趣味の鉄道模型

輪軸の転がりを調べてみました。
線路を傾けていき、走り出した傾きを測定しています。

結果は以下の通りです。

ベアリング入のは、台車にベアリングが入っているのではなく、輪軸を2重軸にして輪軸内にベアリングを入れてあります。

ベアリング入りだけは、約0.6％程度で少し動いて止まり、約1.4％で動き出すという面白い動きになっています。

潤滑剤は、モリブデングリスを少しだけ付けてあります。

予想通り、プレーン軸は重いです。

5月1日に第50回HOJC運転会が京都で開催されました。

その時、今回作成した円弧状踏面の輪軸を装着したカニ37を持参し、脱線せずに、どれ位軽く走るかを確認しました。

走行の軽さは、映像の通りで、1/87のスケールとしては、かなり走ると思います。

ポイントも、ほとんど脱線せずに通過しましたので、ほぼ問題はないと思います。

それから、円弧状踏面の場合、レールの当たる部分の踏面角が大きくなるので蛇行懸念されましたが、特に問題はなさそうでした。

あとは、編成にして、問題なく軽く走ることができれば、まずまずだと思います。

治具を作ってタイヤを圧入しています。

スポークの輪心は、日光モデル製の輪軸から取りだしたものです。

付随車用輪軸の踏面形状の検討をしています。

牽引力のテストをしていて、円弧状踏面を作ったのですが、付随車の踏面にも使えるのではないかと考えました。
写真の上側の輪軸が今回のもの。下側は、日光モデルで作ってもらったものです。
図面の通り、踏面は円弧なので、レールがフランジ側に近づくにつれ急激に車輪径が大きくなります。

フィレットは、NMRA RP25 #79 に近い径です。
フランジは、レールの横ずれにできるだけ対応できるように頂点を輪軸中央寄りにしてあります。
車軸のピボットは、先端ができるだけ尖るように後加工してあります。
車軸、タイヤはステンレス(SUS303Cuの黒染)とし、摩擦係数を下げようという目論見です。(日光のはタイヤは真鍮、車軸は鉄です)
この輪軸をとりあえず数十輛分ほど作って、走行テストしようと思っています。
はたして目論見通りになりますでしょうか。

踏面の傾斜角による牽引力の影響を調べているものの、測定精度が悪くなかなか安定したデータが取れないこと、資材不足や、井門さんからは、ModelsIMONでは踏面傾斜角を0°にすることで、従来以上の牽引力が得られている実績の話があって、これまでの結論と真逆であることから、迷宮入りしかけています。

牽引力の調査ではとりあえずフランジ部分の形状はあえて無視していましたが、今度はトレーラ側でできるだけ軽く回る輪軸を作ろうと踏面全体の形状を検討しています。

まず、フィレットの半径を決めるにはそれと対になるレールの形状を把握しておく必要がありますので、調べてみました。

図は、いくつかのレールの断面を写真に撮り、CADにて上部の曲線半径を求めたものです。

できるだけレール正面から撮影するため、2枚に分けて撮影したものを重ねてあります。

おおむね、R0.1〜R0.15位でした。(NMRAのRP-15.1では70番、55番は約R0.1、83番は約R0.13となっています。但しインチで表記されています)

PECOのレールは肩Ｒが大きいというイメージだったのですが、HOm用のものはそれほど大きくはないようです。(PECOのは、レールの番数毎でかなり違うようです)

右の2つのレールはsteel製で、左の3本は洋白ですが、写真でも色味の違いが分かります。

ModelsIMONのC11は動輪の踏面傾斜角が0°になっています。

作りかけのC11を分解した時、第2動輪のロッドピンが折れてしまって。動輪に残ったロッドピンのねじを取り外そうとしたら失敗して、動輪のねじ部を潰してしまいました。

ModelsIMON五反田工房に相談したところ、今回だけということで、補修用の第2動輪を販売していただけました。

元の第2動輪は、ロッドを繋ぐことはできませんが、単独でなら回すことが可能です。

そこで、元の第2動輪の踏面を削り、踏面傾斜角を付けました。

踏面が曲線的に変化する形状にしたため、傾斜角が何度というのははっきりしません。(計算上は10°前後になっているはずです)

C11の第2動輪を動輪を取り替えて牽引力を測定しました。

なお、第1、第3動輪はロッド連動させず、フリーとなっており、モータで回転するのは第2動輪のみです。

また、若干補重し、機関車の総重量は約300gですが、第2動輪にかかる荷重は1/3の100g程度と推定されます。

電圧を0Vから12.6Vへ徐々に上げています。(手で操作しているので、均一な電圧変化ではありません)

モータが強力なためか、1V以下でスリップし始めています。

グラフの通り、踏面傾斜角が0°よりも角度を付けた方の牽引力が大きいということが判ります。

電圧が上がるに従って牽引力が上がっているので、動輪の回転数が大きいほど牽引力が大きくなると言えるでしょう。

踏面傾斜角12°と9°のものを新規に作成したので再測定してみました。

なぜか数値の絶対値が以前よりも小さくなっています。(温度や湿度が関係するのでしょうか)

相対的な傾向としては、最初に作成した踏面傾斜角9°の輪軸(9°-1)は突出して大きな値になっていますが、今回作成した踏面傾斜角9°の輪軸(9°-2)は、他と変わらない値です。12°のものも値は特に大きくありません。

前回も今回も同じバイトで、同じように削っているのですが、結果の違いは何なのか分かりません。

ただ、削る角度を測定するのにプロトラクタを使用しているのですが、目盛りが2°単位なので、1°未満の誤差はかなりあるかもしれません。

9°前後に特異点があるのか、もっと詳細にいくつもの踏面傾斜角のものを作成し、測定したいところですが、輪軸の在庫が尽きてしまいました。

タイヤが洋白で、踏面傾斜角0°の輪軸も作成し、摩擦負荷の測定結果を前回のグラフに追加しました。

おおむね、鋼のタイヤの場合と同程度のようです。

ということで、洋白のレールを使用する限りにおいては、わざわざ鋼のタイヤを作る必要は無さそうです。

これまで輪軸のタイヤは真鍮製のもので摩擦負荷を測定していましたが、タイヤを鋼にしたものを作成し、摩擦負荷を比較してみました。

どちらも踏面傾斜角は0°です。真鍮の方も改めてデータを取り直しています。

鋼のタイヤの方がわずかですが摩擦負荷が高いようです。

レールは洋白製ですので、洋白タイヤでも測定しておくべきかもしれません。

材質違いの写真です。

右が真鍮、中央が鋼、左が洋白です。

洋白は、鋼と比べると白っぽいのが判りますでしょうか。

左のは、踏面形状がちょっと変な形をしていますが、現在検討中のものです。