Pitch Rotor Teilefertigung

Mein großer Quadkopter bekommt 4 Rotorköpfe mit kollektiver Blattverstellung. Das wird dann der weltweit erste 5kg Quadkopter, der voll kunstflugtauglich ist.

Materialsammlung war gestern, heute sind die Zeichnungen soweit fertig, daß die Werkstatt erste Teile produzieren konnte. Auf den Fotos sind Teile für 5 oder 6 Rotorköpfe zu sehen, es bleibt aber beim Quadkopter. Der Plan ist ein Rotorkopf für den Teststand, einer in Reserve. Der Mehraufwand 6 gegen 4 Teile ist vernachlässigbar, obwohl ich Fräse und Drehbank komplett von Hand kurbeln muß.

Logo XXTreme Heckrotorköpfe

5 Rotorköpfe.

Fünf Rotorköpfe Nr.04569. Von Mikado gedacht als Heckrotor für den Logo XXTreme. Von mir verwendet als Hauptrotoren. Die Blatthalter (und die Dämpfungsgummis) sind aus Kunststoff, alles andere ist Metall. In jedem Blatthalter stecken zwei Radiallager und ein Drucklager. Die Blattlagerwelle ist 5mm stark und im Zentralstück in Dämpfungsgummis gelagert. Das qualifiziert die Einheit als Hauptrotor.

Ganz links mit der Original-Steuerbrücke aus Kunststoff. Die Gleitbuchse ist mit Feingewinde in die Kunsstoffbrücke geschraubt. Dieses Gewinde läßt sich leicht überdrehen. Die Kugellager in der Steuerbuchse haben keinen Distanzring innen, und müssen exakt abgestimmt werden. Die Steuerbuchse ist aus Kunststoff und wird (wie üblich) einseitig über einen Kugelkopf angelenkt.

Ganz rechts ein Umbau mit der Alu-Steuerbrücke des T-Rex 700 und eigenen Alu-Anlenkhebeln. Die Zentralstücke werden unten angeschrägt, damit sie mit der jetzt etwas engeren Steuerbrücke und möglichst kurzen anlenkhebeln eine kompakte Einheit bilden.  Die T-Rex Steuerbrücke gibt es in zwei Versionen: mit und ohne Messingbuchsen in den Lagern der Anlenkhebel. Die neue version ohne Messingbuchsen hat den Nachteil, dass die Gabeln der Steuerbrücke den Anlenkhebel klemmen, wenn man die Klemmschrauben für die Schiebehülse festzieht.

Kleinkram...

Kleinkram

Der Aufwand ist beträchtlich, die Qualität naja, aber es muss sein:

Links selbstgemachte Messingbuchsen 3mm x 2mm, 3.1mm lang. Diese nehmen den Druck der Klemmschrauben auf.

Rechts selbstgemachte Beilagscheiben aus Messing 4.4mm x 2mm, 0.6 dick. Diese kommen auf die Anlenkzapfen der Blatthalter, damit die Messingbuchse oben in den Anlenkhebeln nicht im Kunststoff versinkt.

Oben links die Schiebehülse und Steuerbuchse der T-Rex 700 Steuergabel. Davon verwende ich nur die Schiebehülse, da mir das einseitige Kugelgelenk nicht gefällt.

Unten 6 neue Steuerbuchsen, für beidseitige Ansteuerung über Nutensteine. 12 Stück aus Messing, auf 5 Hunderstel genau gefertigt. Ausserdem  Abstimmringe für das Doppelkugellager, 3.36mm, 3.38mm, 3.40mm, auf 2 Hundertstel genau.

Rechts daneben der Vergleich zwischen den Original-Plastik-Hebelchen des T-Rex 700, und meinen Alu-Anlenkhebeln.

