BUCYRUS-ERIE 50-B Steam Shovel

29 Settembre 2012

La scelta di costruire un modello di uno scavatore a vapore è il risultato di un vecchio desiderio che nasce da quand'ero ragazzino e si concretizza nella

voglia di fare qualcosa di nuovo e finora mai affrontato.

La mia ricerca della macchina da riprodurre cominciò nello scorso novembre perchè mi rendevo conto che sarebbe stato un lavoro lungo e difficile

e neppure ero certo di poter trovare documentazione sufficiente. Dopo innumerevoli tentativi andati a vuoto, sia per risposte negative che per la scarsa 

quantità e qualità della documentazione, ho scoperto il sito "Roots of Motive Power" ( http://www.rootsofmotivepower.com )  e qui è incominciata l'avventura.

"Roots of Motive Power" (RMP da ora in poi) è un'associazione costituita da circa 350 iscritti ed ha sede in Willits in California, 240 km a nord di

San Francisco, in una zona ricoperta da boschi di "redwood" (sequoie). RMP è una vera Mecca per gli appassionati di "logging" e possiede una quantità

di macchine: locomotive a vapore, argani a vapore (Steam Donkey), gru a vapore, locomotori diesel, ecc. Date un'occhiata al loro sito e vedrete!!!

RMP possiede una "Steam Shovel" modello 50-B della Bucyrus-Erie, a loro donata nel 1992 dalla ditta Guy F. Atkinson. L'anno di costruzione è il 1932.

Dopo un primo scambio di email, mi hanno messo in contatto con James, la persona che segue la manutenzione della 50-B e che si è dimostrato della

massima disponibilità.

Spulciando i titoli dei libri della loro biblioteca, ho visto che avevano qualcosa che si riferiva alla 50-B; James è andato a vedere e

finalmente è saltata fuori della documentazione che poteva essere un buon punto di partenza. Si trattava di un "blueprint" e di un libretto delle parti di

ricambio dove ci sono diversi disegni, non in scala corretta e non quotati ma comunque molto utili per capire come funziona il tutto.

Qui di seguito riporto le foto del "blueprint" e di una delle pagine del libretto.

NOTA Per vedere le foto con risoluzione maggiore, "cliccare" sull'immagine

 

Dopo aver elaborato il "blueprint", sono riuscito ad estrarne parecchie informazioni, ma del tutto insufficienti per poter fare qualcosa.

Stando in corrispondenza con James, sono venuto a sapere che all'inizio di settembre RMP avrebbe fatto l'annuale Festival e nell'occasione

avrebbero acceso la 50-B; la voglia è stata troppa e così mi sono trasferito per una settimana a Willits dove ho trascorso il tempo a prendere

misure e foto. Il primo giorno del Festival poi hanno acceso la 50-B e, dopo un breve corso di istruzione tenutomi da Ken, mi hanno messo

alle leve di comando e mi hanno fatto provare il brivido di manovrare il "mostro".

Non ho parole per ringraziare abbastanza James e tutti gli altri amici per l'accoglienza ricevuta!

Qui di seguito alcune foto della 50-B e del mio momento magico trascorso ai comandi:

Ed ora alcune caratteristiche della 50-B

La 50-B possiede tre motori a vapore a doppio cilindro.

Il Main Engine provvede al sollevamento della benna, al sollevamento del braccio tramite apposito argano a tamburo ed alla traslazione tramite cingoli

Lo Swinging Engine provvede alla rotazione dello scavatore

Il Thrusting Engine, montato sul braccio, provvede alla traslazione del braccio della benna.

Un ulteriore cilindro a vapore provvede all'apertura dello sportello della benna.

La 50-B poteva essere configurata in quattro diversi modi: come scavatore, come gru, come draga e come gru escavatore (clamshell).

A questo scopo è dotata di due argani a tamburo comandati da due frizioni azionate da due cilindri a vapore (RAM).

Tutti i comandi sono a leve o pedali e sono a comando meccanico diretto, il che rende il tutto molto interessante da realizzare come modello.

Ho scelto di realizzare il modello in scala 1:10, sia per avere una dimensione che mi permetterà di poterlo comandare direttamente senza

ricorrere a comandi strani, sia perchè le misure risultanti mi consentono di utilizzare ingranaggi metrici standard reperibili in commercio (ovviamente

andranno poi elaborati per riportarli alla forma esatta).

A questo punto ho iniziato la progettazione del modello. Dopo le verifiche generali, soprattutto per quanto riguarda i principi di funzionamento

e l'identificazione delle varie parti, ho calcolato i vari ingranaggi ed i relativi rapporti di trasmissione, scegliendo poi gli ingranaggi metrici più prossimi;

come ho già detto sopra, la differenza è molto contenuta.

Il passo successivo mi ha poi portato alla verifica delle misure dei motori a vapore. Sostanzialmente i tipi di motore sono due: il Main Engine ed

il Swinging/Thrusting Engine (i due motori Swinging e Thrusting differiscono solo per alcuni particolari esterni, mentre il funzionamento è identico).

Il Main Engine presenta un grosso problema, in quanto non ho disegni quotati ed è stato praticamente impossibile prendere misure utili sulla 50-B, se non

per qualche sua parte (tra l'altro le parti accessibili erano ricoperte di grasso!). La configurazione del biellismo è simile a quella del motore Stephenson,

ma con alcune varianti che non permettono di utilizzare i simulatori reperibili in rete.

La soluzione che ho adottato è stata quella di costruire col CAD un modello semplificato, col quale poter verificare il funzionamento,

modificando via via le misure fino ad ottenere un qualcosa di soddisfacente. Ecco un'immagine del simulatore:

I motori Swinging e Thrusting sono molto particolari e meritano un discorso a parte.

Per fortuna ho reperito un disegno d'assieme quotato presso l' Historical Construction Equipment Association (HCEA) che non pubblico per ragioni

di "copyright".

Il motore è provvisto di una valvola a cassetto a tre posizioni: in posizione centrale il motore è fermo, mentre nelle altre due posizioni il motore gira rispettivamente

in senso orario od antiorario. L'inversione di marcia viene ottenuta semplicemente invertendo l'immissione con lo scarico; un gioco di differenza di aree sottoposte

alla pressione del vapore fa sì che i due cassetti di distribuzione siano premuti sui corpi valvola dei due cilindri. Il motore non è quindi provvisto di glifo ed ha un solo

eccentrico per il comando della valvola di distribuzione.

Anche in questo caso ho realizzato un simulatore col CAD, come si vede da questa immagine:

Manca la valvola a tre posizioni per il comando di inversione, ma questa è semplicemente costituita da un semplice cassetto che scambia immissione e scarico.

1 Novembre 2012

Il primo problema che ho deciso di affrontare è stato quello del Main Engine.

Dopo vari tentativi di aggiustaggio delle dimensioni delle varie parti nel simulatore CAD, mi sono reso conto dell'estrema difficoltà di trovare un

buon compromesso che mi assicurasse un corretto funzionamento della rotazione, sia in senso orario che antiorario. In pratica il motore funziona quasi sempre

con rotazione oraria che corrisponde al sollevamento della benna; per l'abbassamento il motore viene fermato, la frizione comandata dal cilindro RAM viene

staccata ed il controllo viene effettuato tramite il pedale del freno del tamburo. La rotazione in senso antiorario del motore viene quindi utilizzata solo durante

il comando di traslazione tramite i cingoli e di sollevamento/abbassamento del braccio tramite l'argano a tamburo.

La rotazione quindi può essere ottimizzata in senso orario, fermo restando che deve essere anche assicurata una buona rotazione in senso antiorario.

