2022年09月30日

ヘクスローブ

井門義博氏のblogを見ているとへクスロープの穴が付いたというロッドピンが発売されるそうです。
ロッドピン.jpg私が2014年に流線型のC5343を作った時に使用したロッドピンが左の写真のものです。
従来のマイナス穴は目立つし、六角ボルトも日本の制式機とは違うし、できるだけ小さな穴で、ねじ回しで回せるのはないかということで、トルクス(ヘクスローブ)T1を使うことにしました。
ロッドピンの頭にトルクス(ヘクスローブ)T1の凹みを付けて、トルクスT1ドライバーで回せるようにしてあります。
このロッドピンはステンレス(SUS303)製です。
ModelIMONのがどのような仕様になるのかは分かりませんが、真鍮にめっきを施したものらしいので、耐久性はどうなのでしょうか。
専用のねじ回しが販売されるとこのとなので、トルクスT1とはまた違った形状なのでしょうか。
さすがに、IMON製だけあって、私のと比べて星形の穴は綺麗ですね。
タグ:ねじ 動輪
posted by よしひろ at 14:22| Comment(0) | TrackBack(0) | 蒸気機関車製作

2022年09月28日

速度計

TRAINOのDCCチェッカーで走行中の速度を測定できるようにしました。
「DCCチェッカー」は本来はDCCコマンドを見るためのツールですが、リアルタイムの速度計測もできるため、アナログで使用しています。
但し、電源は走行電源では電圧が低い時に稼働しないため、牽引力測定車の電源から供給するようにしてあります。
将来的には、速度データを牽引力測定車に取り込んで、無線で送れるようにしたいと思っています。
 
映像がボケボケで申し訳ありません。
C53の次位に連結されているのが「DCCチェッカー」です。
LEDにスケール時速が表示されます。
これは、輪軸に取付けた磁石をセンサーで検出することで輪軸の回転数を求めています。
どうも私の磁石の取付け方が悪いのか時々回転を取りこぼしているようです。
台車はIMONのTR11を使用していますが、輪軸の車軸が鉄のため、磁石から発せられる磁束が車軸を通っているようです。
センサーにできるだけ多くの磁束を通せるように工夫しないといけないかもしれません。
posted by よしひろ at 22:01| Comment(0) | TrackBack(0) | 蒸気機関車製作

2022年09月25日

電気ブレーキ

C53に客車13輛を牽引して2.5%の勾配で走らせると、電源を切ると重力に負けて客車の重量で下ってしまいました。
この模型には機械的なブレーキは付いていません。
動きを止めるには電気ブレーキしか無いと思い、確認してみました。
 
C53をできるだけゆっくり走らせると動輪はスリップしていますのでこの辺が限界かもしれません。
前回の試験では、もう少し速度を上げていたので、スリップしなかったのかもしれません。
坂を上がったところで電源を切ると列車は下り始めます。
坂を下る方向に走るように電圧をかけると下る速度は遅くなります。
レール間を完全に短絡するとほぼ停止するようです。
列車が下ることにより動輪が回り、ギアを経由してモータが回り発電します。
その発電した電圧で電流が流れれば、モータの回転を止める力となります。つまり発電ブレーキとして機能します。
使用している電源では、ほぼ0Vにしても、短絡したのよりも内部抵抗が大きいのかもしれませんが、坂を下る時は、坂を下る方向に走るように、うまく電圧をかければ、ある程度、速度増加を抑止できることが分かりました。
posted by よしひろ at 15:26| Comment(2) | TrackBack(0) | 蒸気機関車製作

2022年09月19日

勾配での走行

試験用線路を2.5%の勾配に設定し、客車を牽いて機関車を走らせてみました。
2.5%勾配.jpg
試験用線路の下に板を積み重ねて2.5%の勾配を付けました。
使用している勾配計は、0.5°単位でしか測定できないため、2.5%丁度の表示はできません。
 
