Diseño y construcción de una Grúa Torre de Lego con piezas Technic. (1 ªParte)
Comenzamos nuestro siguiente Moc de una Grúa Torre Lego Technic con la definición de grúas torre (Tower Crane). Son unas estructuras metálicas ligeras y muy resistentes fabricadas a módulos con las cuales pueden llevar la carga a grandes alturas.
Hay gran variedad de modelos, auto montantes, giratorias en la base, con rotación superior, fijas, dobles, triples, propulsadas en camión, con orugas etc.
Como referencia para nuestro diseño hemos querido homenajear al mayor proveedor de grúas torre, la marca Alemana Liebherr y su fundador Hans que en 1949 fabricó la primera grúa torre móvil.
Una gran idea que contribuyo a la reconstrucción de Alemania en la posguerra. El diseño y su fácil montaje como se puede apreciar en las siguientes fotografías catapulto a la empresa a ser el nº 1.
Primeros pasos diseño Grúa Torre Lego Technic
1-Mastil
Como todo proyecto de ingeniería, hay unos bocetos iniciales y unas ideas que poco a poco van tomando forma.
La primera duda era de como hacer la estructura principal, resistente y ligera. Investigamos un poco mirando por la red sets oficiales Lego, mocs de grandes grúas… y nos decantamos por una técnica mixta de unir plates con fiftarm .
Las uniones con Liftarm y plate son perfectas, simplemente tienes que apretar un poco y se acoplan.
En primer lugar vamos hacer módulos de 500mm de largo y hacer las pruebas de funcionalidad, diseño y resistencia. Luego simplemente es replicarlos las veces que deseamos subir la grúa.
Las piezas empleadas principalmente en la construcción de la torre son:
plates de 2×8 y 2 x 6
Liftarm de 1×15, 1×11 y 1x 7
El primer modulo construido tiene muy buena pinta, se parece mucho a los de verdad. Intentamos retorcerlo un poco a ver que pasaba y aguanta bastante bien. Prueba superada.
2- Plataforma giratoria
El siguiente reto en la construcción, para mi la más importante de todo el conjunto, la plataforma giratoria. Es el conjunto orientable donde sujeta todo el peso de la pluma, contrapluma ,contrapeso, tirantes, carga, cabina,motores …
La pieza clave del conjunto es la Technic, Gear Rack 11 x 11 Curved (24121) uniendo 4, formas un rueda dentada de 168 mm de diámetro.
Siendo una parte fundamental de la grúa torre, en los años 50 había escasez de piezas y Hans Liebherr comienza a producir sus propias fresadoras de engranajes para la fabricación de ruedas dentadas.
3- Pluma
Seguimos con los diseños preliminares de las partes de una Grúa Torre de Lego. La siguiente parte se denomina Pluma o Flecha, la cual es la que le da a la grúa el radio o alcance y va alojado el carro móvil que desplazar la carga al punto deseado.
Comprobamos las proporciones de tamaños del conjunto y el resultado es el siguiente.
4- Torreta
La torreta es una parte fundamenta estructuralmente hablando del sistema, sirve para estabilizar y sujetar las partes de la pluma mediante tirantes y así contrarresta la carga móvil, también hace que no entre en colapso toda la estructura.
Va alojada en la punta de la grúa torre
Las pruebas van dando resultado, ¿a que ya se parece a una grúa torre???
5- Contra Flecha
La contraflecha es la estructura que va a continuación de la pluma y la que albergara todo el contrapeso. Su tamaño esta alrededor del 30%-35% del largo de la pluma principal. En el boceto inicial tiene 500mm de largo.
6-Plataforma Giratoria Motorizada
Una de las partes que por ahora más he disfrutado es en el diseño de la plataforma giratoria motorizada, haciendo pruebas de resistencia y controles de velocidad.
