О моем опыте моторизации кита электросекции СР3 (травленка)

[Ершов Эдуард]

У меня была давняя задумка сделать свой вариант моторизации этого кита. Также вдохновения придавали работы коллег, например вот эта.

Ставил себе следующие цели и критерии:

1) привод устанавливать в средний вагон 3-вагонной секции, - чтобы держать кабины машинистов свободными. А также - чтобы обеспечить одинаковое функционирование сцепок при ходе вперед и назад (первый вагон толкается, а последний вагон - тянется. А при реверсе - функции сцепок меняются местами).

2) оставить салон максимально "пустым на просвет", - чтобы в салоне не было видно моторов и редукторов. Всю механику по возможности разместить в районе тамбуров, где двери и окна - более узкие, а окно в туалете можно сделать непрозрачным (закрасить белым или черным).

3) при зрительной пустоте салона - не упустить возможностей для хорошего балластирования моторного вагона. Конечно, грузовых поездов эсэрка таскать не будет, но балластирование однозначно улучшает электрический контакт с рельсами, а убавить балласт при необходимости - всегда можно.

4) меня давно разбирало любопытство - как будет работать на локомотиве китайское изделие N20: "микромотор 12в + металлический соосный редуктор", которое стОит дешево и массово продается на ебее (искать на ебее по словам "gear motor 12v 4000 rpm"). Использование такого двигателя обещает идеально-плавное трогание с нуля, и медленный ползучий ход.

5) и, естесственно, - использовать мою любимую технологию травленки.

Работы еще много, буду рассказ добавлять по частям. Несколько изображений:

Для начала построил 3-мерный чертеж в Турбокаде. Чертил вагоны сразу "в кривой 360 мм", чтобы сразу видеть положение тележек и сцепок в самой тесной кривой, которую потребуется проходить.

Общая компоновка моторного вагона. Некоторые элементы конструкции видны на просвет через окна, но салон я старался оставить максимально свободным на просвет.

Тот же ракурс, но без кузова, и без внутренних несущих элементов

Разработана и протравлена пластина из латуни 0,35 мм. Заказывал травленку в Чехии: они без проблем соглашаются сделать единичный заказ, и сверхмалый тираж, и через 1-2 недели посылка с заказом уже приходит.

Разрезанные детали.

Основой конструкции является "сендвич" из латунного листа, вклеенного эпоксидкой между пластиковой рамой и пластиковой пластиной с сиденьями.

В пластиковой раме сделал вырезы под приводную тележку и поводки сцепок. А также с левой стороны сфрезеровал часть рельефа "балок", - чтобы приводная тележка имела необходимую подвижность вокруг шкворня.

[Ершов Эдуард]

Заготовка кессона. Его внутренний объем предназначен для закладки свинцовой дроби с клеем (для балласта). Два таких кессона служат основой пространственной конструкции в районе "туалета" моторного вагона. Прямоугольный вырез каждого кессона после сборки окажется напротив окон вагона, обеспечивая прозрачность на просвет.

Собранная конструкция из кессонов и тамбурной перегородки, в районе "туалета" моторного вагона

Снизу все выступающие язычки травленки зачищены заподлицо, и тщательно удалены следы припоя и любые неровности. Поверхность нарочито сделана шершавой (бормашиной с шарошкой), - чтобы лучше держался эпоксидный клей при сборке сендвича.

В простейшей дюралевой форме отлил 18 прямогульных свинцовых грузиков

Вклеил (на эпоксидку) грузики в ниши под каждым сидением. Важно не допускать выступания грузиков за нижнюю плоскость пластмассовой накладки - чтобы сэндвич склеился без пузырей, пустот и перекосов. Округлый вырез справа сделан под поводок сцепки, о нем расскажу позже.

[И.В.А.Н.]

Добрый день Эдуард!
С великим почином!

Тема весьма и весьма интересная и просматривая Вашу схему привода Gen_View.JPG возникло пара вопросов:

1. зачем так высоко поднят двигатель, нельзя-ли его опустить на пол секции исключив большую и видимую диагональ кардана через весь вагон?

2. почему-бы, как вариант, не рассмотреть решение - привод гибким валом, например по типу боуденовского тросика в оплетке, как привод у аналогового спидометра?

Возможно, на непринятие подобных решений что-то повлияло
и у Вас были на то весомые аргументы.
Если не затруднит, озвучите их пожалуйста.

