Přihlášení

Pojezd

Pojezd jako takový je velmi široký pojem, proto ho rozčlením do několika částí, aby to vypadalo aspoň trochu organizovaně.

Rám

Rám základní nosná konstrukce stroje. Je poměrně složité zde popisovat obecně individuální záležitost, ale pokusím se vytknout důležité společné znaky.

Bytelnost a robustnost jsou klíčová slova tohoto tématu. A to proto, aby nedocházelo k ohýbání a jiné deformaci například na špatném traťovém svršku, či při nárazech a vykolejeních. Vykolejení je nepříjemná věc, ale bohužel k němu občas dochází (obvzlášť pokud je lokomotiva provozována na mobilní dráze). Při vykoleje ní se může stroj samozžejmě poškodit. Proto je důležité při návrhu na to pomyslet a zranitelná místa vyztužit, či chránit. Zajímavým vynálezem jsou pak lišty (patrné jsou na čelech parních lokomotiv), po kterých se lokomotiva při vykolejení sklouzne a nedojde k deformaci jemných dílů nebo se lokomotiva "nezakousne" do pražců. V takovém případě dochází kinetickou energií soupravy k převrácení vozidla. Tento je nepříjemný a vzniká hlavně u dvounápravových lokomotiv, které mají tendenci si při vykolejení "lehat na bok".

Dále do této kategorie spadá konstrukce rámu. Ocel umí být velmi pružná potvora. Někdy je to výhodou, někdy nevýhodou. Záleží, jaké okolnosti se sejdou. Na to navazuje tloušťka plechu, ze kterého je rám tvořen. A jelikož existuje mnoho měřítek, ukažme si to raději na příkladu.
Tloušťka rámu na E225 činí 3 mm, a i přes řádné vyztužení má tendenci se tvarovat podle kolejnice.

Dodatek:
V tomto případě to vlastně chodu lokomotivy pomáhá (z důvodu absence pružení), ale rozhodně doporučuji volit jiné odpružení, než to mé inovativní - rámové.

Taková ideální tloušťka bych zde řekl, že je spíše 5 mm. To už by rám neměl mít tendenci se tvarovat podle trati.

Rám lze však pojmout i jinak - svařovaný, či montovaný z profilů nejčastěji U, I, T, L či jeklů.

Spřáhlo

Na kapitolu rámu navážeme kapitolou spřáhla. V místě uložení spřáhla dochází k velkým rázům. Proto toto místo musí být této skutečnosti uzpůsobeno.

A teď otázka, jaké spřáhlo. U modelů na rozchod 1435 mm se nabízí šroubovka, na uzkorozchodné centrální (talířové či atlas).
Opět ze zkušenosti systém centrálního spřáhla je asi tím nejpraktičtějším. Podložím toto tvrzení následovně - V realitě jsou centrální spřáhla využívány na úzkorozchodných vozidlech, či tramvajích. Díky centrálnímu spřáhlu jsou síly mířeny do středu vozidla. Lze tak třeba i bezpečně sunout do téměř jakýchkoliv podmínek (ostré oblouky, stoupání,...). Z praktického hlediska provozu s lidmi pak nemůže dojít ke skřípnutí neukázněného cestujícího mezi nárazníky (toho by si měl usměrnit buď vlakový personál, nebo zástupce za chovance odpovědný, nikoliv vlak samotný).
Zároveň lze kombinovat s dalším stupněm zabezpečení. Spojení vozů centrálním spřáhlem může být doplněno řetězem a háky, což slouží jako pojistka při roztržení soupravy.

Velmi podrobný článek o spřáhlech na www.drah-servis.cz.

Nápravy

Název této kapitoly je mírně zavádějící, protože zde hovořím spíše o pružení náprav.

Tato problematika může leckoho minout. Obvzlášť ty, co přechází z modelů menších měřítek (H0, tt,...), kde není potřeba nic takového řešit.
Pokud toto skutečně vynecháme, pak může člověk stát zmateně nad mašinkou a drbat se na hlavně, proč to vykolejuje...

