Борис Барковсков - Модели железных дорог
Степень соответствия оригинала и качество изготовления сложных моделей подвижного состава во многом зависят от практических способностей моделиста. Постройка моделей требует определённых навыков по обработке материалов, умения пользоваться различными инструментами. Поэтому начинающим любителям рекомендуется постройка наиболее простых по конструкции моделей.
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
lк = dк π = 21,3 ∙ 3,14 = 67 мм,
тогда необходимая частота вращения ведущей оси модели для нашего примера будет
nк = v : lк = 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 = nдв : nк = 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 Нв (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 Нв (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.
Рис. 171. Экипажная часть модели паровоза:
а — без привода; б — с приводом; 1 — рама; 2 — бегунковая тележка; 3 — рессоры; 4 — рессорные подвески; 5 — балансиры; 6 — оси; 7 — прижимная пластина; 8 — электродвигатель; 9 — редуктор
Затем приступают к декоративному оформлению рамы. На полотнах рамы высверливают отверстия диаметром 0,8 мм (можно не сквозные) в местах расположения топочных связей. Делают имитацию заклёпочных и болтовых соединений рамы. Для этого на раму можно напаять или наклеить пластинки меди, латуни толщиной 0,2 — 0,3 мм с выдавленными заклёпочными головками. Способ декоративного воспроизведения заклёпочных швов на тонком листе описан в главе X. Головки крупных болтов можно имитировать другим способом — в полотнах рамы сверлят отверстия диаметром 0,5 — 1 мм и в них вставляют отрезки проволоки соответствующего диаметра, выступающие над полотнами рамы на 0,5 мм. Для удобства сборки детали рессорного подвешивания изготавливают из того же материала, что и раму. Листовые рессоры можно сделать при помощи штангенциркуля. В заготовке толщиной 1,5 — 2 мм сверлят отверстие диаметром 0,5 мм. По нониусу движок штангенциркуля устанавливают на размер, соответствующий радиусу изгиба рессоры; подвижную ножку штангенциркуля вставляют в отверстие в заготовке, а неподвижной ножкой на заготовке прочерчивают канавку. Изменяя по нониусу расстояние между ножками штангенциркуля на 0,2 — 0,3 мм, на заготовке наносят канавки по числу листов в рессоре. Далее, выпилив из общей заготовки необходимый элемент, его обрабатывают напильниками и надфилями, придавая конфигурацию рессоры. Рессоры также можно делать наборными из отдельных пластин толщиной 0,2 — 0,3 мм. В средней части рессоры накладывают хомут из полоски толщиной 0,3 — 0,5 мм. Рессоры крепят к раме через рессорные подвески и балансиры.
