Modellazione e analisi di un motore pneumatico

The motor is equipped with a toroidal chamber, inside which two pistons, in the shape of a truncated toroid, move alternately; each connected to a semi rotor and a free wheel, to ensure that the sense of rotation is unique and the output shaft is free to rotate independently even when the rotation speeds are different. Using the equations of a pneumatic actuator in single and double acting, has modeled the dynamics of the system in Matlab, gradually going to add elements to get closer to the real system. It was necessary to make assumptions and changes to get different solutions; this led to the identification of the improvements that are necessary for the correct operation a system that in reality presents several problems. Particular attention has been placed on the modeling of the behavior in the phase of a collision between the plugs and operation of the freewheel to evaluate the behavior of the output shaft.

Il lavoro di tesi consiste nella modellazione e simulazione a posteriori di un prototipo di motore ad aria innovativo, realizzato e fatto funzionare. Lo scopo del lavoro è giustificare e caratterizzare il funzionamento dell’oggetto. Il motore è dotato di una camera toroidale, al cui interno si muovo in modo alternato due pistoni, a tronco di toroide, collegati ciascuno a un semirotore e a una ruota libera, per fare sì che il senso di rotazione sia unico e l’albero di uscita sia libero di ruotare anche in modo indipendente, quando le velocità di rotazioni sono diverse. Utilizzando le equazioni di un attuatore pneumatico a singolo e a doppio effetto si è modellata la dinamica del sistema in Matlab, andando man mano a inserire elementi per avvicinarci al sistema reale. È stato necessario fare delle ipotesi differenti e delle modifiche per ottenere delle soluzioni, questo ha portato a identificare delle migliorie che sono necessarie per far funzionare correttamente un sistema che nella realtà presenta diversi problemi. Particolare attenzione è stata posta sulla modellazione del comportamento nella fase di urto tra le spine e di funzionamento della ruota libera per valutare il comportamento dell’albero in uscita dal sistema.