Модели железных дорог

Рагозин Лев Николаевич

При изготовлении моделей в домашних условиях любители используют самые разнообразные материалы, в основном это латунь, медь, органическое стекло, полистирол, целлулоид и др. Сталь и жесть находят весьма ограниченное применение из-за вредного воздействия на постоянный магнит электродвигателей, используемых в моделях локомотивов. В любительском моделизме возможно широкое использование узлов и деталей от моделей выпускаемых промышленностью — электродвигателей, редукторов, колёсных пар, сцепок и др.

Начинать работу слудеут с составления конструкторской документации. Материалом для разработки конструкторской документации могут служить чертежи общих видов оригинала и набор фотографий, детально представляющих его общий вид. Перед составлением чертежей модели надо внимательно ознакомиться с устройством, чертежами и фотографиями выбранного локомотива

или вагона. Приступать к разработке документации следует с составления чертежа общего вида модели, включающего не менее трёх проекций — вид сбоку, спереди и сверху. Если боковые и торцевые стороны локомотива или вагона не симметричны, то проекции делают на каждую сторону. Общий вид модели, как правило, вычерчивают увеличенным в 2 или 4 раза. Все размеры на чертежах указывают в милиметрах с точностью до 0.1. При конструировании модели необходимо руководствоваться требованиями «Норм на модели европейских железных дорог» (NEM) (см. главу IX).

После составления чертежа общего вида для моделей локомотивов подбирают электродвигатель и рассчитывают механическую передачу — редуктор, который должен сообщить движущей колёсной паре модели частоту вращения, обеспечивающую масштабную скорость движения. Для моделей локомотивов используют электродвигатель постоянного тока напряжением 12 — 16 В с частотой вращения вала 8000 — 12 000 об/мин (рис. 168). Электродвигатель должен свободно размещаться в корпусе модели; при снятии корпуса к электродвигателю и редуктору должен быть открыт свободный доступ. Кинематическую схему редуктора выбирают в зависимости от типа и размера электродвигателя, места его установки, очертаний и размеров модели. В моделях паровозов электродвигатель можно поместить в самом паровозе или в тендере. При размещении электродвигателя в тендере удаётся сделать полностью скрытый под корпусом тендера редуктор и поместить электродвигатель сравнительно больших размеров. Привод в этом случае может осуществляться на колёса тендера (рис. 169, а) или через карданный (гибкий) вал на ведущие колёса паровоза (рис. 169, б). Используя схему, при которой электродвигатель помещён в паровозе (в котле или будке, рис. 169, в), несколько сложнее сделать редуктор невидимым снаружи, а также труднее подобрать электродвигатель, так как его размеры ограничиваются рамерами котла и будки модели паровоза, однако эта схема, как и предыдущая, предпочтительнее тем, что привод осуществляется на движущие колёса, и это обеспечивает более плавное движение модели. Для моделей тепловозов и электровозов применяют конструкции привода с одним электродвигателем и передачей на одну или две тележки (рис. 169, г) или с индивидуальным приводом каждой тележки (рис. 169, д).

Рис. 168. Электродвигатели для моделей локомотивов

Рис. 169. Киинематические схемы редукторов моделей локомотивов:

1 — электродвигатель; 2 — цилиндрические шестерни; 3 — червячные шестерни; 4 — эластичное соединение; 5 — шарнирное соединение

При изготовлении моделей локомотивов в домашних условиях целесообразно использовать электродвигатель и детали редуктора от моделей промышленного изготовления. Если использовать готовый редуктор не удаётся, то его рассчитывают и собирают из шестерней от механических игрушек, старых часов-будильников, фотоаппаратов и др. Для расчёта редуктора надо определить максимальную скорость движения модели и требуемую частоту вращения ведущей оси модели локомотива. Масштабную скорость движения модели определяют уменьшением конструкционной скорости локомотива в число раз, соответствующее масштабу модели.

Если скорость движения локомотива равна 115 км/ч, то модель, изготавливаемая в масштабе 1:87, должна двигаться со скоростью

115:87 = 1,32 км/ч = 22 000 мм/мин.

Частоту вращения ведущей оси модели локомотива определяют делением масштабной скорости на длину окружности ведущего

колеса модели. Допустим, что диаметр ведущего колеса локомотива 1850 мм, для модели в масштабе 1:87 это составит 21,3 мм, а длина окружности

l_к = d_к = 21,3 • 3,14 = 67 мм,

тогда необходимая частота вращения ведущей оси модели для нашего примера будет

n_к = v : l_к = 22 000 : 67 = 328 об/мин.

Имея электродвигатель с частотой вращения 10000 об/мин и частоту вращения ведущей оси модели, определим общее передаточное отношение редуктора

i = n_дв : n_к = 10 000 : 328 = 30,4,

округлённо принимаем i = 30.

Редуктор обычно состоит из нескольких ступеней. Произведение передаточных отношений всех ступеней редуктора должно составлять общее передаточное отношение. Расчёт ступени редуктора производят по формуле

z₁ / z₂ = n₂ / n₁,

где z₁ и z₂ — число зубьев на первой и второй шестернях; n₁ и n₂ — частоты вращения шестерён.

Расстояние между центрами шестерён принимают на 0,2 — 0,3 мм больше суммы радиусов начальных окружностей шестерён (расчётного межосевого расстояния), чтобы иметь достаточные боковой и радиальный зазоры во избежание заклинивания.

Передаточное отношение редукторов с червячными парами рассчитывают по той же формуле. Число z для червяка определяют по числу его заходов. Так, например, для однозаходного червяка z = 1, для двухзаходного z = 2 и т. д.

После расчёта редуктора приступают к разработке чертежей экипажной части и корпуса модели. При разработке детальных чертежей учитывают технологию изготовления отдельных деталей и последовательность сборки модели. В зависимости от используемых материалов применяют различные конструкции и технологические приёмы соединения отдельных деталей и сборки модели. Детальные чертежи разрабатывают увеличенными в 2 — 5 раз, а на отдельные мелкие узлы и детали — в 10 раз.

Последовательность постройки модели паровоза в масштабе 1:87 рассмотрим на примере серии Н^в (рис. 170). Для масштабов 1:120 и 1:160 последовательность изготовления сохраняется, но необходимо некоторое упрощение отдельных мелких узлов и деталей.

Рис. 170. Модель паровоза серии Н^в (авт. Б. С. Федоров)

Приступать к постройке модели рекомендуется с изготовления экипажной части (рис. 171). Раму делают из листовой меди, латуни или органического стекла; толщина заготовок для полотен рамы должна быть 1 — 1,5 мм. Отдельные детали экипажной части при изготовлении их из металла собирают на резьбовых соединениях или на пайке, а при изготовлении их из органического стекла — склеивают. Полотна рамы выпиливают напильниками и надфилями, обрабатывая одновременно обе заготовки полотен, соединенные между собой. Вырезы в раме (окна) высверливают, а затем их стороны обрабатывают надфилями. Изготовленные полотна рамы и межрамные крепления соединяют между собой. Отверстия для осей сверлят после сборки рамы. Если редуктор размещён в корпусе паровоза, то сборку редуктора ведут одновременно со сборкой рамы; оси колёсных пар при этом вставляют не в отверстия, а в вырезы рамы и крепят снизу прижимной пластиной (рис. 171, б). После сборки рамы проверяют работу редуктора, подключив электродвигатель по временной схеме.