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	<title>ライブスチームの部屋</title>
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	<description>趣味の部屋</description>
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		<title>6 返りクランク</title>
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		<pubDate>Mon, 06 Feb 2012 04:24:52 +0000</pubDate>
		<dc:creator>ojisan</dc:creator>
				<category><![CDATA[走り装置]]></category>

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		<description><![CDATA[機関車の前進、後進を切り替えるには、シリンダ内のピストンの前方、後方どちらに蒸気を給気するか決める必要があります。 動輪のクランクピンが、動輪中心より下側にあるとき(左上図)は、ピストンの前方に蒸気を給気するとピストンが後方に押され、動輪は前進方向に回転します。 逆に、動輪のクランクピンが、動輪中心より上側にあるとき(左下図)は、ピストンの後方に蒸気を給気するとピストンが前方に押され、動輪は前進方向に回転します。 このため、クランクピンの位置がどこにあるのかを検知してシリンダへの給気を制御するピストン弁を動かす必要があります。 クランクピンの位置を検知して加減リンクの傾き加減を操作してピストン弁の移動方向を決めるのが返りクランク(リターンクランク)と偏心棒です。 返りクランクはクランクピンに取り付けられています。 これ自身はクランクピンを中心にして回転するといったことはなく、ある角度をもってクランクピンに固定されており、クランクピンと一緒に動きます。 左上図のようにクランクピンが真下にある状態のとき、返りクランクは偏心棒を押し、加減リンクは後ろに傾いた状態となっています。その結果、心向き棒は前方に押され、ピストン弁も前方に移動します。 左下図のようにクランクピンが真上にある状態のとき、返りクランクは偏心棒を引っ張り、加減リンクは前に傾いた状態になっています。その結果、心向き棒は後方に引かれ、ピストン弁も後方に移動します。 この動きによって、前後どちら側の給気ポートを開くかが変わってきます。 蒸気機関車の図面(設計図)には、弁線図というものがあります。 これは、加減リンク、心向き棒、合併テコ、返りクランクが締め切り率を変えていったときどのような範囲で動くかといったものが書かれたものです。 ちなみに、C59形機関車の場合、弁の最大行程は148mmとなっています。つまり、前進か後進のフルギヤにしたときのピストン弁は148mm動くということです。 また、動輪の中心からクランクピンの中心までの距離は330mmですので、ピストンはその倍の660mmのストロークを持っているということになります。 蒸気機関車の仕組み(構造) 1 主台枠と中間体 2 逆転機構 3 加減リンク 4 合併テコ 5 クロスヘッド、連結棒と動輪 6 返りクランク Googleで検索]]></description>
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		<title>5 クロスヘッド、連結棒と動輪</title>
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		<pubDate>Sun, 05 Feb 2012 02:51:40 +0000</pubDate>
		<dc:creator>ojisan</dc:creator>
				<category><![CDATA[走り装置]]></category>

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		<description><![CDATA[ピストン棒の一端にはクロスヘッドが取り付けられています。 クロスヘッドは、ピストンの往復運動を主連棒を介して動輪の回転運動に変えるためのものです。 主連棒は、動輪の中心からずれた場所に取り付けられているクランクピンを介して動輪を回転させます。 すべり棒は、クロスヘッドが前後に移動するときのガイドとなる役割をします。 ピストンが前後に移動するときのクロスヘッド、主連棒と動輪の回転する角度は左図のようになります、 主連棒が取り付けられる動輪は俗に主動輪とも呼び、この動輪がレールに粘着する力を利用して機関車を動かしていきます。 