5 Rotorköpfe

5 spielfreie Rotorköpfe

In meine Steuerbuchsen werden je zwei Flansch-Kugellager 8x12x3.5 mit Abstimmring eingepresst. Die Schiebehülse verschraubt das ganze mit der Steuerbrücke zu einer spielfreien Einheit. Je zwei meiner Alu-Anlenkhebel verbindet die Steuerbrücke mit den Blattgriffen. Alles in exakten Bohrungen und auf Messingbuchsen gelagert. Ergebnis: Spielfrei.

Servowippe

Servowippe

Außen auf meinen Steuerbuchsen gleiten beitseitig Nutensteine. Diese werden jeweils über ihr Mittelloch gemeinsam angetrieben. Die Verbindung dafür ist das bisher komplizierteste Teil: die Servowippe. Sie wird einerseits direkt auf die Servoachse geschraubt, und andererseitsvon einem Kugellager gehalten. Der Servo bewegt die Wippe um ca +/-60 Grad. Dabei dreht sich die Wippe im Wesentlichen um ihre eigene Mittelachse. Der effektive Hebelarm für die Nutensteine ist mit nur 6mm sehr kurz. Damit wird der Servoweg bestmöglich in einen Hub von +/-4mm umgesetzt. Dieser Hub reicht aus für eine Blattverstellung von +/- 15 Grad. Die Wippe ist deutlich massiver ausgefallen als nötig. Der Bereich um die Lagerzapfen der Nutensteine ist ein massiver durchmesser von 8mm und 3mm dick. Hier kann anstelle eines eingepressten Zapfens auch ein 6×3 Kugellager gesetzt werden, falls nötig. Falls nicht, können die Wippen an dieser Stelle noch viel Material hergeben. Ebenso ist der Bügel der Wippe mit einem Querschnitt von 3.5x6mm auffallend wuchtig. 2x6mm ist sicherlich genausogut. Sowas kann man in der Zeichnung nur schwer einschätzen. Dünner machen geht immer.

Servohalter und Gegenlager

Servohalter und Gegenlager

Servohalterung und Gegenlager sind im Prinzip recht simple Alu-Winkel. Das Gegenlager hat eine Verdickung von 1.5mm auf 3mm zur Aufnahme eines Kugellagers. Hergestellt wird das durch großzügiges Abfräsen eines 3mm Winkels. Die Gewichtsersparnis durch die zusätzlichen Durchbrüche ist hauptsächlich optisch. Es bringt nur ca. 0.5 Gramm, aber volle Flächen machen einen unangenehm wuchtigen Eindruck.

Kompletter Rotorkopf

Kompletter Rotorkopf, immernoch nahezu spielfrei.

Eine erste Probemontage demonstriert die kompakte Bauform und die korrekte Funktion. Die Verbindungsstangen der Nutensteine sind weggelassen. In der Wippe ist dazu nicht genug Platz. In der Zusammenstellungszeichnung habe ich diese Störkante anders eingeschätzt. Schade, aber die Nutensteine laufen auch ohne Verbindung sauber. Der Bügel der Wippe pendelt in seinen Extremlagen zwischen Domlager und der sich drehenden Steuergabel und hält — wie konstruiert jeweils etwa einen Millimeter Abstand. Alles passt perfekt zusammen.

Die Hauptlager im Bild sind Prototypen. Sie haben je einen Kragen, um die Kugellager zu halten. Das macht die Kugellagerpassungen aufwändig. Die neuen Lagerschilde werden glatte Passungen bekommen, da ich Kugellager 6x12x4 mit Flansch kaufen konnte. Die Lagerschilde sind mit der Grundplatte und den Abstandshalter momentan noch mit insgesamt 8 Schrauben verschraubt. Das geht ins Gewicht und die oberen vier Inbusschrauben sind durch die Nutensteine und Wippe schlecht zu erreichen. Ich werde die Abstandshalter von 25mm auf auf 15mm kürzen und Experimente mit M2.5 statt M3 machen, um Gewicht zu sparen.

