Роторно винтовой движитель.

Особенностью данного привода является высокий коэффициент тяги. Иными словами, это отношение массы агрегата к тяговому усилию. Для примера: у колеса этот коэффициент 0.3-0.4, у гусеницы 0.4-0.6, у РВД может достигать 1.1.
Особенностью данной конструкции является использование в качестве привода электромотора, размещенного внутри ротора (базового цилиндра). Так же не стоит забывать, что изготовить РВД привод проще, чем гусеничный привод.
По роторно винтовым машинам, есть замечательная методичка, которую можно скачать вот тут.
Пройдя по ссылке можно посмотреть видео.

Важные моменты изготовления:
1 Особое внимание надо обратить на точность трубы (овальность).
2 Реборда на шнеках делается в зеркальном отображении.

Основные узлы использованные для изготовления:
1. Электродвигатель 4 кВт 3000 об/мин
2. Редуктор от тельфера балканкар грузоподъемностью 500 кг
3. Труба сварная диаметром 325 мм длиной 1800 мм
4. Цапфа переднего моста УАЗ-469

Основная работа сводится к следующему:
Разметка лепестков на концах трубы для придания конусности
Сверление отверстий для облегчения сгиба лепестков
Вырезание лепестков на торцах трубы
Гибка лепестков трубы, придание концам трубы конусности
Изготовление оправок для вварки основных узлов - узла подшипников и фланца мотор редуктора
Приваривание к торцам трубы узла подшипников и фланца мотор редуктора
Изготовление мотор редуктора:
а) доработка электромотора
б) доработка планетарного редуктора тельфера балканкар
Изготовление токосъемного узла
Сборка мотор редуктора и токосъемного узла
Проварка и зачистка трубы (базового цилиндра)
Вальцевание полосы для реборды шнека
Монтаж реборды к базовому цилиндру при помощи сварки
Сборка и покраска.

Разметка лепестков на концах трубы для придания конусности.

Используем делительную головку и рейсмус с фломастером. Делим трубу на двенадцать частей вдоль. Чем больше будет лепестков, тем более плавный получится конус. В данном случае двенадцать частей достаточно. А так же делаем поперечную разметку для отверстий (отверстия облегчают сгибание лепестков трубы). Точность разметки обязательно следует проконтролировать. Данный привод РВД является тихоходным до 5 км/час. Чем выше скорость передвижения, тем выше должна быть и точность изготовления базового цилиндра.

Обратите внимание, что кулачки делительной головки пришлось доработать, приварив квадратный профиль и проточив на верность в сборе с патроном на токарном станке.

Свободный конец трубы, для облегчения разметки, кладем на два колеса, прикрепленные к обрезку деревянной доски (купленные в магазине для мебели). Не помешает приобрести более грузоподъемные колеса, т.к. пластиковые не выдержали.

Для удобства и быстроты разметки промежуточных точек спирали, создаем таблицу в Excel. В нашем случае шаг 390 мм. Несмотря на то, что делим трубу на 12 частей, точки ставим через линию. Этого более чем достаточно для получения спирали.

Передний конец цилиндра (трубы) для уменьшения сопротивления захода на препятствие сгибаем дважды. Т.е. делаем «острее», для чего рамечаем два ряда отверстий.

Задний конец цилиндра (трубы) сгибаем незначительно, т.к. в нем будет стоять мотор-редуктор.

Сверление отверстий для облегчения сгиба лепестков (К оглавлению)

Закончив разметку лепестков, приступаем к сверлению отверстий.

Для облегчения операции сверления не помешает изготовить оправку из более грузоподъемных колес, т.к. при сверлении возникает значительное усилие.

Вырезание лепестков на торцах трубы (К оглавлению)

Лепестки вырезаются вручную углошлифовальной машиной. Прежде чем вырезать лепестки, для повышения точности резов, необходимо нанести риски, при помощи «чертилки» (к куску электрода диаметром 3-4 мм припаивается осколок победита и затачивается) и металлической линейки.

Гибка лепестков трубы, придание концам трубы конусности (К оглавлению)

Сгибание лепестков очень важная деталь-операция, т.к. от этого зависит величина биения трубы (базового цилиндра). Поэтому эту операцию следует делать на разметочном столе, используюя рейсмус и оправку (изготовленную на токарном станке из толстого листа ДСП). Как уже говорилось выше, передний конец трубы сгибается дважды. Поэтому сперва делается гиб у основания лепестка. Убедившись, что все лепестки согнуты точно, свариваем их «прихватками», а затем гнутся более мелкие лепестки.

