2019年10月26日

丸曲げ

2019-10-26 20-58-51 (B,Radius8,Smoothing4).jpgボイラーの丸曲げはまだ解決していません。
コンさんから遠藤機械の三本ロール機を借用しました。
写真の下のものがとりあえず曲げてみたものです。
ただ、完全に円筒にするのならできるのですが、ボイラーは一部真っ直ぐなところがあるので、そのまま利用することはできなさそうです。
この三本ロールは、現在製造されておらず、入手できないため、コピーを作ろうと思っています。
3本ロールベンダ.pngとりあえず、図面を描いてみました。
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2019年10月25日

ボイラー塗装

ボイラー塗装.JPGボイラーの丸めの問題はまだ解決していませんが、エッチングの段が浅いのが気になり、塗装してもエッチングで表現したディテールが消えないか確認してみました。
塗装は、下地処理無し(洗浄も何もせず、手垢が付いたまま)で、株式会社オーデックのグラファイトブラックという缶スプレーを使用したのですが、割と簡単に端の部分が剥げたので、東美化学株式会社のトビカ トップガードという缶スプレーで上塗りしました。
それなりに重ね塗りをしたつもりです。
トビカの方が食いつきが良さそうです。
プライマーを塗った上に塗料を塗るとどうなるか分かりませんが、今回の塗装程度では、エッチングのディテールは消えないようです。
タグ:塗装
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2019年10月23日

ボイラー曲げ

ボイラー部分のエッチング板が出来てきたので曲げを行ってみました。
ボイラーの下の部分の曲げに時間がかかり、仕上がりも綺麗ではありません。
どなたか、ボイラーを綺麗に曲げる方法をご指導願います。
ボイラー1.JPG 上の部分はそこそこ円筒に仕上がっており、曲げるのにそれほど時間はかかりませんでした。
ボイラー2.JPG
 下の部分は、丸いところと平面なところ、曲げないところの3種類あることや、板の端がなかなか曲がらずてこずりました。
円筒の曲率も一定ではなく、あまり綺麗な仕上がりとは言えません。
どうやれば、もっと手早く綺麗に曲げることができるのでしょうか。
タグ:円筒曲げ
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2019年10月19日

ローレット加工

動輪の車軸にウォームホイールを固定するためのローレットを付けています。
車軸の製作を外注依頼した際にローレットもお願いしたのですが、小さくて加工できないとこのとでしたので、自分でやることになりました。
タグ:動輪
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2019年10月16日

C53台枠2

C53の台枠です。
DSC03043.JPG前部と後部の台枠を接合し、いくつかの部品を取り付けました。
DSC03042.JPG
火室の下部は塗装等で取り外せるようにねじ止めとしています。
火室の下には膨張受を付けてあります。(機能はしません)
タグ:機関車部品
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2019年10月12日

C53台枠

C53の台枠を組み立て中です。
台枠は、前部と後部に分けて洋白エッチングで作製しています。
一通り組み上がったら、前後の台枠を接合します。
C53主台枠.JPG前部台枠を上から見たところです。
C53主台枠2.JPG 前部台枠を下から見たところです。
C53主台枠b.JPG
 後部台枠を上から見たところです。
IMON製の蒸機用伸縮ドローバーを取り付ける予定です。
C53主台枠b2.JPG 後部台枠を下から見たところです。
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2019年10月08日

動輪の製作

動輪の輪芯にタイヤを圧入します。
DSC02969.JPG
写真は絶縁側の車輪です。
タイヤの内側に樹脂を円筒に切削したものを入れてあります。
輪芯の先端は、少し小さい径に切削してあり、この先端をタイヤに入れると輪芯とタイヤが平行になるようにしています。
ロックタイトを少し付けてあります。
ロックタイトは金属同士の接着に有効で、樹脂にはあまり効かないと思いますが、気休めで付けています。
DSC02973.JPG
 圧入治具を使用して、エキセンプレス(ネコプレス)で圧入です。
できるだけ輪芯の外径を精度良く切削したつもりですが、多少は外形寸法に差があり、圧入時に必要な力が微妙に異なります。
DSC02975.JPGタイヤを圧入した動輪です。
タグ:動輪
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動輪の製作