[Ершов Эдуард]

В плато впаял латунный шкворень, с резбой М2 на конце

Спаял поводок: несколько травленых деталей, взаимно позиционирующих друг друга в трех измерениях, плюс стальной стержень диаметром 2,5 мм. В круглое гнездо вклеил шарикоподшипник (серая масса на фотографии - это "холодная сварка", эпоксидный клей для металлов, с добавками, придающими компаунду густо-серый цвет).

Поводок надет на шкворень и зафиксирован гайкой М2 с шайбой, и оттянут пружиной. Пружина предназначена для мягкого самоцентрирования поводка.

Один из главных узлов: приводная тележка от латунной модели американского тепловоза RS-1 фирмы Alco Models. Тележки оставались (и долго валялись) после переделки RS-1, и имеют прочную, - хотя и несколько архаичную, - конструкцию: продольный вал с червяками вращает обе колесные пары, сидящие в бронзовых подшипниках.

Родные цельные колеса диаметром 11 мм были спрессованы с осей, и были напрессованы спицованные колеса 12 мм фирмы Tenshodo.

База тележки была 31 мм, а для СР3, как известно, нужно 30 мм. Силуминовый литой корпус тележки позволил легко снять по 0,5 мм в подшипниковых вырезах на фрезерном станке, сблизить оси на нужную величину и зафиксировать латунными вкладышами.

Тележка разбирается на винтах, по нескольким плоскостям разъема. Видно белые нейлоновые шестерни, и стакан кардана (отлит одной деталью с первой шестерней). Обратите внимание на шкворень тележки с белыми втулками (нижняя надета на шкворень, а верхняя лежит на столе): от точности прилегания этих втулок к отверстию в раме будет зависеть легкость качания тележки и противостояние кузова поперечному раскачиванию.

[Ершов Эдуард]

Переходим к "силовой установке" )))).

Для начала - общие габариты, взятые из интернета. Изделие имеет номинальное напряжение 12 вольт и вращается на выходе 4 тыс. об/мин.

Собственно мой конкретный двигатель с редуктором видно на фотографии, рядом лежит спаянный из латуни адаптер и второй стакан кардана (он тоже взят от тепловоза RS-1, и он крепится зажимным винтом на оси редуктора диаметром 3 мм, имеющей лыску.

Двигатель установлен в адаптер, закреплен 2 винтами, и на ось надет стакан кардана.

В латунную раму, - на месте второй тамбурной перегородки, - впаяна "рамка для адаптера". К ней припаяны по углам 4 стальные гайки М1,6 мм. Также обратите внимание на латунный шкворень в полу: он также предназначен для поводка сцепки.

Иван, а вот и ответ на вопрос "почему двигатель находится так высоко?". У пола вагона находится поводок на подшипнике, и также оттянутый пружиной.

А уже над подвижным поводком оказывается двигатель в адаптере. На фотографии видно 4 винта М1.6, закрученных на места, которые держат адаптер. Поэтому и получается стакан кардана и наклонный вал несколько выше, чем нижний обрез вагонных окон.

[Ершов Эдуард]

Все готово для склеивания сендвича. Чтобы эпоксидный клей образовывал "мостики" и лучше держал детали вместе, я насверлил дополнительных отверстий в латунной пластине.

Поскольку и латунная пластина, и пластиковая рама вагона, и вставка с сиденьями легко деформируются на изгиб, то при склеивании требуется обеспечить строгую прямолинейность сендвича. Для точного склеивания я изготовил несложный кондуктор, - из фанеры, картона, кусочков МДФ, и мягкого эластичного пенопласта. Все выступы склеиваемого изделия попадают в щели и углубления кондуктора, и при сжатии двух фанерных пластин детали точно позиционируются и равномерно сжимаются.

Все детали намазаны клеем, собраны в кондукторе, и зажаты струбцинами... 14 часов ожидания...))))

[Ершов Эдуард]

Пока сохнет клей, переходим к балластной чушке. Используя штатную пластиковую крышу в качестве формы, я отлил из медицинского синтетического гипса 4 класса заготовку для мастер-модели. Просверлил отверстия 5.5 мм и бормашиной отфрезеровал необходимые выемки (в районе торчащих или подвижных деталей механизма). Гипсовую мастер-модель покрыл мебельным лаком, - чтобы была гладкая поверхность, и не прилипало к стенкам гипсовой формы.

