Analisi prestazionale di un veicolo a trazione elettrica per impieghi aeroportuali

Abstract

Lo scopo della seguente tesi è stato quello di studiare il funzionamento di un rotismo epicicloidale per un suo possibile utilizzo su trattori traina aerei, veicoli di produzione dell’azienda Fresia S.p.a. La principale richiesta da parte dell’azienda era di analizzare un riduttore epicicloidale che non fa parte della produzione in serie dell’azienda, ma sarebbe un nuovo prodotto che verrebbe sviluppato a seguito della seguente tesi, in modo tale da andare a sostituire il motore a combustione interna MCI con uno o due motori elettrici installati in input sulla corona e sulla solare del rotismo epicicloidale. In primo luogo, siamo andati ad analizzare la distribuzione delle coppie, potenze e velocità nel caso ideale a regime. Dopodiché, identificati i punti di lavoro in condizioni di pieno carico e di piena velocità, siamo andati ad effettuare un’analisi delle efficienze del rotismo e abbiamo confrontato i risultati ottenuti teoricamente con quelli forniti da parte del software Simcenter Amesim. Sempre grazie all’utilizzo del suddetto software, è stato possibile analizzare il comportamento dinamico sia del rotismo che dell’intera driveline del veicolo, andando a fornire degli opportuni cicli di funzionamento, i quali potessero simulare l’andamento reale del trattore all’interno di un aeroporto. Grazie al software Simcenter Amesim abbiamo effettuato un’analisi termica del rotismo e analizzato quanto il rotismo si scalderebbe in un ciclo di pieno carico, inoltre è stato verificato il consumo elettrico ipotizzando che il pacco batterie abbia le dimensioni di un veicolo utilitario elettrico. Infine, utilizzando il software KISSsoft per il calcolo degli ingranaggi e ruote dentate secondo le normative, è stata effettuata un’attività di progettazione, infatti, siamo andati a verificare che il rotismo nelle condizioni di lavoro di pieno carico il abbia una vita utile di 20000h.

The main aim of this thesis was to study the behaviour of a planetary gearbox installed on an aircraft towing tractor; a vehicle manufactured by Fresia S.p.a. The main requirements of the company were to analyse the behaviour of the gearbox in connection with a possible replacement of the diesel engine with one or a pair of electric motors installed as input on the crown and solar of the planetary gear. Firstly, we analysed the distribution of torques, powers and speeds in the ideal steady state case. After identifying the operating points under full load and full speed conditions, we carried out an analysis of the efficiency of the gear and compared the results obtained theoretically with those provided by the Simcenter Amesim software in order to verify the validity of the Amesim model. In addition to this, thanks to the use of the Simcenter Amesim software, it was possible to analyse the dynamic behaviour of both the gears and the entire driveline of the vehicle, also providing appropriate operating cycles that could simulate the real behaviour of the tractor inside an airport. Using the Simcenter Amesim software, it was possible to check how much the gearbox would have heated up in the full load cycle and it was also possible to check the consumption of a battery of an electric utility vehicle. Finally, using the KISSsoft software for the calculation of gears and gearwheels according to the standards, we verified that the gearwheel under full load working conditions has a useful life of 20000h.