A questo punto è arrivato in mio soccorso mio genero Roberto, che ha provveduto a realizzare un programma "ad hoc" per risolvere il problema.

Tutte le misure sono state parametrizzate, permettendo di variarle durante il funzionamento e verificando l'effetto sul "diagramma ovale" che fornisce

la posizione della valvola a cassetto in base alla posizione del pistone. Con questo sistema sono riuscito in breve tempo a trovare una soluzione accettabile.

Qui di seguito un'immagine del simulatore:

Una volta stabilite le dimensioni, sono passato al disegno CAD dei vari pezzi ed al loro assemblaggio per una verifica finale.

Il motore completo è composto da due motori, speculari come disegno, posti uno sul lato destro ed uno sul lato sinistro della cabina.

L'immagine che segue si riferisce al motore destro (il lungo asse sporgente serve per trasmettere il comando di inversione all'altro motore):

15 Novembre 2012

La progettazione è proseguita con i motori Swinging e Thrusting.

Sostanzialmente si tratta dello stesso motore a doppio cilindro con varianti solo sull'albero motore e sulla barra di comando.

Qui di seguito due immagini degli assiemi dei due motori, il primo è lo Swinging mentre il secondo è il Thrusting:

 

8 Dicembre 2012

E' terminata la progettazione del macchinario montato sul telaio principale (Revolving Frame), comprendente:

- il motore principale (Main Engine) che aziona:

                       - tramite frizione comandata a vapore, il tamburo dove viene avvolta la fune che solleva la benna

                       - tramite innesto a denti, il tamburo dell'argano a vite senza fine che alza ed abbassa il braccio

                       - tramite innesto a denti, la trasmissione del moto all'asse, coassiale al centro di rotazione, che comanda la traslazione tramite i cingoli

- il motore (Swinging Engine) che provvede alla rotazione della cabina

- il freno a pedale per il blocco del tamburo di sollevamento della benna

- il comando a pedale della valvola per inviare il vapore al cilindro, allocato sul braccio, che  comanda l'apertura dello sportello della benna

Qui di seguito si vedono le immagini dell'assieme complessivo.

Lo spazio libero nella parte posteriore che si vede nella prima immagine servirà per la caldaia. La parte inferiore del telaio andrà completata con

l'inserimento di longheroni ed altri rinforzi che riprodurranno il telaio in fusione originale.

Nella seconda immagine, l'ingranaggio più grande è quello della frizione a vapore, della quale si vede il cilindro di comando e parte dei leverismi

di comando montati sull'ingranaggio stesso. Davanti al sedile si notano le due leve che comandano i motori Swinging e Thrusting, mentre a sinistra

del sedile c'è la leva che, ruotata di 180°, provvede all'inversione del motore principale. A destra del sedile si possono vedere le due leve per

l'inserimento degli innesti a denti per l'argano di sollevamento ed abbassamento del braccio e per la traslazione tramite cingoli.

 

 

La terza e la quarta immagine fanno vedere l'argano ed ulteriori dettagli generali. La struttura a castello (A-frame) sostiene le pulegge per

il rinvio e l'ancoraggio delle funi.

 

6 Gennaio 2013

La progettazione è continuata con la parte inferiore del "Revolving Frame", comprendente i rulli conici sui quali ruota il complesso del macchinario.

La rotazione è assicurata da un pignone che si ingrana sul grande ingranaggio posto sulla parte fissa sottostante.

L'immagine che segue fa vedere quanto ora descritto:

Il lavoro continua con la progettazione del "Truck Frame", cioè della parte inferiore che comprende i cingoli per le spostamento sul terreno.

La trasmissione del moto viene effettuata tramite un asse coassiale al perno di rotazione e due rinvii ad ingranaggi conici che servono anche per

ridurre la velocità di rotazione. Il moto viene poi applicato ai due cingoli tramite due giunti con innesto a denti, azionabili manualmente.

L'asse posto all'estremità opposta è provvisto di due dispositivi per regolare la tensione dei cingoli.

Ed ecco un paio di immagini (la coppia conica al centro è disegnata semplificata perchè non ho trovato il suo modello CAD completo) :

 

ed anche un paio di immagini dei giunti con innesto a denti, il primo in posizione disinnestata ed il secondo in posizione innestata:

 

Per finire alcune immagini dell'assieme generale alla data odierna:

   

15 Marzo 2013

Il lavoro è proseguito con la progettazione del braccio principale ("Boom"), del braccio scorrevole ("Dipper Handle") e della benna ("Dipper").

Non è stata una cosa facile, perchè ho dovuto basarmi quasi esclusivamente sulle foto scattate e sulle misure allora effettuate, con tutti i problemi

che questo sistema comporta. Alla fine comunque ho ottenuto un buon risultato.

Cominciamo con due immagini del Dipper. La botola inferiore si apre tirando la leva del chiavistello e si richiude semplicemente per gravità quando

il Dipper viene abbassato in modo che la botola vada a chiudere il fondo. La leva viene tirata da una catena collegata ad un azionamento che vedremo più avanti.

Ecco due immagini del Dipper:

 

Il Dipper è vincolato al braccio scorrevole Dipper Handle, che a sua volta è collegato al Boom tramite due cremagliere poste sul lato inferiore.

Il lato superiore è imbrigliato al Boom da due guide ("Saddle Block") che gli permettono lo scorrimento.

Due immagini del Dipper Handle permettono di chiarire il suo funzionamento:

 

Sul lato destro vicino al Dipper si possono notare alcune pulegge ed un cilindro verticale: questo è un assieme che permette di tenere in trazione,

tramite una molla posta nel cilindro verticale, la fune di sgancio della botola del Dipper.

Il braccio principale "Boom" è incernierato alla base del Revolving Frame e può essere alzato ed abbassato tramite l'argano citato nella descrizione

dell' 8 Dicembre 2012. Due dispositivi di ancoraggio montati su ognuno dei due lati permettono di irrobustire la struttura tramite tiranti, qui non disegnati.

Sul Boom è montato il motore "Thrusting Engine" che provvede allo spostamento del Dipper Handle.

Sulla guida destra "Saddle Block" è montato un cilindro azionato a vapore il quale provvede, tramite un sistema di pulegge, a tirare la fune per lo sgancio

della botola del Dipper. La terza delle immagini che seguono fa intravedere le pulegge del sistema di sgancio della fune:

   

Per finire due immagini dell'assieme Boom + Dipper Handle e dell'assieme generale:

 

8 Maggio 2013

In questo periodo ho preparato tutti i disegni esecutivi (circa 380) dei vari pezzi da realizzare (circa 660) ed i 116 file da utilizzare per il taglio a laser

di tutti i pezzi che lo prevedono.

Nel contempo ho esaminato quali fossero i pezzi più difficili da realizzare ed ho cercato di trovare nuove tecnologie che mi permettessero di risolvere i

vari problemi nel miglior modo possibile, compatibilmente con le mie tasche.

Il primo pezzo che ho esaminato è stata la maglia dei cingoli, non tanto per la difficoltà di realizzazione, quanto per il fatto che ne servono ben 56 pezzi e

quindi volevo essere sicuro della loro funzionalità. L'uso di una stampante 3D per farne 4 pezzi in plastica ABS e la realizzazione di una rudimentale

ruota di trazione mi hanno permesso questa verifica.

Qui di seguito alcune foto:

   

Le mie ricerche mi hanno poi portato ad imbattermi nella tecnologia SLM ("Selective Laser Melting" ossia "Fusione Selettiva a Laser").

