Самодельный манипулятор на газель чертежи. Как сделать самодельный кран в кузов грузовика своими руками

Привет, гиктаймс!

Проект uArm от uFactory собрал средства на кикстартере уже больше двух лет назад. Они с самого начала говорили, что это будет открытый проект, но сразу после окончания компании они не торопились выкладывать исходники. Я хотел просто порезать оргстекло по их чертежам и все, но так как исходников не было и в обозримом будущем не предвиделось, то я принялся повторять конструкцию по фотографиям.

Сейчас моя робо-рука выглядит так:

Работая не спеша за два года я успел сделать четыре версии и получил достаточно много опыта. Описание, историю проекта и все файлы проекта вы сможете найти под катом.

Пробы и ошибки

С такими входными параметрами я нарисовал первую версию. К сожалению, у меня не сохранилось фотографий той версии манипулятора (который был выполнен в желтом цвете). Ошибки в ней были просто эпичнейшие. Во-первых, ее было почти невозможно собрать. Как правило, механика которую я рисовал до манипулятора, была достаточно простая, и мне не приходилось задумываться о процессе сборки. Но все-таки я его собрал и попробовал запустить, И рука почти не двигалась! Все детли крутились вокруг винтов и, сли я затягивал их так, чтобы было меньше люфтов, она не могла двигаться. Если ослаблял так, чтобы она могла двигаться, появлялись невероятные люфты. В итоге концепт не прожил и трех дней. И приступил к работе над второй версией манипулятора.

Красный был уже вполне пригоден к работе. Он нормально собирался и со смазкой мог двигаться. На нем я смог протестировать софт, но все-таки отсутствие подшипников и большие потери на разных тягах делали его очень слабым.

Затем я забросил работу над проектом на какое-то время, но вскоре принял решении довести его до ума. Я решил использовать более мощные и популярные сервоприводы, увеличить размер и добавить подшипники. Причем я решил, что не буду пытаться сделать сразу все идеально. Я набросал чертежи на скорую руки, не вычерчивая красивых сопряжений и заказал резку из прозрачного оргстекла. На получившемся манипуляторе я смог отладить процесс сборки, выявил места, нуждающиеся в дополнительном укреплении, и научился использовать подшипники.

После того, как я вдоволь наигрался с прозрачным манипулятором, я засел за чертежи финальной белой версии. Итак, сейчас вся механика полностью отлажена, устраивает меня и готов заявить, что больше ничего не хочу менять в этой конструкции:

Меня удручает то, что я не смог привнести ничего принципиально нового в проект uArm. К тому времени, как я начал рисовать финальную версию, они уже выкатили 3D-модели на GrabCad. В итоге я только немного упростил клешню, подготовил файлы в удобном формате и применил очень простые и стандартные комплектующие.

Особенности манипулятора

1. Система тяг, позволяющих разместить мощные я тяжелые двигатели в основании манипулятора, а также удерживающие захват параллельно или перпендикулярно основанию
2. Простой набор комплектующих, которые легко купить или вырезать из оргстекла
3. Подшипники почти во всех узлах манипулятора
4. Простота сборки. Это оказалось действительно сложной задачей. Особенно трудно было продумать процесс сборки основания
5. Положение захвата можно менять на 90 градусов
6. Открытые исходники и документация. Все подготовлено в доступных форматах. Я дам ссылки для скачивания на 3D-модели, файлы для резки, список материалов, электронику и софт
7. Arduino-совместимость. Есть много противников Arduino, но я считаю, что это возможность расширения аудитории. Профессионалы вполне могут написать свой софт на C - это же обычный контроллер от Atmel!

Механика

С меня за резку всех этих деталей взяли около $10.

Основание монтируется на большом подшипнике:

Особенно трудно было продумать основание с точки зрения процесса сборки, но я подглядывал за инженерами из uArm. Качалки сидят на штифте диаметром 6мм. Надо отметить, что тяга локтя у меня держится на П-образном держателе, а у uFactory на Г-образном. Трудно объяснить в чем разница, но я считаю у меня получилось лучше.

