Długo nosiłem się z zamysłem budowy takiej maszyny. Mam już w dorobku dwie koparki i dwie ładowarki, więc można by naiwnie pomyśleć, że wystarczy zebrać do kupy zdobyte doświadczenia i koparko-ładowarka sama wyskoczy z kapelusza :) Nic bardziej mylnego.
Koparko-ładowarki to bardzo ciekawy ale i bardzo trudny temat. Trudność wynika z faktu wielości funkcji, które posiadają te maszyny. W przekładzie na LEGO oznacza to bardzo dużą ilość mechanizmów w stosunkowo niewielkiej bryle modelu. A jeśli dołożyć do tego zdalne sterowanie, to schody robią się już prawie pionowe ;) Także może nie była to wyprawa na K2 ale też było ciężko :) W sumie, z przerwami, boksowałem się z tym modelem przez rok.
Jak tylko zobaczyłem nowe opony z Claasa przyszło mi na myśl, że trzeba ich użyć do budowy jakiejś maszyny budowlanej. Rozglądając się po Internecie wpadł mi w oko CAT 434E. Dlaczego akurat ten model? Ma koła tej samej średnicy z przodu i z tyłu, co przy braku mniejszych jodełek w ofercie LEGO jest ważnym argumentem estetycznym. Znika także problem dyferencjału między mostami (w ten sposób - nawet przy wyłączonej blokadzie dyferencjałów w mostach - mamy dwa koła napędzane).
Zgodnie z moją filozofią budowania funkcjonalność jest na pierwszym miejscu, tak więc znowu są czarne szyby, by ukryć mechanizmy znajdujące się wewnątrz kabiny. A jest co kryć, bo mamy na pokładzie:
- 1 x PF XL,
- 2 x PF L,
- 1 x PF M,
- 8 x PF Serwo,
- 4 x PF receiver,
- Bbox 88000 ,
- 3 x PF switch,
- 4 komplety diod PF
- 16 siłowników pneumatycznych (6 grubych V1, 7 grubych V2, 5 małych V1),
- 4 pompki pneumatyczne 6s,
- 10 zaworów pneumatycznych,
- ponad 10 metrów węży pneumatycznych,
- nie wiem ile przedłużek PF
To wszystko pozwala na obsługę 14 funkcji (w tym 12 zdalnie sterowanych):
- jazda (4x4, przedni most wahliwy),
- skręt (zdalnie przełączane 3 tryby skrętu: dwóch kół skrętnych, wszystkich kół skrętnych oraz chodu kraba),
- pneumatyczna blokada dyferencjałów w obu osiach,
- podpory (funkcja włączana ręcznie z modelu),
- unoszenie ramienia ładowarki,
- wysyp łyżki ładowarki,
- otwieranie łyżki ładowarki,
- przesuw wózka koparki (funkcja włączana ręcznie z modelu),
- pneumatyczny obrót ramienia koparki (w zakresie 180 stopni),
- unoszenie 1 sekcji ramienia koparki,
- wyprost 2 sekcji ramienia koparki,
- wydłużanie 2 sekcji ramienia koparki,
- wysyp łyżki koparki.
Napęd.
Model napędzany jest przez silnik PF XL z redukcją z8/z40. Takie przełożenie pozwala na dość żwawą jazdę. Oczywiście mamy napęd 4x4 ze zdalną, pneumatyczną blokadą dyferencjałów i wahliwą osią przednią:
W ramach ciekawostki powiem, że punkt oscylacji przedniego mostu nie pokrywa się z osią symetrii (którą idzie napęd do kół) - jest 2 study wyżej. W realu wygląda to tak:
Co - na moje niefachowe oko - ma za zadanie nadać osi ruch wahadła, a nie kołyski. Dzięki temu przednie koła przy pokonywaniu nierówności terenu mniej zachodzą na ramię ładowarki.
Skręt.
Model posiada zdalnie przełączane trzy tryby skrętu: dwóch kół skrętnych, wszystkich kół skrętnych oraz chodu kraba. Realizowane jest to przez trzy serwa PF: każda oś ma swój silnik do skrętu, a oprócz tego trzecie serwo służy do zmiany polaryzacji przełącznika, do którego podłączone jest serwo skrętu osi tylnej (skutkiem czego raz pracuje ono zgodnie z serwem osi przedniej - i mamy chód kraba; raz przeciwnie - i mamy tryb wszystkich kół skrętnych; a w pozycji "0" stoi - i mamy tryb dwóch kół skrętnych). Do sterowania trybem skrętu dobrze jest posłużyć się "pilotem kolejkowym", bo trzyma zadany stan.
