DEUX MAQUETTES DU TRACTEUR D8K CATERPILLAR.

ECHELLE: 1/15ème.

Descriptif de la construction.

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I - PRESENTATION

Maquette n°1  

(Médaille d'or au mondial de la maquette, PARIS 2004).

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Maquette n°2

Un défi personnel.

Les deux tracteurs.

Celui en effet de construire deux maquettes simultanément. Les pièces sont donc toutes exécutées en double, du moins pour le tracteur.

Les éléments comme : les lames et les cabines sont construites séparément.

On peut tirer de cette expérience la conclusion suivante :

Pour réaliser deux maquettes simultanément, il ne faut pas croire qu'en termes de durée, on divise le temps passé en deux parties égales. Il s'avère que sur deux pièces identiques, la première est réalisée dans un temps plus long que la deuxième.

C'est normal puisque cette première pièce est un "prototype". C'est avec cette pièce prototype que les problèmes de conception sont étudiés et résolus. La seconde pièce devient alors, une "copie", d'où son temps de réalisation réduit. On note que la première pièce est plus poussée dans sa finition, que la seconde.

Durant toute la construction, chaque une des deux maquette possède un numéro. Le tracteur n°1 et le tracteur n°2.

Documentation.

 
L'idée initiale est issue d'un livre Caterpillar, où l'on peut voir la vraie machine en plein travail. Une simple photographie qui devient vite un projet, reste ensuite à trouver l'engin réel.

Dans la mesure où cette machine est plus répandue sur des grands et des petits chantiers, contrairement aux engins miniers de grande taille. On a d'un certain côté, plus de chance de la trouver.

Mais d'un autre côté, il faut prendre en compte l'âge de la série de cette machine qui n'est plus d'actualité. Elle peut s'avérer ainsi plus difficile a trouver que prévu.

Photo ci-dessous : le relevé de cotes dimensionnelles.

   

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Les plans.

Le procédé est le même que pour le camion 785. Les plans du D8K sont réalisés à partir de cotes dimensionnelles, relevées sur la vraie machine. Cependant comme la taille de l'engin est nettement inférieure à celle du camion 785, le relevé de cotes est moins ardu.

Autre point important, le relevé de cotes dimensionnelles se fait dans un premier temps sur un chantier et dans un deuxième temps, dans un atelier sur la même machine qui n'est pas démontée. Par conséquent elle n'offre pas ses parties cachées.

Les pièces essentielles tel que: le châssis du tracteur, les trains de chaîne etc...ne se voient pas. On peut en conclure une facilité évidente de relevé de cotes ; mais il faut néanmoins imaginer, penser, comprendre la forme des organes cachés et les différents montages des pièces entre elles, même si on ne les vois pas toutes.

Bref, la difficulté peut-être différente ou inférieure, mais elle n'est pas absente pour autant. Car, malgré le manque de visibilité, il faut s'assurer de la véritable conception des pièces de la machine pour pouvoir les reproduire.

 
Extrait des nombreux relevés de cotes dimensionnelles (en mm).


                           Timonerie de la lame du tracteur1.                                                                      Patin.

                  

                              Vérin principal de montée et descente de la lame.                                

Capot moteur.

L'indispensable contact avec la réalité.


Atelier de l'entreprise Berthouly à Montélimar (Drôme).

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II - CONSTRUCTION (de la maquette).

a) Le châssis du tracteur.

Châssis du tracteur.

Il est composé de deux longerons parallèles en aluminium.

Ces derniers ont un profil longitudinal similaire à la vraie machine. En revanche leur section diffère. Ils comportent une section en " L ", au lieu d'une structure en caisson.

Ils sont reliés entre eux par :

- un caisson à l'arrière dans lequel vient s'installer la mécanique de transmission. Sur sa face avant, vient se fixer à l'aide de 6 goujons M1,6 un adaptateur incluant le palier de l'arbre moteur.