Изготовление оправок для варки основных узлов ротора - узла подшипников и фланца мотор редуктора (К оглавлению)

Очень важно найти ровную трубу или пруток. Смысл оправки следующий: на один конец трубы одеваются предварительно склеенные и обработанные с припуском детали из ДСП. Затем в сборе обрабатываются на токарном станке. Сперва вваривается блок подшипников, затем по блоку подшипников при помощи оправки центрируется фланец мотор редуктора.

Оправка для вварки узла подшипников.

Другой конец прутка центруется с помощью оправки (толстый кусок ДСП обработанный на токарном станке) по внутреннему диаметру трубы (базового цилиндра). Т.к. попасть в отверстие этой оправки очень сложно, прорезаем отверстие для руки.

Оправка для вварки фланца мотор редуктора.

Свободный конец оправки для вварки фланца мотор редуктора центируется по вваренному посадочному месту блока подшипников

Приваривание к торцам трубы узла подшипников и фланца мотор редуктора (К оглавлению)

В передний конец будет ввариваться блок подшипников, цилиндр с посадкой под подшипники и резьбой для крышки. Посадочное место цилиндра подгоняется вручную напильником по образцу и контролируется рейсмусом.

Блок подшипников несет большую нагрузку, и для усиления этого узла к цилиндру с посадкой под подшипники привариваем косынки. В трубе, после того, как подогнана посадка цилиндра под подшипники, делаем три прорези под косынки. Косынки привариваем по месту! Для этого выставляем цилиндр под подшипники с помощью оправки, вкладываем по одной косынке и прихватываем края косынки при помощи сварки.

После того, как все три косынки прихватили, вынимаем и провариваем.

Затем, предварительно сняв фаски под катет сварного шва, при помощи центрирующей оправки, выставляем опорный цилиндр и привариваем его.

Монтаж фланца мотор редуктора.
Посадочное место под фланец подгоняется вручную при помощи напильника (углошлифовальной машины, если требуется много подгонки) и рейсмуса. Данную операцию необходимо делать на разметочном столе.
Очень важно вварить фланец точно! Контролировать это достаточно просто: после того, как сделаны прихватки (при помощи сварочного аппарата), нужно повернуть оправку и убедиться, что оправка вращается по привалочной плоскости фланца без зазора.

Изготовление мотор редуктора (К оглавлению)

В данной конструкции используется мотор редуктор, изготовленный из доступных узлов, но это вовсе не является обязательным. Вполне можно использовать и готовые мотор редукторы. Особенностью именно этого мотор редуктора является то, что очень легко найти запчасти. Со времен Советского Союза осталось великое множество тельферов «балканкар». А используемый электромотор можно легко купить.

Доработка электромотора (К оглавлению)

Чтобы электромотор, закрепленный к редуктору, пролез внутрь трубы (базового цилиндра) необходимо серьезным образом его доработать. Это, пожалуй, самая ответственная операция при изготовлении мотор редуктора, т.к. требует очень аккуратного обращения с корпусом (статором) электромотора, чтобы не повредить обмотки. Предстоит придать полностью округлую форму корпусу электромотора, проточив его на токарном станке. В данном случае не использовали специальных оправок, но предварительно срезали шлифмашинкой все, что сильно выступало по наружному размеру (сильно выступает распределительная коробка).

Крепление электромотора будет осуществляться засчет трех шпилек, идущих снаружи сквозь весь корпус. Поэтому отверстия с резьбой рассверливаем под шпильку М8.

Очень большой доработки требует фланец электромотора, фактически, от него ничего не остается, как от фланца крепления, и он будет выполнять функцию центрирующего элемента с привалочной плоскостью.

В процессе изготовления выявилась ошибка: Для облегчения сборки было решено приварить на электрозаклепках фланец электромотора к фланцу редуктора (тельфера балканкар), т.к. уступ для центровки по оси всего 0.5 мм. Дело в том, что в редуктор заливается жидкое трансмиссионное масло и во время работы возникает масляный туман, а прилегание не обеспечивает должной герметичности и происходит подтекание.

Во избежание этой ошибки следует отказаться от электрозаклепок и использовать герметик.
Очень ответственная операция – стыковка вала редуктора с валом электромотора. От точности выполнения этой операции зависит качество и долговечность работы мотор редуктора.

После того, как вал редуктора вварен при помощи электрозаклепок, его необходимо обработать на токарном станке

Выяснилась следующая ошибка: Ввариваемый кусок вала, который выступает с запасом и входит в отверстие водила первой ступени, должен быть провален по размеру, как минимум миллиметра на 4 по диаметру. Т.к. водило имеет плавающую посадку и постоянно «ищет» оптимальное положение. Это очень важно, т.к. при этом достигается возможность равномерно нагрузить сателлиты.

