An der einen oder anderen Stelle habe ich bestimmt schon erwรคhnt, dass es mir wichtig war WinDIY sicher steuern und im Notfall auch dessen Drehzahl begrenzen zu kรถnnen.
Dazu habe ich eine Mechanik entwickelt die es ermรถglicht den Anstellwinkel der Flรผgel einzustellen. So kรถnnen die Flรผgel an die aktuelle Wind- und Rotationsgeschwindigkeit angepasst werden. Auรerdem kรถnnen sie so bei Starkwind auch aus dem Wind gedreht werden.
So lรคsst sich die Drehzahl und die Belastung von WinDIY steuern.
Ein paar zusรคtzliche Infos dazu habe ich hier aufgeschrieben: https://hackaday.io/project/172328-windiy-hawt-wind-turbine/log/179105-windiys-hub-oh-my-god-mechanics
Im folgenden Artikel findet Ihr die Anleitung um die Mechanik zur Einstellung des Flรผgel-Anstellwinkels nachzubauen.
Safety instructions
I know the following notes are always kind of annoying and seem unnecessary. Unfortunately, many people who knew "better" have lost eyes, fingers or other things due to carelessness or injured themselves. Data loss is almost negligible in comparison, but even these can be really annoying. Therefore, please take five minutes to read the safety instructions. Because even the coolest project is not worth injury or other trouble.
https://www.nerdiy.de/sicherheitshinweise/
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Requirements
Required tool:
| Hot glue gun |
| 3D Printer |
| Allen wrench |
| Tongs |
| Open-end wrench |
| Cordless drill |
| 3mm drill bit |
| Tweezers |
Required material:
In the following list you will find all the parts you need to implement this article.
| 3x | pitchArm |
| 3x | pitchLever |
| 3x | pitchArmNutSecuring |
| 1x | hubBase |
| 1x | pitchLeverDisk |
| 1x | hubCover |
| 1x | hubBearingCap |
| 9x | 603ZZ Kugellager |
| 8x | 606ZZ Kugellager |
| 5x | M6 selbst sichernde Mutter |
| 6x | M6 Mutter |
| 3x | M3x20 cylinder head screw |
| 3x | M3 selbst sichernde Mutter |
| 15x | M3 nut |
| 3x | M3x30 countersunk screw |
| 3x | M3x16 Senkkopfschraube |
| 6x | M3x40 Senkkopfschraube |
| 3x | Vorbereitete Flรผgelsteckplatz |
| 1x | M6 Gewindestange 60cm lang |
Collect required parts
Bevor es mit dem Aufbau der Nabe und dessen Mechanik losgehen kann, mรผsst Ihr natรผrlich zunรคchst alle benรถtigten Teile zusammen haben. Eine komplette Liste der benรถtigten Materialien und Werkzeuge findet Ihr weiter oben in der Material- und Werkzeugliste
Auf diesem Bild seht Ihr alle Bauteile die zum Aufbau der Naben-Mechanik benรถtigt werden.
Die benรถtigten STL-Dateien zum Ausdrucken findet Ihr hier: https://github.com/Nerdiyde/WinDIY/tree/master/hub
I printed the parts with the following settings.
- Perimeter: 5
- Infill: 50%
The screws should preferably be made of stainless steel so that they do not rust due to moisture.
Naben Basis auf der Achse montieren
Als erstes muss die Naben-Basis mit der Achse verbunden werden. Das macht die weitere Montage eigentlich etwas komplizierter. Leider muss dies aber direkt am Anfang passieren, da die Schraubenlรถcher welche bei der Montage genutzt werden, spรคter nur noch schwer erreichbar sind.
Dafรผr benรถtigt Ihr zunรคchst die abgebildeten Teile.
Die Achse, die Naben-Basis, 3x M3 Mutter und 3x M3x50 Senkkopfschrauben.
Damit die Schrauben zur Befestigung der Achse halten, mรผsst Ihr zunรคchst eine M3 Mutter wie abgebildet in die Achse einlegen.
Je nach Druckqualitรคt Eures Druckers kann es sein, dass Ihr die Mutter etwas in die richtige Position „zwingen“ mรผsst.