C11に客車12輛を牽引して走らせました。
客車は製作中のため、床下機器が未取り付けのものが多く、重量では10輛相当になると思います。
総重量は1990gです。
C11でがこの程度が限界のようです。
客車を牽引する力は62gfでしたので、62/1990≓0.031(3.1%)でした。
勾配は2.5%ですので、3.1-2.5=0.6%がそれ以外の客車の負荷ということになります。
 C53に客車13輛を牽引して走らせました。
客車は製作中のため、床下機器が未取り付けのものが多く、重量では11輛相当になると思います。
総重量は2170gです。
C53はもう少し牽くことができるようですが、映像の通り、勾配を上って、電源を切ると客車の重量で下ってしまいます。
機関車が電気で動いているのではく、重力で動いているのです。
この動きを止めるには上る方向に少し電圧をかけるしかありません。
高効率のギアではありませんが、動輪側から回るためにこのようなことが発生します。
実物はブレーキが付いているので止めることができますが、小さな模型にはブレーキは無いので、代替手段が必要になります。
下り勾配での走行のコントロールは難しいかもしれません。
DCCのBEMFによる速度制御を使うと、ちゃんとコントロールできるのでしょうかね?
タグ:勾配 測定 踏面
posted by よしひろ at 17:08| Comment(2) | TrackBack(0) | 蒸気機関車製作

2022年09月18日

効率測定5

効率測定の続きです。


  • C59(乗工社キット)
乗工社のキットを組立てたものです。
キットはテンダーモータですが、本品は機関車本体に動力を入れてあります。
使用しているギアは、スパイクモデル製の「コースティングギャー」(商品名)です。
電圧
(V)
電流
(A)
入力電力
(W)
速度
(m/s)
牽引負荷
(gf)
出力
(W)
効率
(%)
4      
60.0480.2880.09137.40.03311.6
80.0490.3920.15839.10.06115.5
100.0510.5080.22339.00.08516.8
120.0560.6660.28040.60.11216.7
ギアは異なりますが、C53と同程度の効率のようです。
4Vでは走りませんでした。

これまでは、1/87 12mmゲージの車輛の効率を測定していましたが、1/80 16.5mmの車輛の効率も測定してみました。
客車12輛を牽引しています。
効率測定.jpg

  • C62(天賞堂)
天賞堂の完成品ですが、ギアはスパイクモデル製の「コースティングギャー」(商品名)に取り替え、コアレスモータを入れてあります。
電圧
(V)
電流
(A)
入力電力
(W)
速度
(m/s)
牽引負荷
(gf)
出力
(W)
効率
(%)
4      
60.0420.2490.05424.00.0135.1
80.0430.3430.14825.60.03710.8
100.0460.4590.24124.50.05812.6
120.0500.5940.33324.20.07913.3
同じギアを使用した1/87の車輛よりも効率が悪いようです。
普段ほとんど走らせておらず、整備が悪いからもしれません。
4Vでは走りませんでした。

  • C51(珊瑚キット)
珊瑚のキットを組み立てたものです。
ギアの中にクラッチを入れてあります。
コアレスモータを入れてあります。
電圧
(V)
電流
(A)
入力電力
(W)
速度
(m/s)
牽引負荷
(gf)
出力
(W)
効率
(%)
40.1200.4800.06422.90.0143.0
60.1410.8430.13124.90.0323.8
80.1651.3170.19724.50.0473.6
100.1781.7800.26225.40.0653.7
120.1962.3500.33326.80.0873.7
クラッチの動作のため常に摩擦負荷があり、効率を低下させている要因となっていると思います。
4Vでの走りは不安定でした。

  • C10(天賞堂)
天賞堂の完成品ですが、ギアはスパイクモデル製の「コースティングギャー」(商品名)に取り替え、コアレスモータを入れてあります。
電圧
(V)
電流
(A)
入力電力
(W)
速度
(m/s)
牽引負荷
(gf)
出力
(W)
効率
(%)
40.0530.2110.07322.50.0167.7
60.0620.7320.13723.00.0318.3
80.0710.5700.20123.70.0478.2
100.0810.8130.26424.80.0647.9
120.0881.0600.32125.60.0807.6
前照灯が電球で点灯するようになっています。
入力電流は前照灯分も含まれているため、効率は低くなってしまっています。

posted by よしひろ at 18:48| Comment(0) | TrackBack(0) | 蒸気機関車製作

効率測定誤差

測定には誤差はつきものですが、どの程度の差が出るのか、測定日を変えて確認してみました。
  • 1回目
前回公開したデータです。
電圧
(V)
電流
(A)
入力電力
(W)
速度
(m/s)
牽引負荷
(gf)
出力
(W)
効率
(%)
2.50.0410.1030.02235.20.0087.5
40.0420.1700.06136.30.02212.7
60.0440.2650.11436.50.04115.4
80.0450.3630.16737.00.06016.7
100.0460.4630.21937.00.07917.2
120.0470.5650.25938.10.10117.9
炭水車の負荷は考慮していません。

