Konstrukce a výpočet převodů v železničních modelech

Honzíkovy vláčky mne požádaly, abych něco napsal o vypočtu převodů v železničních modelech. Mnozí si myslí, že je to něco složitého, ale opak je pravdou – je to velmi jednoduché. Pokusím se jednoduše a s pomocí obrázků toto téma objasnit. I když pracuji v N-ku (1 : 160), výpočty převodů pasují na všechny modelové velikosti. Je třeba si uvědomit, že i když například modely v měřítku H0 mají asi dvakrát větší kolečka, takže mašina pojede dvojnásobnou rychlostí, že se pořád jedná o modelovou rychlost, ale odpovídající měřítku 1 : 87.

A. Konstrukce převodů se mezi výrobci ustálila ve dvou řešeních

  Zaprvé, šnekové kolo je na hnané nápravě a šnek je buď přímo na ose motoru, nebo je spojen s motorem kardanovou hřídelí s klouby, či jen silikonovou trubičkou (obr. 1).

Obr. 1 – Převod pomocí šneku

  Stejná varianta je na obr. 2. Zde je ale navíc vložen další převodový mezistupeň ze složeného šnekového a čelního kola, které jsou spolu pevně spojené. Na nápravě je tedy čelní ozubení.

Obr. 2 – Šnekový převod s vloženým převodovým kolem

 

  Druhou variantou je, že na hřídeli motoru je pastorek s čelním ozubením, který zabírá do druhého čelního kola na šnekovém hřídeli (obr. 3). Z toho vychází další varianty podle potřeby převodového poměru mezi motorem a nápravou.

Obr. 3 – Převod se dvěma šnekovými převody

  Základní převod je dán počtem zubů převodových kol na nápravě modelu. Je jedno, jestli je tento převod konstruován jako záběr šnekových, nebo čelních ozubených kol.
  U mnohých modelů je tento základní (hlavní) převod jediný. Např. u trakčního vozidel v měřítku H0 je možné mít na nápravě dostatečně velké ozubené kolo s potřebným počtem zubů. V měřítku N s podstatně menšími pojezdovými kolečky, ale není možné na nápravu namontovat ozubené kolečko s větším průměrem a tedy i větším počtem zubů, a proto je potřeba základní převod doplnit dalším převodovým stupněm pro zpomalení.
  Jako příklad uvedu staré známé modely od firmy PIKO, které mají jen takto konstruovaný základní převod. Šnek na ose motoru pohání přenosové kolo a toto zabírá přímo do ozubení nápravy. Na nápravě je 8 zubů, tedy převodový poměr od motoru je 8 : 1. Jednochodý šnek na jednu otáčku motoru pootočí ozubené kolo o jeden zub. Původní motory jsou nízkootáčkové , 6000 – 8000 ot/min. I tak jezdily tyto modely velmi rychle a špatně se daly regulovat v nízkých otáčkách.
Dnešní motory běžně dosahují za minutu 12000 a více otáček, a proto je potřeba také převody změnit na poměr 16 : 1 a někdy i mnohem více. 

Na obr. 4 je základní převod doplněn dalším „přenosovým“ kolem. Toto kolo slouží pouze k přenosu kroutícího momentu na další kola. Nemění se jím převodový poměr od motoru, je jedno kolik má zubů. Jen se točí rychleji nebo pomaleji.

Obr. 4 – Převod doplněný „přenosovým“ kolem

 

B. Převodový poměr a jeho výpočet

Co je to vlastně převodový poměr?

  Převodový poměr je číslo, které udává kolikrát jsou vyšší otáčky hnacího kola od pohonu (motoru), než kola hnaného. Vztaženo na jednu otáčku hnaného kola. Uvádí se jako např. 2 : 1, což znamená, že hnací kolo se otočí dvakrát, aby se hnané kolo otočilo jednou.