E' un processo che parte da un disegno 3D. Il pezzo viene realizzato in metallo, stendendo un sottilissimo strato di polvere dell'acciaio richiesto

e fondendo col Laser le particelle nei punti corrispondenti alla sezione del pezzo. Il tutto viene iterato strato su strato fino al completamento del pezzo. 

Lo strato di polvere può avere lo spessore minimo di 0,03 mm (0,05 mm nel mio caso).

E' quindi possibile realizzare pezzi di una complessità incredibile ed irrealizzabili con le tecnologie convenzionali.

Il pezzo finito ha caratteristiche meccaniche uguali ad un pezzo simile ricavato da pieno.

L'utilizzo da parte mia di questa tecnologia è stato possibile grazie alla ditta Texer Design (http://www.texerdesign.it/it/index.html) nella quale ho trovato la

massima gentilezza, disponibilità e collaborazione. I pezzi sono stati realizzati in acciaio inox AISI 316.

Le foto che seguono mostrano i pezzi così come sono usciti dalla macchina, prima delle lavorazioni di finitura (apertura completa dei fori, ecc.)

Cominciamo con la benna:

   

Ed ora un'immagine della sezione di un pezzo utilizzato per le prove, per far vedere il metallo compatto ottenuto tramite il processo di fusione:

La benna è provvista di due attacchi laterali per il supporto:

Il supporto a "C" della benna ("Dipper Bail") ha una forma un po' complessa ed in più, per farlo uguale all'originale, dovrebbe essere cavo.

Nessun problema con questa tecnologia, nella foto ravvicinata si vede bene che l'interno è cavo:

 

Il pezzo successivo è il supporto della puleggia della benna ("Padlock").

L'asse della puleggia è ruotato rispetto all'asse di aggancio al "Dipper Bail", per far sì che la fune che scorre sulla testa del "Boom"

possa utilizzare due pulegge spaziate tra loro.

 

E per finire ecco il seggiolino dell'operatore:

  

19 Agosto 2013

In questo periodo ho provveduto al taglio Laser di vari pezzi (più di 200) che compongono l'assieme finora progettato ed ho cominciato

ad assemblare alcune parti che interessano i tre motori a vapore. Di questi ho cominciato anche a realizzare tutte le parti necessarie; è un

lavoro lungo ed impegnativo, ma desidero provare i motori prima di procedere con tutto il resto.

La cosa però che mi interessava di più era risolvere la questione di come alimentare la caldaia.

Dei due scavatori tuttora funzionanti, uno è alimentato ad olio combustibile e l'altro a carbone. A me interessa in particolare quello ad olio

combustibile (gasolio), sia perchè la scavatore che ho misurato e fotografato funziona così, sia perchè il bruciatore ad olio combustibile, se

funziona bene, non produce residui di combustione che possono entrare nei meccanismi generando dei problemi.

Realizzare un bruciatore per questo modello si presentava come un problema non facile da risolvere, perchè il focolare ha il lato molto corto (80 mm)

ed il consumo di carburante richiesto è basso.

La soluzione adottata nello scavatore originale mi sembrava convincente e facile da riprodurre in scala, anche se la fluidodinamica non si comporta linearmente

(ed in più le molecole del comburente e del combustibile restano in scala 1:1) . 

Il bruciatore è costituito da due coppe separate da un diaframma ed ognuna delle due coppe ha una fessura, sul lato verso il diaframma, da dove escono il

comburente (l'aria o il vapore una volta a regime) ed il combustibile. Ecco una foto del bruciatore originale:

Per le mie prove ho fatto tagliare tramite incisione chimica una varietà di diaframmi in inox di diametro 10 mm e spessore 0,05 mm con varie aperture, come si vede dalla foto:

 

Combinando più diaframmi si può variare la larghezza e l'altezza della fessura, sia per il comburente che per il combustibile. Un doppio sistema di regolazione a spillo permette

di variare la portata e/o pressione:

Ho fatto parecchie prove di tutti i tipi, variando le combinazioni dei diaframmi e preriscaldando in vari modi il combustibile (la foto sopra ne è un esempio), ma restava comunque

il problema che all'atto dell'accensione della fiamma si genera un'onda d'urto che ricaccia indietro il combustibile. Ho risolto parzialmente il problema ponendo davanti al bruciatore

un retina in inox che si arroventa ed agisce da stoppino per riaccendere la fiamma, però questa continua a pulsare  e resta critica. Pressurizzando il serbatoio il problema della pulsazione

spariva a patto di avere una portata di combustibile troppo elevata per le mie esigenze, ma comunque era una soluzione che non mi soddisfava.

Non sto qui a raccontare tutte le peripezie, comunque ecco delle foto che ritraggono alcuni momenti delle prove, sia in fiamma libera che dentro il focolare.

   

A questo punto, dopo aver letto tutto quello che ho trovato in Internet, mi sono deciso a cambiare tipo di bruciatore e ne ho realizzato uno che utilizza delle parti di ricambio

di una piccola pistola a spruzzo con foro di 1 mm:

 

Le prove hanno dato risultati incoraggianti. Alla fine ho realizzato un ugello con foro 0,5 mm  e relativo ago di regolazione ed il risultato è stato buono

e per ora definitivo, in attesa delle prove finali che saranno effettuate con la vera caldaia prima di montarla sul modello.

La fiamma è corta, il consumo di combustibile è regolabile entro un buon campo (da circa 0,18 litri/ora in su) e non produce fumo.

La retina inox provvede a stabilizzare la fiamma ed è utile soprattutto nella gamma più bassa dei consumi.

Il combustibile si regola con l'ago che sporge sul retro del bruciatore, mentre il comburente si regola con la valvola a spillo esterna.

La variazione del livello del carburante nel serbatoio è pressochè ininfluente sulla fiamma.

Il focolare è stato rivestito fino all'altezza di 50 mm con del mastice sigillante refrattario (1500 °C max).

Il focolare può essere chiuso in cima senza variazioni della fiamma.

Le prove con il vapore non hanno creato problemi, salvo il fatto che al bruciatore non devono arrivare gocce d'acqua, per cui

verrà utilizzato vapore surriscaldato.

Ed ora per finire le foto della fiamma senza focolare, con focolare e fiamma , con focolare e fiamma minima, col tetto sul

focolare (notare che la fiamma è accesa e non si vede fumo):

   

 

25 Agosto 2013

Dopo le prove coi bruciatori, ho ripreso la costruzione dei vari pezzi che compongono i tre motori.

Ecco una foto d'assieme dei vari pezzi finora realizzati:

Un pezzo che mi ha dato particolare soddisfazione è l'albero a gomiti (Crank Shaft) del motore "Thrust Engine", realizzato in inox AISI 303.

Normalmente questo pezzo viene realizzato mediante tornitura tra le punte, ma la distanza tra i centri è troppo piccola per poter

forare in profondità i punti dove inserire le punte ed il pezzo vibra troppo per poter eseguire la lavorazione.

Ho quindi pensato di utilizzare il mandrino a 4 griffe indipendenti, spostando il centro di rotazione e facendo sporgere il pezzo quanto

basta per la lavorazione. Il risultato è stato più che buono; le foto che seguono fanno vedere le operazioni di tornitura e

successiva fresatura delle sponde dei gomiti:

   

 

Ed ecco il pezzo finito:

 

 

11 Ottobre 2013

Ho finito il Main Engine e finalmente ho potuto verificare se tutte le teorie erano esatte.

Montato provvisoriamente il motore sulla base del Revolving Frame, l'ho alimentato con aria compressa e tutto è filato liscio, naturalmente

dopo diverse prove e regolazioni.

Visto che il tutto andava bene, ho realizzato anche il comando di inversione, un pezzo particolare la cui costruzione è stata molto piacevole.