Захват собирается отдельно. Он может поворачиваться вокруг своей оси. Сама клешня сидит прямо на валу двигателя:

В конце статьи я дам ссылку на суперподробную инструкцию по сборке в фотографиях. За пару часов можно уверенно все это скрутить, если все необходимое есть под рукой. Также я подготовил 3D-модель в бесплатной программе SketchUp. Её можно скачать, покрутить и посмотреть что и как собрано.

Электроника

Тут мое повествование тесно сплетается с предыдущими проектами. С некоторых пор я начал и для этих целей даже подготовил свою Arduino-совместимую плату . С другой стороны как-то раз мне подвернулась возможность дешево изготовить платы (о чем я тоже ). В итоге все это закончилось тем, что я использовал для управления манипулятором свою собственную Arduino-совместимую плату и специализированный шилд.

Этот шилд на самом деле очень простой. На нем четыре переменных резистора, две кнопки, пять разъемов для сервопривода и разъем питания. Это очень удобно с точки зрения отладки. Можно загрузить тестовый скетч и записать какой-нибудь макрос для управления или что-нибудь вроде того. Ссылку для скачивания файла платы я тоже дам в конце статьи, но она подготовлена для изготовления с металлизацией отверстий, так что мало пригодна для домашнего производства.

Программирование

Терминальная программа от uArm позволяет изменять пять параметров при управлении мышью. При движении мыши по поверхности изменяется положение манипулятора в плоскости XY. Вращение колесика - изменение высоты. ЛКМ/ПКМ - сжать/разжать клешню. ПКМ + колесико - поворот захвата. На самом деле очень удобно. При желании можно написать любой терминальный софт, который будет общаться с манипулятором по такому же протоколу.

Я не буду здесь приводить скетчи - скачать их можно будет в конце статьи.

Видео работы

Ссылки

Кран-манипулятор — это силовая установка, монтируемая на подвижные платформы. Она поднимает и переносит тяжелые грузы за короткий промежуток времени. Такое оборудование можно сделать самостоятельно и установить самодельный кран в кузов грузовика.

Популярные модели

Краны-манипуляторы производятся в:

• Японии.
• Китае.
• России.
• Германии.
• Италии.
• Корее.

Выбрать модель силовой установки можно из таких торговых марок ведущих мировых производителей:

• Atlas;
• Amco Veba;
• Effer;
• Hiab;
• Ferrari;
• Fassi;
• Palfinger epsilon;
• Unik;
• Isuzu;
• Foton;
• XCMG;
• Атлант;
• БАКМ;
• Велмаш.

Установки Foton имеют показатель грузоподъемности 6 т, а их длина — больше 6 м. Foton Олли перевозит грузы и полезен в строительных работах.

Крановая установка Isuzu QL 1100 TMA является одной из новинок японской компании. Грузоподъемность — 5,5 т, длина около 6 м.

Кран-манипулятор Hiab 600EP5HiPro поднимает грузы до 16 т. Его можно использовать для перемещения крупно- и негабаритных грузов. Оснащен пультом для дистанционного управления. Данное устройство способно поднимать грузы, которые расположены возле его колес.

Мини-кран перемещает груз весом до 3 т. Популярные модели:

• СОРОКИН 8.10.
• АЕ&Т 1т Т62201.
• АЕ&Т 1т Т62101.
• СОРОКИН 8.6.
• СОРОКИН8.2.
• СОРОКИН 8.22.
• СОРОКИН 8.3.

Подходящая крановая установка на Газель должна поднимать вес 800 кг. Это такие модели:

• РМ 3622 СЕ, производитель — Италия, монтируется за кабиной;
• Unik URA — 100, производитель — Япония, монтируется внутри бортовой платформы.

Газель с КМУ подходит для транспортировки крупногабаритных и легких грузов, а также для погрузочно-разгрузочных работ.

Как сделать и установить самому

Осуществить монтаж автокрана можно самостоятельно. Он устанавливается на транспортное средство. Для этого нужно снять кузов с шасси, чтобы поменять подрамник, т.к. заводская конструкция слаба и может треснуть. Подрамник надо сделать своими руками потому, что прикреплять крановую установку напрямую к раме запрещено.

Его можно сварить из наружного (18 мм) и внутреннего швеллеров. Планки сгибаются так, чтобы они повторяли форму рамы. Меньшая рейка вставляется в больший швеллер, чтобы образовался прямоугольник. К сваренной раме крепятся готовые швеллера. Между ними и базой ложится пожарный шланг для выравнивания плоскости планок и рамы.