Pojďme si tedy říct pár věci o pružení. Náprava, potažmo podvozek by se měl umět přizpůsobit trati. U některých strojů není odpružení tolik žádoucí (například u lokomotiv s malým rozvorem, či malým rozvorem na otočném podvozku), ale pokud i tyto vozidla budou pruženy, jízdní vlastnosti budou jistě lepší.

Takové pružení lze spáchat spousty způsoby. Bavíme-li se o uložení, pak je nejčastěji domek uložen v "konících" s kluzným pohybem nahoru a dolu. Alternativou, která eliminuje tření nutnost mazání kluzných ploch je uložení pomocí otočného bodu.

Bavíme-li se o způsobu pružení, pak se nejčastěji využívají silentbloky, či ocelové pružiny. U lokomotiv s menším rozvorem postačí pásek pryže.

Dalším tématem v této sekci je uložení náprav. Pokud je náprava pružena, pak její pohyb není na obou stranách stejná. Proto doporučuji pro uložení náprav používat naklápěcí ložiska. Platí to zejmena u těžších vozidel.

Z provozu - na voze, který měl uložení řešené klasickými ložisky se po delší době provozování obrousily osy do jakéhosi kužele v místě uložení. Bylo to způsobeno tím, že se ložisko nemohlo vyklopit a působily na něj takové síly, že se osa vytvarovala do tvaru, který umožní naklápění. Vůz musel být odstaven, neboť bylo nebezpečí prasknutí os. V jiném případě horzí při nerovnoměrném zatížení "zakousnutí" lotiška.

Speciálním odvětvým jsou třínápravové lokomotivy. Zde se to řeší buď hybnou nápravu (do stran), nebo jedné nápravě kupírovat okolky (jednodušší řešení) Profil tohoto kola bez okolků pak nemá žádné zkosení, protože se nepohybuje ve stejné dráze, jako ostatní kola.
Technická připomínka - jen tyto dvě možnosti nekombinovat. Náprava bez okolku nemá možnost se sama vycentrovat na koleji.

Nápravy je možné za poměrně rozumnou cenu zakoupit na:
www.17d-ltd.co.uk.
Poštovné z Británie není však úplně nejlevnější.
Nejlepší variantou je si je nechat vyrobit zakázkově na jakémkoliv soustruhu.

V tom případě výkresy v PDF zde:

Kola se na osu pak mohou nalisovat, navařit, zajistit čepem, ... Uchycení je čistě na vaší fantazii. Tloušťka samotné osy je pak samozřejmě také individuální podle stroje. Na lokomotivě E225 jsou osy silné 18 mm, v místě, které procházejí diskem 15 mm a v ložisku 12 mm. Opět zde platí pravidlo, že více není na škodu.

Podvozky

Podvozkové lokomotivy mívají lepší jízdní vlastnosti, protože se dokáží lépe přizpůsobit trati.

Podvozky mají však jisté parametry, které je třeba dodržet. Takový podvozek se totuž musí otáčet nejen kolem své osy, ale také mít vlastnost se vyklápět, aby se přizpůsobil nerovnostem trati.

Pro znázornění, jistá točna, na které se podvozek otáčí je podložena pryžovým pásem. V kombinaci s pruženými nápravami se tím zajistí dostatečná tvárnost vůči kolejnici

Otáčení podvozku lze vyřešit samozřejmě i jinak. Kombinace středové osy a kuličkové jednotky/ložisek, silonové kluzné plochy,... Čistě na fantazii každého.

Přenos výkonu

U bateriových lokomotiv je to vcelku zřejmá varianta přenos elektrický. U lokomotiv poháněných spalovacím motorem už to tak zřejmé být nemusí. Nabízí se zde mechanický přenos výkonu.

Na podvozkové lokomotivy se to však těžko aplikuje (přes kardany a podobně) a proto lze zde přistoupit take k přenosu elektrickému. V tomto případě se vše usnadní použitím elektrocentrály. Ta generuje stabilní (většinou) jednofázové napětí 230 V.