Ecco due immagini del motore:

 

e due immagini del comando di inversione nelle due diverse posizioni:

 

Su YouTube ho pubblicato un breve filmato che si può vedere su:

http://www.youtube.com/watch?v=0yf6IXIlAgA

19 Novembre 2013

Il passo successivo ha comportato la realizzazione degli altri due motori, praticamente uguali tra loro: lo "Swinging Engine", cioè il motore

che provvede alla rotazione dello scavatore ed il "Thrusting Engine", cioè il motore che provvede allo scorrimento del "Dipper Handle", il braccio che

supporta la benna.

La lavorazione è stata piuttosto laboriosa, in quanto doveva essere molto precisa per assicurare il corretto funzionamento delle valvole a cassetto.

Il corpo cilindri è stato ricavato da un blocco di bronzo, usando la fresatura CNC per le varie facce e la foratura delle sedi dei cilindri.

La prima foto mostra la lavorazione delle cave che in parte è stata effettuata con una fresa da 1 mm ed utilizzando un moltiplicatore di giri;

la seconda foto mostra la foratura delle sedi dei cilindri mentre la terza foto mostra la fresatura dei cassetti, due per ognuno dei due motori

   

La costruzione del telaio dei motori, costituito da un blocco comprendente il supporto dell'albero a gomiti, le guide delle due teste-croci ed il coperchio

anteriore del corpo cilindri, costituiva un problema complesso che ho risolto realizzando il tutto in più parti; il tutto è stato poi assemblato tramite brasatura

Il pezzo che supporta l'albero a gomiti andava oltre le mie capacità ed è stato realizzato dalla ditta MAEMA (www.maemavaporevivo.it), una ditta che

si sta affacciando al nostro mondo e con la quale ho instaurato un ottimo rapporto per l'esecuzione di tutte quelle parti troppo complesse da costruire.

La prima delle due foto che seguono mostra l'assieme delle guide delle teste-croci già brasato ed il pezzo realizzato dalla Maema, mentre la seconda

mostra il tutto assemblato in un unico pezzo

 

Ognuno dei due motori è cotituito da una miriade di pezzi e la foto che segue fa vedere quelli che servono per lo "Swinging-engine" ;mancano tutti i perni,

le viterie e le guarnizioni, mentre alcune parti sono già assemblate (pistoni e albero a gomiti con aste eccentriche)

La prima delle prossime due foto fa vedere il corpo cilindri con le cave che permettono di ottenere l'inversione del senso di rotazione invertendo immissione con scarico,

mentre la seconda foto confronta le cave del corpo cilindri con quelle del cassetto, appoggiato su un fianco.

Per evitare che il cassetto si sollevi, questo ha due cave alle estremità tra loro comunicanti; la differenza delle superfici sottoposte alle pressioni fa sì che il cassetto

sia sempre sottoposto ad una forza che lo preme sul corpo cilindri

 

Ed infine alcune foto del "Thrusting Engine" finito:

   

Provato con aria compressa, il motore funziona bene.

Potete vedere il filmato su YouTube all'indirizzo http://youtu.be/wFKOV4m26q0

8 Dicembre 2013

Ho assemblato anche lo "Swinging-Engine" e l'ho provato con l'aria compressa.

Ecco una foto del motore montato al suo posto:

Ho poi costruito l'attuatore a vapore (RAM) per l'azionamento della frizione dell'argano che avvolge il cavo per il sollevamento della benna.

E' costituito da un cilindro che spinge un'asta la quale aziona una leva, all'interno dell'albero cavo dell'argano, che poi tramite un meccanismo

va a stringere un nastro d'acciaio attorno ad un tamburo. 

Il disegno CAD sezionato rende l'idea:

Il biellismo dell'attuatore fa sì che il comando sia proporzionale, cioè lo spostamento

dell'asta è proporzionale allo spostamento della leva di comando, permettendo di dosare lo sforzo di spinta.

Ecco alcune foto (l'alesaggio del cilindro è di 14 mm):

   

Ed ecco un paio di foto della base della cabina dove si vedono i motori e l'attuatore ora descritto:

 

22 Dicembre 2013

Ho costruito la frizione comandata dall'attuatore realizzato in precedenza; questa comprende il meccanismo di frizione vera e propria ed il

tamburo dove viene avvolto il cavo che solleva la benna ed il braccio ad essa collegato.

La frizione è costituita da un nastro che viene stretto attorno ad un tamburo; il nastro è formato da una parte interna in alluminio spesso 0,5 mm e

da una parte esterna in acciaio inox spesso 0,5 mm. Le due parti sono incollate tra loro.

Ecco alcune foto dell'insieme assemblato dopo le prove di funzionamento che hanno dato esito positivo:

   

Le due foto che seguono mostrano il leverismo a frizione disinserita ed inserita; notare che l'inserimento della frizione porta le leve a lavorare prossime

al punto di ginocchio, assicurando la maggior forza possibile

 

Ed infine una foto dove si vede l'attacco del nastro alle leve di azionamento:

La gola a fianco della frizione servirà per il nastro del freno comandato a pedale.

26 Gennaio 2014

Il lavoro prosegue con la costruzione della parte inferiore ("Truck Frame") dotata dei cingoli per la traslazione.

I cingoli sono molto complessi, come pure le ruote di trazione; dopo aver esaminato le varie possibilità per la loro realizzazione,

quali la fusione o la prototipazione rapida, ho optato per la lavorazione da pieno, che assicura la massima robustezza e qualità.

Anche in questo caso mi sono servito della ditta MAEMA (v. appunti del 19 Novembre 2013) e ne ho approfittato per fare

anche le altre ruote ed altri pezzi, tutti ricavati in acciaio C40 tramite fresatura da pieno; il colore grigio è dovuto alla sabbiatura.

Cominciamo con i cingoli: sono 56 pezzi, 28 per lato:

 

I cingoli sono azionati dalle ruote motrici tramite due mozzi che si innestano manualmente.

Ecco le foto della ruota motrice e del mozzo:

   

Ed ecco una foto che dà un'idea di come sarà l'accoppiamento ruota-cingolo:

Il Truck Frame, oltre alle due ruote motrici ha quattro ruote intermedie e due ruote collegate all'asse tenditore.

Ecco la foto della ruota tenditrice e della ruota intermedia, di diametro inferiore:

Infine le foto di uno dei quattro supporti dei semiassi delle ruote intermedie:

 

Per quanto riguarda il telaio, la struttura portante è molto robusta e realizzata saldando spezzoni di tubo rettangolare

dello spessore di 3 mm. Sopra e sotto questo telaio verranno poi fissate le lastre di ferro da 3 mm che supportano le varie parti.

Le dimensioni del telaio sono: 430x211x40 mm. Ecco una sua foto prima dell'inizio del montaggio:

 

4 Febbraio 2014

Ho finito il "Truck Frame" e l'ho collaudato con risultati positivi.

Il peso è di 36,4 kg, una buona garanzia per la stabilità di tutto il modello.

Ecco quattro foto dell'insieme:

 

 

e due immagini della ruota motrice e della ruota collegata all'asse del tenditore:

 

Le due foto che seguono mostrano il giunto a denti che accoppia la ruota motrice all'albero motore.

Nella prima immagine il giunto è in posizione disinnestata, mentre nella seconda è in posizione innestata.

La leva manuale che si vede serve sia per aiutare l'innesto, sia per bloccare il giunto una volta innestato.

 

Le quattro foto che seguono mostrano infine il lato inferiore, la trasmissione ad ingranaggi ed l'asse tenditore che 

può scorrere sulle guide e bloccato nella corretta posizione per assicurare la giusta tensione ai cingoli.

 

 

L'asse motore viene azionato dal "Main Engine" ; il rapporto di riduzione totale degli ingranaggi è di 25,7.

Su YouTube ho pubblicato un breve filmato del collaudo, effettuato collegando un trapano elettrico all'asse che sporge

dal perno di rotazione. Per vederlo, cliccare su http://youtu.be/5zz_oFVtqHA

15 Febbraio 2014

La costruzione procede con il "Revolving Frame" (R.F.), cioè la struttura rotante dove trovano alloggio tutti i macchinari e la caldaia.

Il R.F. ruota su un perno munito di cuscinetto a rullini ed appoggia su due ruote posteriori e due carrelli basculanti ognuno provvisto

di due ruote; le ruote sono coniche e girano sopra l'ingranaggio dove ingrana il pignone che provvede alla rotazione del R.F.

La struttura originale del R.F. è costituita da un piano fissato ad una fusione che assicura la rigidezza necessaria.

La soluzione che ho adottato per il modello è quella della tecnica ad incastri che già ho utilizzato con buoni risultati.

Ecco un'immagine del disegno CAD che mostra la struttura degli incastri ed una foto del risultato:

 

Ed infine una foto del R.F. montato sul "Truck Frame". I due ingranaggi conici servono per la rotazione e per la trasmissione ai cingoli

 

19 Marzo 2014

Ora la costruzione continua realizzando i vari pezzi da montare sul "Revolving Frame". Ho cominciato con la struttura che sostiene le pulegge di

rinvio per le funi ("A-Frame") e con l'argano per il sollevamento del "Boom" comandato, tramite innesto a denti, dal "Main Engine". Ecco due foto:

    

Una volta montati questi componenti, mi sono reso conto che sarebbe stato molto difficile in seguito fare tutte le forature sulla piastra base

per alloggiare la caldaia, i serbatoi d'acqua e del gasolio e tutti gli accessori ad essi collegati. Ho preferito quindi fermare il lavoro di

costruzione per ultimare la progettazione della caldaia e di tutto il resto. Finita la progettazione, ho effettuato la foratura della piastra base

ed ora potrò riprendere la costruzione.

Ecco come si presenta la caldaia in una vista "trasparente" del disegno:

Sul fondo del focolare è attaccata la camera del bruciatore che poi sarà rivestita internamente con un tappeto di fibra ceramica.

La torretta del duomo fungerà anche da collettore per tutti gli attacchi dei tubi del vapore. La caldaia verrà realizzata in acciaio inox.

Ed ora un paio di disegni dell'assieme definitivo:

 

Il serbatoio dell'acqua è quello posto sul retro, mentre il serbatoio del gasolio è posto sul lato sinistro a ridosso del retro della caldaia.

Il cassone con quattro tasche sporgente sul retro probabilmente serviva come contrappeso, ma comunque può essere rimosso qualora

fosse necessario.

Nell'assieme mancano i componenti che saranno fissati sulla struttura del tetto della cabina, tubazioni, rubinetti, valvole ed altri particolari

che per risparmio di tempo non ho inserito o disegnato.

22 Aprile 2014

Il progetto è proseguito con la costruzione ed il montaggio finale delle parti meccaniche montate sul "Revolving Frame".

Il collaudo è stato effettuato per ora con l'aria compressa ed il risultato è stato buono.

Cominciamo con qualche foto della vista generale, giusto per dare un'idea della complessità dell'insieme:

   

Nelle prime due immagini si vede sulla destra il  motore usato per la rotazione e gli ingranaggi di riduzione che comandano alla fine il

pignone, posto sotto il pavimento, che si ingrana con la corona dentata fissata sul "Truck Frame".

Il motore è comandato dalla leva posta di fronte sul lato sinistro rispetto all'operatore che siede sul sedile.

L'altra leva vicina a questa serve per il comando del "Thrusting Engine" posto sul braccio dello scavatore, come già detto nella descrizione del 15 Marzo 2013.

Davanti al sedile ci sono due pedali; quello a sinistra, che si comanda col tacco del piede, aziona la valvola che dà vapore al cilindro di sgancio della botola

della benna, mentre quello a destra comanda il freno del tamburo dove si avvolge il cavo che solleva la benna. Il pedale del freno è anche provvisto di un blocco

meccanico che permette di tenere il tamburo in posizione frenata.

Nella terza immagine, dietro il sedile ed ancorate ad una colonna di supporto, si vedono le due leve manuali che servono per l'inserimento dei giunti a denti

che comandano la trasmissione ai cingoli del "Truck Frame" ed il comando dell'argano per il sollevamento del braccio dello scavatore.

Si vede anche il comando per gli spurghi del cilindro del "Main Engine".

Proseguiamo con altre immagini:

   

 

Nella prima foto si vede il pedale del freno in posizione bloccata.

La seconda e la terza foto fanno vedere meglio la trasmissione all'ingranaggio conico, posto sull'asse di rotazione della cabina, che provvede a sua volta

alla trasmissione del moto ai cingoli.

Nella quarta foto si vede il nastro del freno a tamburo, comandato dal pedale anteriore.

Vediamo ora un paio di foto riprese da dietro, dove si vede l'argano per il sollevamento del braccio ed il relativo giunto a denti per il suo inserimento:

 

Nella parte ancora libera che si vede nella prima foto, verranno posti la caldaia ed il serbatoio dell'acqua.

Passiamo ora ad esaminare alcuni dettagli:

   

Le prime due foto mostrano i vari comandi, mentre la terza fa vedere l'accoppiamento tra due leve ottenuto tramite un mini giunto cardanico.

Altre immagini:

   

Nella prima foto si vede in dettaglio il giunto a denti per la trasmissione ai cingoli, mentre nella seconda si vede il pignone inferiore per la rotazione.

Nella terza foto si vede la valvola, comandata dal pedale, che dà vapore al cilindro di sgancio della botola della benna; si vede anche il rinvio del comando di frenatura

dal pedale al tamburo.

Infine alcune foto della parte inferiore, dove si vedono i tubi di scarico dei vari motori raccordati ad un unico tubo che confluirà nella camera a fumo della caldaia.

     

Nella prima foto si vede anche il comando degli spurghi dello "Swinging Engine".

30 Aprile 2014

La leva che comanda il Main Engine e la frizione a vapore "RAM" è appesa al soffitto e quindi per poterla montare ho costruito una parte della struttura della cabina.

La leva è unica ed ha due movimenti: spingendola in avanti aziona il regolatore ("Throttle") che dà vapore al Main Engine, mentre spostandola di lato verso sinistra

disinserisce la frizione. Il regolatore è costituito da una valvola a tre vie in modo che a vapore chiuso l'ingresso del vapore del motore sia posto in comunicazione

con l'atmosfera e quindi il motore sia libero di girare senza creare una contropressione che lo bloccherebbe.

La sequenza di scavo, relativamente alla sola leva in questione, avviene in questo modo:

- all'inizio la leva è in posizione arretrata ed al centro, il Main Engine è fermo e la frizione è innestata

- spingendo in avanti la leva, il Main Engine solleva il braccio con la benna

- a benna sollevata, si tira la leva indietro fermando il Main Engine; si preme a fondo col piede destro il pedale del freno e quindi si sposta la leva a sinistra disinnestando la frizione

- una volta che si è scaricata la benna e si è di nuovo pronti per un nuovo scavo, si allenta la pressione sul pedale del freno e la benna scende. La velocità di discesa è controllata esclusivamente dal pedale del freno.

Questa sequenza di operazioni permette di utilizzare il Main Engine in un solo senso di rotazione, evitando ogni volta di azionare l'inversione di marcia e soprattutto permette

una velocità di discesa della benna molto rapida.