Příklad výpočtu podle obr. 1: Jednochodý šnek je považován za ozubené kolo s jedním zubem. Jedna otáčka šneku pootočí šnekové kolo o jeden zub. Převodový poměr mezi ozubenými koly se počítá následně: Větší ozubené kolo (větší počet zubů) se dělí menším kolem (menší počet zubů)  = převodový poměr

Šnekové kolo má např. 20 zubů

 

Příklad podle obr. 2: Poměr dvou kol spojených na jedné ose

 

Celkový poměr převodovky obr. 2  Vynásobí se základním převodem. Je-li na hnané hřídeli např. 20 zubů  x 2 = 40
Celkový převod od pohonu je 40 : 1
Ještě zopakuji:
Základní převod se vynásobí poměrem pomocného převodu.

 

Příklad podle obr. 3: Pastorek na motoru má 10 zubů, čelní ozubené kolo na šnekové hřídeli 30 zubů

Výpočet celkového převodového poměru na obr. 3:
Převodový poměr dvou kol se vynásobí základním převodem, tedy počtem zubů hnané nápravy.
Je-li na ose kolo s 15 zuby, tak platí  15 x 3 =  45
Celkový převodový poměr převodovky podle obr. 3  je tedy 45 : 1
Pastorek na motoru se musí otočit 45krát, aby se hnaná náprava otočila jednou.

Takto lze snadno spočítat převod v jakékoliv mašině, stačí spočítat zuby na ozubených kolech.

.

C. Závěr

  Dobře zpřevodovaný model lokomotivy by měl mít dobré jízdní vlastnosti. Rozjíždět by se měl plynule, bez výrazného trhnutí a měl by plynule reagovat na napětí. Při optimální modelové rychlosti by měl mít motor otáčky asi ve ¾ rozsahu. Vyšší otáčky způsobují větší hlučnost a vibrace. Do stoupání by model neměl výrazně zpomalovat a v klesání  zrychlovat.

Obr. 5

  Na obr. 5 je vidět, že nejmenší síla k roztočení kola je na tečně (zelená šipka). Pokud  je na ose nápravy ozubené kolo jen polovičního průměru, je potřeba dvakrát větší síla (červená šipka). Tím se velmi zvyšuje tlak na šnek a jeho ložisko, zvyšuje se tření a zmenšuje účinnost převodu. Zvláště do stoupání se soupravou vozů.
  Proto je vhodné při konstrukci převodů použít na základní převod co největší průměr ozubeného kola, tj. co největší páku.

Jak lze jednoduše, ale jen přibližně, určit rychlost modelu?
  Ujede-li model v měřítku N 1 metr za 10 sec, jede modelově 60 km/hod., pokud stejnou vzdálenost ujede za poloviční čas (5 sec) pojede 120 km/hod.
  Ve velikosti H0 měříme 2 m, nebo jede poloviční rychlostí.

Pro modelové rychlosti vychází přibližně tyto převodové poměry – pro motory více jak 12 000 ot/min.:

14 : 1 až  18 : 1  rychlíkové mašiny   přes 120 km/hod
18 : 1 až  24 : 1 mašiny a soupravy  80 – 120 km/hod
24 : 1 až  30 : 1 motorové vozy  60 –  80 km/hod
30 : 1 až  46 : 1 malé posunovací lokomotivy 30 – 60 km/hod
 

Poznámka autora: Tento článek o konstrukci a výpočtu převodů v železničních modelech jsem zpracoval na přání vydavatele Honzíkových vláčků, protože mne dlouho přemlouval, především v návaznosti na vydaný článek o stavbě pojezdu pro T466.2 Kocour – ZDE. Považuji však za potřebné uvést, že v tomto oboru jsem amatér, vše co jsem popsal vychází z mých vlastních zkušeností, které jsem časem získal, při zpracování textu jsem nepracoval s žádnými odbornými podklady. Pojal jsem vše pouze jako informativní jednoduchou formu seznámení se s problematikou převodů v železničních modelech určenou pro nejširší okruh zájemců. Není to tedy žádný návod ani přesná instrukce. Doufám, že to takto bude bráno.

Schéma podle autora zpracoval hlav; ilustrační foto v perexu – zdroj: internet

 

 

 

Rubrika: Mechanika, TECHNIKA, ZPRÁVY

Vložit komentář

Text komentáře: