Liebherr 921B - 3D Gedruckt

Der Winter kommt und ich habe mir vorgenommen, mal wieder einen Bagger aus dem 3D Drucker purzeln zu lassen.

Als Kind hatte ich das Glück, dass mein Onkel eine Baumaschinenhandlung hatte. Damals (1970er / 80er Jahre) bekam ich ab und an Modelle von Baumaschinen von ihm geschenkt. Unter anderem ein Gescha Modell eines Liebherr 921 B.



Das ist zwar nicht das Modell, das ich damals besaß, aber das gleiche.

Bislang habe ich einige Seilbagger gebaut. In diesem Fall kann ich mit Seil-Winden nicht viel anfangen.

Ich habe geschaut, was möglich ist und bin auf die Titan Zylinder von Sicon gestoßen. Aber ich möchte so etwas immer gerne selber bauen.

Bei Amazon habe ich einen geeigneten N20 Motor mit T5 Trapezgewinde gefunden. Es ist kein Zufall, dass die Titan Zylinder einen AD von 15mm haben. Das ist der kleinste Durchmesser, in den ein N20 passt, wenn man die Eckradien des Getriebes etwas anfeilt.

Meine größte (unnötige) "Sorge" war der Endanschlag. Ich habe mit also abgeschaut, was da geht. Mit Arduino und einem ACS712 Modul um Ströme bis 5A zu messen könnte es gehen. Mit dem Modul kann man den geringen Blockierstrom gerade so messen.



Ich habe also einen Arduino Testaufbau gemacht, bei dem ich das Summensignal des Empfängers nehme, den Strom messe, und wenn dieser zu hoch ist die Ausgabe an den Regler, der den N20 steuert auf Neutral setzen. Funktioniert...

Aber: in der Praxis wird das nicht nötig sein. Ich habe ein wenig gespielt und es passiert letztlich nichts. Natürlich, sollte man den kleinen N20 Motor nicht blockieren. Aber der geschickte Baggerfahrer wird den Knüppel eh loslassen, wenn man an den Anschlag kommt, oder der Zylinder blockiert. Also werde ich den Zylinder ohne Schutz direkt am Empfänger betreiben und alles ist gut. Man muss beim Baggern halt aufpassen.

Hier noch ein paar Bilder vom Zylinder:





Es ist eine Kombination aus 3D gedruckten Teilen und dünnwandigen Edelstahl Rohren.




Als nächstes werde ich die groben Abmaße ins CAD bringen, um die Längen der verschiedenen Zylinder zu identifizieren.

Bin selbst schon sehr gespannt. Jedenfalls funktioniert der Zylinder schon sehr gut. Die Trapezgewindestange ist noch nicht gekürzt. Er hat fast mehr Kraft, als mir lieb ist.

Grüße und schönen 2. Advent
Alexander

interessant !
Hast du mal einen Link zu den Trapezgewindespindeln?

Hallo Alexander,

tolles Projekt! Da bleibe ich dran. Bei mir steht auch noch ein Liebherr Bagger auf der Wunschliste. Es ist der Liebherr L300. Das mit der Angabe der Trapezspindel T5 ist auf jeden Fall nicht normgerecht wofür du natürlich nichts kannst. Trapezspindeln werden normgerecht 1. mit "Tr" angegeben, 2. mit dem Nenndurchmesser, 3. (immer) mit der Steigung und da es sich hier wahrscheinlich um ein mehrgängiges Trapezgewinde handelt, 4. mit der Anzahl der Gewindegänge. Als Beispiel Tr5 x 4 x 4. Eventuell noch als Zusatz RH oder LH für Rechts- oder Linksgewinde. Und weil ich jetzt schon beim Thema bin: Die Steigung eines Gewindes ist nicht der Abstand von Gewindegang zu Gewindegang, sondern der axiale Weg den die Gewindespindel bei einer Umdrehung zurücklegt. Ersteres würde nämlich bei mehrgängigen Gewinden einen falschen Wert ergeben.

Keine Ahnung warum die das nicht korrekt angeben können. Wir Modellbauer hätten es dann einfacher.

Viele Grüße,

Matthias

Hallo Bert,

die Spindeln sind Teil des N20 Motors. Hier der Link zu Amazon, wo ich sie her habe. Es ist die 6V / 200 RPM Ausführung.

