2016年01月27日

タイヤ材質による摩擦負荷の違い

fuka4.png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。
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2016年01月25日

タイヤ材質による摩擦負荷の違い

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。
fuka3.png
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。

輪軸.JPG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。
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2016年01月21日

踏面角と牽引力3

fuka2.pngぼぼ一定の速度で、ある程度の距離を引っ張って負荷を測定できるようになったので、再度、踏面角の違う輪軸を使って測定してみました。
結果は、踏面角9°が突出して負荷が大きく、それ以外はほぼ同じという結果が出ました。
手で押した感触でも9°は負荷が大きいことが分かりました。
踏面角9°だけが負荷が大きい理由がよくわかりません。
たまたま、9°のがうまく削れたのか、良い条件が揃ったのかを確かめる必要があります。
もう1セット、9°の輪軸を作成するのと、さらに踏面角の大きい12°を作ってみて再試験することを検討中です。
あるいは、輪軸固定で引っ張り負荷を測定するのではなく、早く動力車と動輪を確保し、牽引力として測定すべきなのかもしれません。
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2016年01月12日

静的摩擦係数

静的摩擦係数の測定で測定値のばらつきが大きくて一旦あきらめたのですが、気を取り直してもう一度測定してみました。
傾きは、iPhone5sに角度測定の無料ソフトを入れて計測しています。
測定値(傾き%=静的摩擦係数)は、23,25.2,29.4,30.1,29.5,31.6,30.5,29.5,29.1,32.5,26.4,27.9,322.2,30.0,30.9 (平均で29.2)でした。
最初の2回測定後、レールを磨きました。レールを磨いてピカピカにすると摩擦係数が向上するようです。
また、約30%という値は驚きでした。昨日のレールをピカピカにして引っ張った時の(動的)摩擦係数も約28%でした。
これまで、機関車の牽引力を測定した時の摩擦係数が18〜20%でしたから、レールの状態も大きく影響するようです。
摩擦について解説されたものを読むと、静的摩擦>動的摩擦 と書かれています。
しかし、静的摩擦係数の測定でも、動き始めてもすぐ止まりますし、機関車の牽引力測定でも、電圧を上げていって空転しだした瞬間に牽引力が落ちるかというと、そうでもありませんので、洋白のレールで、洋白ないしは真鍮のタイヤでは、静的摩擦≒動的摩擦のように思えます。

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2016年01月11日

レールと摩擦3

load.jpg
IMONの組線路では、線路の曲がり等の精度が疑問だったため、フレキシブル線路を購入し。アルミ平角管に固定しました。
また、測定は手で動かしていため、動かすスピードが一定にならなかったので、モータで引っ張るようにしました。

購入したまま(レール上面はティッシュペーパーのようなもので拭いています)のフレキシブル線路で測定した後、レール上面をできるだけピカピカに磨いて測定しました。
rail4.png
この結果では、レール上面はピカピカにした方が摩擦負荷が高いということになります。
負荷のうねりのようなものは減少しましたが、まだ若干残っているようです。
また、静的摩擦係数を測定するため、線路を傾けて、車輛が滑り出す傾きを求めようとしたのですが、動き出してもすぐに止まったり、動き始める傾きが、測定の度に値がかなり異なったりして安定した値を得ることができなかったため、取りやめとしました。
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レールと摩擦2

rail3.pngレール上面が黒めっきになっている方が摩擦負荷が大きいというデータが出たのが納得できず、何度もデータの取り直しを行いました。
どうやら、線路の微妙な設置状態によって、負荷が変わってくるようです。
#2000の耐水ペーパで磨いたものと、黒めっきのレールでできるだけ線路がねじれなく、真っ直ぐに、水平に設置できるように心がけて測定し直した結果です。
これまでのグラフは何度も往復させた結果を示していましたが、見にくいので、引っ張った時一回だけのグラフとしました。
微妙な負荷のうねりがあり、何度測定してもこのうねりはとれないので、線路の微妙なねじれ等によるものと思われます。
結果としては、黒めっきの状態よりも、レール正面をピカピカに磨いた方が摩擦負荷が大きいという事になりました。
前回の、踏面を変えた場合の摩擦負荷についても、レールの状態を調整した上でデータを取得し直したいと思います。
posted by よしひろ at 11:00| Comment(0) | TrackBack(0) | その他

2016年01月10日

レールと摩擦

rail2.png踏面角の違いによる摩擦負荷の違いを測定しましたが、削らない元のタイヤのまま(踏面はニッケル?黒めっき)の測定をしていなかったので、別途測定をしたところ、これまでのデータと大きな差が出ました。
測定に使用したIMONの線路を確認したところ、購入時ほぼそのままのレール上面がニッケル?黒めっきそのままのものでした。
それとは別にレール上面を磨いたものがありました。(前回測定時には気にしていませんでしたが、おそらくレール上面を磨いたものを使用したと思います)
レール上面の黒めっきの有無で摩擦負荷がどれほど違うのか測定してみました。
黒めっきの有無による違いが大きく出たので、意外でした。
posted by よしひろ at 21:25| Comment(1) | TrackBack(0) | その他

2016年01月05日

踏面角でなぜ摩擦負荷が変わるのか

踏面角.pngこの前の試験では、摩擦負荷は、踏面角0°と比較して、平均で
  • 踏面角3°:114%
  • 踏面角6°:115%
  • 踏面角9°:128%
のように、踏面角が大きいほど、大きくなる結果となりました。
踏面角により、何故摩擦負荷が変わるのでしょうか。
踏面角が0°よりも大きいと、重力に加えて、レールを広げる力が働きます。
踏面に垂直方法に働く力、すなわち、レールを押さえつける力は、重力と、レールを広げる力の合成力になります。
摩擦負荷は、摩擦係数と、レールを押さえつける力のかけ算です。
そのため、踏面角が大きいほど摩擦負荷が増えるという理屈になります。
例えば、踏面角をθとすると、レールを押さえつける力は、重力の1/cos(θ)と考えられます。
この計算式が正しければ、θ=3°の場合、重力の約1.0014倍となり、ほとんど誤差程度でしかありません。
しかしながら、実験値ではもっと大きな差があります。
ということは、他の理由があるはずです。

どなたか、教えていただけないでしょうか。

posted by よしひろ at 20:00| Comment(2) | TrackBack(0) | その他

2016年01月04日

レール材質による摩擦の違い

rail.png鉄レールの線路を確保できたので、洋白レールとの摩擦の違いを調べてみました。
前回、最後に測定した計測用の車輛には、踏面角6°の輪軸が付いていたので、そのまま鉄レール(レール上面は磨いてあります)で負荷測定を行いました。
結果はグラフの通りで、鉄レールの方が約10%摩擦負荷が増えることが確認できました。
車輪のタイヤは、洋白製ですので、タイヤを鉄にすればもっと摩擦負荷を増やせることが期待できます。(輪軸の場合は、錆びる事が大きな問題とは思いますが)
posted by よしひろ at 22:16| Comment(1) | TrackBack(0) | その他

鉄レール

steelrail.JPG以前にPECOから9mmゲージで鉄レールのフレキシブル線路が発売されていました。
40年ほど前にこの鉄レールの線路を使ってレイアウトを作りかけて放置したままにしてあったのですが、引き剥がしてIMONの線路のレールと取り替えてみました。
PECOのレールは底の幅が狭いので、とりあえず外れない程度になっています。
木造2階の物置のような部屋に約40年間放置してあったので、錆が気になりましたが、写真の通りで、思っていたほどでもありませんでした。
下に敷いてあったスポンジ道床は、原形をとどめておらず、ぼろぼろになっていました。
きちんと保守してやれば、鉄レールでも問題なく使えそうです。
70番の鉄レールはどこかで作られていないのでしょうかね。
posted by よしひろ at 19:26| Comment(3) | TrackBack(0) | その他