El sistema de transmisión del giro de la grúa torre Lego esta formado por dos ruedas locas y dos ruedas motrices. Por ahora he optado por no utilizar la rueda dentada aunque no lo descarto en un futuro.
Se instala una caja reductora y se hacen pruebas de velocidad de giro.
7-Ascensor de Servicio.
En el interior de la torre vamos a instalar un ascensor de servicio para que los operarios de la grúa puedan subir a trabajar y realizar operaciones de mantenimiento.
Pruebas de funcionamiento cabina. Hay que ponerle peso y duplicar el largo, se engancha al subir y bajar.
La pieza utilizada para hacer el hueco del ascensor es la Support 1 x 6 x 5 Girder Rectangular nr 64448 y Technic, Axle 2L Notched nr 32062 red para unirlos y que den resistencia.
Dos modulos de 0,5 metros ensamblados.
La altura conseguida hasta el momento es de 1.200 mm aprox.
Llegados a este punto donde tenemos el diseño de fabricación de la grúa torre Lego Technic, apreciamos que toda la estructura esta perfectamente equilibrada, fíjate que en la base porque no hay ningún contrapeso.
También se han instalado los dos tirantes que sujetan tanto la pluma como la contraflecha.
8- Prueba de carga
El siguiente paso fue elegir el contrapeso que irá alojada en la contraflecha, y ya que no tenemos el diseño introducido en ningún programa informático donde poder calcular el peso necesario, optamos por hacer hacer pruebas con una botella de agua y determinar que contrapeso hay que instalar.
El experimento es muy sencillo, pones una botella vacía donde va a alojado el contrapeso y poco a poco vas llenándola hasta que la estructura quede perfectamente nivelada, como una balanza.
Luego simplemente tienes que pesar la botella de agua y ya sabes que peso necesitas. ¿fácil verdad?
9- Contrapeso
Ahora que sabemos el peso que necesito y en nuestro caso con 1 metro de pluma, necesitamos 600 gr. A muchos de vosotros seguro que lo primero que os viene a la cabeza es utilizar de contrapeso el paquete de pilas de los motores ¿verdad?, a mi me pasó, pero para posteriores ampliaciones de pluma no es practico.
Así que se opto por un contrapeso modular, el cual puedes añadir mas carga según las necesidades del montaje, igual que los bloques de hormigón de las de verdad.
Son Technic, Panel Plate 5 x 11 x 1 nr 64782 red y el pequeño truco es poner un trozo de acero inoxidable entre ellos. El nuestro es de pletina de 25x12x60 mm con un peso de 133gr
Puedes unir las que necesites, quedando un contrapeso elegante y funcional.
Peso total: inox 4 x 133 gr = 532 gr
paneles 8,8gr x 8 =70,4 gr
Total= 602,4 gr.
10- Pruebas de giro con contrapeso
Como en todo proyecto, hay que ir haciendo pruebas de funcionamiento y estabilidad del diseño, asi se pueden ir modificando los errores, antes de continuar.
Montamos el conjunto y este fue el resultado.
Todo el conjunto a simple vista parece que funciona bien, pero tras varias pruebas, la fuerza de inercia que coge el brazo al detenerse hace que todos los engranajes de la caja reductora sufran y salten por los aires.
La solución fue añadir otro paso en la caja de cambios y reducir la velocidad de giro. En el próximo articulo explicara pasa a paso la motorización y cajas de cambios.
11- Base Grúa torre lego Technic
El diseño empieza a tener unas dimensiones considerables y la seguridad del conjunto es otro punto que hay que tener en cuenta.
La intención en llevarla a exposiciones y que la gente puede verla con total seguridad.
12- Lastre
El lastre se utiliza en las grúas torre reales móviles que son simplemente unos contrapesos de hormigón que hacen que toda la estructura sea estable y no sea necesario anclarla al suelo.
Nuestro lastre esta formado por bloques de acero de 2,2kg cada uno, más que suficiente para asegurar la base y no vuelque la grúa torre.