Przymierzałem się do mechanicznej zmiany trybów skrętu ale okazało się, że zajmie to więcej miejsca, a poza tym nie było pewności, że koła tylne będą sztywno trzymać linię w trybie dwóch kół skrętnych.
Koparka.
Ramię z konieczności jest zbyt masywne (powinno mieć szerokość 2, maksymalnie 3 studów; u mnie ma 4 study szerokości) ale dla zachowania pełnej funkcjonalności nie bardzo jest jak to zmienić. Starałem się i tak by było jak najlżejsze (stąd gdzie się dało montowałem panele zamiast płytek i kafli), by zaoszczędzić każdy gram. Na wystawie w Chojnicach koparka działała bardzo słabo, gdyż mocowanie siłowników unoszących pierwszą sekcję ramienia zrobiłem dokładnie tak jak w realu, co przy dużo mniejszej sile w porównaniu z hydrauliką skutkowało bardzo anemiczną siłą... Po zmianie punktu mocowania siłowników ramię działa bardzo dobrze, co można zobaczyć na filmie.
Pierwotnie do rozsuwania drugiej sekcji ramienia służył cienki siłownik V2 ale nie zawsze sobie radził ze zsuwaniem ramienia, więc trzeba było go zastąpić grubym V2. Teraz działa to jak należy.
Pneumatyczny obrót ramienia jest satysfakcjonujący. Nie jest to precyzja śrub ale do zabawy fasolą w zupełności wystarczy :) Generalnie ramię jest tak ciężkie, że powoduje ugięcie ramy modelu (wysokiej na 7 studów) i osiadanie tyłu modelu o jedną płytkę.
Najtrudniejszym elementem całej konstrukcji był mechanizm obrotu/przesuwu ramienia koparki:
Kluczowym elementem tego mechanizmu jest coś, co w realu nazywa się "konik" i wygląda tak:
a w przekładzie na LEGO tak:
Ten niewielki element przenosi największe obciążenie, tak więc w LEGO bardzo trudno było oddać jego funkcjonalność i połączyć ją z wytrzymałością. Klocki wystawione są tu na ciężką próbę i na zdjęciach widać, że się uginają...
Konik zamocowany jest na wózku, który suwa się po szynach z tyłu maszyny. Obrót w zakresie 180 stopni realizowany jest pneumatycznie (dwa duże siłowniki starego typu, liftowe). W oryginale siłowniki hydrauliczne odpowiedzialne za obrót mają inne mocowanie niż te, które znamy z LEGO:
Musiałem się sporo nagimnastykować żeby oddać to w LEGO, no ale w końcu się udało (byłoby znacznie łatwiej gdyby siłowniki LEGO miały otwór z krzyżykiem, a nie gładki jak teraz. Niestety siłowniki z brickową podstawą się nie zmieściły) :) Walka toczyła się o każde pół studa, gdyż tylko tak udało się zgrać zadany z góry wysuw siłowników LEGO z oczekiwanym obrotem ramienia:
Nie bez kompromisów - mechanizm ten znacznie utrudnił mi dalszą zabudowę tyłu modelu. Poza tym dla wzmocnienia obejm siłowników musiałem użyć axli ze stopem, więc obrót nie jest pełen (nie dochodzi do 90 stopni w obie strony, choć mógłby).
Początkowo chciałem zrobić wersję z koparką zamocowaną centralnie ale okazało się, że mechanizm obrotu jest dość kompaktowy i że uda się też wcisnąć do modelu przesuw całego wózka. W oryginale ramię koparki jest przesuwane siłownikiem hydraulicznym. W modelu próbowałem to zrobić na pneumatyce ale zakres pracy (12 studów) nie pasował do zasięgu siłowników, tak więc przesuw realizowany jest mechanicznie, przy pomocy zębatek. Całe ramię jest dość ciężkie, więc silnik PF M daje radę ale jest mocno obciążony. Dodatkową trudnością były luzy wózka względem szyn prowadzących. Liftarmy mają ciut mniejszą grubość niż bricki, co w połączeniu z obciążeniem powoduje, że wózek mocno się przekrzywiał na boki. Rozwiązaniem okazały się rolki jezdne (wykorzystałem fakt, że tile round mają większą średnicę niż lifty, tak samo ten element) – w wózku jest ich 8 – które niwelują luzy, a przy okazji zmniejszają tarcie. Do tego dochodzą trudności z pogodzeniem wózka z tylnymi kołami, które zabierają sporo miejsca przy skręcie; z jednym z kompresorów, który pracuje o 1,5 studa obok... Słowem: niezła rzeźba była :D
Blok zaworów pneumatycznych.