- une traverse médiane, comprenant deux brides fixées chacune à l'aide de 2 goujons M1 et serrant un axe de six millimètre de diamètre...

Vue arrière du châssis.

Schéma de montage du balancier.

Balancier et carters inférieurs.

Sur cet axe vient osciller un balancier ; il s'agit d'une traverse de section en " I " (voir schéma ci-dessus). Cette dernière sert de liaison entre le châssis du tracteur et les trains de chaînes.

Son oscillation permet aux chenilles de mieux porter sur le sol en absorbant une part des inégalités.

Sur le chant supérieur des deux longerons, viennent 8 goujons M1,6 destinés à recevoir les différents éléments du tracteur "carrosserie". Sous chacun des deux longerons vient une série de 7 goujons M1 destinés à la fixation des carters inférieurs de protection.

A l'extrême arrière et au niveau inférieur du châssis, viennent quatre brides comportant chacune 2 goujons M1. Elles serrent un l'axe d'immobilisation des bras diagonaux maintenant le parallélisme des trains porteurs.



b) Les éléments du tracteur "carrosserie".

Sur la maquette sont considérés comme éléments de "carrosserie", les différents modules qui viennent se monter sur le châssis du tracteur.

On peut considérer deux groupes de modules.

1/ Premier groupe :

Calandre.

- Un "bloc calandre" qui vient se fixer à l'aide de 2 goujons M1,6 de part et d'autre à l'avant du châssis. Cette pièce comporte une traverse cylindrique d'un diamètre extérieur de huit millimètres et d'un diamètre intérieur de six millimètre (voir dessin ci-dessus). Cette traverse est destinée à recevoir à chacune de ses extrémités, les ancrages des vérins de lame. La calandre est équipée d'une grille de radiateur, exécutée dans une tôle d'aluminium de 1 mm d'épaisseur et percée à la main de 1478 trous de 1,5 mm de diamètre.

- Une tôle de part et d'autre du châssis du tracteur fixée à l'aide de 2 goujons M1,6 chacune.

- Deux cornières longitudinales pliées à la main à 90° qui forment ainsi les deux plates-formes latérales reliées entre elles par deux traverse.

 Schéma ci-dessous.

Elles forment ainsi un cadre avec à l'avant, une traverse de section en " I " sur laquelle vient se fixer la console du tableau de bord. Cette dernière est une pièce moulée en plomb/étain. Au milieu on remarque une traverse de section en " L ".

- Un capot moteur reliant la calandre à la console du tableau de bord. Ce capot comporte deux réservations : La première pour le pot d'échappement, la seconde pour le filtre à air.

2/ Deuxième groupe :

- Un réservoir fuel fixé sur deux supports, à l'aide de 4 goujons M1.

- Un réservoir hydraulique fixé sur la plate-forme de droite, à l'aide de 4 goujons M1.

- Un siège conducteur, qui est un élément moulé "maison".

- Un coffre fixé sur la plate-forme de gauche (abritant les batteries sur la vraie machine).

- Une plaque de sol centrale antidérapant.

Réservoir hydraulique tracteur n°1.

Siège conducteur tracteur n°2.


Notons que sur la maquette, le moteur de traction réel n'est pas reconstitué. On trouve donc deux panneaux latéraux. Ce sont des plaques d'aluminium percées à la main de trous d'un diamètre de 1 mm. Elles sont munies d'un cadre, laissant ainsi imaginer une certaine aération du moteur. Elles sont amovibles pour avoir accès à la réelle transmission de la maquette.

c) Les cabines.


Comme il est décrit plus haut, il s'agit de deux cabines de construction différentes.
 

     La cabine du tracteur n°1.

      

Elle comporte:

- un bâti de protection "anti-retournement".

- une porte latérale de part et d'autre, s'ouvrant à l'aide d'une poignée manuellement fonctionnelle.

- une vitre ouvrante arrière de chaque coté.

- un coté droit inférieur arrière qui porte une réservation pour le passage du réservoir hydraulique.