Доработка планетарного редуктора тельфера балканкар (К оглавлению)

Все планетарные редуктора для тельферов «Балканкар» (образца времен Советского Союза) сделаны с очень большим запасом прочности. Кстати, на тельфере грузоподъемностью 1000 кг используется внешне и по местам крепления такой же редуктор (отличаются редуктора по размеру ведомого вала), как и на тельфере грузоподъемностью 500 кг, а вот внутреннее устройство имеет отличие. В редукторах на тельфер грузоподъемностью 500 кг два сателлита на водило, а в редукторах 1000 кг, водило имеет три сателлитами.

Такое же отличие, внешнее и внутреннее, есть и на редукторах тельферов грузоподъемностью 2 тонны и 3.2 тонны.

Задняя крышка редуктора не используется, вместо нее, из листа металла, изготавливаем другую крышку, но уже с посадкой для электромотора.

После токарной обработки, в крышке сверлятся отверстия для крепления к корпусу редуктора и отверстия для крепления шпилек электромотора.

В передней крышке мотор редуктора делаем отверстие для масляной пробки.

Так же требует доработки и водило второй ступени, а именно: нужно нарезать резьбу М27 внутри водило. Это необходимо, чтобы закрепить опору со шлицами, идущую от тележки.

В центре крепежного болта М27 делаем сквозное отверстие с резьбой под сапун.

Изготовление токосъемного узла (К оглавлению)

Рассматривался вариант разместить электромотор неподвижно внутри трубы (базового цилиндра) на подшипнике и эластичной муфте с компенсатором момента от электромотора через цапфу от УАЗ-469. Вариант размещения электромотора снаружи не рассматривался вообще, как неприемлемый с точки зрения надежности. Но для упрощения кинематической схемы было решено разместить электромотор неподвижно на редукторе, в связи с чем возникла необходимость дополнить конструкцию щеточным узлом.

Щеточный узел имеет оригинальную конструкцию, хотя можно использовать и серийно выпускаемый, например от тельферов отечественного производства, или от электродвигателей с фазным ротором (крановые электродвигатели). Только не надо забывать, что подобные зап. части сложно найти.
Особенностью данной конструкции является наличие трех щеток на каждое токосъемное кольцо. Т.е. всего девять штук. Скорость вращения небольшая и в максимуме достигает 30 об/мин. При таком количестве щеток, достигается высокая надежность.

Узел изготовлен из кусков текстолита, обработанных в "пакете"

Корпус с щетками (подвижная часть относительно земли), закрепленный к опорному листу, крепится к задней крышке электромотора на те же шпильки, что и сам электромотор, через высокие гайки.

В данной конструкции шпильки были подрезаны в размер так, что бы можно было закрепить опорный лист при помощи болтов. Но как говорится: "Умная мысля приходит опосля". В подобных сложностях нет никакой необходимости, можно закрепить опорный лист на длинные шпильки при помощи гаек.

Внутреняя часть щеточного узла (неподвижная относительно земли) изготавливается так же из текстолита, но во внутренней части крепятся токосъемные кольца из бронзы. Технология изготовления простая: сперва изготавливаются кольца, затем с припуском изготавливаются кольца из текстолита, затем все это собирается на валу и протачивается в размер на токарном станке.

Внутреняя труба, на которой крепятся кольца из текстолита и бронзы, имеет прорезь для проводов. В кольцах текстолита имеется паз для проводов. Соответственно, провод впаивается прямо в бронзовое кольцо.

В процессе изготовления щеточного узла выяснилась ошибка, хотя это можно назвать недочетом. Данная конструкция имеет недостаток, т.к. является очень плотной. В процессе работы от щеток появляется пыль и ей будет очень сложно покинуть рабочую зону. Возможно начнутся утечки по току. Но все это выяснится только во время эсплуатации.

Во время тестовой эксплуатации, выяснилась проблемма!
И как это часто бывает не от туда, от куда ждали. Выяснилось, а точнее подтвердилась старая мысль: "Китайци умеют делать только детей, да и то не руками". Как оказалось, щетки имеют отвратительно большое сопротивление. Что в результате привело к перегреву колец и как следствие перегреву изоляции подводящего провода и соответственно короткому замыканию.
Надо было покупать щетки хороших производителей, например щетки которые идут к перфораторам и шлифмашинам (бош, макита, кресс и пр.). Главное, что бы место где их покупаете было надежное, что бы продавец не подсунул подделку.

Сборка мотор редуктора и токосъемного узла (К оглавлению)

Не сложно догадаться, что мотор редуктор и токосъемный узел основной агрегат данного привода. Именно от его качества и зависит надежность и долговечность работы всей конструкции. Надо отметить, что привод конструктивно получился с очень хорошей ремонто-пригодностью. И именно для упрощения сборки-разборки было сделано специальное приспособление.

Особое внимание необходимо уделить сборке и монтажу щеточного узла. Монтаж щеток и проводов осуществляется при помощи саморезов, хотя можно потратить время на нарезание резьбы.

Проварка и зачистка трубы (базового цилиндра) (К оглавлению)

Требование к трубе (базовому цилиндру) очень простое - герметичность. Сварка швов производилась при помощи полуавтомата (кемпи). Монтаж реборды отдельный вопрос!

Вальцевание полосы для реборды шнека (К оглавлению)

Реборда шнека изготавливается из плолосы толщиной 4 мм и шириной 25 мм. Необходимо получить кольца внутренним диаметром 350 мм. Операция вальцевания осуществляется при помощи оправок на токарном станке. Надо признать то, что данные оправки были сделаны, как говорится, из подручных средств. Потратив чуть больше времени, можно сделать более качественные оправки.
В токарный патрон зажимается ведущее колесо, которое предствляет из себя: трубу, на которую привариваются две шайбы с расстоянием чуть больше толщины полосы и высотой чуть больше ширины полосы.

В плоскости этой прорези ставится опорное колесо, так же с прорезью.

Регулировка диаметра осуществляется при помощи подвижного колеса, так же с прорезью, которое закрепляется на оси в резцедержателе.
В данном случае использовали старую звездочку. Еще раз повторюсь, что можно было потратить чуть больше времени и изготовить более качественную оправку. Желательно изготовить такие ролики, чтобы борта ролика полностью охватывали полосу, т.е. выше 25 мм.

Операцию вальцевания проводили в несколько этапов.

Монтаж реборды к базовому цилиндру при помощи сварки (К оглавлению)

Самая "высокотехнологичная" операция. Осуществляется при помощи цепи, монтажки, сварочного аппарата, молотка и "такой то матери".

Полученные после вальцевания кольца имеют прямые края, но в нашем случае это очень удобное обстоятельство, т.к. проще будет приваривать согнутую часть. Работа осуществляется следующим образом: свернутая кольцом полоса прихватывается при помощи сварочного полуавтомата примерно по середине, а затем начинаем растягивать ее по намеченной ранее траектории. Обратите внимание на то, что при помощи сварочного полуавтомата осуществляется только предварительная сборка, т.к. труба (базовый цилиндр) очень массивная деталь и прогреть ее не получится. После предварительной сборки провариваем реборду с двух сторон при помощи штучного электрода.

После сварки зачищаем швы.

Сборка и покраска (К оглавлению)

Заключительная работа! Прежде чем ее проводить, необходимо убедиться, что все подходит, и в случае ремонта не будет никаких проблем разобрать агрегат. Первое, что нужно сделать, это подогнать (пришабрить) посадочное место подшипников, т.к. после сварки цилиндр повело. Эта операция осуществляестя при помощи старого подшипника, шабера, торцевой шлифмашинки и инерционного съемника. Необходимо добиться практически скользящей посадки, чтобы подшипник заходил от легких ударов.

Так же не стоит забывать, что для предотвращения самоотвинчивания крышки крепления подшипников, следует просверлить отверстие и нарезать резбу под контровочный ботл М6

на переднем конце ротора в качестве опоры используется цапфа от автомобиля УАЗ-469. Под размер крепления цапфу немного доработали, создав посадочное место и срезав лишнее.

Вот как происходит сборка узла подшипников. Смысл ничем не отличается от сборки цапфы на автомобиле, только вместо конических используют шариковые подшипники.

Затем монтируем узел в ротор. Обязательно герметезируем резьбу, т.к. вода смачивает металл и, благодаря капиллярной тяге, резьба наполнится водой и заржавеет. Затяжку производим до упора, затем отворачиваем на четверть оборота, т.к. шариковые подшипники не любят осевого усилия.

Подключаем выводы электромотора. На трубу, внутри которой идет провод, удлинняем при помощи стальной трубы диаметром 1/2" (полдюймовка), соединяя их при помощи резиновгого шланга.

После монтажа мотор редуктора в трубу (базовый цилиндр), для уменьшения нагрузки на фланец, закручиваем три болта до упора в корпус редуктора. В болтах заранее делаем прослабление на токарном станке, чтобы шляпка болта свернулась от приложенного усилия. Затем это место герметично заваривается.

Вот и все, роторы готовы, остается смонтировать тележку на опоры.

А вот как выглядит конструкция в сборе
(К оглавлению)

Данный привод изготовлен в качестве экспериментальной разработки для кабелеукладчика.