Устанавливается на подрамник кран, в состав которого входят:

• балка;
• стрела;
• опорные стойки;
• специальные стремянки.

С помощью специальных стремянок закрепляется установка. Необходимо в стремянки вдеть распорки, изготовить которые можно так.

на газели очень часто с перегрузом работают. таскают по 3 тонны, а самые отважные и по 4. Конечно мимо постов ДПС лучше так не ездить. Ниже приведу статейку, в которой есть пара примеров установки манипулятора на газель с грубым расчетом грузоподъемности.

Газель с манипулятором – это наиболее экономичный вариант крана-манипулятора. Маневренность Газели (ГАЗ-3302) является весомым преимуществом при работе в тесных городских условиях. Еще один плюс Газели – это доступность обслуживания и недорогие запчасти, за ремонт и техническое обслуживание такого автомобиля с радостью возьмется любой автосервис. Крано-манипуляторная установка способна упростить погрузо-разгрузочные работы на бортовом автомобиле. ГАЗ-3302 с манипулятором подойдет для транспортировки небольших грузов.

Грузоподъемность Газели с манипулятором.

Малая грузоподъемность – это основной недостаток установки манипулятора на Газель (ГАЗ-3302). Монтируя КМУ на Газель, следует понимать, что после установки манипулятора существенно снизится грузоподъемность автомобиля.

Для установки КМУ на шасси обязательно устанавливают надрамник, тем самым усиливая конструкцию автомобиля. Надрамник представляет собой упрощенно говоря стальной пол, его масса для автомобиля ГАЗ-3302 составляет около 250 кг. На Газель устанавливают манипуляторы самых малых серий различных производителей. Такие манипуляторы вместе с аутригерами имеют массу порядка 400-550 кг. Чтобы точно рассчитать грузоподъемность крана-манипулятора на базе Газель, нужно знать массу надрамника и самой КМУ.

Рассчитаем грузоподъемность Газели с манипулятором на примере:

• Максимальная разрешенная масса ГАЗ-3302 – 3500 кг.
• Масса Газели с бортовой платформой порядка 2 тонн. Масса надрамника – 250 кг.
• Масса КМУ – 450 кг.

Проведем расчет и вычтем с разрешенной массы массу автомобиля с оборудованием:

3500 кг – 2000 кг – 250 кг – 450 кг = 800 кг.

Итоговая грузоподъемность такого автомобиля составит 800 кг. Обращаем Ваше внимание, что приведенный расчет имеет большую погрешность. Точную грузоподъемность Газели с манипулятором Вы сможете получить, только сделав расчет с учетом параметров конкретной модели КМУ, однако существенно увеличить грузоподъемность такого автомобиля не возможно.

Выбираем КМУ для ГАЗ-3302

Как уже отмечалось выше, грузоподъемность крана-манипулятора на базе ГАЗ-3302 сильно зависит от массы КМУ. Для установки на Газель подходят манипуляторы самых малых серий некоторых производителей. Для Газели вполне достаточен манипулятор, способный поднимать 800 кг и устанавливать его на всей по всей длине бортовой платформы (3 м).

Приведем несколько примеров совместимых манипуляторов:

PM 3622 CE (Италия) – недорогой средний класс гидроманипуляторов, монтируется за кабиной.

• количество секций стрелы: 3
• максимальный грузовой момент (тм): 2,9
• максимальная грузоподъемность на минимальном вылете, кг (м): 990 кг (2,90 м)
• грузоподъемность на максимальном вылете, кг (м): 465 кг (6,05 м)
• масса КМУ (кг): 425 кг
• аутригеры в базовой комплектации: ручное выдвижение, ширина STD 3,55м

UNIC URА-100 (Япония) – тросовые манипуляторы монтируются внутри бортовой платформы, не требуют надрамника. Недостатки: очень высокая цена, поставка только под заказ, неустойчивать машины.