Nun kรถnnt Ihr die erste M3x50 Schraube durch das Loch in der Naben-Basis stecken.
Weitere Ansicht der eingesteckten Schraube.
Die eingesteckte Schraube sollte dann …
… wie abgebildet in die Achse eingesteckt und mit der zuvor eingelegten Mutter verschraubt werden.
Nachdem Ihr die Achse nun zunรคchst provisorisch mit einer Schraube fixiert habt, kรถnnt Ihr die anderen Muttern…
…in die Aussparungen in der Achse einlegen.
Danach kรถnnt Ihr die รผbrigen Schrauen in die Naben Basis einstecken und mit den Muttern in der Achse verschrauben.
Die Achse sollte nun also รผber drei M3x50 Senkkopfschrauben mit der Naben-Basis verschraubt sein.
Den ersten Flรผgelsteckplatz montieren
Die Flรผgel werden nicht direkt mit der Nabe verbunden. Zunรคchst werden nur die Steckplรคtze mit der Nabe verbunden. Spรคter kรถnnen die Flรผgel dann darauf eingesteckt werden.
Setzt dazu das erste 606ZZ Kugellager wie abgebildet von auรen in die Aussparung der Naben-Basis.
Auf der gegenรผberliegenden Innenseite wird dann…
…das zweite Kugellager eingelegt.
Nun kรถnnt Ihr den ersten Flรผgelsteckplatz einstecken.
Diesen Flรผgelsteckplatz solltet Ihr bereits wรคhrend des Aufbaus des Flรผgels vorbereitet haben.
Dies sollte dann so aussehen.
Die erste Sicherung des Flรผgels besteht aus einer selbst sichernden M6 Mutter, welche auf die M6x100 Schraube des Flรผgelsteckplatzes aufgeschraubt wird.
Fertig aufgeschraubt sollte dies so aussehen.
Die Mutter sollte dabei so fest sitzen, dass sich der Flรผgelsteckplatz in Schraubenrichtung nicht mehr bewegen lรคsst. Gleichzeitig sollte dieser aber natรผrlich noch drehbar gelagert sein.
Das nรคchste Kugellager wird nun auf der Innenseite der Nabe eingesetzt.
Schiebt das 606ZZ Kugellager dazu รผber die M6x100 Schraube in die Aussparung in der Innenseite der Naben-Basis…
…und sichert diese wieder mit mit einer (normalen) M6 Mutter.
Weitere Ansicht der aufgeschraubten M6 Mutter auf der M6x100 Schraube des Flรผgelsteckplatzes.
Hebel anbringen und korrekt einstellen
Nun kommt ein etwas kritischer Schritt, bei dem Ihr mรถglichst Genau arbeiten solltet. Ehrlich gesagt bin ich mit der Montage des Hebels auf der M6x100 Schraube des Flรผgelsteckplatzes noch nicht richtig zufrieden. Dieser wird nรคmlich durch das verklemmen zwischen Zwei Muttern auf der Schraube gesichert. Theoretisch sollte das halten. Praktisch tut es das auch. Allerdings wรคre es sicherer hier z.B. noch einen Splint durch die M6x100 Schraube zu stecken. Hier gibt es sicherlich Platz fรผr zukรผnftige Verbesserungen. ๐
Zur korrekten Einstellung des Hebels solltet Ihr die Naben-Basis nun etwas hรถher lagern. Ich habe sie zum Beispiel auf zwei Kartons gestellt.
Ziel ist es, dass die Hinterkante des Flรผgelsteckplatzes genau auf der gleichen Hรถhe liegt wie die Rรผckseite der Naben-Basis.
Habt Ihr den Flรผgelsteckplatz korrekt eingestellt, kรถnnt Ihr nun den Hebel auf die Achse und auf die zuvor aufgeschraubte M6 Mutter aufstecken. Die Mutter sollte dabei so eng wie mรถglich am Kugellager anliegen, der ganze Flรผgelsteckplatz sich aber trotzdem noch frei drehen lassen.
