2014年02月07日

牽引力

 牽引力を測定するのは、バネ秤を用いる。Oスケールでは最大15 N (約1.5kg重)ほどの牽引力を発生するので、2 kg の秤を持っている。大きな鈎が付いているので、垂直使用時(普通の用途)ではそれで良いが、牽引力は水平使用なので鈎の重さが差し引かれるべきである。
 調節ネジを緩めて、零点を合わせる。所定の台に載せて釘で仮留めする。テンダの連結器に針金を引っ掛け、バネ秤と直結する。これで起動時の牽引力は測定できる。
 今までの実験では摩擦係数は0.22近辺である。ニッケルめっきされた鉄タイヤで、すでにめっきは擦り減って剥がれている。ちなみにLow-Dは0.15近辺である。これらの値は乾燥した鋼製レイル、洋銀レイル上で測定した。鋼製レイル上の方が僅かに大きいが、誤差範囲に入るので、事実上同じとする。

 走行時の牽引力は、測定用貨車を作り、それに秤を載せて歩きながら見る。かなり滑稽な状態だが、それをまじめにやった。床に線路を敷いていた25年前はそれが出来たが、現在は不可能だ。
 
 
 所属クラブの新年のお題として「特殊車輌」というのが与えられた。良いチャンスだから、それに参加することにした。Dynamometer Carを作ることにしたのだ。部品もある程度揃ったので、作り始めた。
 少し短い客車(70’ combine)の始末に困っていたので、それの屋根を削り取った。キュポラを付け、テンダへの乗り移りがし易いようにデッキを付ければ外見上は出来上がりだ。

 中味はどうするか迷ったが、その分野の測定装置を作っている研究者の方が近所に居るので、話を聞いた。
 結論は、いわゆるディジタル・フォースメータは信頼性が小さい。特に温度特性が良くないとのことであった。時を経てもバネ秤に敵うものはないらしい。ただし、バネは伸び縮みで先端が多少回転するので、スラスト・ボールベアリングを付けたほうが良いようだ。

 バネ定数を測定して、誤差のほとんどない部分で測定すれば、極めて正確なバネ秤が出来るということだ。読みをどうするかであるが、その方のお勧めはディジタル・ダイヤルゲージであった。要するに軽く動くDROである。

Dynamometer Car  [写真はHOの既製品のDynamometer Car 外見のみで機能しない]

コメント一覧

1. Posted by ゆうえん・こうじ   2014年02月07日 09:03
このデジタルダイヤルゲージの測定結果をwifiで、パソコンやスマホに飛ばすということはされないのでしょうか??
2. Posted by 森井 義博   2014年02月07日 16:12
Oの場合、15 Nとのことなので問題は無いと思いますが、HO(しかも日本型なのでより小さい)の場合、約1/10なので、ばね秤を横向きで使用した場合、ばね秤(200gのもの)自体の摩擦負荷が無視できませんでした。
ディジタル・フォースメータは温度特性が良くないとのことですが、実際に使われたことはありますでしょうか。(MicroMarkの安物は除く)
私自身は、日本電産シンポの2N(200gf)迄測定できるデジタルフォースゲージを使用しています。時々、校正のために分銅で測定していますが、表示分解能の±0.1g程度の誤差と記憶しています。(現在貸し出し中なので現物がありません)
温度は冷暖房の効いた部屋なので、24°±10°程度でしょう。
但し、電源を入れたたまにしておくと次第に値がずれていくので、測定前に0リセットする必要があります。
これの出力をコンピュータに入力すると、走行中の負荷の動的な変化を見ることができるますが、ばね秤では非常に困難な事です。尤も、定期間隔のデータなので、アナログのように連続値が読めず、特異点を見逃す可能性はあります。
データを無線で飛ばそうと考えて実行できないまま15年が経過してしまいました。
私の持っているデジタルフォースゲージの中身ですが、板ばねの歪みを計測しているようです。

私の計測では、摩擦係数は0.17〜0.2です。値が低いのは、鉄タイヤと洋白ないし真鍮にめっきしたものの差なのか、それとも大きさの違いによるものか何なのでしょうね。(レールは洋白です)
3. Posted by dda40x   2014年02月07日 18:36
御二方からコメント戴いていますが、次回の記事に書いてありますから、御待ちください。

温度特性云々の話は、より良いものと比べての話です。その良い物が何か、ということはここでは明かすことができませんが、金属のバネと同等の物を作るべく、その方は研究をされています。 要するにお金を出しても、安い金属バネには敵いませんよと、その方はおっしゃったのです。

摩擦係数は、同種金属同士ではより大きな値になります。そのファクターが大きいですね。

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