Jak ale s tím pracovat. Pokud zvolíme přenos stejnosměrný, pak je potřeba napětí usměrnit a snížit na použitelné hodnoty. Zde by měl posloužit průmyslový zdroj (ovšem nemám odzkoušeno). Do dokonalosti tento způsob pak dotáhli na brněnské TU47. Odkaz na webu www.steamer.cz.

Jedná se však o velmi sofistikovanou a poměrně nákladnou variantu. Já jsem proto pro svůj projekt zvolil přenos střídavý. Pomocí frekvenčního měniče se z 230 V jednofáze přemění na 400 V třífáze, s čímž pak pracují třízázové elektromotory. Tento systém je používán na lokomotivách na hradecké dráze. (Upozornění - mezi frekvenční měnič a elektromotor se nesmí nic jiného vkládat. Tudíž jističe umístit mezi měnič a elektrocentrálu).

Další na řadě experimentů je přenos hydraulický, který však ještě vyzkoumaný nemám.

Elektromotory

Pokud se tedy rozhodnete pro stavbu lokomotivy s elektrickým pohonem, pak dozajista narazíte na elektromotor!

A jaký emotor vybrat? Stejnosměrný, střídavý, výkon, ...

Začněme u motorů stejnosměrných. Mezi jejich výhody patří jednoduchost zapojení, dostupnost, cena, široký výběr a mnoho dalčích. Mezi nevýhody však zahřívání a větší nároky na údržbu. I přes to je nejpoužívanějším typem motorů pro toto odvětví.

Střídavé motory pak naopak disponují menšími nároky na údržbu a menšími tepelnými ztrátami.

Co se týče výkonu motoru, pak záleží na podmínkách, ve kterých je lokomotiva provozována. Na mobilní dráze je třeba větší hmotnosti i výkonu vozidla, neboť je provozováno v náročnějších podmínkách (stoupání, klesání, ostré oblouky, nerovná trať).

Příklad: Lokomotiva E225 o výkonu 2 x 750 W (značně předimenzované, avšak motory se kvůli své kontrukci hřejí) a hmotností 80 kg utáhne na mobilní dráze maximálně jeden ložený vůz, zatímco na stabilní nema problem se třemi vozy.

A jaký je ideální poměr výkon/hmotnost? Na lokomotivu E225 by postačily motory 2x 500 W (otevřené s větráním) a její hmotnost by se mohla zvýšit až na 120 kg.

Jak je vidno, jedná se tedy o velmi individuální věc, avšak lze to vymyslet:)...

Abychom tuto kapitolu neuzavřeli otevřeně, řekneme si přeci jen něco konkrétního. Každý motor umí překonat své hranice. Pro jejich životnost to může být však klíčové. Proto je dobré držet se následujícího pravidla.

V případě překročení této hodnoty se začíná motor nadměrně zahřívat. Při překročení cca 80 - 90 °C (na plášti 70 - 80 °C) se může motor nenávratně poškodit.

Tuto hranici lze ohlídat automaticky buď to omezovačem na regulaci (či frekvenčním měniči) nebo manuálně pomocí ampermetru.

Lze se tedy řídit následujícími třemi tvrzeními:
Pokud se motor dostane na hranici svého trvalého zatížení a vozidlo nejede - chce to větší výkon
Pokud se vozidlo nemůže rozjet z důvodu prokluzu kol - chce to vyšší hmotnost
Pokud to funguje - dobrý!

Stejnosměrné motory lze objednávat z polského webu www.magma.sklep.pl.
Mají zde velmi širokou nabídku motorů použitelných pro parkovou železnici za rozumné ceny.

Střídavé pak na www.levne-elektromotory.cz, kde musím vyzdvihnout výbornou zákaznickou podporu, kompatibilitu ostatních produktů a dobré ceny.

Regulace / Frekvenční měnič

Začneme opět stejnosměrem a tedy regulací.

