趣味の鉄道模型

前回の測定で車輪の芯振れが大きかったので、軸穴加工時にバイトで内径切削をした後にリーマを通す工程に変更しました。

完成品のサンプルを10本測定し、前回と比較してみました。

芯振れはかなり減少しました。

目標としては最大で20μmを切りたいところですが、現状はこの程度が実力のようです。

参考までにModelsIMONのTR23に付いていた輪軸4軸の車輪の芯振れを測定したところ、絶縁、導通共に20〜30μmでした。

なお、前回の試作輪軸を使用して運転会で走らせましたが、特に問題は無く、スムーズに走っていました。

最近、KATOからスロットレスモータというものが発表されたようです。

私はTwitterで掲載された写真しか見たことがないのですが、従来と全く違う構造のDCモータで興味があります。

KATOの特許を探してみたのですが、見つかりませんでした。

私なりに構造を想像してみました。

本当にこのような構造になるかは現物が出てみないと分かりませんが、非常に期待できるモータだと思います。

車輪の軸穴加工を行っています。

できるだけ車輪の保持で精度が確保できるようにヤトイはコレットチャック自体を加工しています。

前回は、リーマで軸穴を加工したのですが、輪芯にタイヤを圧入する際に若干振れが出るようで、リーマは振れた下穴に沿って削られるため、出来上がった輪軸の車輪の芯振れが大きくなったようです。

今回は、それを改善するため、内径バイトで削っています。

ただ、小さな内径を測定する手段がないため、何個か削ってみて車軸を入れて適当と思われるバイト位置で削っています。

ちゃんと測定はしていないのですが、数個確認したところ、芯振れは0.01mm程度には収まっているようです。

実際に台車に取り付けて回転させても、振れはほぼ感じない程度になっています。

輪芯の切削が完了しました。

数が多いので、金属ブラシで一個一個磨くのが大変なので、バリ取りを兼ねて磁気バレルで研磨しています。

容器に研磨材入りの水と、細いステンレス線、研磨する品物を入れます。

容器の下で磁石が回転することで、磁力でステンレス線が回転し、品物にステンレス線が当たって研磨されます。

先台車のばねを弱いものに変更して測定しなおしました。

以前に測定したのとほぼ同じ牽引力となりました。

今回は、静止摩擦から動摩擦へ変わっていると思われるデータが取得できました。

このデータが正しければ、静止摩擦力は動摩擦力の1.3倍程度でしょうか。

これまで、先台車の押えばねの強さについてあまり意識したことがなかったのですが、牽引力にこれほど影響があるということが今回の発見でした。

他の測定で静止摩擦と動摩擦の違いが出なかった理由は不明ですが、考えられる理由の一つとしてデジタルで測定しているからというのがあると思います。

デジタルでの測定の場合、ある時間間隔でその時点の値を取得しますが、その時間間隔の間に特異点があった場合、検知できません。

その点、アナログであれば、連続してデータを取得できますから、特異点も検知可能かもしれません。

ただ、アナログであっても測定器の応答速度によっては特異点の変化に追随できないかもしれません。

機関車の動輪で、スリップしていない状態では静止摩擦が働き、スリップし出すと動摩擦となるとされています。

そして、静止摩擦の力は、動摩擦の力よりも大きいということになっていますが、具体的に静止摩擦は動摩擦の何倍なのかということを示したデータを見たことがありません。

そこで、静止摩擦と動摩擦のテストを行ってみました。

やり方としては、牽引力測定器を固定しておき、機関車に加える電圧を徐々に上げていき、連続的に牽引力を測定しています。

結果は以下の通りです。

4回目と5回目の測定で、スリップする直線あたりにピークがあるのが静止摩擦の最大となったところでしょうか。

それ以外はスリップ前後で牽引力が変わっているようには見えません。

静止摩擦の部分は、電圧に比例して牽引力が上がって欲しいところですが、安定しないようです。

実は四半世紀ほど前にも同じようなデータを取得していて、この時も静止摩擦から動摩擦に変わるところがほとんど分かりませんでした。

このデータでは、最大牽引力は80gf以下ですが、以前に取得した牽引力の結果では、約110gfとなっていました。

この差は何か確認してみたところ、理由は先台車にありました。

今回は、先台車を安定させるため、強めのばねを入れていたのですが、これが災いして牽引力が低下したわけです。

先台車を外した結果が、下記です。

最大牽引力で130gf位になっています。

先台車を押えるばねの影響が結構大きいことが分かりました。

先台車の安定性と、牽引力との兼ね合いで先台車を押えるばねの強さを調整する必要があるようです。

車輪の輪芯の切削で失敗してしまいました。

ロストワックスの輪芯の裏側には表側の切削時のチャッキングにφ3の棒を付けてあります。

裏側の切削時にこのφ3も一緒に削ってしまおうとしたら、力がかかりすぎたようで、スポークが曲がって全体がねじ曲がり、バイトが引っかかってしまいました。

バイトの先が折れ、使えなくなってしまいました。

突っ切りなら切れるのでしょうけど、このためにバイトを変えてチャッキングしたり外したりするのも時間がかかるので、φ3の部分は糸鋸で切ることにしました。

数百個あるので、結構面倒ではあります。

前日の客車に引き続き、貨車の牽引負荷を測定してみました。

EF13電気機関車、貨車は運転会に参加された方からお借りして測定を行っています。

クラブの運転会で走らせた超特急燕もどきの編成です。

二重屋根客車10輛編成で、ハニ+ハ+ハ+ハ+ハフ+シ+ロ+ロ+イネフ+イテ の構成です。

客車の台車には枕ばねを入れてあるのが効いているのか、ほとんど車体が揺れず、安定して走っています。

一方の機関車のC53は多少問題が発覚し、従台車が曲線から出る際にカントのねじれに追従できず、よく脱線していました。(その先の分岐器のところで復旧していました)

クラブの運転会がありましたので、組み立て式レイアウトで客車10輛を牽引した時の負荷を測定しました。