Трактор с ковшом: погрузчик из WeDo 2.0

Под капотом стоит прозрачный корпус-редуктор, и передачу в нём видно насквозь. Внизу лежит червяк — короткий валик с одной винтовой нарезкой. Сверху на нарезку опирается шестерня с 24 зубьями. Червяк проворачивается, виток уходит вбок и сдвигает шестерню ровно на один зуб.

Считать тут просто. Оборот червяка — один зуб, то есть пятнадцать градусов. Полный круг шестерни — двадцать четыре оборота. Крутить долго, зато на шестерне вырастает усилие, какого пальцами не создать.

Ось этой шестерни выходит из корпуса вбок, и на неё надеты оба зелёных рычага. Повернулась ось — рычаги пошли вверх и понесли ковш.

Крутить сам червяк рукой неудобно: он лежит вдоль машины, а подойти к нему можно только сбоку. Поэтому ось червяка кончается конической шестерней, рядом с ней стоит вторая — на поперечной оси. Эта ось выходит наружу сквозь оба борта, на концах — по жёлтому шарику. За любой из них и берутся.

Червяк крутит шестерню легко. Обратно — никак. Нарезка идёт слишком полого: зуб шестерни давит на виток почти поперёк, и трение на этой площадке оказывается больше той силы, что могла бы провернуть червяк назад. Передача запирает сама себя. Нагруженный ковш висит, и держать его не нужно.

На этом свойстве стоят ручные лебёдки с червячным редуктором. Рукоятку можно отпустить на середине подъёма: груз останется висеть, тормоз для этого не потребуется. Самоторможение появляется, когда угол подъёма винтовой линии меньше угла трения в зацеплении; у стальной пары со смазкой это примерно пять градусов и ниже.

У настоящего трактора с навесным погрузчиком поднятый ковш держит масло. На каждый подъёмный рычаг приходится свой гидроцилиндр, ещё один опрокидывает ковш. Оператор отпускает рычаг, клапан закрывается, масло в цилиндре заперто — а сжать его нечем. В наборе цилиндров нет ни одного, и всю эту работу делает червяк.

Мотор лежит поперёк машины, у самой кормы. На его валу прозрачный шкив, ниже второй — на оси задних колёс, и между ними два жёлтых резиновых кольца. Шестерён в приводе нет. Шкивы одинаковые, поэтому ось крутится ровно с той же скоростью, что и вал мотора.

Ведущие тут задние колёса, и мотор стоит прямо над ними. Тяга берётся из веса на ведущих колёсах: чем сильнее они прижаты, тем меньше буксуют. Покрышки на задней оси шире передних: 18 мм против 14. Настоящему трактору с погрузчиком этого мало — ковш выносит вес вперёд и разгружает корму, поэтому сзади добавляют балласт: чугунные грузы на диски или жидкость прямо в шины.

Кольцо умеет то, чего шестерня не умеет: проскальзывать. Упрётся ковш в ножку стула, колёса встанут — кольцо прокрутится по шкиву вхолостую, и мотор от этого не пострадает.

У трактора с лебёдкой из того же каталога кольцо между шкивами перекручено на четверть оборота: там вал мотора смотрит вдоль машины, и вращение приходится разворачивать на прямой угол. Здесь вал мотора и ось колёс параллельны, оба шкива стоят в одной плоскости, и кольца идут прямо.

Схему сборки можно скачать целиком: PDF на 71 страницу, 65 шагов, раздел каталога — «Спецтехника». Собирается трактор тремя узлами, и это видно прямо по буклету.

Первый узел — редуктор, шаги 13–20. Он собирается отдельно от машины, на собственной маленькой площадке из пластин. Здесь стоит остановиться. Поверните ось червяка пальцами — 24-зубая шестерня должна проворачиваться без заеданий. Дальше редуктор уходит под капот, и чинить заедание придётся уже с разборкой.

Мотор встаёт на шаге 49, резиновые кольца — на шаге 51. Кольцо должно лечь в канавки обоих шкивов внатяг: провисшее будет крутиться вхолостую, и трактор останется на месте. Колёса ставятся бортами — на шагах 58 и 60 в выноске один и тот же набор: два диска, одна маленькая покрышка и одна большая. То есть за раз собирают одну сторону машины целиком. Поставите две большие на одну ось — трактор встанет косо.

Ковш собирается последним, шагами 61–65, отдельной стопкой пластин, и садится на рычаги в самом конце. Одного набора на всю модель хватает, и ни одной детали не берётся впритык.

Кнопки в модели нет. Вместо неё датчик движения: две круглые линзы в передней стенке кабины смотрят на дорогу. Датчик замечает одно: расстояние до ближайшего предмета изменилось. Этого хватает, чтобы работать кнопкой.

Программа напечатана в самом буклете, на 67-й странице, а собирается в бесплатном приложении WeDo 2.0. Она ходит по кругу из четырёх ожиданий. Провели рукой перед кабиной — трактор пошёл вперёд на мощности 8. Провели ещё раз — встал. Ещё раз — поехал назад, но уже на мощности 5. Четвёртый взмах снова останавливает, и круг начинается сначала.

Перед каждым куском стоит блок цвета индикатора: в начале круга хаб получает цвет номер 6, перед задним ходом — 7, перед обеими остановками — 9. Так по цвету видно, в какой части программы машина находится, — а без этого четыре одинаковых взмаха легко перепутать.

Почему назад медленнее, чем вперёд? В буклете ответа нет. Придумайте своё объяснение и проверьте: поменяйте 8 и 5 местами и прокатите трактор в обе стороны.