KC57ブログKC57ブログ蒸気機関車とか、整備新幹線とか、マニアックに考えてみる。新幹線と飛行機や欧州との比較の図(10/28)あまりアップできる写真も無いんだが(07/14)需要予測用のファイルと、人口と需要予測と経済の関係について。ないブログに表示されています。新しい記事を書く事で広告が消えます。|蒸気機関車におけるピストン・クランク機構のバランシングモノを往復運動させるにゃ力が必要なり。回転させれば遠心力が働く。クランク振り回すのはハンマー投げと同じこと。普通は振動が発生して良いことなんかひとつも無いので、これをどうにか釣り合わせようとする。そんな話の蒸気機関車版。足回りの、運動しててアンバランスそうな部分に注目する。各部名称はよろしいでせう。ビッグエンド、クランクと、軸をはさんで反対側についてる錘。これは完全にバランスしてて、遠心力どうしは打ち消しあっている。これがバランシングの基本となる。次にピストン・クロスヘッド・スモールエンドに注目すると、これは往復運動するばっかりなので慣性力がレール方向に生じる。これはほっとけばそのまま振動のネタになるので、バランシングを施す。慣性力は、はじっこで最大になる。はじっこになったときをの全体を見て、働いてる力の合計を見る。すると、合計の力と反対向きに錘の遠心力が働いてるので、その分錘を重くすることで、慣性力を100%打ち消してみる。クランクの遠心力の分から超過させる。見合うだけ増やしたら、水平はゼロになった。水平方向の振動は無くなった。・・・クランクが縦になったときを見てみると、超過ぶんは相手が無いのでそのまま縦方向の力となって軸重を変動させてしまう。これがハンマーブロウである。ようするに、バランシングとは錘を使って往復慣性力が働く方向を90度変えることなんである。このハンマーブロウは線路を破壊したり、スリップの元になったりと悪いことばかり。往復部は釣り合わせたい。蒸気機関車では、一般的には妥協して33~50%だけ釣り合わせることになる。国鉄では25%しか釣り合わせなかったためレール方向の振動が激しかったんである。2、計算する何をやってるかイメージがつかめたところで往復慣性力と超過釣合の計算をする。往復部の変位の取り方は弁装置の項でやった通りにする。簡単にするため・・・というよりは蒸気機関では一般的な手法として、変位x=-クランク半径R×cos(クランクの進角θ)を用いる。ここで角運動量ωを確認。遠心力f[kg]=質量m[kg]×回転半径r[m]×角運動量ω[rad/秒]^2遠心力f[N]=質量m[kg]×回転半径r[m]×角運動量ω[rad/秒]^2÷重力加速度g[m/秒^2]さて、超過釣合錘の遠心力の作用点はクランクの中心なので、そこから遠心力の矢印を書いて、これを水平と垂直に分解して慣性力と一緒に図示してみる。垂直分力はそのままハンマーブロウとなる。釣合率ξ[%]=m×r÷(M×R)×100内燃機関のようにロッドが短い機関を考えるときは、往復部について2θの項まで考えておけば充分である。