13- Pruebas de giro y estabilidad
Teniendo todos los componentes definidos, la caja de cambios de la plataforma giratoria arreglada, los contrapesos calculados, montamos toda la estructura y este fue el resultado.
La altura total del conjunto ronda los 2,2 metros.
Pruebas de giro y estabilidad Grúa torre lego Technic.
14-Carro pluma
Las grúas torre están diseñadas para levantar y trasladar cargas no muy pesadas a grandes alturas y largas distancias, por ello utilizan un sistema de oleas y carros móviles que van alojados por dentro del brazo principal.
El carro móvil tiene que ser muy sencillo y oco pes, el nuestro está compuesto por 4 neumáticos LegoWheel 18mm D. x 14mm with Pin Hole, Fake Bolts and Shallow Spokes with Black Tire 24 x 14 Shallow Tread (55981 / 30648)
Dato curioso:
Michelin, Brigestone, Pirelli,, Hankook, son algunas de las compañías que fabrican neumáticos en el mundo, pero a que no sabes ¿quién es el mayor fabricante? Pues bien, la empresa de cauchos número uno se trata de Lego, si, si como lo oyes, produce 318 millones de neumáticos al año para sus juguetes.
Pruebas de movimiento carro pluma.
El sistema de poleas y motorecductores que se necesitan para el funcionamiento del carro y del gancho de carga, los tenemos pendiente de diseño, estar atentos a la segunda parte del articulo.
15- Ampliación pluma
Recibimos piezas de ultima hora y decidimos ampliar un poco más la pluma cara la exposición Lego.
El tramo de 0,5 metros que le hemos añadido hace que la pluma tenga 1,6 metros y la contra pluma 0,8 metros.
La longitud que tenemos actualmente a sido necesario añadir otro tirante a la pluma.
El contrapeso también hemos tenido que ampliarlos añadiendo 4 módulos más. Total 8 módulos de 133gr (1 kg aprox).
16- Montaje y prueba de resistencia
Llegamos al final de la primera parte del diseño de toda la estructura de la grúa torre, ¿que os parece?
Como se ha indicado al principio del articulo, el diseño del Moc de la Grúa Torre Lego Technic, es llevarla a una exposicion que estará casi 2 meses, he querido hacer una prueba de resistencia del material.
La calidad de las piezas Lego son impecable y están hechas a partir de un plástico polímero llamado ABS pero también tiene sus limites, por eso vamos a dejarla montada unos días a ver como se comportan los materiales.
Pasados 4 días desmontamos la torre y vemos que las plate y las liftarm están sufriendo una curvatura por fatiga del material a causa de las fuerzas que están soportando. Hay que buscar una solución, ya que dos meses en la exposición no aguantara en pie.
17- Re diseño torre
Tras analizar el problema, vimos que en el primer tramo inferior de la torre antes de curvarse, se había soltado los tirantes horizontales y los de cruz.
Estos son muy importantes ya que reparten las tensiones de la estructura vertical.
La solución más rápida fue añadir liftarm 1×15 para que no se pueda soltar ningún tirante.
18- Montaje Exposición Lego Alaquàs 2022
Todas las Navidades en la localidad valenciana Alaquàs hay una exposicion Lego a cargo de la asociación Valenciana de Aficionados a Bricks de Construcción (VALBRICK) y allí es donde vamos a exponer el Moc Grúa torre lego Technic. Ven y visitarnos.
El día del montaje y con la ayuda del grupo Technic Valbrick, montamos la Grúa Torre pasando por momentos de tensión, sobre todo sabiendo que toda la parte de arriba se sujeta solo con 4 pins.
Un día espectacular
A la derecha está la replica original del MOC Grúa Liebherr LTM11200 de Jesus y la izquierda , la de color naranja, la personalización y ampliación de Javi Andreu. En persona impresionan aun más
Sala Technic exposicion Lego Alaquàs 2022
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