Construction d'un camion-grue à flèche télescopique (grue mobile hydraulique)         m. à. j. le 29 juin 2004 - 37 photos, 3 schémas

Notre camion s'inspire de ces deux modèles:  Grue Terex

Grue Liebherr

Aspect général du projet:

Schéma du camion sur Appleworks 5

1/ Les dernières photos:

 

9 juin: Le contrepoids, le treuil, les poulies de renvoi et le crochet viennent juste d'être installés: le camion est terminé.

Le mécanisme de déploiement de la flèche utilise des tiges filetées et non un vérin télescopique comme prévu. Il fonctionne mais n'est pas encore tout à fait au point.

 

.

20 juin: la pompe et le vérin de levage sont montés pour les premiers essais:

Début juin: mise en place des crémaillères de direction. Les quatre roues avant sont directrices et doivenr braquer en même temps. Deux pignons montés sur le même arbre entraînent les crémaillères. Il y a un pignon de 25 dents pour les roues avant et un pignon de 19 dents pour les autres, car elles doivent braquer un peu moins.

Détail d'une crémaillère usinée dans un carré d'aluminium:

2 avril: installation du moteur de propulsion:

Transmission par pignons hélicoïdaux (denture en forme d'hélice).

 

23 mars: la tourelle est terminée, la flèche télescopique est en cours de montage, les 8 roues ont été fixées sur le châssis.
(quatre roues motrices et quatre roues directrices):

Essais de mise en place du vérin de levage et de la flèche:

Essais du vérin de levage avec une pompe à air Lego. (On utilisera une véritable pompe hydraulique avec de la graisse silicone, moins salissante que de l'huile).
Le châssis sera complété à l'avant et à l'arrière par la cabine du conducteur et par quatre barres d'appui au sol.

 

2/ Les étapes de la construction: découverte, principes, montage des différentes parties:

 
 Le résumé de Manon:
Lors d'une sortie dans le village, nous avons observé un camion-grue. Il avait des sortes de longs tubes emboîtés les uns dans les autres. Cet ensemble de tubes s'appelle une flèche télescopique. Nous nous sommes demandés ce qui soulevait la flèche et ce qui la faisait se déployer. Au début certains élèves pensaient qu'il y avait un ressort pour soulever la flèche. Et pour la déployer j'avais cru qu'il y avait un moteur. Mais nous avons effectué des recherches et certains ont découvert que c'était un vérin hydraulique...

Ci dessous: le vérin du hayon d'une voiture, apporté par Juliette: il contient de l'air sous pression et joue le rôle d'un ressort qui soulage le poids de la porte arrière.La seringue et les petits vérins de Lego Pneumatic ont permis de comprendre le fonctionnement du système cylindre-piston.

Système pneumatique Lego

De gauche à droite: pompe manuelle, vanne à deux voies, vérin à double effet:

Tubes d'acier de différentes dimensions pour réaliser le vérin télescopique (récupérés sur des vérins de porte arrière de voitures):

Les tubes s'emboîtent les uns dans les autres comme les éléments d'une canne à pêche:

Les tubes ont été mesurés à l'aide d'un pied à coulisse numérique. Voici leurs dimensions:

 Tubes Diamètre extérieur  Diamètre intérieur   Longueur
 A 22,48 mm   20,00 mm 440 mm 
 B  19,97 mm 18,00 mm  334 mm 
 C  17,96 mm 15,98 mm  346 mm 
 Tige du piston 7, 97 mm tube plein 330 mm 

 

 Circuits pneumatiques, circuits hydrauliques: notions et mots-clés à retenir:

Un vérin hydraulique fonctionne grâce à de l'huile sous pression. Il est constitué d'un tube cylindrique à l'intérieur duquel se déplace un piston. L'étanchéité est assurée par un joint en caoutchouc.

Il existe aussi des vérins pneumatiques actionnés par de l'air comprimé.

L'air et les gaz sont compressibles et élastiques: on peut les comprimer ou les détendre mais ils reprennent leur volume à pression normale.

Les liquides sont incompressibles. Dans un circuit pneumatique ou hydraulique, c'est une pompe qui produit la pression nécessaire au fonctionnement des vérins. On les contrôle à l'aide de vannes ou de valves.

Schéma animé d'un vérin à simple effet (temps de chargement du gif animé > 1 minute)

Construction de la tourelle (le système qui fait pivoter la grue):

Une butée à billes est fixée sur une plaque en U emboîtée elle-même sur le châssis en tôle épaisse (2 mm). 
 

Les deux butées à billes qui seront montées sur l'axe: une butée à billes peut encaisser des charges importantes avec des frottements réduits:

 
 
 
 
    La grande roue dentée de 133 dents est entraînée par un pignon vertical de 19 dents. Le moteur sera installé dans l'espace libre entre les deux plaques.
 