Hlavním tématem zde je proudová špička motorů. Může se vyšplhat chvilkově až ke čtyřnásobku maximální hodnoty. Každý regulátor je schopný tyto špičky snášet. Jsou pouze chvilkové a objevují se hlavně při rozjedu vozidla. Ovšem se může k nim docházet i při jízdě na trati (například ve stoupání v oblouku s těžkou soupravou). Lze vybrat dostatečně výkoný regulátor, který je dokáže snést. Elektromotorům to však rozhodně dobře nedělá. Proto je nejlepší je úplně eliminovat.

Řešením je omezovač v regulátoru. Ne každý ho ovšem má. Pro ty levnější "číny" je tak alternativou ampermetr pro manuální omezování výkonu. Zde však není moudré šetřit.

Přepínání směru jízdy je možné buďto přímo regulátorem, nebo stačí z několika relé zhotovit H můstek.

Frekvenční měniče jsou pak více o nastavování. Jsou vyráběny poměrně univerzálně a proto si je každý uživatel donastaví podle toho, k čemu je potřebuje. Nastavení maximálního proudu, křivek a mnoho dalšího bývá samozřejmostí.

Frekvenční měnič se často používá v kombinaci s elektrocentrálou. Zde stojí za zmínku to, že by zmíněná centrála měla být uzpůsobena k napájení elektroniky.

A kde co splašit?
Regulátory:
www.4qd.co.uk/
www.bel-shop.eu/
www.neven.cz/
Měniče:
www.levne-elektromotory.cz

Benzínové motory

Sortiment benzínových motorů je poměrně rozsáhlý a mnohé z nich si přímo říkají o využití v mašince. Ať už od samotného motoru, až po komplety.

Součástí některých z nich není spojka, podle průměru hřídele lze však snadno vybrat správnou odstředivou spojku.

Zajímavou kapitolou jsou pak motokity. Sety určené pro motorizaci kola se dají snadno využít do lokomotivy a poskytují i solidní výkon. Pouze je třeba si dořešit startování, které je obyčejně řešeno nášlapem.

Další zajímavou možnost jsem viděl u kolegů v zahraničí, kdy si na orgány koupili dětskou čtyřkolku (125 ccm tuším) a kompletní pohon z ní použili do lokomotivy. Je to ve své podstatě geniální. Vše funguje jak má, nění třeba řešit kompatibilitu dílů a ty s větším výkonem (ty trochu dražší) mají v sobě zabudovaný i reverz. Jedinou nevýhodou je pak větší prostorová náročnost.

Reverzní skříň

Při koupi obyčejného motoru se setkáme s problematikou reverzu. Na ebay lze však sehnat velkou škálu reverzních skříní pod pojmem reverse gearbox používaných do motokár. A když se človek popasuje s podivuhodnými rozměry řetězových kol, pak má vyhráno.

Elektrocentrály

Výběr elektrocentrál je rovněž velmi rozsáhlý a každý si může vybrat tu, která mu svymi parametry nejvíce odpovídá. Dnes se dají sehnat i s poměrně nízkou hladinou hluku, pak také invertorové, které dávají jen tolik výkonu, kolik je zapotřebí a také jsou většina určené pro provoz s elektronikou. Tudíž poskytují co nejstabilnější výstup. Platí zde snad jen obecné pravidlo, že je potřeba si nechávat nějakou "výkonovou rezervu".

Například při výkonu lokomotivy 1500 W by měla centrála zvládat alespoň 2 kW.

Převody

Opět velmi individuální téma. Převody lze provést spousty způsoby, či dokonce tyto způsoby kombinovat.

Nejčastější převod je pomocí řetězů. Zde pouze stručně, na měřítka 5" a 7 1/4" jsou použitelnou velikostí řetězy 9,525 a 12,7. Větší neuškodí, menší se vytahají, či nezvládnou síly na ně působící. Pro lokomotivy, které nejsou určeny pro tahání mnoha lidí postačí i 25H. V každém případě řetězy potřebují napínat a to buď to stavitelnou polohou motoru/převodovek, či napínáky. Zde však musí být řetěz napínan z obou stran, protože lokomotiva je uzpůsobena jízdě na obě strany.