このとき、牽引力を増すために他の複数の動輪にも回転する力を与えています。 これが、連結棒です。 連結棒は動輪全てを繋ぐ一本の棒ではなく、それぞれの動輪間を繋ぐ複数の部品でできています。 動輪の数が3組あるC形の機関車では2本、動輪の数が4組あるD形の機関車では3本の連結棒があります。 左図は動輪間を連結棒でつないだ状態です。 主連棒は連結棒の外側に取り付けられます。 動輪の中心からずれた位置にあるクランクピンに重量のある主連棒、連結棒をとりつけた状態で動輪が回転すると、当然ながらブレが生じます。 このため、クランクピンの反対側にはその重量に応じたウエイトをつけておくことが必要です、 そのウエイトがバランスウエイトと呼ばれるものです。 自動車のホイールはタイヤを組み付けた際に必要なおもりをつけますが、蒸気機関車の場合、おもり分を換算した輪心として鋳込まれています。 主動輪は連結棒の他に主連棒、返りクランクなど他の動輪にない部品が取り付けられますのでバランスウエイトも大きくなっています。 蒸気機関車の仕組み(構造) 1 主台枠と中間体 2 逆転機構 3 加減リンク 4 合併テコ 5 クロスヘッド、連結棒と動輪 6 返りクランク Googleで検索]]></description>
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		<title>4 合併テコ</title>
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		<pubDate>Fri, 03 Feb 2012 12:08:41 +0000</pubDate>
		<dc:creator>ojisan</dc:creator>
				<category><![CDATA[走り装置]]></category>

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		<description><![CDATA[心向き棒につながってくるのが合併テコです。 合併テコの一端は心向き棒、もう一端はクロスヘッドにつながれた結びリンクとつながっています。 この合併テコがシリンダへの蒸気の給気を制御するピストン弁を動かします。 左の図の赤い線で示した位置は、静止状態で逆転機を前進フルギヤにしたときの状態です。 心向き棒が加減リンクの弧に沿って動き、前方方向に移動し、合併テコを前傾させようとします。 この結果、ピストン弁も前方に移動します。 機関車が動き始めるとクロスヘッドも動き始め、同時に動輪の動きに連動して加減リンクの傾く角度も変わってくるため、合併テコは面白い軌跡を描きます。 蒸気機関車の仕組み(構造) 1 主台枠と中間体 2 逆転機構 3 加減リンク 4 合併テコ 5 クロスヘッド、連結棒と動輪 6 返りクランク Googleで検索]]></description>
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		<title>3 加減リンク</title>
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		<pubDate>Thu, 26 Jan 2012 06:57:35 +0000</pubDate>
		<dc:creator>ojisan</dc:creator>
				<category><![CDATA[走り装置]]></category>

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		<description><![CDATA[2 逆転機構で述べた逆転軸腕につながってくるのが加減リンクです。 蒸気機関車の側面で前後に揺れているのが加減リンクで、左の図の青い部分です。 加減リンクは、加減リンク体を2つの加減リンク側がはさむ構造となっており、弧を描いた形状となっています。 加減リンク体の中央の溝は研磨され、円弧状の溝にそって滑り子が移動できるようになっています。 滑り子には心向キ棒がとりつけられます。 心向き棒の後端にはツリリンクがつき、2 逆転機構で述べた逆転軸腕によって前進時は押し下げられ、後進時は引き上げられます。 ツリリンクによって押し下げられたり、引き上げられたりした心向き棒は、加減リンク体の弧にそって移動するため、前進や後進のときは中立のときに比べてその先端が前方に移動することになります。 加減リンク体の下部は動輪の返りクランクと連結されており、動輪のクランクピンの位置によって前傾や後傾するように動きます。 左の図は加減リンク体が後ろに傾いた状態です。 前進のときの心向き棒の前端は中立のときより前方に移動します。 逆に、後進のときの心向き棒の前端は中立のときより後方に移動します。 