 Moteur d'entraînement de la tourelle:
C'est un moteur avec réducteur dont le pignon attaque une roue de chant de 25 dents. Il fonctionne très silencieusement de 3 à 12 volts .
 

(Schéma réalisé sur le logiciel de dessin vectoriel AppleWorks 5)
 Ci dessous, la tourelle en chantier avec ses montants et son contre-poids:

 

L'assemblage des éléments de la flèche:

L'entreprise Taste sarl à La Ciotat a fourni des pièces sur mesures pour la réalisation de la flèche. Il s'agit de tôles d'aluminium de 1,5 mm d'épaisseur pliées en forme de U. Une fois collées elles formeront quatre tubes de section rectangulaire de tailles décroissantes, pouvant coulisser les uns dans les autres.

   

 On utilise une colle à deux composants qu'il faut d'abord bien mélanger avant de l'appliquer sur les rebords des pièces en U.

   
    

Deux pièces en U sont ajustées bord à bord puis serrées dans un étau. Des élastiques ont assuré le serrage aux extrémités.

 

Voici les deux premières sections de la flèche assemblées.

Pour plus de solidité, le collage sera complété par des pièces de renfort aux extrémités.

 

Préparation de la pompe hydraulique miniature. C'est une pompe à engrenage récupérée sur un brûleur de chaudière qui fera circuler l'huile sous pression dans le circuit hydraulique. Il faut usiner quelques pièces en aluminium pour réaliser cette adapation (travail qui n'est pas fait dans le cadre scolaire). Ciquer ici pour plus de détails

Cliquer sur les photos pour avoir plus de détails sur la mini-pompe

 

Gif animé montrant le déploiement de la flèche télescopique:

Le châssis et les roues:

Marie et Marine ont assemblé le pont arrière avec ses lames de suspension et les 4 roues motrices. A l'avant du camion il y aura quatre roues directrices.

Transmission

La transmission du mouvement aux 4 roues motrices se fait par des pignons coniques.
Il manque encore l'arbre de transmission du moteur aux roues et son cardan.

Le train avant comporte 4 roues directrices qui seront actionnées par des crémaillères.

 

Calcul de l'échelle - Tableau de proportionnalité:

Le modèle réduit de camion-grue est à l'échelle 1/50ème (un cinquantième.) Cela signifie qu'il est représenté 50 fois plus petit que la réalité. Celui que nous voulons construire sera à une échelle différente. Pour connaître ses dimensions exactes, nous allons nous baser sur la taille des roues Märklin dont nous disposons : leur diamètre est de 80 mm.
En mesurant le diamètre des roues puis les différentes dimensions du camion, nous pourrons établir une règle de proportionnalité pour calculer la taille des pièces de notre modèle.

Diamètre des roues au 1/50ème : 29 mm       Diamètre des roues dont nous disposons : 80 mm
        80 mm : 29 mm = 2,758... (pas d'unité de mesure)       Rapport des deux diamètres: environ 2,75
Facteur de proportionnalité à respecter: 2,75 fois
Cela signifie que toutes les pièces de notre modèle seront 2,75 fois plus grandes que celles du modèle réduit au 1/50ème.

     Tableau de proportionnalité
 Dimensions mesurées sur la maquette au 1/50
 Dimensions à obtenir
sur le modèle en Meccano
(x 2,75)

 Dimensions réelles du camion

( x 50)

 Diamètre des roues :  29 mm 80 mm  (valeur imposée) 50 x 29 mm = ? 
Entraxe des roues avant (A) :  32 mm 2,75 x 32 mm = ?  ...etc 
 Entraxe des roues arrière (B) :  48 mm  ... à calculer  
 Voie (largeur des trains) 50 mm     
 Longueur totale du camion :
152 mm   ?  
 Hauteur au plateau : 34 mm     
 Largeur du plateau : 50 mm     
 Longueur du plateau: 132 mm     ?
 Hauteur de la tourelle : 38 mm     
 Longueur de la tourelle:  95 mm    
Largeur du contrepoids : 20 mm / 16 mm ?  
 Longueur du vérin :  64 mm    
 Diamètre du vérin :  5,8 mm    ?
 Diamètre de la tige : 3 mm     
 Longueur de la flèche :  187 mm    
 Hauteur de la flèche :  18 mm  
 Largeur de la flèche :  14 mm    
 Longueur déployée : 645 mm     
 

 2,75 fois la taille de la maquette au 1/50ème
 
   

?

Test de connaissances sur le camion, les circuits, le vocabulaire (Quiz)

 

retour à l'index du site