Ozubená kola - zde je jistou nevýhodou potřebná přesnost při výrobě. Uchycení motoru tak na nápravu připadá v úvahu pouze tlapově. Do ozubených kol se také nesmí dostat žádné nečistoty. Jako snadnější řešení se může jevit zakoupení čelní převodovky. Zde není žádné proti. Pokud to prostorově vychází, ušetří to spoustu práce.

Šnekové převodovky - mezi výhody i nevýhody patří jejich samosvornost. Rozebereme si to. U takových strojů není třeba řešit brzdu, protože škneková převodovka neumožňuje výběh. Je to však zároveň nevýhodou, protože při takovém náhlém zastavení působí velké síly, které můžou vést k destrukci převodovky. Řešením tak může být buď to vložit mezi motor a převodovku setrvčník, či nastavit brzdnou křivku v regulaci/měniči.

Další možnosti jsou například řemeny, kardany a mnoho dalších. S nimi však nemám osobní zkušenosti.

A kde díly na převody nakoupit? Solidní sortiment mají na www.mateza.cz, www.arkov.cz a www.levne-elektromotory.cz

Dále je otázkou, jaký zvolit převodový poměr. Jelikož se pohybujeme v odvětví modelařiny, kde clověk za svým modelem sedí a osobně ho obsluhuje, pak rychlost 15 km/h může připomínat blížení se rychlosti zvuku. Proto doporučuji převodovat pod tuto hranici.

Má to své výhody. Motory jdou více do tahu než do rychlosti a způsobuje to jejich menší zahřívání. Ve vyšší rychlosti dochází i na zdánlivě rovném svršku k velkým rázům, kterými trpí konstrukce vozidla. A v neposlední řadě je zde otázka bezpečnosti. Jelikož se stále pohybujeme na kolejích, může dojít k vykolejení. V takové rychlosti to rozhodně není nic hezkého a ani bezpečného. Proto pro provoz s lidmi je bezpečná rychlost do 10 km/h. Pokud se nějaký bobík rozhodne za jízdy vystoupit, není taková pravděpodobnost, že by kromě odřeného kolene vyváznul s nějakým jiným zranením.

Baterie

Do většiny lokomotiv jsou potřeba baterie. Například startovací autobaterie jsou naprosto nevhodná volba, protože nejsou stavěny na časte vybíjení a nabíjení. Ideální jsou trakční baterie. Vhodné jsou také LiFePO4, které však disponují vyšší cenou.

Chlazení

Všechny komponenty, co se pohybují se zahřívají. Proto je důležité dbát na dostatečné chlazení. Někdy stačí pouze součástku úplně neuzavřít a jindy je třeba požít ventilátory. Pokud se i přes použití ventilátorů některé komponenty přehřívají, je třeba zvážit, zda lokomotiva není příliš přetížená (soupravou).

Brzdy

Elektrické lokomotivy to mají v tomto ohledu značně "jednodušší", protože mohou využívat elektromotoru. V tomto případě lze použít jednoduchá zkratová brzda, kdy se spojí póly motoru. Dalším způsobem je pak protiproudová brzda, kdy regulátor přidává postupně výkon do opačného směru (odkaz zde).

Je vhodné na lokomotivu umístit také brzdu mechanickou (ať k brždění těžší soupravy, nebo zajištění při stání). Lze použít špalkovou, kotoučovou, či elektromagnetickou brzdu. Brzda lze spouštět elektricky, mechaniky (lankem), vzduchem, ...

Více o brzdění zde.

Ostatní

Dále by měl být na podvozku umístěn klakson, fanfára, zkrátka cokoliv, čím může strojvůdce dávat zvuková znamení. Tyto součástky mají zpravidla velký odběr, proto je vhodné je ovládat pomocí relé.

Vyhledávání

Nejbližší akce: