MTCC グループ軌道線

【技術情報】ばねの話

2014年1月24日 10:14 PM | 投稿者名：　treasure

トロリーモデルでは、全輪集電のための集電ブラシや、スプリングポイントのために、ばねが多用されます。そこで、どうすれば柔らかいばねを作ることができるのか、計算式から考えてみました。

Ⅰ．薄板ばね

集電ブラシ等に多用されるばねです。大きく変形しても、かかる力の変化が小さいことが求められます。
計算式は、ここにありました。これを変形して整理すると、

変化量∝荷重×ばね長の３乗／（ばね幅×ばね厚の３乗）

となります。∝は、左右が比例関係になることを意味しています。ここから、変化量と荷重の差分(⊿)を導くと、

⊿変化量∝⊿荷重×ばね長の３乗／（ばね幅×ばね厚の３乗）

となるかと思います。これを読み解くと…

①　ばね長を長くすると、変化量は大きくなる。例えば、長さを1.26倍にするだけで、変化量は2倍になる。逆にいえば、同一変化量に対する荷重は半分になる。３乗で利いてくるので、ばね長を伸ばす効果は大きい。

②　ばね幅を狭くすると、変化量は大きくなる。ただし、半分の幅にしても、変化量は2倍になるだけである。比例、反比例関係なので、ばね幅を小さくする効果は余り大きくない。

③　ばね厚を薄くすると、変化量は大きくなる。例えば、厚さを8割にするだけで、変化量は2倍になる。逆にいえば、同一変化量に対する荷重は半分になる。３乗で利いてくるので、ばね厚を薄くする効果は大きい。

薄板を自作することは極めて困難なので、薄いばね材を入手する機会があれば、迷わず入手しておくべきだと思います。

Ⅱ．細線ばね

スプリングポイント等に多用されるばねです。これも、大きく変形した際に、かかる力の変化が小さいことが求められます。
計算式は見当たりませんでしたが、丸線を角線と考え、ばね幅＝ばね厚と考えれば、方向性は示せる筈です。で、式を書き換えると…

⊿変化量∝⊿荷重×ばね長の３乗／（ばね径の４乗）

となります。読み解くと…

①　ばね長を長くすると、変化量は大きくなる。例えば、長さを1.26倍にするだけで、変化量は2倍になる。逆にいえば、同一変化量に対する荷重は半分になる。３乗で利いてくるので、ばね長を伸ばす効果は大きい。

②　ばね材を細くすると、変化量は大きくなる。例えば、直径を8割にすると、変化量は2.4倍になる。逆にいえば、同一変化量に対する荷重は4割になる。４乗で利いてくるので、ばね材を細くする効果は非常に大きい。

ということになります。

Ⅲ．ねじりコイルばね

サーボモータによるポイント駆動で、リンケージに使ったばねです。これを柔らかくして、スプリングポイントを兼ねさせられれば好都合なので、これを柔らかくする方向を探ってみます。
計算式は、ここにありました。これを変形して整理すると、

⊿ねじり角∝⊿トルク×コイル平均径×コイル巻数／材料直径の４乗

となり、読み解くと…

①　コイル平均径を太くすると、変化量は大きくなる。ただし、２倍径にしても、変化量(この場合はねじり角)は2倍になるだけである。

②　コイル巻数を増やすと、変化量は大きくなる。ただし、２倍巻いても、変化量は2倍になるだけである。

③　ばね材を細くすると、変化量は大きくなる。例えば、直径を8割にすると、変化量は2.4倍になる。４乗で利いてくるので、ばね材を細くする効果は非常に大きい。

ということで、ポイントリンケージに使うねじりコイルばねは、直径を大きめに沢山、細い材料で巻くのがいいだろう、という結論になりました。

Ⅳ．余禄

ねじりコイルばね計算式のページに、縦弾性係数の表がありましたので、傾向をみてみました。

①　黄銅（＝真鍮）線と燐青銅線は同じ値である。ということは、無理して燐青銅線でばねを作る効果は少ないのかもしれない。

②　燐青銅線で作るくらいなら、洋白線を使うほうがいいのかもしれない。

③　ベベリウム銅線が入手できるなら、集電ブラシにはそれを使うのがいいのだろう。

④　やはりばね用の鋼材やステンレス線は格が違う。

以上、ご参考になれば幸いです。

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2014/2/8工作会のご案内

2014年1月8日 10:57 PM | 投稿者名：　treasure

グループ軌道線会員各位

★グループ軌道線工作会のご案内

【日時】2014年2月8日(土) 9:00　～　17:00

【場所】中央区ほっとプラザはるみ(東京都中央区晴海五丁目2番3号)１号室

都営大江戸線勝どき駅下車 A3番出口 徒歩16分
都バス「ほっとプラザはるみ前」バス停下車徒歩3分
「都05 東京駅南口－有楽町駅・銀座四丁目－晴海埠頭」
「都03 四谷駅－銀座四丁目－晴海埠頭」
「錦13甲 錦糸町駅－豊洲駅－晴海埠頭」

【スケジュール】
2月8日（土）9:00　～　17:00
※来退場時間は自由です。ご都合に合わせてご参加ください。また、事前の参加表明も不要です。

【工作会について】
参加費：会場使用料金(午前1,900円・午後2,500円)の、各時間帯参加者での均等割り
・今回の工作会は、特にテーマを決めないでやりたいと思います。でも折角ですから、何かトロリーに絡めたもの(ホイホイを作る、整備するは勿論、ホイホイを通れる様に車輌を改造する、なんてのもありかと…)にして頂ければ幸いです。
・工具、材料等は各自、ご自身のプロジェクトに合わせてご持参下さい。