- un coté gauche avec également une réservation ainsi qu'un volet amovible pour le passage du coffre (abritant les batteries sur la vraie machine). Sur cette cabine les garnitures des vitres sont de véritables bandes de silicone noir, de section demi ronde de deux millimètres de large. Ce sont des bandelettes étirées à l'aide d'un gabarit spécialement conçu à cet effet. L'équipement du système d'air conditionné n'est pas représenté sur cette cabine.

 La fixation de la cabine s'obtient :

- d'une part, par l'arceau central qui vient se fixer sur les consoles latérales, à l'aide de 2 goujons M1.

- d'autre part, par l'arceau arrière incliné, sur deux chapes qui sont fixés sur le bâti arrière du tracteur. Le tout est solidarisé par 12 goujons M1.

Gros plan sur la fixation de la main courante supérieure latérale.


 Fixation des mains courantes latérales frontales.


Gros plan sur l'essuie glace central.

Intérieur de la cabine du tracteur n°1.

La cabine du tracteur n°2 :

  

Elle est de construction relativement simple. Il s'agit de la réplique de la version construite en polyester équipant certaines machines réelles et dépourvue de bâti de protection. Sur la maquette l'option choisie pour cette cabine est l'aluminium. Elle possède aussi deux portes ouvrantes avec des poignées manuellement fonctionnelles.

Elle comporte:

- un coté droit inférieur arrière qui porte une réservation pour le passage du réservoir hydraulique.


Intérieur de la cabine du tracteur n°2.

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III - LA TRANSMISSION.

Tous les organes mécaniques qui constituent la transmission peuvent êtres fonctionnels. Mais là encore, l'option choisie est la "maquette statique",(comme le camion 785). C'est un choix en fonction de l'aspect finition du modèle.

La cinématique :

Elle est composée de :

- Un moto réducteur électrique en 12 volts au rapport : 64/1, attaquant un pignon d'angle au rapport : 1,6/1 via un arbre avec deux joints de cardan.

- Un crabotage de part et d'autre, pour l'accouplement où le désaccouplement de chacune des chaînes.

- Une réduction finale au rapport : 2/1 entraînant le barbotin.

Moto réducteur.                  Pignon d'angle et crabotages.                     Mécanique bis.

                                              

Les pièces telles que : joints de cardan, crabots et toutes les pièces mécanique qui agissent sur le crabotage, sont fabriqués à partir de tubes où de tiges en laiton. 

Schéma mécanique de la maquette.

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IV - TRAINS DE CHAINES.

Les trains de chaînes sont deux éléments porteur et moteur, qui sont positionnés de part et d'autre du châssis du tracteur et liés à l'arrière de ce dernier. Une légère oscillation se fait autour du barbotin quand le tracteur évolue sur un terrain irrégulier.

Un seul train est composé des éléments suivants :

- un châssis avec sa jambe de force, appelé bras diagonal

- une rangée inférieure de 7 galets porteurs du poids de la machine.

- deux galets supérieurs porteurs du poids de la chaîne.

- une roue de guidage à l'avant.

- une chaîne (description plus loin)

Le train porteur (description ci-dessous).

a) Le châssis :

Sur la maquette il est constitué de deux longerons parallèles en acier. Reliés entre eux par deux cloisons principales soudée à l'étain. Ces deux longerons possèdent une longueur différente :

- le premier, (côté extérieur) d'une grande longueur comporte à son extrémité arrière le palier pour le passage de l'arbre du barbotin.

- le second, (côté intérieur) d'une longueur inférieure, est solidaire de sont bras diagonal, qui vient s'articuler dans l'axe du barbotin.

Train porteur vue AV.                                 Train porteur vue AR.