Hallo Matthias,

Oha. Da hast Du recht! Maschinenelemente ist bei mir fast 40 Jahre her und ich habe immer in der IT gearbeitet, obwohl ich mal Maschinenbau studiert habe. Ich habe mir die Spindel gar nicht genau angesehen. Sie hat in der Tat vier Gewindegänge. Ist mir gar nicht aufgefallen. Man gut, dass ich die Mutter noch nicht extra gekauft habe. Die hätte nie im Leben gepasst.

Den L300 habe ich auch schon ins Auge gefasst. Habe ich als NZG Modell. Leider findet man zu den meisten Modellen sehr wenig Material. Es gibt vom 921 praktisch keine Zeichnungen, die man im Netz finden kann. Da werde ich mich an das Gescha Modell halten. Ein paar Grundmaße habe ich jedoch.

Die beigefügte Mutter habe ich in der Drehmaschine so runtergedreht, dass sie passt. Das ist mit Messing kein Problem.

Der nächste Schritt ist erst mal eine sehr grobe Darstellung des Baggers zu bekommen: Ausleger, Stiel und Löffel Umlenkhebel, um die Zylinder jeweils optimal anzupassen. Ziel ist es, dass der Zylinder die Bewegung begrenzt und nicht Anschläge am Bagger. Der Zylinder hat schon eine ganz schöne Kraft und bei 3D gedruckten Teilen aus Kunststoff würde sich der Bagger im schlimmsten Fall selbst zerlegen.

Ich muss auch noch entscheiden, ob ich die Variante "Mobilbagger" oder "Raupenbagger" wähle. Raupenbagger würde ich spannender finden. Ist im Zweifel auch leichter zu bauen. Wenn es die Mobilvariante wird, könnte ich einiges vom Fuchs 301 Fahrgestell übernehmen. Aber der Liebherr ist doch deutlich größer.

Ich habe heute mal im CAD ein wenig rumgespielt und schon mal erste grobe Geometrien abgebildet.
Vor allem, um zu sehen, ob der Zylinder von der Größe her halbwegs zum Modell passt. Er ist einen Hauch zu dick im Durchmesser, aber ich denke, das geht so.

Ich habe mal den bestehenden Zylinder, den ich schon grob als Auslegerzylinder dimensioniert habe per CAD "eingebaut".

Das Ergebnis, ich kann den Ausleger fast originalgetreu aufrichten. Naturgemäß ist der Verfahrweg nicht mit einem Hydraulikzylinder vergleichbar, weil der Motor mit Getriebe natürlich relativ viel Platz wegnimmt.




Was nicht sooo schön ist: der Ausleger lässt sich nicht sehr weit nach unten ausfahren. Da fehlt zum Original doch einiges (ca. 18°).


Meine Frage an die Experten:

Was ist wichtiger?

A) Hoch aufrichten und weniger tief absenken (so wie gezeigt)?
B) Nicht so hoch aufrichten und dafür tiefer absenken.

Lösung B) setzt einfach nur voraus, dass ich den Zylinder ca. 5mm kürze.

Bin auf eure Meinungen gespannt!

Ich bin zwar kein Experte, aber ich würde Lösung "B" vorziehen, zum Ausheben von Kanalgräben und Baugruben.
Wo wird ein Radbagger meistens eingesetzt? Na da wo er beim arbeiten Straßen befahren muss, z.B. Kanalgräben, Kabelschächte, etc.. ausheben.
Da muss er wohl seltener hoch oben etwas abbaggern. Also von daher mein Gedanke.

Vielen Dank Winni, guter Punkt.

Allerdings bin ich nicht sicher, ob ich den Mobilbagger oder das Raupengestell verwenden werde.
Momentan neige ich etwas zum Raupenbagger. Aber grundlegend gebe ich Dir recht. Der Ausleger muss tiefer.

Im Laufe der Woche werde ich den Zylinder umkonstruieren, dass ich die Länge durch Eingabe eines Parameters leicht ändern kann. Dann kann ich nach Belieben damit spielen.

Grüße Alexander

Hallo Alexander!
Ich bin auch der Meinung, der Grundausleger müßte eher tiefer als höher kommen.
Du könntest dazu auch den unteren Anlenkpunkt ein Stück nach hinten verschieben, dann kommt der Bagger auch tiefer hinunter mit dem Löffel...
Bin gespannt, wie es weitergeht!

