2022年04月19日

C11組立中3

製作中のModelsIMON製C11のキットですが、上回りは、ほぼ組み立てが完了しました。
下回りの動力は、キットの歯車/モータではなく、動輪側から回転可能なウォームギアに変更し、モータも一回り小さいものを使用してます。
C11二次型組立中3a.jpg
C11の二次型の登場時に近いものを目指して作成中です。
超細密にするつもりはないので、ディテーリングはこのあたりで終わりとします。
空気作用管は目立つかもしれませんが、細い線で、工作が面倒なこともあり、今回は省略としたいと思っています。
C11二次型組立中3b.jpg 下回りはとりあえず動輪にサイドロッドを付けただけです。
 
 ウォームは一条ですが、動輪から回せるようになっています。
ウォームホイール側から回せるウォームギアは多条(三条とか二条)が多いと思いますが、ギア比を稼ぐ必要があるため、あえて一条としています。
ただ、動輪側から回す場合の負荷は、三条と比べてギア比で三倍、動輪を回した時のモータの回転数も三倍、ウォームギアの直径も一条のはかなり細く、梃子の原理でウォームギアの太い三条より回しづらい等々の理由で、かなり負荷が大きくなり、動輪側からの回転については不利となります。
ギアボックスはエッチング板の組み立て品で、それほど精度は高くありませんが、それなりに調整してやれば、動輪側から回す場合の負荷を抑えることはできます。
ギア比の件については、DCCにして回転数を調整すれば良いという意見もあると思いますが、私としては、アナログでそれなりに走るようにしておき、DCCを使えばアナログではできないことが実現できるというのが望ましいと思っています。
タグ:モータ
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2022年04月08日

C11組立中2

組立中のModelsIMONのC11二次型キットをです。
重見式給水加熱器の周辺のパイピングまでできました。
重見式給水加熱器についてC11一次型の資料はある程度あるのですが、二次型の場合詳細が不明なので想像で作りました。
サンドドームとスチームドームの間にある逆止弁(?)が一次型よりも少し後ろに付いています。
重見式給水加熱器に繋がる配管の曲げ具合がよく分かりませんでしたので、適当に付けています。
配管は梯子の付くところを避けたつもりなのですが、梯子を付ける際に、少々邪魔でした。
また、写真を見るとサイドタンクの上にある給水口の周囲にカバーのようなものが付いているのですが、詳細が分からないので、これも適当にそれらしく作りました。
ボイラーにはハンドレールノブの穴が開いているのですが、重見式給水加熱器が付くと不要になるので、逆止弁から重見式給水加熱器に繋がる配管の支えを付けるのにこの穴を利用しています。(煙室部の穴は塞いでいます)
砂撒き管は、第二第三動輪に行っているものと、第一動輪と後ろの動輪に行っているものの二種類があるようです。
今回目指しているC1141の砂撒き管がどうなっているのか、手持ちの写真では分からないのですが、私の好みで第一動輪にも砂撒き管が行っているタイプとしました。
C11二次型組立中2a.jpgC11二次型組立中2b.jpg
posted by よしひろ at 22:07| Comment(0) | TrackBack(0) | 蒸気機関車製作

2022年04月01日

国鉄車両関係色見本帳

「国鉄車両関係色見本帳+車両色図鑑」という本が発売されました。
「国鉄色ハンドブック」の色見本と、本誌の色見本を比較してみました。
本物の色見本帳は手元にないので、前回の比較と合わせて見ていただければと思います。
感想としては、「国鉄車両関係色見本帳+車両色図鑑」の方が、本物の色見本帳の色に近いと感じました。
表紙.jpg A5位のちょっと小さめの本です。
ぶどう色2号.jpg ぶどう色2号です。
朱色3号.jpg 朱色3号です。
緑2号.jpg 緑2号です。
青15号.jpg 青15号です。
タグ:
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2022年03月30日

C11組立中

ModelsIMONのC11二次型キットを組立中です。
東山で燕の補機として使われていた頃の原型に近い形状を目指しています。
細部はまだまだですが、或る程度形ができてきたので全体を組み合わせてみました。
C11二次型組立中.jpg

posted by よしひろ at 00:38| Comment(0) | TrackBack(0) | 蒸気機関車製作

2022年03月23日

細長い穴開け

ModelsIMONのC11二次型のキットを組み立ているのですが、このキットは重見式給水加熱器が外された形状となっています。
幸い、ModelsIMONから重見式給水加熱器セットが販売されているので、これを取付けることにしました。
ボイラーに加熱器の取付金具を差し込むための穴を開ける必要があります。
金具は0.3mm厚の板で、取付部は幅が1.6mmありますので、それに合う0.3×0.6mmの細長い穴を開ける必要があります。
長穴開け.jpg 
  1.  開ける長穴の両端にΦ0.35の穴を開ける。
  2. 穴に糸鋸刃を差し込みもう一方の穴まで切る。
  3. 糸鋸で切れる幅は約0.2mmなのでΦ0.3mmの鑢で穴を広げる。
  4. プラモデルの筋彫り等で使用される工具を用いて穴を仕上げる。
といった手順で穴を開けました。
糸鋸刃は、Φ0.35に入る6/0を使用しましたが、普通に糸鋸弦が使えないので、短く切った糸鋸刃をピンバイスに咥えて切っていきました。
幅0.3mmの穴を開けるのにΦ0.35の穴を開けたのは、Φ0.3では糸鋸刃が入らないためです。
縦方向の罫書はハイトゲージを使用したのですが、ボイラーを水平に固定できていなかったようで、少し斜めにけがいてしまいました。
肉眼で微妙にずれているように思われたため、再度罫書を行ったので罫書き線が二重になってしまっています。
posted by よしひろ at 14:08| Comment(0) | TrackBack(0) | 蒸気機関車製作

2022年03月13日

失敗

ModelsIMONのC11キットを組み立てているのですが、キャブの妻板の取付がが左右で高さ方向に0.4mmずれているのが判明しました。
両側の水タンクを付けようとした際に、前面窓までの距離が違うことで気づきました。
妻板を取り外そうとしてバーナで炙ったら、付けたキャブ.jpg部品が全部外れてしまいました。
まだ、付けた部品が少なかったので良かったのですが、半田を綺麗に除去してから再組立しないといけないのが面倒です。
posted by よしひろ at 22:53| Comment(0) | TrackBack(0) | 蒸気機関車製作

2022年03月01日

レールと動輪タイヤの摩擦係数

牽引力の試験で、レールと動輪タイヤ踏面の接地面積を小さくすると牽引力が大きくなるという結果が得られました。
その理由が分からなかったのですが、facebookで質問したところ、原因と考えられるものを教えていただきました。
その原因は、「アモントンの法則の系統的破れ」という現象らしいです。
私は完全には理解できているわけではありませんので、詳細はリンク先を参照していただきますようお願いします。
簡単に書くと「アモントンの法則の系統的破れ」により接地面積が小さくなると摩擦係数が大きくなるというものらしいです。
ちなみにアモントンの法則とは、
  1. 摩擦力は見かけの接触面積に依存しない。
  2. 摩擦力は荷重に比例する。
というもので、従来、機関車の牽引力を推定する際に一定の摩擦係数に軸重を掛けたものとしていたのは、このアモントンの法則に従っているということが前提でした。
しかし、踏面角0°でレール頭面全体にタイヤ踏面が接触している場合と、踏面角によりレールのごく一部にタイヤ踏面が接触している場合とでは、「アモントンの法則の系統的破れ」により後者の方が摩擦係数が大きくなるようです。
この「アモントンの法則の系統的破れ」が公開されてまだ10年弱ですので、まだまだ解析が進んでいくと思われますが、これが正しいのであれば、これまでの実験結果の裏付けとなります。
posted by よしひろ at 21:15| Comment(2) | TrackBack(0) | 輪軸

2022年02月27日

牽引力測定と誤差

先日のC11の動輪を円弧踏面にする件で、牽引力がかなり大きくなりましたので、C53の動輪も円弧踏面にして牽引力を測定してみました。
結果としては、従来の踏面よりも牽引力は大きくなるようです。
C53円弧踏面牽引力.png
牽引力の測定結果です。
前回同様、電圧を徐々に上げていった時の牽引力です。
円錐踏面は、前回のC53の従来の動輪の牽引力データです。
参考のためC11の円筒踏面の牽引力を今回測定した値と前回の値を並記しています。
この程度の測定誤差があります。
C53の円弧踏面の結果がいくつかあるのは、下記に示す測定誤差への対応です。
結果としては、従来の踏面と比べて、1.6倍程度の牽引力が期待できそうです。
ゴムタイヤを入れた場合は過去の測定から金属タイヤと比べて牽引力が1.8倍位になりますので、それには及びませんが、牽引力向上には有効な手段と思われます。
できるだけ測定を均質化するため、測定の度に線路上の機関車の位置をずらすようにしました。
C53円弧踏面最大牽引力.png
今回データを取り始めて、データ取得毎で最大牽引力に大きな差がでました。
特に7〜9回目の値はかなり小さくなっています。(それでも従来の踏面での値よりは小さくない)
原因は色々な条件が重なっていると考え、50回データを取得し、平均を求めることとしました。
また、試験を実施すると踏面に影響が出ていることが確認されたため、後半は三回に一回踏面を研磨しました。
踏面を研磨した直後は最大牽引力が小さくなるので、踏面研磨直後の牽引力のみを平均しグラフにしてあります。
牽引力測定後C53踏面.jpg
試験後の踏面です。
試験でかなりの時間をスリップさせているのでレールに当たっている部分が削れてしまっています。
この踏面の削れも、牽引力の測定誤差に影響していると思います。
結果として、従来の1.6倍程度の牽引力が得られましたが、どのような理由によるものかがよく分かりません。
過去に測定した牽引力のデータによると、ほぼ、動輪上重量の18〜20%程度が牽引力でした。
これは、レールと動輪の摩擦係数が18%程度と考えるのが妥当と思われます。
今回の場合は、500gの機関車で、150gf程度の牽引力が出ていますので、動輪上重量の約30%ということになります。
摩擦係数としては大きすぎます。
円弧踏面の場合、レールと踏面の接する角度が大きいためではないかと推測しているのですが、過去に測定したデータでは踏面角を大きくしても摩擦係数はあまり変わらないという結論でした。
理論的になぜこのような結果になるのか、私はちゃんと説明することができません。
どなかた、詳しい方がいらっしゃいましたら、理論解説をいただけないでしょうか。
posted by よしひろ at 22:17| Comment(0) | TrackBack(0) | 輪軸

2022年02月20日

動輪踏面と牽引力

C11の動輪踏面の加工ができましたので、キットの動輪(踏面角0°)との牽引力を比較してみました。
C11の重量は約255gで、動輪のみを取り替えて測定しています。
測定の線路は平坦にしたかったのですが、部屋の床の微妙な傾きの関係上、0.1°傾いています。(誤差程度と認識しています)
C11頭面違い牽引力.png
驚くような結果となりました。
グラフのデータは、電圧を徐々に上げていった時の牽引力です。
測定データには誤差がありますので3〜5回測定し、平均した値でグラフにしてあります。
(1)C11の牽引力が異常に強い
参考までにC53の牽引力も今回同時に測定し、今までとほぼ同じでした。
C11の重量はC53の約半分ですので、牽引力も約半分と想定していたのですが、信じられないような値が出ました。
(2)踏面のめっき
元のC11の動輪の踏面は黒ニッケルめっきが施されています。
今回加工した動輪にも薄く黒ニッケルめっきを施しましたが、できるだけ対等な比較になるようにどちらの踏面も2000番のサンドペーパでめっきを除去して測定しました。
元の動輪の踏面のめっき有無で牽引力に差が認められます。
(3)踏面形状による牽引力の違い
これが今回の主目的ですが元の踏面角0°と円弧踏面とで想定以上の差が出ました。
あまりにも牽引力が出過ぎたせいか、動輪の抜き差しを何度かしたせいか分かりませんが、踏面を切削した第2動輪が測定中に車軸から抜けてしまいました。
(4)静止摩擦から動摩擦への変化点
牽引力のデータではあまりよく分からないのですが、測定中の電流の変化を見ていたところ、スリップし出すところで電流が減ります。
C11の踏面0°の場合、約130mA流れていたものが約90mAに減少しました。モータの電流はトルクに比例するはずなので、静止摩擦は動摩擦の約1.4倍位あるのかなと推測されます。
(5)消費電流
12V印加時の電流は、C11踏面0°:約130mA、C11円弧踏面:約200mA、C53:約50mAでした。
モータはC11:IMONコアレス:トルク定数11.8 mNm/A、C53:maxon RE-16:トルク定数13.9mNm/Aです。
トルク定数はほとんど変わらないのですが、牽引力あたりの電流はC53の方が圧倒的に少なくなっています。
すなわち、C53の方が伝達効率に優れていると言えると思います。

今回の測定結果が幻で無ければ、このC11の牽引力の秘密を解析できれば、機関車の重量をあまり増やさずに強力な機関車が作れるかもしれません。

posted by よしひろ at 23:57| Comment(0) | TrackBack(0) | 輪軸

2022年02月11日

C11動輪

C11の動輪踏面を加工した後、組立治具を作るのに時間がかかってしまいました。
動輪踏面加工.jpg
円弧踏面に加工したC11の動輪です。
第2動輪の歯車は、C53と同じく動輪側から回せるものに入れ替えてあります。
この写真ではウォームホイールの横にちょっとだけ写っていますが、ギアボックスの軸受に砲金を使ってみました。
たまたま、燐青銅棒が無くて砲金棒があったので使用した次第です。
元のMolelsIMONのは真鍮製でした。
加工の際にめっきが剥げたりしたので、最終的には再めっきをしたいと思っています。
 動輪圧入治具.jpg
動輪の圧入および位相合わせ治具です。
C53のと似たようなものですが、動輪のタイヤ外面よりバランスウェイトが出っ張っていたり、クランクピンのねじ部がさらに出っ張っているので、その辺を避けるための加工が面倒でした。
 圧入.jpg
動輪圧入の様子です。
C53ではエキセンプレスを使用しましたが、今回は1輛のみなので、旋盤を使用しました。(芯合わせや位相の調整がしやすい)
なお、写真は撮影用に内側の治具を外してあります。
タグ:車輪 輪軸 踏面
posted by よしひろ at 21:23| Comment(0) | TrackBack(0) | 蒸気機関車製作