                                       

Trains porteurs vue de dessous.

b) Les galets inférieur :

Au niveau inférieur des longerons du châssis, 7 galets viennent supporter le poids de la machine. Ces derniers sont des pièces en aluminium tournées. Ils se mettent en rotation autour d'un axe de quatre millimètre de diamètre, avec à chacune de ses extrémités une bride. Ces brides sont collées sous les longerons et sont "habillées" chacune par 2 écrous M1 postiches en acier.

Galets inférieur

Galet inférieur et sa bride de fixation.

c) Les galets supérieurs :

Galet sup. AR.                                          Galet sup. AV.

                                   

Au niveau supérieur viennent deux galets montés sur leurs supports

- le premier à l'arrière, est fixé sur le logement du dispositif de tension de la chaîne. Au niveau inférieur, se trouve la rotule pour l'articulation des bras de lame.

- le second à l'avant, est fixé sur l'élément qui abrite le balancier (cité plus haut). Sur cet élément viennent les carters amovibles.

d) La roue de guidage :

Roue de guidage

La roue de guidage et de tension de chaîne est montée à l'extrémité avant des longerons du châssis. C'est une pièce d'aluminium tournée, positionnée entre deux coulisseaux solidaires entre eux par tout le dispositif de tension de la chaîne. Il s'agit d'un tendeur à ressort, d'une course réglable à l'aide d'un écrou monté sur une tige filetée M4.

Les chaînes :

Les constituants de base d'une chaîne sont des pièces moulées "maison" en plomb/étain.

- un maillon gauche

- un maillon droit

- un axe

- un patin

Après moulage, ces pièces sont ébavurées et usinées une par une à la main. Ce qui peu entraîner quelques imperfections dans leurs dimensions générales. Il existe pour chacune de ces pièces, un modèle en plexiglas usiné et un moule élaboré à base de mastic (pour carrosserie automobile).

Le maillon est une pièce de petite taille possédant :

- un perçage d'un diamètre de 2,5 mm à chacune de ses extrémités.

- deux réservations centrales.

Gros plan sur le maillon

Les patins.


Le patin comporte sur sa face extérieure, les quatre écrous de fixation. Ces derniers font partie de la forme de moulage et par conséquent, ils sont postiches. En effet il n'est guère aisé d'exécuter des fixations démontables tels que les patins sur les maillons à cette échelle là. D'une part subissant des contraintes assez importantes à cause de leurs faibles dimensions, d'autre part la malléabilité du métal choisi qui ne se prête guère à ce type de montage. Les patins sont donc soudés sur les deux maillons, à l'aide d'un gabarit spécialement élaboré à cet effet.

Ainsi une chaîne complète comprend :

- 43 maillons gauches

- 43 maillons droits

- 43 patins

- 43 axes de 2,5 mm de diamètre.

Pour les connaisseurs, si le nombre de 43 patins ne correspond à aucune des versions proposées sur la vraie machine, la raison en est simple. Une erreur s'est sans doute produite lors du relevé de cotes dimensionnelles du barbotin. Ce dernier est particulièrement difficile d'accès. Ainsi le nombre de ses dents et la division de ses axes radiaux peuvent être quelque peu erronés.

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V - LES VERINS & LES LAMES.

a) Les vérins.

1/ de lame (pour les deux tracteurs).

 

                                            

Vérin de lame.                                       Ancrage du vérin de lame.

L'option choisie est le pneumatique pour des raisons de propreté en rapport avec l'aspect finition du modèle. Comme pour le camion 785, il est préférable que la maquette reste statique.

Les deux vérins de lame sont de petite taille, d'un alésage de 8 mm de diamètre, d'une tige de 4 mm de diamètre et d'une course de 70 mm. Ils sont équipés d'un piston avec joint torique, ainsi qu'une culasse de tête montée à l'aide de 4 goujons M1, comprenant elle aussi un joint torique.

Ces deux vérins sont à double effet et par conséquent connectés sur un distributeur linéaire fait "maison".

- côté tige, l'articulation est assurée par deux brides montées à l'aide de 4 goujons M1. Elles viennent s'ancrer dans les chapes de la lame et autour d'un axe de 4 mm de diamètre.