Hallo Manfred und Winni,

ich kann eure Punkte nachvollziehen. Ich werde sicher noch ein paar Grad runter kommen. Das mit dem Drehpunkt schaue ich mir an. Möchte mich aber nicht zu weit vom Original entfernen. 5mm sieht man aber sicher nicht.

Aber bei einem Modell, das dann typischerweise eh keine tiefen Gräben aushebt: ist es nicht beeindruckender, wenn sich der Ausleger sehr hoch aufrichten lässt?
Die Tiefe kann man im Modell-Einsatz doch nur selten präsentieren.

Gestern habe ich noch ein wenig mit der Geometrie gekämpft. Ich konnte mir einfach nicht vorstellen, dass der Ausleger leicht aus der Mitte angebracht ist. Die Auslegermittelachse fluchtet nicht mit der Drehachse des Wagens. Nach ausgiebigen Studien der mir vorliegenden (wenigen) Zeichnungen und des Modells konnte ich das aber nachvollziehen. Sehr spannend.

Grüße
Alexander

In der Höhe ist entscheidend, dass du auf nen Kipper kommst. Oder wenn du mit nem Kettengehänge etwas von einem LKW abladen willst.

Hendric schrieb:

In der Höhe ist entscheidend, dass du auf nen Kipper kommst. Oder wenn du mit nem Kettengehänge etwas von einem LKW abladen willst.

Zum Vergrößern anklicken....

Im Modellbetrieb macht das in der Tat am meisten Sinn. Vielen Dank. Daran habe ich mich nun orientiert.
Durch geringe Veränderungen der Zylinderlänge und der Anlenkpunkte habe ich gegenüber der ersten Version noch einige Grad des Auslegers gewinnen können.
So können mindestens Gräben für Abwasserleitungen gebaggert werden aber eben auch Lasten vom Laster gehoben werden.








Die Zylinder können nur mit einer einzigen Änderung in den Daten angepasst werden.
Als Ausgangswert habe ich mich für den Abstand Auge-Auge im eingefahrenen Zustand entschieden (im Beispiel 109mm):



Alle anderen Werte inkl. Verfahrweg ergeben sich. Gegenüber dem Einsatz fertiger Titan Zylinder kann ich nun das optimale Ergebnis erzielen, indem ich die Länge des Zylinders auf den Millimeter genau festlege.

Ich habe mittlerweile auch herausbekommen, wie ich die Verbindungen in Fusion 360 so einrichten kann, dass ich die Auslegerbewegungen mit der Maus durchführen kann. Auch der Löffelstiel ist von der Geometrie schnell fertiggestellt worden.

Es ist klar, dass ein elektrischer Zylinder in dieser Größe immer knapp 50mm weniger Verfahrweg hat, als er im eingezogenen Zustand lang ist. Ich finde aber, dass das ziemlich gut aussieht. Ich habe mit stärkeren Einschränkungen in der Beweglichkeit gerechnet. Ich könnte die Beweglichkeit des Stiels durch Verlängern des Zylinders und damit nach hinten schieben des Anschlags auf dem Ausleger verbessern. Aber das sieht irgendwann komisch aus.

Die nächsten Schritte sind:

• Ausdetaillieren der Ausleger Komponenten inkl. Löffel und Anlenkung. Die Bauteile sind erst einmal nur grob gezeichnet, um die grundlegende Funktionsfähigkeit zu püfen
• Druck und Bau der verschiedenen Komponenten inkl. Zylinder
• Bau einer Testplattform, an der die Bewegung des Auslegers getestet werden kann.

Wenn das alles funktioniert, wird weiter konstruiert. Ich möchte nicht in die Situation geraten, das alles chic aussieht, aber in der Praxis dann doch nicht funktioniert. Danach ist es allerdings kein Hexenwerk mehr. Herausfordernd werden das Drehwerk (noch keine Ahnung, wie das gehen soll), und das Raupenfahrzeug. Ja. Es wird ein Raupenbagger.

Hallo Alexander,

sehr schönes Projekt, das wird sicher hochinteressant.