• количество секций стрелы: 3
• максимальный грузовой момент (тм): 1,8
• максимальная грузоподъемность на минимальном вылете, кг (м): 1 015 (2,90)
• грузоподъемность на максимальном вылете, кг (м): 430 кг (3,9 м)
• масса КМУ (кг): 480 кг

Задачи, которые по плечу Газели с манипулятором.

Газель, оборудованная краном-манипулятором, имеет меньшую грузоподъемность по сравнинию с базовым автомобилем. Газель с КМУ отлично подойдет для задач погрузки-разгрузки и транспортировки крупно-габаритных и не тяжелых грузов. К примеру, Газель с КМУ может применяться на садоводческих рынках для перевозки саженцов, для работ по благоустройству на дачных участках, в качестве крана и грузовой машины для монтажных бригад.

В последнее время достаточно часто грузовые бортовые машины стали оснащаться крановыми установками. Это связано с большой конкуренцией в сфере услуг, при оказании которых используются краны-манипуляторы. По этой причине владельцы таких автомобилей желают получить спецтехнику, которая сегодня является достаточно востребованной в связи с широким использованием в строительстве. К тому же, благодаря большому количеству предложений на российском рынке можно приобрести различные стрелы к кранам-манипуляторам, изготовленным южнокорейскими и японскими производителями. Манипуляторные установки могут иметь различную грузоподъёмность (от 1 до 10 тонн).

Сегодня услуги по установке такого устройства, как кран-манипулятор (КМУ), на шасси грузовых авто предлагаются многими частными компаниями. Стоимость такой услуги может составлять от 60 до 100 тыс. руб. При её определении учитывается грузоподъёмность крановой установки и тип шасси автомобиля. На выполнение таких работ может потребоваться от 3-х до 4-х недель. Однако в случае самостоятельной установки крана-манипулятора на грузовой автомобиль можно обойтись наименьшими затратами в связи с возможностью экономии средств и времени.

Порядок выполнения работ

1. Вначале необходимо сместить кузов и поставить подрамник. Передвижением кузова назад освобождается место за кабиной, на котором затем будет установлен непосредственно кран. До этого необходимо снять кузов с шасси, т.к. потребуется замена подрамника. Использование стандартного подрамника невозможно из-за его недостаточной прочности и неподходящей длины, поскольку она должна превышать длину конструкции. Чтобы в раме не образовались трещины, крепить непосредственно к ней манипулятор категорически запрещено!

Для сварки подрамника используются два отдельных швеллера, размер которых с внутренней стороны составляет 0,16 см, а с наружной – 0,18 см. Перед началом сварки швеллеры как можно точнее сгибаются по всей плоскости рамы. В большой швеллер вставляется швеллер меньшего размера. Делается это таким образом, чтобы образовался прямоугольник, который затем проваривается по всему периметру.

2. В месте установки стрелы сварочный шов необходимо сделать сплошным, поскольку движение манипулятора будет осуществляться совместно с краном, имеющим большой собственный вес

3. Длину подрамника лучше отрегулировать после прикрепления к нему кузова.

Монтаж КМУ

После сварки швеллеры крепятся к раме. Для получения цельного подрамника для соединения швеллеров необходимо использовать небольшой обрезок и, воспользовавшись сварочным аппаратом, выполнить шов. Крепление обрезка к поперечине рамы должно быть выполнено с учётом возможности прикрепления швеллера с помощью болта к поперечине.

По окончанию сварки на готовый подрамник позади кабины транспортного средства производится установка КМУ. Обычно в комплекте со стрелой используются стремянки для крепления крана к раме. В стремянку должна быть вставлена распорка, изготовленная самостоятельно. После проведения этих работ из обычного швеллера образуется прямоугольник, устойчивый к большим нагрузкам. Затягивать стремянки нужно с большими усилиями. В процессе работы их нужно периодически подтягивать.

Виды стрел и особенности их крепления

В зависимости от вида КМУ могут быть:

• устройством, в оснащение которого входит прямая телескопическая стрела. Такой агрегат может иметь 7 отдельных секций. Его установка производится на поворотную колонну, в оснащение которой дополнительно входит подвеска, включающая в себя трос с крюком. Отдельные секции такого типа стрелы выдвигаются в результате работы цилиндров гидравлики;
• установкой, где стрела крепится шарнирами. В оснащение такого крана входит шарнирно-сочленённая стрела, установленная на основании, которое поворачивается. Чаще всего второе звено относится к телескопическому типу и может включать не более 10 секций.

