2021年01月14日

踏面形状6

前の試験で踏面角が大きいほど分岐器の曲線を通過しやすかった件でなぜなのかちょっと考えてみました。
以下に記したとおりです。
間違いやご指摘事項がありましたら、コメント等でご教示いただきますようお願いします。
※計算間違いをしていたようなので訂正しました。(まだ間違っているかも)
むすこたかなし氏のblogでも似たような話が書かれていて、あちらの方が図入りで解説しているので分かりやすいかもしれません。
※むすこたかなし様からのコメントで、式、計算値等を見直しました。ただ、ご指摘事項を完全には理解できていないので、まだ間違っているかもしれません。(ボロボロですね)

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曲線の半径700mmと仮定
ゲージは12mm
内側のレールの長さは(700ー6)×2×π≒43614386mm
外側のレールの長さは(700+-6)×2×π≒4436mm
内と外の差は1周で約7550mm
仮に10度曲がるとしたら約2.11.4mmのずれが発生
踏面角0度の場合、車輪の周長は左右で変わらないので曲線の外側は2.11.4mm遅れる
(実際はフィレットがあるのでそれほど差は出ないはず)
→輪軸が枕木と水平から傾いた状態になる
→フランジが引っかかる?
→止まる
ということが考えられる。

Φ9.8の車輪の周長は約30.8mmある。
片側で1.4mm増やすと周長は約32.2mmにする必要があるので、約10.25mmの直径が必要になる。(約0.45mm直径が増える)
レールの長さは外周と内周で1.731.14%の差があるので、内外周で0.170.11mmの直径差が必要である。
12mmゲージの線路上で輪軸が左右に0.25mm横移動が許されると仮定するならば、
車輪のレールに接触する位置から双方の車輪が0.25mmずれるので、踏面では0.25×2=0.5mmすれた位置の直径差が0.170.110.45mmあれば良いことになる。
直径差0.170.110.45mmなので半径では0.0850.0550.225mmである。
その角度を求めるとatan(0.0850.0550.225/0.5)≒9.66.324度ということになってしまう。
実際にはフィレット部分にも乗り上げて踏面角以上に左右の車輪の周長差があるものと推定される。
※実際には、9度でも怪しかったので、まだ計算が間違っているのかもしれません。

曲面踏面のフィレット直前の角度は、設計上約20度しかないけど、フィレット部分まで乗り上げて周長差を確保していると思われる。

台車に輪軸を取り付けた場合、軸受で輪軸の進行と垂直方向の回転は抑止される。
台車の回転と、レールの曲線半径を考慮したフランジ形状にしておけば、フランジがレールに当たって大きな負荷がかかる可能性は低い。(フランジ形状をどうやって設計すれば良いのか?)
ただ、レール上を踏面が滑ることのなるので輪軸の回転には負荷が発生する(実用上無視できる程度なのか否かは不明)
タグ:台車 輪軸
posted by よしひろ at 18:27| Comment(5) | TrackBack(0) | 輪軸

フランジ形状

現行の輪軸のフランジで曲線通過時の様子を描いてみました。
フランジ検討.png赤い線は通常の直線で輪軸を乗せた時のレール面で車輪を切断した形状です。(ほぼフランジ形状)
緑色の曲線は、外側レールR600の曲線にスラック0.3mmを付けたレールの内側を表しています。
台車のホイールベースはTR23の約1/87に合わせて28mmにしてあります。
進行方向は下側で、上側の輪軸は線路の向きとほぼ平行、下側の輪軸はカーブの分、線路の向きと約3度の角度が付いていて、フィレットとフランジの境界ぎりぎりまでレールが近づいていると想定しています。
この図のフランジ形状は設計図上のものなので、実際のものと違っている可能性はありますが、下右側のフランジは、レールに接触するかどうか微妙な感じです。

この図で合っているのかどうかよく分かりませんが、正しいとすれば、もう少しレールから離れるようにフランジを輪軸内側に寄せた方が良いのかと思います。
posted by よしひろ at 15:50| Comment(1) | TrackBack(0) | 輪軸

踏面形状5

踏面の角度違いにより分岐器の曲線通過がどうなるか確認しました。
踏面角が大きいと分岐器の曲線を通過できるようになります。
曲面踏面ではさらにスムーズに分岐器の曲線を通過しました。
試験は2セット輪軸を用意し、
踏面角0度→踏面角3度→踏面角6度→踏面角9度→踏面角12度→曲面踏面
の順に2回実施しています。
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タグ:台車 輪軸
posted by よしひろ at 02:00| Comment(0) | TrackBack(0) | 輪軸