Wegen dem Punkt Ausleger lieber hoch oder tief: Selber habe ich noch nie ganz tiefe Gräben gezogen und tendiere daher eher zu hoch. Es kommt noch ein weiterer Punkt hinzu: So hätte man die Möglichkeit auch einen Greifer anzubauen. Der müsste zum Beladen nämlich schon sehr hoch.

Noch mal vielen Dank für die netten Worte. Freue mich sehr, dass Du auch dabei bist Wolfgang!

Ich brauche noch einmal eure Meinungen zum Löffel und der restlichen Ausleger Mechanik. Gestern Abend hatte ich etwas Zeit und konnte den Ausleger weitgehend fertigstellen. Ich habe erst einmal einen kruden Löffel konstruiert, um die grundlegende Funktion zu sehen und testen. Meine Frage: passt die Beweglichkeit aus eurer Sicht? 100% wie im Original wird man es wegen der Getriebemotore in den Zylindern leider nicht hinbekommen. Das einzige, was ich in dem Maßstab nicht so richtig hinbekomme ist, den Löffel noch weiter zu "öffnen", ohne dass ich Gefahr laufe, dass er durch "umkippen" des Kniehebels beim Schließen weiter aufgeht, statt zugeht (ich hoffe, ihr versteht, was ich meine). Ich habe die Hebel am Löffel alle gegenüber dem Gescha Modell vergrößert. Moderne Liebherr Bagger haben in dem Bereich wesentlich längere Hebel, was absolut Sinn macht.



Fig. 1 Höchstes Aufrichten



Fig. 2 Weiteste Ausladung etwa auf Grund



Fig. 3 Tiefste Ausladung bei voll gestrecktem Löffelstiel



Fig. 4 Tiefster Punkt



Fig. 5 Kipper beladen A



Fig. 6 Kipper beladen B




Fig. 7 Transportstellung

Was haltet ihr also von dem in den folgenden Abbildungen gezeigten Kompromiss?
Wo seht ihr Verbesserungsbedarf?

Bin sehr gespannt auf eure Rückmeldungen!

Viele Grüße
Alexander

Hallo Alexander,

ist doch perfekt. Die älteren Baumuster konnten übrigens den Löffel nicht so weit öffnen wie die heutigen und auch nicht so weit schließen. Das liegt am Umlenkhebel, entscheidend dafür sind die Abstände der Gelenkpunkte zueinander. Das eine Ende ist am Löffelstiel beweglich befestigt, das andere am Druckhebel zum Löffel. Hier im Beispiel ist ja die Kolbenstange näher zum Drehpunkt des Druckhebels angeschlagen, daher hat er mehr Kraft. Wäre die Kolbenstange näher zum Drehpunkt am Löffelstiel befestigt, dann wäre der Weg des Löffels (bzw. der Druckstange) länger und der Löffel würde mehr schließen und mehr öffnen. Dafür hätte er aber weniger Kraft. Die allerersten Baumuster der 50/60er Jahre hatten übrigens noch nicht mal diesen Druckhebel, die Kolbenstange des Schließzylinders war direkt am Löffel angeschlagen. Das war dann doch zu wenig Weg des Löffels.

Hallo Alexander!
Ich bin, wie Wolfgang, der Meinung, daß die Längen ideal sind!
@Wolfgang: Dein Fachwissen beeindruckt mich immer wieder aufs Neue!

Vielen Dank Wolfgang und Manfred. Leider habe ich nur sehr wenige Original Unterlagen vom R921 gefunden. Vom Fuchs 301 hatte ich sehr detaillierte Unterlagen.

VG Alexander

Ich habe übrigens das perfekte "Hydraulikkabel" gefunden. Es ist leider sehr teuer (knapp 20Ct pro cm) aber sehr cool.
Ich fahre auch Rennrad mit elektronischer Schaltung. Das Shimano Kabel EW-SD300 ist zweipolig, hat einen geringen AD von knapp unter 3mm und hat genau die richtige Flexibilität.