Какие меры безопасности должны соблюдаться при выполнении работ по установке КМУ?

Чтобы кран не перемещался по отношению к плоскости рамы, к подрамнику сзади и спереди должны быть приварены уголки размером 40 либо 50 мм, обеспечивающие прочную фиксацию установки. В момент крепления кузова к подрамнику между кузовом и КМУ следует оставить зазор около 200 мм. С помощью болтов к подрамнику производится крепление поперечин кузова. После этого для работы манипулятора должен быть подключён гидравлический насос.

Установка крана на грузовой автомобиль достаточно сложная работа, требующая большой ответственности. Поэтому при невозможности выполнения её самостоятельно лучше воспользоваться готовыми услугами крана-манипулятора , предлагаемыми нашей фирмой. В таком случае будет гарантировано профессиональное выполнение работ, что позволит избежать таких проблем, как ремонт рамы в результате образования в ней трещины.

Иногда установка гидроманипулятора своими руками рассматривается клиентами, как экономия денег. Но это не всегда оправданно.
должна проводится в соответствии с техническим регламентом Таможенного союза «О безопасности колесных транспортных средств»

Перед монтажом КМУ.

1. Заполнение и регистрация заявления в ГИБДД на переоборудование автомобиля.

ВАЖНО! МОНТАЖ КМУ РАЗРЕШАЕТСЯ ПРОВОДИТЬ ТОЛЬКО ОРГАНИЗАЦИЯМ, ИМЕЮЩИМ СЕРТИФИКАТ СООТВЕТСТВИЯ, УДОСТОВЕРЯЮШЩИЙ ПРАВО ПРОВЕДЕНИЯ ПОДОБНЫХ РАБОТ.

В противном случае, необходимо пройти сертификацию инструмента, рабочего места, технологий в органе, уполномоченном на выдачу заключений на внесение изменений в конструкцию транспортного средства.

Внимание . Все действия по внесению изменений в конструкцию транспортного средства (монтаж КМУ) разрешается производить только собственнику автомобиля! Т.е. автомобиль должен иметь регистрацию, и в графе владелец должен быть указан человек, желающий произвести изменения (в данном случае монтаж КМУ). Соответственно крановая установка должна иметь грузовую таможенную декларацию (оригинал ГТД с синими печатями) т.е. растаможена, и на нее необходимо иметь договор купли-продажи на собственника автомобиля.

Демонтаж кузова .

Как правило этот этап затруднений это не вызывает, однако надо заранее предусмотреть расходы на новые стремянки т.к в большинстве случаев из за процесса коррозии они не откручиваются и их просто срезают. Также необходимо иметь технологические подставки под кузов (4 стойки под кузов высотой примерно 800 мм) для установки кузова после монтажа во избежание деформации крыльев на кузове или последние необходимо демонтировать заранее. В качестве грузоподъёмного механизма обычно заказывается кран манипулятор г/п до 3 тн или используется любое другое (кран, кран-балка, тельфер и т.д)

1. Подбор насоса. Монтаж насоса. Монтаж КОМ (коробка отбора мощности).

Этап подбора насоса . Насос может быть любого производства (отечественного, импортного), а так же любым по исполнению (шестерёнчатый, аксиально-поршневой, роторно-поршневой и т.д). Внимание! Насос не привязан к конкретной марке или модели краново-манипуляторной установке (например: КМУ ТАДАНО, ЮНИК) и может быть абсолютно любым. Производитель заранее не может знать заранее назначение крановой установки. Например: КМУ МОЖЕТ БЫТЬ ИСПОЛЬЗОВАНА как СТАЦИОНАРНО, так и С ПРИВОДОМ ОТ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ НАСОСНОЙ СТАНЦИИ. Насос должен соответствовать требованиям гидросистемы КМУ и монтироваться на КОМ соответствующего автомобиля.. На любое гидравлическое оборудование (в нашем случае крановую установку) насос побирается исходя из необходимого давления (указывается в атм, bar или Мпа), а так же из необходимой производительности оборудования. Все данные указываются в технической документации на оборудование (КМУ) или можно сориентироваться по данным на шильдике основного распределителя оборудования. Как правило, на всех крановых установках, диапазон давлений от 180 до 220 атм, но могут быть и исключения. Следовательно, монтаж отечественных насосов серии НШ в корне неверен, так как эти насосы (насос НШ 3-ей серии с обозначением типа НШ 32-3Л) рассчитаны на рабочее давление не более 160 атм!!! Работать будет на пределе, и не обеспечит необходимых скоростных и грузовых характеристик крановой установки. Грузоподъёмность в гидросистеме КМУ напрямую зависит от давления. Далее. По производительности насос подбирается исходя из объёма гидрокомпонентов системы (в случае отсутствия данных от производителя КМУ). От производительности насосов зависят скорости исполнительных механизмов. Здесь при расчёте конечной производительности насоса надо учитывать объем насоса (см 3) и обороты двигателя. Помните, рабочие обороты дизельных двигателей и бензиновых отличаются.