Update: Die neue Version der Schiebehülse ist 1mm länger als die alte, und stößt in der oberen Position zu früh an das Zentralstück des Rotorkopfes. Der maximale Blattwinkel ist etwa 15°. Das ist mir zu knapp. Ich kürze die Schiebehülsen, und arbeite breitere Abschrägunen unten an das Zentralstück, um theoretische 20° Blattwinkel zu bekommen. Das sind alles praktisch unsichtbare Änderungen, die mit Demontage, und Montage dann doch mehrere Stunden dauern.

5 Steuerwippen montiert mit Lagerbolzen und Servos

5 Steuerwippen montiert mit Lagerbolzen und Servos

Die Lagerzapfen sind unterschiedlich lang, zwischen 7.6 und 8.2mm, händisch mit der Schleifscheibe getrennt. Damit ist der Schnitt immer etwas schräg, und das hat zwei Folgen: Erstens, man darf nicht vollständig einpressen, sonst ist der freie Abstand kleiner als 14mm und die Lagerbuchse passt nicht dazwischen. Zweitens: Die Stifte legen sich beim Einpressen mit der Schnittfläche plan ans Gesenk und schieben sich schräg ins weichere Aluminium.

Also wird die Drehbank mit einem billig Akku-Dremel von der Norma zur Stiftschleifmaschine umgerüstet, und ich schleife die Enden exakt plan und nach Messuhr genau auf 7.2mm Länge. Ebenfalls unsichtbar und langwierig.

Um die Servowippen mit den Servos zu verbinden habe ich M2 Inbus-Schrauben bei Fa. Lösch bekommen. Dummerweise 8mm lang, statt 6. Also kürze ich die Schrauben. 10 Stück auf 6mm für die Servobefestigung am Winkel. 10 Stück auf 5.5mm um das Ruderhorn des Servos in die Wippe zu schrauben. Die Kunsttstoff-Ruderhörner werden gekürzt. Im Bild sind ein Hitec HS-65MG Servo (links) und vier KDS N290 Servos verbaut. Mal sehen, ob der doppelt so teure Hitec wirklich einen Unterschied macht.

12 Lagerschilde

12 Lagerschilde

Als nette Sonntagnachmittagsarbeit (es regnet draußen) fertige ich ein Duzend Lagerschilde. Innen mit Kugellagerpassung und freigedrehtem Flansch, so daß je ein MF126ZZ Lager von Causemann.de perfekt drin verschwindet. Diese Schilde sind dünnwandiger als der erste Prototyp und gleich für oben und unten. Als Verbindung werden wieder Abstandsbolzen aus 6mm Rundmaterial dazwischen kommen, die ich aber bis auf zwei Teller an den Enden auf 4.5mm Durchmesser abdrehen werde, um eine schlankere Erscheinung zu geben.

Noch fehlende Teile:

  • 12 Alu-Einlagen halbrund für die Blattgriffe.
  • 24 Alu Abstandsbolzen 6x15mm, mit M2.5 innen.
  • 6 Lagerwellen Edelstahl, 6mm, ca 85mm lang. Eingestochene Nut für einen Sicherungsring (Der Prototyp oben hat noch einen aufwändigen Stellring mit Madenschraube). Zwei Querlöcher 2.5mm
  • 6 Alu Naben, mit je 4x M2.5 um das Hauptrad zu verschrauben, und ein 2.5mm Querloch für einen Spannstift durch die Welle.
  • 6 Grundplatten aus Alu-U-Profil 26mm breit, 130mm lang, 7mm hoch.
  • 4 Alu-Rohr 12mm, 1000mm  lang, vom Baumarkt.
  • 12x leichte Klemmblöcke, um das Alu-Rohr auf die Grundplatten bzw ins Zentralstück zu schrauben.
  • 2x Neue Zentralstückplatten mit Schwenkmechanik zum zusammenklappen.
  • 6x Verlängerungskabel 1000mm für die Servos.

Das ist es dann (hoffentlich). Also weiter.

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