Gros plan sur la culasse du vérin de lame.

Ancrage côté cylindre.

- côté cylindre, le corps du vérin comporte deux oscillations. Une première oscillation transversale, obtenue par l'articulation du corps du vérin à l'intérieur d'une chape.

Une seconde oscillation longitudinale, obtenue par l'articulation de cette même chape en bout de la traverse du "bloc calandre" décrit plus haut.



2/ d'inclinaison transversale (pour le tracteur n°1 uniquement).

Vérin d'inclinaison.

Il s'agit d'un vérin de grosse taille, d'un alésage de 14 mm de diamètre, d'une tige de 6 mm de diamètre et d'une course de 14 mm. Il est également équipé d'un piston avec joint torique et d'une culasse de tête montée à l'aide de 6 goujons M1.

 Il est monté :

- côté cylindre, dans une chape du bras droit de la timonerie de la lame.

- côté tige, l'articulation est assurée par une bride montée à l'aide de 4 goujons M1. Cette bride vient s'ancrer dans la chape latérale droite de la lame. Tous les vérins sont des organes fait "maison".

b) Les lames.

Pour chacun des tracteurs, il existe une version de lame différente.



Le tracteur n°1 est équipé de :

"Bulldozer 8S à lame inclinable transversalement".


Il s'agit d'une construction en caisson comprenant :

- des cloisons internes.

- une face avant incurvée.

- un profil en "U" formant la face arrière. La face arrière est munie de sept chapes dont :

- quatre d'entre elles sont destinées à la fixation principale de la lame.

- deux autres reçoivent les principaux vérins.

- la dernière est reliée à la timonerie des deux bras.

                                        

La face avant est munie dans sa partie inférieure, de cinq éléments d'outils d'attaque du sol. Sur la maquette ces dernières sont rivetées.
Deux autres éléments d'outils d'attaque du sol se trouvent de part et d'autre de la lame. Les deux bras qui la supportent sont reliés entre eux par une timonerie à double triangulation. Les extrémité arrière de ces deux bras se terminent par deux brides qui viennent s'ancrer sur la rotule du train porteur (voir train porteur) à l'aide de 2 goujons M1 chacune.

Le tracteur n°2 est équipé de :

" Bulldozer 8A à lame orientable".

Sa conception est similaire à la lame du tracteur n°1.
Sa face avant est également incurvée et munie dans sa partie inférieure de cinq éléments d'outil d'attaque du sol.

Sa face arrière est munie d'un ancrage à chacun de ses angles. A gauche et à droite, ces ancrages sont reliés par un axe vertical de 4 mm de diamètre. Chaque extrémité de cet axe est solidaire d'une autre chape, dans laquelle viennent s'ancrer les bras qui relient la lame à l'étrier (voir photos détails).

                                  

Ce dernier en forme de "fer à cheval" possède sur chacun de ses côtés, trois ancrages permettant l'inclinaison à souhait de la lame. Cette dernière possède un pivot central sur sa face arrière, reliant l'axe de l'étrier. Les extrémités arrière de ce dernier possèdent le même type d'articulations que la lame du tracteur n°1.

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VI - QUELQUES MOULAGES "MAISON".

Toutes les pièces en plexiglas et en bois décrites ci-dessous, sont usinés à la main. Les photos sont ultérieures aux multiples moulages, ce qui explique un état de surface médiocre des ces pièces.

Le modèle en plexiglas du maillon.

Le modèle en plexiglas, de la plaque de positionnement de la roue de guidage avant.

Le moule ayant servi pour les pièces ci-dessus.

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Le modèle en plexiglas du support des galets.

Le moule.

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Le modèle en plexiglas du patin avec, ces quatre écrous postiche M1 en acier collés...

Le moule.

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Le modèle en bois d'une partie du carter abritant la commande finale.

Le moule.

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VII - DETAILS ET VUE D'ENSEMBLE.


Tracteur n°1

1) Détails (photos).

Articulation du bras droit de la lame.

Arceau arrière de la cabine.

Barbotin (1)

Barbotin (2)

Bride de fix. du bras diagonal.

Chape droite d'arceau AR de la cabine.

Chape gauche d'arceau AR de la cabine. 

Cabine (1).

Cabine (2).

Cabine (3).

Crochet.

Console de commande.

Console et tableau de bord.

Chape des vérins de lame.

Commande finale.

Eléments d'outils d'attaque du sol. 

Filtre à air.

Galets inférieurs et bras diagonal.

Garniture des vitres.

Main courante cabine.

Optique droit.

Optique gauche.

Optique arrière.

Panneaux arrière.

Panneaux arrière latéraux.

Panneaux moteur latéral droit.

Patins (1).

Patins (2).

Pot d'échappement (1).

Pot d'échappement (2).

Rotule.

Tendeur de chaîne.

Timonerie de lame (1).

Timonerie de lame (2).

Timonerie de lame (3).


2) Vues d'ensemble.

    
   



Gros plan sur le coulisseau de la roue AV de guidage.

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Tracteur n° 2

1) Détails (photos).


Bouchon du réservoir fuel.

Réservoir hydraulique. 

 Chape du bras de lame.

Eléments d'outil d'attaque du sol (1).

Palier du barbotin.

Timonerie de lame (1).

Timonerie de lame (2).

Timonerie de lame (3).

 2) Vues d'ensemble.

  


  

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QUELQUES PRECISIONS.

1/ Finition :

La finition est identique à celle du camion 785. Plusieurs bouchonnages successifs et un polissage final viennent donner un aspect mi-aluminium mi-inox. Il n'existe, (comme sur le camion 785) aucun joint de mastic, comme on pourrait le faire avant une mise en peinture.

Cependant on note deux versions de finition différentes :

- la première sur le tracteur n°1 avec un aspect brillant résultant d'un polissage prononcé.

- la seconde, sur le tracteur n°2 avec un aspect mat résultant d'un polissage plus doux. Les inscriptions "D8K" et "CATERPILLAR" sont peintes à main levée et de couleurs différentes afin de pouvoir différencier les deux modèles.

2/ Pièces issues du commerce :

- les tôles d'aluminium de 0,5 mm d'épaisseur.

- la micro visserie de M1 et M1,6.

- le moto réducteur électrique de traction.

- toutes les tiges de différents diamètre.

- les tubes de petit diamètre.

- la pignonerie.

3/ Différentes colles utilisées :

- colle époxy (Araldite) à prise lente et rapide, pour les forts collages.

- colle cyanoacrylate pour le positionnement des pièces, avant collage époxy.

4/ Temps de réalisation :

423 jours de travail totalisé, soit prés de 1700 heures pour l'ensemble des deux tracteurs. Si le comptage des jours est rigoureusement précis, celui des heures en revanche, reste approximatif avec une moyenne de quatre heures par jour.

Evaluation pour le tracteur n°1 : 1000 heures.

Pour le tracteur n°2 : 700 heures.

5/ Dimensions.

Tracteur n°1 :

- longueur hors tout : 410 mm

- largeur hors tout : 261 mm

- hauteur hors tout : 220 mm

- poids : 5,1 kg


Tracteur n°2 :

- longueur hors tout : 396 mm

- largeur hors tout : 277 mm

- hauteur hors tout : 206 mm

- poids : 4,6 kg

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Un grand merci :

- à l'entreprise "Berthouly" Montélimar (Drôme), pour tout les relevés de cotes dimensionnelles sur la vraie machine.

- à monsieur Jacques FERROUSSIER, correcteur des termes techniques du texte.

- à monsieur Jean-Louis ASTIER, correction grammaticale et orthographe.

- à monsieur William LHERMENIER, laboratoire photos, 07000 Privas.

- à monsieur Alain ASSIUS, conseillé informatique.