Ed ecco una vista sezionata del disegno ed un paio di foto del "Throttle":

   

Seguono alcune immagini d'insieme (nella terza foto si vede l'operatore ai comandi):

     

3 Maggio 2014

Ho realizzato e montato il lubrificatore, unico per tutti i motori. E' azionato da un eccentrico calettato sull'asse della frizione RAM e funziona quando viene

azionato il Main Engine. Dalla prova effettuata mi sembra che la portata sia un po' troppo abbondante, per cui inserirò un rubinetto di bypass per dosare la

quantità d'olio erogata. Qui di seguito un paio di foto:

 

11 Maggio 2014

Ripensando alla eccessiva portata del lubrificatore, ho trovato una soluzione che mi sembra abbia risolto il problema.

Ho dotato il sistema di lubrificazione di un rubinetto a spillo per la regolazione del flusso e per evitare che a rubinetto chiuso o regolato per un flusso minimo

la pressione dell'olio salga a valori eccessivi ho inserito un limitatore di pressione che inserisce un bypass quando si supera il valore di pressione di taratura.

Per migiorare la lubrificazione, l'olio viene immesso nel vapore nella strozzatura di un tubo Venturi nel collettore collegato al duomo della caldaia; l'uscita del

tubo Venturi alimenta tutti i motori ed i meccanismi azionati a vapore.

Ho previsto anche l'inserimento di un manometro per poter verificare il corretto funzionamento del lubrificatore.

Ecco il disegno sezionato del limitatore di pressione ed una foto dello stesso installato sul lubrificatore:

 

Segue il disegno sezionato del regolatore a spillo e del collettore. L'ingresso dell'olio è dotato di una valvola di non ritorno.

Le due foto mostrano il collettore ed il regolatore scomposti nelle varie parti e l'insieme assemblato al duomo assieme al rubinetto di intercettazione del vapore.

   

18 Maggio 2014

Nell'attesa della realizzazione della caldaia, ho costruito l'eiettore, cioè il dispositivo alimentato a vapore che permetterà di caricare l'acqua nel serbatoio.

L'eiettore è costituito da un tubo Venturi che sfrutta il vuoto generato nella sua strozzatura per sollevare l'acqua; alimentandolo a vapore l'effetto viene

amplificato a causa del vuoto generato dalla condensazione.

Ecco il disegno sezionato e le foto dell'eiettore con l'ugello staccato ed il collaudo a vapore. Il getto d'acqua in uscita mostra bene l'esito positivo; l'acqua

viene sollevata di 450 mm. L'eiettore verrà collocato sopra il serbatoio.

   

27 Maggio 2014

In questi giorni ho rifinito la benna con il supporto a "C" e relativa puleggia, completandoli con i pezzi necessari per finire tutto l'assieme.

Il tutto è in acciaio inox, tranne lo sportello di chiusura della benna che è costituito da vari pezzi in ferro tagliati a laser ed assemblati come si vede

dall'immagine che segue. In particolare le cerniere, dopo l'assemblaggio e la saldatura a TIG sui punti d'incastro, sono state brasate ad argento per

ottenere la massima robustezza.

 

Lo sportello si apre tirando la leva che si vede nella foto e si richiude con una manovra dell'operatore che fa scendere il chiavistello di blocco nel foro della benna,

sfruttando solo il peso dello stesso.

Le tre foto che seguono mostrano l'insieme della benna assemblato. La figura di riferimento che si vede nella terza foto corrisponde ad un uomo di altezza 1,78 metri

e rende l'idea di quanto grande sia il tutto (la scala del modello è 1:10).

   

16 Giugno 2014

Ho finito il braccio principale ("Boom"):

Il braccio è lungo 866 mm ed è stato assemblato solo tramite ribattitura di 690 ribattini da 2 mm in ferro, ad esclusione della piattaforma superiore che a fine

assemblaggio è stata saldata a TIG alle due piastre laterali. Sulla piattaforma verrà montato il "Thrusting Engine".

Una foto dell'estremità inferiore:

 

L'attacco sul fianco servirà per il tirante laterale (ce n'è uno uguale sull'altro lato).

Ed ora due foto dell'estremità superiore; gli attacchi laterali servono per le funi d'acciaio che fungeranno da ulteriori tiranti laterali.

 

Due parole sulla tecnica di ribattitura che ho usato e che è riassunta in questa foto:

Nell'immagine che fa da sfondo si vede il risultato finale. Nel riquadro in alto a sinistra si vedono gli attrezzi usati; oltre al martello a testa sferica

si vedono in sequenza: il punzone con l'impronta della testa del ribattino che serve da "culla" per la ribattitura (contropunzone), il punzone forato che serve per

impaccare bene i pezzi da chiodare ed il punzone con l'impronta finale da dare alla ribattitura.

Nel secondo riquadro si vede il ribattino inserito nei pezzi e con la testa appoggiata sulla "culla"; a questo punto si inserisce il punzone forato e si dà

un colpo di martello per impaccare bene i pezzi.

Il terzo riquadro mostra la preformatura della testa ottenuta con la testa sferica del martello.

A questo punto di appoggia il punzone con l'impronta finale e con due o tre martellate ben assestate si forma la testa finale.

Per formare una testa corretta, il ribattino deve essere della giusta lunghezza. I dati per la forma della testa e lunghezza si possono ricavare dalle tabelle

del costruttore. Nel mio caso ho utilizzato ribattini che rispondono alle norme DIN 660.

I vari punzoni vanno realizzati in acciaio tipo C45 e poi temprati (basta arroventare la punta e raffreddarli bruscamente in acqua). Come si vede dalla foto,

il contropunzone a volte deve essere realizzato in forme strane per permettere di accedere alla testa del ribattino.

 

3 Luglio 2014

Ho completato il "Boom" con tutte le parti meccaniche che servono per azionare il braccio scorrevole "Dipper Handle".

Il "Dipper Handle" viene fatto scorrere tramite due cremagliere che ingranano su due pignoni azionati dal "Thrusting Engine" , tramite una riduzione ad 

ingranaggi di rapporto circa 1:8. Gli ingranaggi sono alloggiati nelle due guide "Saddle Block", una sul lato destro ed una sul lato sinistro; le guide sono provviste

di un pattino, posto sulla sporgenza superiore, che tiene la cremagliera premuta sul pignone.

Ecco le foto del "Boom" completo e dei due "Saddle Block"

   

L'apertura dello sportello della benna viene comandata da un cilindro a vapore posto sulla guida destra "Saddle Block" del "Dipper Handle"

Il comando viene effettuato tramite un pedale (vedi descrizione del 22 Aprile 2014) e fa sollevare il corpo del cilindro; un gioco di pulegge fa tendere un cavo

d'acciaio che azionerà l'apertura.

Ecco alcune foto:

   

Le prime due fanno vedere il dispositivo in posizione di riposo: il cilindro è abbassato ed il cavo d'acciaio è dritto.

La terza foto mostra il cilindro a fine corsa ed il suo effetto sul cavo che viene così tirato.

Una curiosità che non si può vedere dalle foto: a fine corsa il vapore sfiata in aria aperta per permettere lo scarico dell'eventuale acqua di condensa.

E per finire alcune immagini delle pulegge e della meccanica di comando:

   

I due ingranaggi più grandi sono registrabili, per permettere l'allineamento delle due cremagliere durante l'assemblaggio finale.

 

15 Luglio 2014

Ho finito il braccio scorrevole "Dipper Handle", l'ho assemblato al "Boom" ed ho provato il tutto con l'aria compressa.

Il risultato è stato molto buono, il braccio scorre bene e l'apertura dello sportello della benna funziona correttamente.

Ecco tre viste dell'assieme, bloccato con una morsa provvisoria e sostenuto da una catena in sostituzione delle funi; il montaggio sulla base

verrà effettuato solo a caldaia funzionante ed assemblata definitivamente.

    

Il "Dipper Handle" viene fatto scorrere tramite due cremagliere che vengono pressate sugli ingranaggi di comando tramite due guide

superiori di scorrimento, come si vede dalle foto che seguono:

 

La fune d'acciaio che si vede nella seconda foto è quella che serve per l'azionamento dell'apertura dello sportello della benna.

Ed infine alcune immagini della benna e del suo sportello. L'ultima foto mostra in dettaglio il meccanismo di apertura. La colonna

verticale contiene la molla che serve a tenere in tensione la fune d'acciaio del comando di apertura.

   

10 Agosto 2014

La caldaia è finita ed è stata collaudata con esito positivo.

E' stata costruita in acciaio inossidabile e saldata a TIG.

Il collaudo è stato effettuato a 35 bar (3,5 MPa); sono certo che avrebbe sopportato pressioni maggiori, ma ho preferito non eccedere

per non sollecitare eccessivamente la struttura.

Ecco alcune foto della caldaia e della prova idraulica in pressione:

   

24 Agosto 2014

Il lavoro è continuato con la costruzione e l'assemblaggio delle varie parti connesse alla caldaia ed al circuito del vapore.

Le connessioni alla caldaia sono parecchie, come si può vedere dalle foto che seguono:

   

Le parti contrassegnate da una lettera nella terza foto sono:

A - valvole di sicurezza

B - valvola ingresso ausiliario aria compressa (per l'accensione)

C - valvola del vapore per l'alimentazione dei tre motori

D - valvola alimentazione bruciatore (con aria all'accensione e poi con il vapore)

E - valvola soffiante

F - valvola eiettore (per caricare l'acqua nel serbatoio)

G - valvola vapore iniettore 1

H - valvola vapore iniettore 2

I - valvola scarico caldaia

L - uscita vapore per frizione a vapore (RAM)

M - uscita vapore per valvola comando cilindro apertura sportello della benna

N - uscita vapore per Main Engine

O - uscita vapore per collettore anteriore alimentazione motori Swinging Engine e Thrusting Engine

P - ingresso olio da pompa oliatore

Q - valvola a spillo per regolazione flusso olio

R - manometro olio

S - manometro vapore

T - ingresso scarichi motori Main Engine e Swinging Engine

U - ingresso acqua da iniettore 1

V - ingresso acqua da iniettore 2

Z - ingresso acqua ausiliario (per pompa di emergenza)

X - fischio a vapore

Ed ora le foto del livello acqua in caldaia e della porta del focolare (che in questo caso serve solo per ispezionare la fiamma del bruciatore):

   

Sotto la caldaia si innesta la camera di combustione del bruciatore, facilmente asportabile per la pulizia e la manutenzione.

La camera è coibentata con due strati di fibra ceramica ed è fornita di uno sportello laterale per l'accensione della fiamma e per l'ispezione.

La retina in acciaio inox serve per la stabilizzazione della fiamma.

 

Il vapore proveniente dal duomo, dopo essere stato opportunamente oliato nel Venturi descritto in precedenza, passa in parte ad un collettore posto

sul lato anteriore. A questo collettore sono collegate tre valvole delle quali due alimentano i motori Swinging Engine e Thrusting Engine, mentre la terza

serve come scarico per far scaldare bene la tubazione di alimentazione prima di dare vapore ai due motori; in tal modo si evita almeno in parte il

fastidioso problema della condensazione del vapore al primo avviamento. Le due valvole dei motori sono poste di fronte all'operatore per facilitare

le operazioni. La terza delle foto che seguono dà un'idea delle dimensioni ridotte delle valvole che ho dovuto realizzare.

   

16 Settembre 2014

Ho montato la caldaia ed i serbatoi dell'acqua e del gasolio ed ho fatto tutte le necessarie connessioni.

Ecco una prima foto del lato inferiore:

Le parti contrassegnate da una lettera nella foto sono:

A - rubinetto del serbatoio del gasolio

B - filtro del gasolio

C - rubinetto per la regolazione del flusso del vapore (dell'aria durante l'accensione) al bruciatore

D - valvola a spillo per la regolazione del flusso del gasolio al bruciatore

E - iniettore 2 (modello orizzontale)

F - iniettore 1 (modello verticale)

G - n. 2 valvole acqua per i due iniettori

H - I - valvola unidirezionale e connettore  ingresso ausiliario aria compressa (per l'accensione). Ho rimosso la valvola sul duomo.

L - connettore ingresso acqua ausiliario (per pompa di emergenza)

M - ingresso acqua per eiettore

N - valvola per carico/scarico acqua serbatoio

Ho usato due iniettori di caratteristiche diverse per avere più probabilità di funzionamento nelle diverse condizioni operative.

Ed ora alcune foto nelle quali si possono vedere i serbatoi del gasolio e dell'acqua, nonchè diversi altri particolari:

   

 

Il cassone posto sul retro dietro il serbatoio dell'acqua probabilmente serviva per sistemare dei contrappesi qualora fosse necessario.

Ed ora dovrò smontare la caldaia ed i serbatoi per montarli su un supporto di prova per la messa a punto della combustione, dopo di che

rimonterò di nuovo il tutto per l'assemblaggio finale...............

28 Ottobre 2014

Prima di montare la caldaia sul supporto di prova, ho voluto fare altre prove con la camera di combustione montata sotto un simulacro di

caldaia ed ho riscontrato qualche difficoltà nella regolazione dell'aria all'ugello utilizzando il rubinetto a spillo montato.

Ho quindi disegnato e costruito una valvola a spillo con regolazione fine e la situazione è notevolmente migliorata.

Le due foto che seguono mostrano il rubinetto e la valvola a spillo:

 

Ho fatto poi diverse prove con vari tipi di combustibile sempre affini al gasolio ed alla fine ho trovato quello ideale; è un combustibile

utilizzato per le stufe di riscaldamento domestico senza camino, totalmente inodore e molto puro.

Ho quindi montato la caldaia, completa di tutti gli accessori, sul supporto di prova ed ho iniziato le prove finali.

All'accensione il bruciatore viene alimentato con l'aria compressa per passare poi al vapore quando la pressione in caldaia è

sufficientemente alta. Quando il bruciatore ha cominciato ad essere alimentato dal vapore, sono incominciati i problemi: a causa del livello

dell'acqua in caldaia un po' troppo elevato, sono arrivate al bruciatore alcune gocce d'acqua, causandone il funzionamento intermittente fino

allo spegnimento della fiamma. Ho risolto il problema realizzando una presa del vapore per il bruciatore posta a livello più alto delle

valvole di sicurezza e conformata in modo tale da evitare il più possibile la cattura di gocce d'acqua, come si può vedere

dalle due foto che seguono:

  

Ho inoltre realizzato una serpentina, posta all'interno della camera di combustione, che surriscalda notevolmente il vapore facendo evaporare

istantaneamente ogni eventuale goccia d'acqua.

Ho anche sostituito la coibentazione della camera di combustione, utilizzando una lastra di fibra ceramica di 6 mm di spessore (la fibra ceramica

precedente era porosa e tendeva a sfaldarsi), come da foto che segue:

Alla fine il tutto sembra funzionare regolarmente, accessori compresi a parte l'iniettore orizzontale che probabilmente deve essere pulito. 