左の図は加減リンク体が前に傾いた状態です。 前進のときの心向き棒の前端は中立のときより後方に移動します。 逆に、後進のときの心向き棒の前端は中立のときより前方に移動します。 心向キ棒の前端の移動量は、滑り子の位置がリンク体の中央から遠いほど大きくなります。 逆転ネジを回しきって、前進フルギヤ、後進フルギヤとしたときは滑り子の位置がリンク体の中央から一番はなれた状態で、心向キ棒の前端の移動量が最大となります。 この位置から逆転ネジを徐々に戻していくと滑り子は徐々にリンク体中央に近づいていき、心向キ棒の前端の移動量が小さくなっていきます。 この心向キ棒の先端には合併テコがつき、シリンダへの給排気を制御するピストン弁を動かします。 心向キ棒の移動量が大きくなるとピストン弁の移動も大きくなり、シリンダへの給気口が長く開いていることになります。逆に、給気口を閉じて蒸気の膨張を利用してピストンを押す時間は短くなります。 心向キ棒の移動量が小さくなるにつれ、シリンダへの給気口が開いている時間は短くなり、締め切ったシリンダ内で蒸気を膨張させる時間が長くなります。 発車時や上り勾配で力強くピストンを押したいときには、心向キ棒の移動量が大きくなるようにしておいて加減弁開いて蒸気をどんどん送り込んでいけばよいことになります。 機関車に速度がついてきて、さらに平坦な路線でさほど力が必要でなくなれば、心向キ棒の移動量を小さくして蒸気の膨張する力を有効に利用すればよいことになります。 (さらに惰性で十分なときは蒸気も供給せず、絶気運転となります。) 機関車が停止している状態から前進または後進するためにシリンダに給気するとき、ピストンの前側から給気するか、後側から給気するのか決める必要があります。 これは、加減リンク体が前傾しているか後傾しているかによって決まりますが、別項で改めて。 蒸気機関車の仕組み(構造) 1 主台枠と中間体 2 逆転機構 3 加減リンク 4 合併テコ 5 クロスヘッド、連結棒と動輪 6 返りクランク Googleで検索]]></description>
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		<title>2 逆転機構</title>
		<link>http://www.over-rabbit.com/hobby/live-steam/mechanism/runningdevice/682</link>
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		<pubDate>Fri, 20 Jan 2012 08:36:12 +0000</pubDate>
		<dc:creator>ojisan</dc:creator>
				<category><![CDATA[走り装置]]></category>

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		<description><![CDATA[蒸気機関車の運転台の左側=機関士側には機関車の前進と後進を切り替えるための逆転ネジがあります。 この逆転ネジを回転させることで、それに連動して逆転棒が前後に動く仕組みです。 逆転機(リバー)は単純に前進と後進を切り替えるだけでなく、シリンダに蒸気を送る加減弁の開度と併せて出力を調整するためのものでもあります。 逆転機の動作の前に、ピストンの前後運動を確認しておきます。 4サイクルエンジンでは混合気の比率や着火タイミングの変更等々で回転数を変えたりしますが、給気、圧縮、燃焼、排気のどの行程でも弁の開け閉めのタイミングはタイミングベルト等で制御しているため一定です。 (vtecのように回転数に応じて動作する弁の数を切り替えるものもありますが、弁が開き始める、閉じ始めるといったタイミングは一定でしょう。たぶん。新しいエンジンは知りません(^^;) 蒸気機関車のピストンの移動する行程は大きく、給気、膨張(締め切り)、排気、圧縮の行程にわけられます。 給気行程でシリンダに蒸気が満たされ始めるとピストンが移動していきます。 この図の弁はすべり弁と呼ばれるもので、実際の機関車の多くやそれを模した大型の模型機関車では弁の部分もピストンになっているピストン弁が使われています。 すべり弁は小型の模型機関車などピストン弁の加工が難しいときによく使われています。 ここでは、作図が簡単なので、すべり弁を例にしています。 ピストン弁の場合は給気や排気の場所が異なりますが、それについてはおいおい・・。 シリンダに蒸気を送り続ければピストンは死点まで移動しますが、蒸気を大量に使用することになります。 そこで、ある程度の蒸気をシリンダに送り込んだ後、給気の弁を閉じます。 蒸気は膨張する性質を持っていますので、シリンダ内に閉じ込められた蒸気はピストンを押し続けます。膨張(締め切り)の行程です。 膨張した蒸気に押されたピストンは死点に達します。 死点に到達したピストンは、シリンダの反対側に給気することで押されて戻ることになりますが、その際に排気を行うことになります。(反対側のシリンダは給気、膨張の行程です。) 排気が終了する直前の死点前では再び弁が閉じた状態となり、排気し切れなかった蒸気が圧縮され、死点に到着するピストンの緩衝となります。 この給気、排気を行う弁のタイミングを調整しているのが逆転ネジからつながる各種のリンク装置で、シリンダに送り込む蒸気の量を調整しているのが運転席にある加減弁です。 逆転機を操作して早く締め切るようにすれば、使用する蒸気の量は少なくてすみますが、発車時など力が必要なときに少ない量の蒸気をシリンダに閉じ込めても機関車が動き出すほどの力でピストンを押すほどには膨張しません。 一方、締め切りのタイミングが遅いままで走行すれば蒸気の使用量はどんどん増えます。 この締め切りのタイミングはカットオフと呼ばれています。 逆転機を極端まで落とした状態で加減弁を開き、機関車が動き出したら動輪が1回転もしない時点でカットオフ・・ テレビやビデオなどで見かける運転風景です。 機関士によってカットオフを多用する人、加減弁での操作を多用する人などさまざまなようです。 もちろんカットオフと加減弁の開度の目安となるものがありますが、やはり目安は目安。 当然ながら実際の運転にあたっては、これから先の勾配の様子やボイラーの状態を加味しながら運転していたようです。 例えば、上り勾配が控えているのに蒸気圧が低かったり、水位が低いときは早めにボイラーの状態を定位にしなければなりません。 石炭を燃やすには通風が必要で、シリンダからの排気やプロアの使用が必要になります。 平坦な区間等でシリンダに供給する蒸気が少なくて排気圧が小さい、ブロアだけでは十分燃えない、といったときなどリバー50くらいの強力行とさせ、一時的には蒸気の使用量がぐっと増えるものの、石炭をどんどん燃やすしてボイラーの圧力を上げるようにするときもあったとか。 もちろん、石炭の種類によっても燃え方が違ったようですし、機関車の個体によっても蒸気のあがりやすさが違ったようですから、それらも加味して。 経験にもとずく職人技の世界だと思います。 ミニSLの場合も実物と同様にカットオフもできます。 が、トレーラの乗客の乗り降りも多く機関車にかかる負荷は常に変動していますし、急なカーブが多かったり。 蒸気の使用量がどう変化したかなど、はっきりいってわかりません。 蒸気圧が落ちたら、とにかく石炭を燃やすしかないですから、今日は燃費がいいなんて考えませんし。 カットオフしていくとブラスト音も変わっていきますが、速度が速くなるといろいろなノイズも大きくなりますし、惰性で動く部分があるので加減弁は閉じぎみにするためブラスト音も小さくなってしまいますのでカットオフによるブラスト音の変化はわかりにくいと思います。 負荷が大きいとブラスト音も力強く変わってきますので、お客さんをたくさん乗せてフルギヤのまま低速で走っていた方が排気音は楽しめると思います。 1番ゲージの機関車も5インチの機関車も運転台の上のエアーテストで加減弁を開いたまま逆転ネジの操作をして動輪の動きを眺めていると、フルギヤの位置から逆転機を引き上げていくにつれ車輪の回転速度もあがっていきますが、そのうちに徐々に回転が落ちて、中立位置では回転が止まります。それでも逆転機を回し続けると今度は車輪は逆回転となります。面白いもんです。 では、逆転機の動作です。 逆転ネジはその場でくるくる回転するように固定された雄ネジです。 位置が固定された雄ネジを回転させると、その外側にある雌ネジの側が前後に移動することになります。 この雌ネジについているのが逆転棒です。 右回りに回転させて極端までリバーを落とすと前進フルギヤ、左回りに回転させていくと後進フルギヤです。 フルギヤといっても自動車のような歯車ではありませんが。 C62など戦後の大型機関車ではこの逆転棒を前後させる動作を圧縮空気を利用した装置で行うものがあります。動力式逆転機です。 逆転棒の先には逆転軸腕がつきます。 こちらは機関車左側ですが、機関車右側のシリンダの逆転も制御するため逆転軸を介して右側のツリリンク腕につながります。 逆転軸はボイラーの下を横切るため湾曲した形になっています。 逆転軸は加減リンク及び逆転軸受け(C59では「加減リンク及び逆転軸受け」として一体化しています)につきます。 加減リンク受けはモーションプレートと呼ばれているものです。 加減リンク及び逆転軸受けは主台枠の間にある中間体に取り付けられます。 フレームに中間体、加減リンク及び逆転軸受け、逆転軸、逆転棒がつくと左の図のようになります。 逆転ネジを右回りに回転させる ↓ [...]]]></description>
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