To bez wątpienia serce modelu. Z powodu ograniczeń systemu PF (8 niezależnych kanałów) trzeba było wymyślić jak zdalnie sterować większą ilością funkcji. Punktem wyjścia było spostrzeżenie, że koparko-ładowarki wykorzystują w danym czasie albo funkcjonalność koparki albo ładowarki (są oczywiście sytuacje, w których można użyć obu funkcji jednocześnie (jak na przykład podnoszenie całej maszyny na obu łyżkach). Powstała więc skrzynia rozdzielcza, dzięki której 4 serwa PF mogą sterować ośmioma zaworami pneumatycznymi:
Zasada działania jest taka, że podczas opuszczania podpór (funkcjonalność koparki) sprzężone z nimi 2 małe siłowniki pneumatyczne przesuwają wodzik skrzyni do tyłu, zazębiając w ten sposób serwa z tylnym rzędem zaworów. I odwrotnie: podczas podnoszenia podpór (funkcjonalność ładowarki) zazębione są 4 przednie zawory pneumatyczne. Takie rozwiązanie daje jeszcze jeden plus - do sterowania całym modelem wystarczą tylko dwa kompresory:
- dedykowany do najbardziej obciążonych funkcji podnoszenia ramienia ładowarki i całego ramienia koparki (elektrycznie sprzężony z serwem napędzającym zawory tych funkcji). Dzięki zmianie funkcjonalności i odpowiednim usytuowaniu obu zaworów (są one zamontowane jako pierwsze z prawej strony na przodzie i tyle całego bloku) jeden kompresor napędza oba zawory, choć w danym czasie pracuje tylko jeden (zależnie od wybranej funkcjonalności).
- główny, wyposażony w autozawór, do reszty funkcji.
Gdyby nie ta skrzynia rozdzielcza model musiałby mieć trzy kompresory, by oddać ten podział.
Niestety, zawory po wyzerowaniu czasem "sprężynują" i po przesunięciu wodzika lekko odchylą się z powrotem, co powoduje, że przy kolejnym załączeniu funkcji zębatka sterująca wychyleniem danego zaworu nie jest w pozycji zero i zakres ruchu nie jest taki jak powinien być. Skutkuje to rozkalibrowaniem układu (w jedną stronę funkcja działa zbyt szybko, a w drugą ledwo co, bądź w ogóle). Za namową Emilusa próbowałem centrowania przy pomocy tych elementów ale stawiały zbyt duży opór i serwa nie były w stanie wykonać obrotu o 90 stopni. Nie dzieje się to zawsze ale co jakiś czas tak.
Kabina.
Jak już pisałem w wątku WIP - po bokach ma kształt beczki, czyli rozszerza się i zwęża we wszystkich kierunkach: przód-tył i góra-dół. Ciężko było to oddać w klockach ale w jakimś stopniu się udało. Dodatkową trudnością jest to, że w środku biegnie masa węży i przewodów elektrycznych, które niekoniecznie chcą grzecznie siedzieć jak kredki w piórniku ;) Uparłem się na słupki z klocków, a nie z naklejek i się udało choć było z tym sporo zabawy, nie ma co kryć... :)
Chyba tyle teoretycznego wprowadzenia ;) Jeśli będą pytania chętnie odpowiem. Zapraszam do oglądania i komentowania. Model będzie można zobaczyć na żywo na naszych wystawach.
Szczególne podziękowania kieruję do Erica Traxa, który na bieżąco recenzował moje postępy budowlane i czasem przez krytykę zmuszał do podjęcia wysiłku w celu poszukiwań nowych rozwiązań.
Ponownie dziękuję koleżance Mrówie, która wie za co :)
Sklepikarzowi Axelowi, za cierpliwość w znoszeniu namolnego - czasem - klienta ;)
I wszystkim ludkom, którzy mnie wspierali w czasie budowy :)
Film:
[youtube]https://www.youtube.com/watch?v=-I5rgTi ... e=youtu.be[/youtube]
Galeria:
Nowy film, z minimalnym montażem żeby można było dokładnie zobaczyć jak model działa:
[youtube]https://www.youtube.com/watch?v=JYFTf3r ... tion=share[/youtube]
Widać na nim kilka moich błędów w sterowaniu. Zwiechy to wina autozaworu, który nie zawsze włącza się wtedy kiedy by się chciało... Wybrałem najluźniejszy włącznik PF jaki miałem, a i tak czasem nie działa to tak jak powinno.