C53の動輪の輪芯はロストワックスで製作しているのですが、精度を確保するため、外形を切削します。
切削環境.JPG 切削環境です。
芯出し切削.JPG まず、内径の振れを取るため切削します。
軸穴仕上げ.JPG 内径の径の精度を確保するため、リーマを通します。
クランク面切削.JPG クランクの面と、バランスウェイトの面を切削します。
外周切削.JPG
 外径切削用のヤトイを取り付け、振れ取りを兼ねて輪芯の軸径に合うように切削します。
そのヤトイに輪芯を取り付け、軸の内径基準に外径を削ります。
輪芯の押さえは、回転センターで行っています。
切削輪芯.JPG 切削が完了した輪芯です。
タグ:動輪
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2019年09月21日

分配弁

分配弁1.jpgC53用分配弁のロストワックス原型を作製しました。
市販の分配弁の部品を使いたかったのですが、1930年代のC53の分配弁は、上から吊ってあり、市販品にはないので新規に作成した次第です
3Dのデータを作成し、外注で造型してもらいました。
拡大すると、積層造型の筋が見えますので、もう少し磨かないといけません。
配管用の穴は、造型では表現できなかったため、後でφ0.2の穴を開けました。
ちょっとずれてしまっていますが、許容範囲と判断しています。
3D造型の場合、1から部品を作って組み立てていくのと比べると、ディテールが甘いですが、複雑な形状が作りやすいので、この方法を使っています。
京都鉄道博物館にある、上から吊るタイプのD50の分配弁を測定しデータを作成しました。
同館のC53の分配弁は、後年の取付板に載せるタイプだったので、それほど細かくは調べていません。
比較で撮影した市販品と比べると、珊瑚製よりは細く、イモン製よりも太く短くなっています。
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2019年09月20日

ウォームギア

1条、2条、3条ウォームギアで、ウォームホイールから回した時の比較映像です。
2条ウォームは、軸受がボールベアリングの場合と、スリーブメタルに変更した場合の比較も行っています。
ウォームホイールから回す場合は、ウォームの軸受はボールベアリングが必須ですね。
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2019年09月18日

ロッドピン

このblogで2013年に少し書きましたが、今回作るC53でも同様のロッドピンを作ることになったので、少し詳細に書きます。
模型の場合、動輪にロッドを取り付けるロッドピンはねじとなっていますが、ねじを回すためにマイナス溝が掘られていたり、外形を六角形にしてレンチで止めるようになっていたりします。
実物の古い機関車のロッドピンは、六角になっているものもあるようですが、C53の場合は、そうではありません。
クランクピン.jpg
京都鉄道博物館にあるC53のロッドピンはこのような形状になっています。
そこで、模型でも多少でも実物に似たような感じで、ドライバーで回せる穴を作ってみました。
穴は、できるだけ小さく、実用性のあるものとして、ヘクサロビュラ(トルクス)のT1としました。
プラス(フィリップス)ドライバの溝を付けて、中央はマイナス溝のねじで埋めるということは、できないと判断しました。
ねじ加工.JPG穴の開いていないロッドピンを加工します。
穴開け.JPG
まず、センターに穴を開けます。
ロッドピンの材質はステンレスです。
φ0.5の穴を開けるのですが、私は機械で小径の穴を開けるのが苦手で、ちょっと気を抜くとドリル刃が折れてしまいます。
写真のドリル刃も撮影後すぐに折れました。
治具.JPG
ドライバの穴を作る治具です。
ドライバビットをロッドピンに開けた穴に押し込んでドライバの形状を作ります。
プレス.JPGエキセンプレスで押さえつけます。
治具2.JPG
ドライバの先端が、ロッドピンに食い込んで抜けないので、治具に取り付けたねじを回して無理矢理外します。
これで、ねじ穴の作製は完了です。
タグ:動輪
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2019年09月14日