La caldaia va in pressione a 6 bar in circa 15 minuti, ma tutto dipende da come si regola la fiamma che può essere variata entro un campo abbastanza ampio.

La regolazione della fiamma dipende dalla pressione in caldaia, la quale può variare quando si preleva vapore o si caria acqua con gli iniettori; è 

necessario quindi regolarla in base alle condizioni operative. Non per nulla erano previste due persone, un addetto alla caldaia ed alla lubrificazione

ed un operatore alle leve di comando!

Ed ecco alcune foto dell'assieme in fase di prova:

     

La foto che segue mostra il camino, non c'è traccia di fumo (e di odore):

Da quanto ho potuto vedere, la fiamma alimentata dal vapore è più pulita di quella alimentata ad aria.

Ho realizzato anche un breve filmato che si può vedere all'indirizzo:

http://www.youtu.be/NG-8MdLw2aA

9 Novembre 2014

Ho smontato la caldaia dal supporto provvisorio ed ho rimontato il tutto sul telaio del Revolving Frame. Con l'occasione ho preferito sostituire

l'iniettore orizzontale con uno di tipo verticale, ottenendo alla fine anche una disposizione più semplice delle tubazioni che agevola la manutenzione.

Ecco una foto della nuova disposizione dei tubi:

Ho quindi proseguito nella costruzione delle fiancate, lavoro che avevo già iniziato negli intervalli tra una prova e l'altra.

Per accedere ai vari comandi, il tetto e le due fiancate devono essere rimossi; la soluzione che ho adottato consiste nell'inserimento nelle fiancate

di alcuni piccoli magneti, che hanno una forza sufficiente per tenere le fiancate ben aderenti al telaio metallico ma che permettono di staccarle

con una piccola pressione. Il tetto è semplicemente appoggiato ad incastro.

Le fiancate sono realizzate utilizzando un laminato di vetronite (quello che si usa per i circuiti stampati) da 2 mm, con entrambe le facce ramate.

Utilizzando una lama sagomata ho intagliato i segni che simulano i bordi delle tavole, mentre le barre piatte che sono imbullonate alle tavole sono

realizzate con un nastrino di ottone sul quale ho imbutito le teste dei finti bulloni. Sul retro ho poi incollato le travature di rinforzo.

Le porte sono sospese a delle pulegge che scorrono su un binario, mentre la parte inferiore ha una guida di contenimento.

Ecco le foto delle due fiancate e del loro retro:

 

Ed ecco una foto più in dettaglio di una delle porte ed una foto dove si vede come ho imbutito le teste dei bulloni; ho ricavato il punzone da

una fresa rotta ed il materiale bianco sotto l'ottone è un pezzo di plastica PVC, sul quale viene pressato il punzone.

 

Le foto che seguono mostrano il risultato finale dopo la pittura:

   

Ed ora una serie di foto che mostrano la cabina finita:

 

 

   

.....e due foto dei particolari delle guide di scorrimento superiore ed inferiore:

 

Su una porta delle fiancata destra e sul Boom ci sono delle targhette, realizzate tramite stampanti 3D ad alta risoluzione,

come si può vedere dalle due foto che seguono:

 

29 Novembre 2014

Ed ora è arrivato il momento cruciale: sollevare il "Revolving Frame" ed innestarlo sul "Truck Frame", sperando che tutte le

verifiche fatte sui disegni siano corrette.

Ho costruito una gabbia per sollevare il "Revolving Frame", che pesa circa 54 kg, come si vede dalla foto che segue:

L'operazione è andata a buon fine e finalmente ho potuto vedere tutto assieme il risultato del mio lavoro.

E' quindi con grande soddisfazione che pubblico una lunga carrellata di foto del modello finito.

Cominciamo con una serie di vedute con la cabina asportata in modo da poter vedere tutti i meccanismi:

   

   

Il "Boom" ha su entrambi i lati due tiranti per irrigidire lateralmente la struttura; uno è rigido e l'altro è realizzato con una fune

di acciaio. La prima foto che segue fa vedere l'attacco della fune all'estremità superiore del "Boom"; dopo essere passata nella gola del supporto,

la fune attraversa il "Boom" e viene fissata sul lato opposto. Sotto le due pulegge si può anche vedere l'attacco della fune per il

sollevamento della benna.

La seconda foto mostra una vista frontale dove si può notare che l'asse della puleggia della benna è ruotato per fare in modo che i due

capi della fune siano spaziati dello stesso passo delle due pulegge superiori:

 

Alcune altre viste:

   

La prima delle foto che seguono mostra il tamburo di avvolgimento della fune di sollevamento della benna e, in basso a sinistra, l'argano

per il sollevamento ed abbassamento del "Boom". Le altre due foto mostrano il "posto operatore" con tutte le leve ed i pedali di comando.

   

Con riferimento all'ultima foto, i comandi a disposizione dell'operatore seduto sul seggiolino sono:

A - Leva comando del "Main Engine" (spingendo in avanti) e della frizione a vapore (inserita con leva in posizione verticale e disinserita con

      leva spostata lateralmente verso l'interno)

B - Leva di inversione del "Main Engine"

C - Leva comando dello "Swinging Engine". Con leva al centro il motore è fermo, spingendo in avanti il "Revolving Frame" ruota in senso

      antiorario mentre tirandola indietro ruota in senso orario

D - Leva comando del "Thrusting Engine". Con leva al centro il motore è fermo, spingendo in avanti il braccio scorrevole "Dipper Handle"

      si sposta in avanti, mentre tirandola indietro il braccio si sposta all'indietro

E - Leva per l'inserimento dell'argano per il sollevamento ed abbassamento del "Boom", azionato dal "Main Engine"

F - Leva per l'inserimento dei cingoli di trazione, azionati dal "Main Engine"

G - Pedale del freno del tamburo di avvolgimento della fune per il sollevamento della benna

H - Blocco del pedale del freno quando si trova in posizione di frenatura

I  - Pedale per il comando di apertura dello sportello della benna

L - Valvola intercettazione vapore dello "Swinging Engine"

M - Valvola intercettazione vapore del "Thrusting Engine"

Inoltre alle spalle dell'operatore c'è una valvola (visibile nelle foto pubblicate in precedenza) per l'intercettazione del vapore della frizione a vapore.

Ed ora due foto della trasmissione ai cingoli e della camera di combustione col bruciatore:

 

Alcune altre foto; nella terza foto si vedono gli ingranaggi ed i carrelli di supporto per la rotazione:

 

Alcune foto con la cabina montata.

La figura nell'ultima foto è in scala 1:10, corrisponde ad un uomo alto 1,75 m e serve a rendere l'idea delle dimensioni dello scavatore.

   

   

Ed infine l'ultima foto della serie, con il sottoscritto assieme al suo modello:

Una volta finito il montaggio, ho fatto tutte le prove alimentando il modello con aria compressa.

Dopo l'inevitabile messa a punto il tutto funziona, ma ho riscontrato che la rotazione è troppo veloce, come pure lo spostamento del braccio scorrevole.

I rapporti degli ingranaggi sono gli stessi dell'originale e quindi l'unico sistema per diminuire la velocità dei due motori è quello di inserire

un regolatore di flusso in ognuna delle due linee di alimentazione vapore (ho il sospetto che ci siano anche nell'originale...........).

Ho quindi modificato le due piccole valvole di intercettazione (vedi 24 Agosto 2014), inserendo uno spillo di regolazione.

Ecco di seguito il disegno della sezione dell'assieme e le due valvole montate dove si vedono gli spilli di regolazione sporgenti sul retro:

 

4 Dicembre 2014

Ho pubblicato un video sul sito http://youtu.be/f4y2GOd7ru8