Hallo Alexander,

Das Projekt Liebher 921 ist sehr interessant. So wie ich das sehe, hast Du mir Deinen CAD-Versuchen einen sehr guten Kompromiß bezüglich der Beweglichkeit des Baggerarms bei Verwendung der selbstgebauten Elektrozylinder gefunden.
Leider waren die Datenblätter früherer Tage noch n icht so detailiert wie bei aktuellen Maschinen. Bei ebay werden aber gerade zwei sicherlich interessante Angebote geführt, die Deinem Projekt vermutlich weiterhelfen können.
1. Datenblätter R 921 C: https://www.ebay.de/itm/14484627607...nwJMKsqGW1Etct0t4UAFa4uQN+|tkp:Bk9SR7K41_6MYw,
2. ERsatzteilliste A 921 C: https://www.ebay.de/itm/18569348581...+mt8m9NyiWJGfz7UWxW1P66XO8|tkp:Bk9SR7K41_6MYw,
3. Bedienungsanleitung und Wartungsanleitung R 921 C: https://www.ebay.de/itm/36359812295...7nW0KRivd6rDkUoFU0djt-vJupFR676AaAqzGEALw_wcB

Grüße Sebastian

Hallo Sebastian,

vielen Dank. Tatsächlich habe ich die Ersatzteilliste für den Raupenbagger und die Bedienungsanleitung für den Mobilbagger gekauft.
Leider sind die Dokumente weniger ergiebig, als erhofft. Aber immerhin ein paar Maße und hilfreiche Zeichnungen.

Grüße Alexander

Frohe Weihnachten allerseits.

Ich habe in der Zwischenzeit im wesentlichen gezeichnet. An den Zylindern musste noch der Anschluss für die Hydraulikleitung an der anderen Seite angebracht werden.



Dann habe ich die Halteklammern für die Hydraulikleitungen gebaut. Die werden mit M2 Senkkopfschrauben befestigt.



Schließlich habe ich die Aufnahme für den Schwenkarm (so nennt Liebherr das erste Armsegment in seiner Anleitung) vollständig konstruiert.
Damit ich die Teile drucken kann sind sie zweiteilig gespiegelt und werden liegend gedruckt.


Die Achsbolzen für den Schwenkarm sind im Original zwei Teile. Ich habe es zunächst so geplant, dass es eine 6mm Achse ist, die durchläuft.
Sie wird von unten mit einer M3x3 Madenschraube fixiert. Die Augen der Hydraulikzylinder werden mit einer Messing Buchse ausgestattet, so dass bei der Drehung MS auf Stahl läuft und Ausschlagen des Kunststoff ausgeschlossen werden kann. Hier ein Schnitt, der das zeigt.




So viel für heute.

VG
Alexander

Heute habe ich ein paar Stunden gesessen und alle Teile für die vier Zylinder bearbeitet: Zylinderrohre und Kolbenrohre abgelängt, Motor Trapezspindeln gekürzt, Buchsen abgestochen, und die Trapezmuttern abgedreht, so dass sie passen. Auf dem Bild fehlen lediglich die M1,6 Schrauben, die das hintere Auge und damit den Motor halten.

Die Tage will ich die Zylinder fertigstellen. Allerdings muss ich erst den kompletten Ausleger drucken, damit ich die Kabellängen anpassen kann. Damit fange ich morgen an.



Grüße
Alexander

Beeindruckend

Hallo Alexander,

man kann den Aufwand nur erahnen, saubere Arbeit

Vielen Dank Wolfgang. Zwischenzeitlich habe ich noch 4x8 1mm MS Drähte zugeschnitten, flach geschliffen, um sie als Schrauben-Imitat für den Zylinder zu verwenden. Kann man auf den Bildern erahnen.

Ich habe erste Prototypen der Auslegerteile gedruckt. Hauptsächlich, um zu sehen, wie die Kabellängen der Zylinder sein müssen.



Dann habe ich mal den Löffel-Zylinder probehalber montiert und das Kabel angelötet. Schaut gut aus!



Man kann die MS Buchsen gut erkennen. Hier die Teile einfach locker ausgelegt, um zu sehen, wie es in Natura aussieht:



Für mich wird die Lackierung die größte Herausforderung. Muss mal meine Airbrush für die kleinen Teile (Zylinder) wieder aktivieren. Ich habe zwei Dosen Liebherr Farbe gekauft. Die entspricht leider der aktuellen Liebherr Lackierung. Aber man kann argumentieren, dass es eine Renovierung eines alten Liebherr Baggers ist und die alte Farbe gibt es halt nicht mehr.


Ich wünsche allen einen guten Rutsch und ein gesundes neues Jahr!

Viele Grüße
Alexander

Super