  • 2回目
改めて測定したしたデータです。
電圧
(V)
電流
(A)
入力電力
(W)
速度
(m/s)
牽引負荷
(gf)
出力
(W)
効率
(%)
40.0420.1700.05537.70.02012.2
60.0440.2650.10938.00.04015.2
80.0460.3670.16338.90.06216.9
100.0460.4630.22239.40.08618.5
120.0470.5650.27540.90.11019.6
入力値はほとんど同じですが、牽引負荷が少し異なっています。
牽引力測定車の測定値がずれていないかと考え、分銅をぶら下げて確認しましたが、正確な値を示していました。
温度、湿度、車輪やレールの汚れ等の影響で客車の車輪を回す負荷が変わるのでしょうか。


posted by よしひろ at 00:16| Comment(0) | TrackBack(0) | 蒸気機関車製作

2022年09月17日

効率測定4

さらにいくつかの機関車で効率を測定してみました。
客車20輛を牽引しています。

  • 2120(乗工社キット)
乗工社のキットを組立てたものですが、モータはコアレスモータ(maxon RE13)を取付けてあります。
電圧
(V)
電流
(A)
入力電力
(W)
速度
(m/s)
牽引負荷
(gf)
出力
(W)
効率
(%)
80.1351.0790.06137.50.0222.0
100.1381.3840.10536.80.0382.8
120.1411.6970.14437.10.0533.1
2120で客車20輛を牽引できたのは、なかなかと思いますが、さすがに低い電圧では牽引できませんでした。
歯車の効率は想定通り良くないです。


  • C11(ModelsIMONキット)
ModelsIMONのキットを組立てたもので動力回りはキットのままです。
サイドロッドのみ取り付けてあり、メインロッドやバルブギアといった負荷になるものは付けてありません。
給電は、モータから電線で直接給電しています。
電圧
(V)
電流
(A)
入力電力
(W)
速度
(m/s)
牽引負荷
(gf)
出力
(W)
効率
(%)
40.0720.2890.07037.10.0268.9
60.0790.4760.11738.00.0449.1
80.0860.6890.16339.50.0639.2
100.0910.9100.20239.20.0788.5
120.0961.1570.24440.30.0968.3
効率は期待していませんでしたが、余計なロスを省いて測定したせいか思いの外良いです。
それでも効率は10%に達しませんでした。


  • C11(ModelsIMONキット)
ModelsIMONのキットを組立てたものですが、歯車やモータは交換しています。
前回、客車22輛で試験を行いましたが、条件を合わせて客車20輛牽引で測定しました。
(V)
電流
(A)
入力電力
(W)
速度
(m/s)
牽引負荷
(gf)
出力
(W)
効率
(%)
40.0350.1400.06437.00.02316.5
60.0360.2130.11937.40.04420.5
80.0360.2910.17638.20.06622.7
100.0360.3600.23139.40.08924.8
120.0360.4450.28040.50.11125.0
前回の22輛牽引時よりも少し効率が低くなっていますが、測定誤差程度ではないかと思います。

posted by よしひろ at 19:50| Comment(0) | TrackBack(0) | 蒸気機関車製作

効率測定結果の疑問

C53の効率測定結果でモータの効率分を差し引いて、その他の駆動部分の効率を計算してみると。
電圧
(V)
 モータ回転数
(rpm)
 モータ効率
(%)
 効率補正値
(%)
 4 1332 5127.2
 6 25116326.6
 83661 6926.4
 104811 72 26.1
 1259477326.5
電圧や回転数によらず、ほぼ同じ効率になっています。

上記の表はモータの回転数からモータの効率を求めていますが、モータの特性表にて実際に流れている電流からモータモータの回転数を見るとかなり値が違っています
電圧
(V)
モータ回転数
測定値
(rpm)
電流測定値
(A)
電流から
求められる
モータ回転数
(rpm)
電流・回転数から
想定される
モータ電圧
(V)
印加電圧と
モータ電圧の比
4 1332 0.04216603.450.86
6 2511 0.04429005.40.9
8 3661 0.04541707.20.9
104811 0.046 54609.050.905
125947 0.047
 6700
10.85
0.904
上表から印加電圧の約90%しかモータにかかっていないと推定されます。
C11の場合は動輪や従輪のタイヤに集電ブラシが取付けられていますが、C53の場合は、動輪や炭水車台車の軸受を経由して集電しているため、接触抵抗が大きいのではないかと推測されます。
posted by よしひろ at 00:02| Comment(0) | TrackBack(0) | 蒸気機関車製作

2022年09月15日

炭水車の負荷

今回測定したC53の炭水車は127gあり、そこそこ負荷がかかっていると思われます。
炭水車の牽引負荷を測定したところ約3.35gfありました。
そこで、炭水車分を加味して表を修正してみました。

電圧
(V)
電流
(A)
入力電力
(W)
速度
(m/s)
牽引負荷
(gf)
出力
(W)
効率
(%)
2.50.0410.1030.02238.50.0088.2
40.0420.1700.06139.60.02213.9
60.0440.2650.11439.80.04116.8
80.0450.3630.16740.30.06018.2
100.0460.4630.21940.40.07918.7
120.0470.5650.25941.40.10119.5
炭水車の牽引負荷は客車の牽引負荷の1割もありませんので、ほとんど誤差程度なのかもしれません。


posted by よしひろ at 16:50| Comment(0) | TrackBack(0) | 蒸気機関車製作

効率測定3

いくつかの機関車で効率を測定してみました。
今回は測定の都合で客車20輛を牽引しています。
測定はそれぞれ5回実施し、平均値を使用しています。

  • C12(珊瑚キット)
珊瑚製のキットを組立てたものですが、モータはコアレスモータ(maxon RE13)を取付けてあります。
電圧
(V)
電流
(A)
入力電力
(W)
速度
(m/s)
牽引負荷
(gf)
出力
(W)
効率
(%)
40.0820.3270.02733.60.0092.8
60.0880.5280.06534.50.0224.2
80.0980.7860.10735.00.0374.7
100.1051.0530.14236.10.0504.8
120.1111.3360.17835.80.0634.7
C12で客車20輛を牽引できたのは良かったのですが、珊瑚の歯車の効率は想定通り良くないです。

  • D51(乗工社キット)
乗工社製キットを組み立てたものです。
キットはテンダーモータで機関車本体の動輪を回すようになっていますが、これは機関車本体にコアレスモータ(maxon RE15)を組み込んでいます。
使用しているギアは、スパイクモデル製の「コースティングギャー」(商品名)です。
電圧
(V)
電流
(A)
入力電力
(W)
速度
(m/s)
牽引負荷
(gf)
出力
(W)
効率
(%)
40.0280.1120.04834.80.01614.6
60.0300.1790.09635.80.03418.9
80.0310.2460.14936.20.05321.5
100.0320.3230.20536.50.07322.7
120.0350.4190.25437.60.09422.4
色々と問題点が指摘されているギアですが、効率はそこそこのようです。
炭水車を負荷として扱っていませんので、機関車単体の効率はもう少し良いと思われます。

  • C53
前に測定したC11と同じ歯車を使用しています。
モータはコアレスモータ(maxon RE16)です。
電圧
(V)
電流
(A)
入力電力
(W)
速度
(m/s)
牽引負荷
(gf)
出力
(W)
効率
(%)
2.50.0410.1030.02235.20.0087.5
40.0420.1700.06136.30.02212.7
60.0440.2650.11436.50.04115.4
80.0450.3630.16737.00.06016.7
100.0460.4630.21937.00.07917.2
120.0470.5650.25938.10.10117.9
炭水車を負荷として扱っていませんが、炭水車をかなり重くしてあるので効率が悪くなった可能性があります。

posted by よしひろ at 00:06| Comment(0) | TrackBack(0) | 蒸気機関車製作