Видно отфрезерованные выемки.

В гипсовую форму залит свинец...

Встречаем свинцовую отливку !
Для защиты от окисления и появления характерного тускло-серого цвета, я сразу покрасил деталь подвернувшейся под руку краской "для металла"

Примерка балласта в выемку крыши вагона, и закрепление двумя винтами М2.5. Впоследствии я просверлил третье отверстие посередине, и третий винт посередине, - для надежности.

[Ершов Эдуард]

Теперь про свободнокатящуюся тележку. Штатная конструкция кита меня не убедила в части пластмассовых букс и надежности вращения в них конических цапф осей. Для витринной модели - это некритично, а для ходовой, да еще утяжеленной, - никак не годится. Можно было бы отлить внешние буксы из латуни/бронзы, но из-за пандемии эти работы мне сейчас недоступны. Поэтому я решил сделать все свободнокатящиеся тележки с внутренними, а не внешними, подшипниками.

Я спроектировал 2 довольно фантазийные детали, имитирующие ТЭДы и кожухи зубчатых колес. В них заложены квадратные гнезда под латунные подшипники.

Соединил половинки, наложил штатный имитатор тележки...

Сверху фиксирующая латунная пластина с шестью гайками М1.6. После закручивания шести винтов, вся тележка соединяется воедино. Латунь потом почерню химическим способом.

Результат

Тележка надета на резьбовой шкворень М2 и закреплена двумя законтренными стальными гайками. Качается легко, катается легко и бесшумно.

[DmitriSkif]

Видно, что работа проделана адовая, и тем не менее вопрос - не приведет ли такой длинный кардан через весь вагон, да еще с уклоном относительно горизонтальной оси, к адовой вибрации вагона на ходу? Возможно, гибкий вал действительно был бы лучше в плане поглощения вибрации?

[Ершов Эдуард]

Отвечу на несколько поступивших вопросов:

В Европе, в Штатах и Австралии делают много разных мототележек для разного ПС с разным межосевым и т.п. — а почему бы такую не заказать на СР3? Они достаточно компактные, в салонах ничего не видно будет и т.п.

Да, я знаю, что этого добра предлагается довольно много. Вариант 1. Вариант 2. Вариант 3. Вариант 4. Есть и немало других вариантов. Скажу честно: любой подобный вариант я могу сделать и сам, - имеющиеся материалы и станки для этого достаточны, а колеса, подшипники, валы, шестерни, моторы, концепты - всего этого вокруг в избытке. Сделать самому - интересно. Купить готовое - неинтересно.

Да еще и не факт, что готовое подойдет: при ближайшем рассмотрении выясняется, что, например, тележки с базой 31 или 26,5 мм в ассортименте есть, а 30 мм - нет. Или нужных колес нет, т.к. 12 мм - это 42 дюйма по-ихнему, а это не очень ходовой размер, т.к. у них все 36 или 40 дюймов. Или шкворень такой тележки слишком высоко расположен. Или подшипники конструкцией не предусмотрены, а просто вырезы в раме. Кроме того, мне очень не нравится открытая конструкция большинства таких тележек: все шестерни снаружи, а шум зубьев и разбрызгивание смазки вокруг - это не то, что я люблю. Я, конечно, понимаю, что для изготовителей каждый кв.сантиметр материала - это способ сэкономить и упростить, - но для себя такого не хочу. Я люблю, чтобы вращающиеся детали были максимально закрыты в глухом картере, пусть и ценой усложнения конструкции.

Про цену не говорю, - я считаю, что это не критерий при штучном заказе, ибо наш моделизм не измеряется рациональными категориями.

За много лет у меня накопилось много всякого лома, полуфабриката, полуразобранных механизмов и приборных приводов. С самолетных приборов, с автомобилей, с локомотивных скоростемеров, с радиостанций, с картриджей принтеров, с убитых моделей и игрушек... Мне интереснее работать с ЭТИМ, и конструировать самому. И стимул есть не жаловаться: сам придумал, сам сделал в единичном экземпляре, проверил идею в работе, - сам и пожинай результат, и учись на ошибках...))). Так и с этими тележками от RS-1 получилось: это был способ дать им вторую жизнь.