Sobald der Hebel korrekt aufgesteckt ist…
…kรถnnt Ihr dessen Ausrichtung mit einer M3 Schraube provisorisch (die Schraube wird nachher wieder entfernt) in der Naben-Basis sichern. (siehe Bild)
Ansicht des gesicherten und ausgerichteten Hebels.
Fรผhrungs-Kugellager einbauen
In diesem Schritt wird das Kugellager eingebaut, dass die Schubstange zur Einstellung des Flรผgel-Anstellwinkels ermรถglicht. Eigentlich hรคtte man diesen Schritt auch schon vor dem Einbau des Flรผgel-Hebels durchfรผhren kรถnnen.
Setzt dazu das 606ZZ Kugellager…
…in die Aussparung in der Naben-Basis ein.
Das Kugellager wird dann mit der gezeigten Klemme in der Naben-Basis verklemmt.
Close-up view.
Die Schraube zum verklemmen des Kugellagers wird dabei mithilfe einer Mutter in der Achse gesichert.
Wiederhohlt dies nun noch zwei Mal…
Bis das Kugellager รผber insgesamt drei Klemmen verklemmt ist.
Weitere Ansicht des verklemmten Kugellagers.
Draufsicht des verklemmten Kugellagers und einem montierten Hebel.
Die restlichen zwei Flรผgel an der Nabe montieren
Nachdem das Kugellager zur Fรผhrung der Schubstange in der Naben-Basis montiert ist, kรถnnt Ihr mit der Montage der restlichen zwei Flรผgel-Steckplรคtze fortfahren. Diese werden genau nach dem gleichen Verfahren wie der erste Flรผgel-Steckplatz montiert.
Sobald alle drei Flรผgel-Steckplรคtze montiert sind, sollte Eurer bisheriger Aufbau nun so aussehen.
Nahansicht der drei montierten Flรผgel-Steckplรคtze inkl. Hebel.
Nahansicht der drei montierten Flรผgel-Steckplรคtze inkl. Hebel.
Nahansicht der drei montierten Flรผgel-Steckplรคtze inkl. Hebel.
Nahansicht der drei montierten Flรผgel-Steckplรคtze inkl. Hebel.
Die Mutter-Sicherung anbringen
Wie bereits oben erwรคhnt, werden die Hebel zur Einstellung des Flรผgel-Anstellwinkels auf der M6x100 Schraube des jeweiligen Flรผgelsteckplatzes verklemmt. Damit sich die innere Mutter danach nicht mehr lรถsen kann (und somit der Hebel keine Wirkung mehr auf die Drehung des Flรผgels hรคtte) solltet Ihr diese Mutter nun dringend gegen eine Verdrehung sichern.
Bevor Ihr die Mutter sichert, solltet Ihr nochmal sicherstellen, dass die innen liegende Mutter so fest wie mรถglich angezogen ist.
Dabei sollte die Einstellung des Hebels aber natรผrlich nicht verรคndert werden.
Prรผft also erst, dass der Winkel des Hebels zum Flรผgel-Steckplatz stimmt und zieht dann die Mutter so fest wie mรถglich.
„Fest wie mรถglich“ heiรt hier so fest, dass Ihr es „per Hand“ unter Einsatz eines Schraubenschlรผssels nicht mehr fester bekommt.
Nun benรถtigt Ihr eine M3x20 zylinderkopfschraube, eine M3 Mutter und das 3D gedruckte Kunststoffteil zur Sicherung des Hebels.
Legt nun die Sicherung wie abgebildet รผber die M6 Mutter…
…und sichert Sie mit der M3x10 Schraube indem…
…Ihr sie mit der M3 Mutter auf der Rรผckseite des Hebels verschraubt.
Wiederholt dies nun wieder fรผr alle drei Flรผgel-Steckplรคtze.
Nahansicht der Hebel inklusive angebrachter Sicherungen.
Nahansicht der Hebel inklusive angebrachter Sicherungen.
Nun kรถnnt Ihr auch prรผfen, dass die Hebel den korrekten Winkel zu den Flรผgel-Steckplรคtzen haben.
Wenn die Flรผgel-Steckplรคtze gerade stehen (so wie auf dem Bild dargestellt)…
—sollten die Hebel an den Anschlรคgen der Naben-Basis anschlagen. Der Drehwinkel der Flรผgel-Steckplรคtze ist also in einer Richtung begrenzt.
Other view.
„Hebelstrecker“ anbringen
(Btw: Manchmal nicht leicht fรผr die einzelnen Teile passende Namen zu finden. ๐ )
In diesem Abschnitt geht es darum an den zuvor montierten Hebeln den „Hebelstrecker“ anzubringen. Dieser Ist Teil der Mechanik, welche aus den vor- und zurรผck-Bewegungen der Schubstange spรคter eine Drehbewegung fรผr den Flรผgel macht.
Hierzu benรถtigt Ihr zunรคchst einen 3D gedruckten Hebelstrecker, eine M3x20 Zylinderkopfschraube und eine selbst sichernde M3 Mutter.
Montiert den Hebelstrecker nun wie abgebildet am ersten Hebel.
Weitere Ansicht des montierten Hebelstrecker.
Weitere Ansicht des montierten Hebelstrecker.
habt Ihr den ersten Hebelstrecker montiert, kรถnnt Ihr dies fรผr die รผbrigen beiden Hebel wiederholen.
Nahansicht der montierten (und eingeklappten) Hebelstrecker auf den Hebeln.
Nahansicht der montierten (und ausgeklappten) Hebelstrecker auf den Hebeln.
Hebelplatte anbringen
Hier kommt das nรคchste wichtige Teil fรผr die Mechanik zur Einstellung des Anstellwinkels: Die „Hebelplatte“.
Hierzu benรถtigt Ihr die Hebelplatte, drei M3 Muttern und drei M3x30 Senkkopfschrauben.
Montiert die Hebelplatte nun wie abgebildet auf dem ersten Hebelstrecker…
…und fixiert ihn indem Ihr die M3x30 Schraube von auรen in die Hebelplatte steckt.
Damit Ihr die Schraube nun auch fixieren kรถnnt, mรผsst Ihr nun noch eine M3 Mutter in die Aussparung auf der Oberseite der Hebelplatte stecken.
Komplett eingesteckt solltet Ihr von der M3 Mutter dann nicht mehr viel sehen kรถnnen.
Nun kรถnnt Ihr die M3x30 Senkkopfschraube in die Mutter einschrauben.
Wiederholt dies fรผr die restlichen zwei Hebelstrecker.
Wenn Ihr die Hebelplatte nun vor und zurรผck bewegt solltet Ihr schon bemerken, dass die Flรผgel sich dem Abstand der hebelplatte entsprechend einstellen lassen.
Ansicht der eingeklappten Hebelplatte.
Kugellager am Ankerpunkt einsetzen
Bisher haben wir ein Kugellager eingesetzt, dass zur Fรผhrung der Schubstange gedacht ist.
Nun wird das Kugellager montiert, รผber das die Schubbewegung der Schubstange auf die Hebelplatte รผbertragen wird.
Dazu benรถtigt Ihr die Kugellager-Sicherungsplatte, ein 606ZZ Kugellager, drei M3x16 Zylinderschrauben und drei M3 Muttern.
Setzt nun das 606Zz Kugellager in die Aussparung in der Hebelplatte ein.
Nahansicht des eingesetzten Kugellagers.
Sichert das Kugellager nun in seiner Position indem Ihr die Kugellager-Sicherungsplatte inkl. der drei M3x16 Zylinderkopfschrauben auf der Hebelplatte montiert.
Die Schrauben werden dabei gesichert indem Ihr sie in die Aussparungen auf der Unterseite der Hebelplatte einlegt.
Other view.
Stabilisierungsring anbringen
Um der Naben-Basis etwas mehr Stabilitรคt zu verleihen wird nun noch ein Stabilisierungsring auf der Naben-Basis montiert.
Dazu benรถtigt Ihr den 3D gedruckten Stabilisierungsring, sechs M3 Muttern und sechs M3x40 Senkkopfschrauben.
Der Stabilisierungsring wird nun von oben auf die Naben-Basis aufgelegt…
…und mit den M3x40 Senkkopfschrauben wie abgebildet in der Naben-Basis verschraubt.
Dazu verschraubt Ihr die M3x40 Schrauben in den Muttern, welche in die Aussparungen auf der Unterseite der Naben-Basis eingelegt werden.
Nahansicht der eingelegten M3 Muttern.
Nahansicht der eingelegten M3 Muttern.
Schubstange anbringen
Die Schubstange besteht aus einer M6 Gewindestange. Sie wird spรคter die durch den pitch Aktor erzeugte Schubbewegung auf die Mechanik in der Nabe รผbertragen.
An dieser Stelle benรถtigt Ihr die zuvor vorbereitete Naben-Basis inkl. anbauten sowie zwei selbst sichernde M6 Muttern und eine M6 Gewindestange.
Schiebt die Gewindestange nun wie abgebildet durch das erste und zweite, in der Nabe verbaute Kugellager.
Zieht die Schubstange dann ein Stรผck zurรผck und verschraubt die erste selbst sichernde Mutter wie abgebildet auf der Schubstange.
Die Mutter ist leider nicht zu sehen aber befindet sich in dem Steckschlรผssel, mit dessen Hilfe die Montage wesentlich leichter geht.
Ebenfalls hilfreich ist es, wenn Ihr die Gewindestange wie abgebildet in einem Akkuschrauber einspannt. So kรถnnt Ihr die Gewindestange leicht in die M6 Mutter drehen.
Hat alles geklappt sollte die M6 Mutter wie abgebildet auf der Gewindestange sitzen.
Nun kรถnnt Ihr die Gewindestange wieder in das obere Kugellager einstecken.
Nahansicht der eingesteckten Gewindestange im oberen Kugellager.
Damit die Schubstange nun auch im oberen Kugellager bleibt, mรผsst Ihr nun noch die andere M6 Mutter wie abgebildet auf die Schubstange aufschrauben.
Die Schubstange sollte nun ohne groรes Spiel fest im Kugellager sitzen.
Other view.
Other view.
Other view.
Spรคtestens jetzt ist es zeit fรผr einen ersten Test.
Abdeckung befestigen
Zu guter Letzt bekommt die Nabe nun eine Abdeckung. Diese deckt zum einen die Mechanik ab und sollte sie vor Feuchtigkeit und Regen schรผtzen. Zum anderen macht sie die Nabe etwas aerodynamischer.
Hierzu benรถtigt Ihr die 3D gedruckte Abdeckung, drei M3 Muttern und drei M3x16 Senkkopfschrauben.
Nahansicht der benรถtigten Teile.
Steckt nun wieder die M3 Mutter in die vorgesehene Aussparung im Rahmen der Naben-Basis…
… und Befestigt die M3x16 Senkkopfschraube darin.
Nun sichert Ihr die M3 Mutter wieder mit etwas Heiรkleber im Rahmen der Naben-Basis…
… und entfernt die Schraube wieder.
Nun kรถnnt Ihr die Abdeckung aufsetzen und mithilfe der vorbereiteten Schrauben…
…im Rahmen der Naben-Basis verschrauben.
Ansicht der aufgesetzten und verschraubten Abdeckung.
Ansicht der aufgesetzten und verschraubten Abdeckung.
Ansicht der aufgesetzten und verschraubten Abdeckung.
Have fun with the project
I hope everything worked as described for you. If not or you have questions or suggestions please let me know in the comments. I will then add this to the article if necessary.
Ideas for new projects are always welcome. ๐
PS Many of these projects - especially the hardware projects - cost a lot of time and money. Of course I do this because I enjoy it, but if you think it's cool that I share the information with you, I would be happy about a small donation to the coffee fund. ๐
ย ย ย ย 
A total of 6 pieces of the 606ZZ ball bearings are required. Only 2 pieces are mentioned in the material list.
Thanks for the hint. Corrected the relevant passage.
Best regards
Fabian
Small correction. ๐ A total of 8 type 606ZZ ball bearings are required. Two extra for the threaded rod that goes through the axle.
Thanks for the hint! Updated the materials list. ๐
Best regards
Fabian