Важно! Учитывайте направление вращения насоса в зависимости от направления вращения выходного вала КОМ!

Монтаж насоса, КОМ .

Необходимо слить масло из КПП (потом не забудьте залить масло обратно), демонтировать технологическую заглушку под КОМ на КПП, смонтировать коробку отбора мощности (КОМ), не забыть про уплотнение КОМ и КПП (то же и между насосом и КОМ), произвести монтаж непосредственно насоса или кардана в зависимости от исполнения КОМ. На насос удобнее заранее привернуть штуцер напорный и штуцер под всасывающий рукав, не забыть про уплотнения. При монтаже насоса через кардан, при выборе насоса обратите внимание на исполнение подшипника выходного вала насоса. В случае, если монтаж насоса будет производиться через кардан без дополнительной опоры с подшипником , от монтажа насоса с бронзовыми втулками следует отказаться.

Примечание. При выборе КОМ обратите внимание на способ включения. Производятся КОМ с пневмоэлектрическим включением и механическим. В первом случае необходимо соединить КЭМ с пневмосистемой машины, а также произвести монтаж клапана электромагнитного (КЭМ) и подключить через кнопку управления КЭМ в кабине. Во втором случае в полу кабины автомашины сверлится отверстие и через него в кабину заводится тросик управления КОМ.

На этом этапе монтажа необходимо перенести воздушные ресиверы, топливные баки, ящики под инструменты, АКБ (по необходимости). В случае, если КМУ с откидными лапами (в транспортном положении лапы устанавливаются вертикально вверх и задвигаются) ничего переносить не нужно. Такой вариант исполнения обычно присутствует на КМУ европейского производства.

1. Примерка КМУ на раму .

На данном этапе необходимо «накинуть» КМУ на раму, подметить места усиления на раме, рассчитать конструкцию подрамника, предусмотреть технологические расстояния между основанием КМУ и кабиной, КМУ и кузовом. Рассчитать высоту подрамника под основание КМУ (учесть высоту кабины для обеспечения свободного вращения КМУ вокруг своей оси), учесть крайнюю верхнюю точку высоты всей установки, во избежание нарушений ПДД.

1. Изготовление подрамника. Усиление рамы в местах крепления КМУ. Удлинение рамы. Укорочение кузова. Перенос задних крыльев на кузове.

Изготовление подрамника .

На сегодня существует 2 основных варианта изготовления подрамника, именно: изготовление короткого подрамника непосредственно под основание КМУ и изготовление единого длинного подрамника под основание КМУ и кузова. Так же существует вариант усиления непосредственно рамы автомобиля, гнутым профилем. Назначение у всех одно — равномерно распределить нагрузку веса КМУ на раму машины, а так же исключить деформацию рамы (кручение) во время проведения грузоподъёмных работ КМУ. Ни один из этих способов не гарантирует абсолютную сохранность рамы. У всех есть свои достоинства и недостатки. Основное правило — не перегружать машину в процессе эксплуатации, соблюдать скоростной режим (чем тише, тем лучше), стараться перемещаться по ровным дорогам и своевременно протягивать шпильки крепления КМУ, следить за состоянием рамы.

Усиление рамы . В местах крепления основания КМУ под крепёжными шпильками можно произвести усиления рамы для предотвращения поломки рамы.