ウォームギア

ウォーム.JPG
ウォームホイール側から回せる、3種類のウォームギアをギアボックスに組み込んで比較してみました。
写真は、右から1条、2条、3条のウォームです。
ウォームホイールは、1条、2条は23枚歯、3条が32枚歯です。
ほぼ同じ大きさのフライホイールを付けてあります。
デモンストレーション用として、ウォームギアは見えるようにしてあります。

定量的な測定は行っておらず、感覚的なものですが、
・ウォームホイール側から回すのに必要な力は、2条のものが一番小さい。
・ウォームホイール側から回わして回転し続ける時間は、1条、2条、3条の順に長い。(ギア比に比例してフライホイールの回転数が速くなるためではないかと思います)

3条ウォームは普通のギア屋さんで製作を請けてくれますが、2条、1条のは製作を請けてくれるギア屋さんが限られます。
1条は、ウォームギアが非常に細くなり、加工が困難なため、歯形状が設計通りできていません。

しかし、このような製作上の問題が解決できれば、ウォームホイール側から回せるウォームギアは、あえてギア比の小さい3条にこだわる必要は無いと思われます。
posted by よしひろ at 20:45| Comment(0) | TrackBack(0) | 蒸気機関車製作

2019年09月06日

2条ウォームギア

https://youtu.be/lNIRK3n9qSA
コンさんの真似をして、2条ウォームにフライホイールを付けて、ウォームホイール側から回してみました。
ギアには潤滑剤や油は塗布していません。
エッチングを組み立てたギアボックスのため、精度はそれほど高くなく、ウォームホイール側にはボールベアリングは入っていなくて少々ガタガタです。
コンさんが3条ウォームで撮影されたのはこちら(youtube)
https://www.youtube.com/watch?time_continue=19&v=hJFnKGvuyYU
コンさんの映像の後半部分は、私が作製した3条ウォームによるものです。
こちらは、フライスを使用して製作されたギアボックスで、ウォーム側にもウォームホイール側にもボールベアリングが入っています。
諸条件が違うので何とも言えませんが、2条でも3条ウォームに負けないくらいよく回ります。
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2019年09月05日

ウォームギアの効率(2)

ウォームギア効率2.pngウォームギア効率3.png

摩擦係数が変化した時とギアの圧力角が変化した時の伝動効率変化のグラフです。
摩擦係数は、当然少ない方が効率が良くなります。
摩擦係数の実際の値は、材質や表面荒さ、潤滑によって変わるので、よく分かりませんが、できる限り摩擦係数を小さくする努力は必要と思われます。
牽引力の計測データから、潤滑剤を塗っていない洋白ー洋白や洋白ー真鍮の摩擦係数は、0.18〜0.2程度ではないかと思われます。
ギアの場合は、油等潤滑剤を塗布するので、摩擦係数が0.2を超えることは無いと思われます。
圧力角は、ウォームギアの進み角が大きい時に歯形が期待した形状にならなかった場合等に変わる可能性があります。
通常の圧力角は20°ですが、その前後に多少ぶれても、伝動効率が極端に落ちるということは無さそうです。

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2019年09月04日

ウォームギアの効率

ウォームギア効率.pngウォームホイール側から回転できるウォームギアを検討するデータとして伝動効率をグラフにしてみました。
条件としては、歯直角でウォームギアを作製し、摩擦係数が0.15、歯直角基準圧力角が20°です。
効率の計算式は、小原歯車工業で公開されているものを使用しました。
このグラフは、あくまでもウォームギヤ自体の伝動効率であって、軸受損失等は考慮されていません。

このグラフが正しければ、進み角10°以上になると、ウォームギアのセルフロックが外れて、ウォームホイールからウォームギアを回せるようになります。
実際のところ、カツミの1/80 16.5mmゲージのC51に付いていたウォームギアは、2条で進み角約18°(実測)だったのですが、ウォームホイールからの回転はかなりきつかった記憶があります。(今は手放したので確認はできません)
スパイクモデルの、2条で進み角21°19"(設計値)のウォームギア(コースティングギアとして販売されているもの)は、カツミのよりもスムーズに回ります。
上記のデータもあり、私が作製するウォームギアは、進み角20°以上を目指して設計しました。

1/87用ということで、ある程度のギア比の確保が必要で、モジュールは0.4にしており、3条ウォームなら難なく作れますが、2条や1条で進み角の大きいウォームギアを設計すると、歯底径が非常に小さくなり、製作可能なギア屋さんがほとんど無くなってしまします。
1条ウォームで、モジュール0.4、進み角20°のウォームギアを設計通りに作れるギア屋さんがあったら、どなたか紹介して下さるようお願いします。

進み角20°を超えたあたりから、効率の上昇率はかなり低くなり、逆に進み角が大きいほど、ウォームを回した時にウォームホイールの軸方向に押しつける力が強くなり、効率の低下も発生すると考えられます。
なので、あまり進み角を大きくしても伝動効率の点では良くならないとは考えられます。
ただ、個人的な興味もあり、製作可能でできるだけ進み角の大きいウォームギアを作りたく、30°で作ってもらった次第です。
22.5°や、25°のもあるので、比較試験をする材料はあるのですが、非常に手間なので、現状は放置状態です。
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2019年09月02日

ウォームギア

動輪を組み立てたので、ギアボックスを組み立て、動輪の方から回してみました。
潤滑剤は塗っていないので、多少ひっかっかりがあります。
潤滑剤を塗れば問題は無くなると思います。
2条のウォームギアで、ウォームホイールは23枚歯です。
ギアのねじれ角は、30°とかなり大きくしてあります。
ギアボックスは、ギアの動きが見えるように上を開けてありますが、最終的には、油が漏れないように閉じます。
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2014年09月02日

DCCサウンドデコーダのテスト

まだ、レールから集電して走ることはできないのですが、DCCサウンドデコーダとスピーカのテストを兼ねて、電線で直接繋いで動かしてみました。
ブラスト音は3気筒用になっているのですが、わかりますでしょうか。
サウンドデコーダはデフォルトのままで調整はしていませんので、動輪の回転とブラストの周期が合っていません。
動輪下のローラを回り具合をよく見ると、片方だけ回っていて、動輪の位置によって回るローラが入れ替わります。
おそらく、動輪にかかる荷重が前後しているのではないかと思います。ロッドを前後に動かすための荷重ではないかと思います。
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2014年08月31日

機関車の背が高い

C5343.JPGようやく機関車本体と炭水車を連結できました。
実物は機関車の屋根より炭水車の屋根が低く、機関車の側板の底辺は炭水車の側板の底辺よりも低いのですが、この模型を横から見ると、実物以上に機関車の屋根の方が高く、側板の底辺は若干機関車の方が高いのです。
そこで、機関車の高さを測定してみたら、設計値よりも1mmも高いことが判明してしまいました。
何とかして寸法を調整したいのですが、前部の連結器は若干低めになっていますし、スノープローもかなりレールにかなり近い位置になっていますので、どうしたものかと考えております。
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2014年08月24日

試運転

上回りを取り付け、試運転をしてみました。
若干、車体が揺れるのと、ギア音が車体に音が反響して大きく聞こえます。
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2014年07月26日

ギアボックス

ギアボックス.JPGギアボックスです。
ギアボックス本体はエッチングの板を組み立てた物ですが、0.4mm厚の洋白板2枚重ねとしているので、強度が足りないということは無いと思います。

ウォームギアの両端は、フランジ付のボールベアリングで受けています。
ウォームギアの場合、ウォームギアの軸(スラスト)方向および垂直方向に力がかかりますので、スラストベアリングも併用すべきという意見もあるかもしれません。
しかし、スラストベアリングの小さな物は製造されていませんし、通常のボールベアリングでもスラスト方向の力を受けることができますので、今回は2個のボールベアリングだけとしています。

真鍮製のジョイントの根元にばねが見えますが、これは、ボールベアリングの与圧ばねです。
ボールベアリングにはわずかな隙間がありますが、与圧を加えることで、その隙間が無くなり、軸受の剛性が上がり、回転軸の振れ精度向上や振動や騒音の低減が図れます。

動輪の軸の入る部分が出っ張っていますが、ここが、四角の動輪の軸受に塡り、ギアボックスが回転しないようにしています。
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