奮ってのご参加を、宜しくお願い申し上げます。

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【運転会】晴海2013年忘年運転会

2013年12月17日 10:36 PM | 投稿者名：　treasure

2013年12月15日に、「ほっとプラザはるみ」にて運転会を開催しました。

運転やら、輪軸の受け渡し準備やらに気をとられて、写真撮影を忘れました。ということで、線路配置図を掲げておきます。複線エンドレス＋ヤードが何とかサブロクのベニヤ１枚のスペースに収まるのですから、中々のものです。もうちょっと工夫すれば、ヤードはINGLENOOK SIDINGSになるかも…

成り行き上、ヤードから一旦引き上げ線に入って折り返し、本線に出庫する配置になってしまいました。不合理な配置ですが、ヤード～引き上げ線が試運転線としても活用されたので、まぁいいかなと考えています。

少々寒い日でしたが、いい天気でした。写真は終了時に、「ほっとプラザはるみ」から見えた富士山です。

運転会終了後は月島へ移動し、恒例通り、もんじゃ焼きで忘年会となりました。

尚、ホイホイの舗装用マーメイドの代替品は、「本物の道路も同じ色じゃぁないし、どちらでもいいんじゃぁない？」という結論になりました。

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【線路工作】マーメイド「こいねず」代替品

2013年12月7日 9:03 PM | 投稿者名：　treasure

ホイホイ併用軌道の舗装に使っていたマーメイド紙の「こいねず」が廃版になってしまったので、代替品を探して試用してみました。キャンソン・ミ・タントの345番「ダークグレー」と、マーメイドの「グレー２」です。

左上がキャンソン・ミ・タントの「ダークグレー」、右下がマーメイドの「グレー２」です。
キャンソン・ミ・タントの「ダークグレー」はやや赤味を帯びているのに対し、マーメイドの「グレー２」は無彩色です。表面の風合いは、マーメイドの「グレー２」は同じ紙なので問題ありません。キャンソン・ミ・タントの「ダークグレー」も許容範囲だと思います。

比較のために、中央にキャンソン・ミ・タントの「ダークグレー」、前後をマーメイドの「こいねず」にしてみました。色合いは同系統（やや赤味がかったグレー）なのですが、明度が低いという違いがあります。

更に、中央をマーメイドの「グレー２」にしてみました。明度は似ていますが、色合いが違います。

写真写りと現物では感じも違うので、選択は中々難しいです。来週の忘年運転会でご意見を伺えればと思っています。

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【線路規格】曲線半径

2013年11月25日 10:09 PM | 投稿者名：　treasure

昔、松本謙一氏が「とれいん」に書かれた様に、鉄道模型には「小カーブ通過を何よりも優先」する考えと、「プロポーションを優先し、その限界でカーブを選ぶ」という２つの考えがあります。実際には、種々の制限から、この２つの相反する考えの中間に落ち着かざるを得ないのが現実ですが、実物が小カーブを通過している路面電車を題材にすると、この２つの相反する考えを両立させることができ、「小スペースでスケール車輌をスケール線路上で運転すること」を楽しむことができます。

今回の合運では、これまでと違い、130 mmから500 mmまで、多彩な曲線半径で運転を楽しみました。通過できる車輌、できない車輌と様々でしたが、これらの曲線がプロトタイプでどの位の曲線に相当するのか、徒然なるがままにWikipediaや蔵書で調べてみました。

プロトタイプ	曲線半径	コメント
ニューオーリンズの電車庫内	28 feet：(HOで) 98 mm	ホントかな？と思えるくらいの急曲線です。
バーゼル市電	10 m：(HOで) 115 mm	昔の写真では、複々線の停留所を囲んでエンドレスがあります。実物通り、短軸距の単車なら曲りそうです。
サンフランシスコ市電	43 feet：(HOで) 150.5 mm	BowserのPCCが180 mmRを通過するのは納得できます。或るサイトに、旧製品をちょっと改造して7インチ半径を通過させる、という記事がありましたので、スケール半径は無理かもしれません。
ニューオーリンズ市電	50 feet：(HOで) 175 mm	Bowserの新製品は半径6インチを通過するそうです。何とかスケール半径クリア、というところでしょうか… でも、車庫内にあるという、半径98 mmはまず無理でしょうねぇ…
東京都電	18 m：(1/80で) 225 mm	ムサシノの5501は通過します。6501もかなり苦しそうですが、何とか通過します。MODEMO改造の6044は楽勝、です。
玉電	18.2 m：(HOで) 209 mm、(1/80で) 227.5 mm	IMON(旧乗工社)の玉電シリーズは通過するでしょう。車輪を交換(厚さを増す)すればより安心して運転できそうです。
能勢電(線形改良前)	20 m：(1/80で) 250 mm	標準曲線ホイホイで丁度スケールです。
シカゴ・Ｌ	90 feet：(HOで) 315 mm	実物では、下の江ノ電と同半径です。
江ノ電	28 m：(1/80で) 350 mm	なかなかの急曲線です。

総体的にみると、模型とはいっても、かなり厳しいものがある場合があることが判りました。

では模型の規格ではどうなっているのか… は、また別の機会に書きたいと思います。

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