201686. lajstromszámú szabadalom • Hajtómű nagyvasúti mozgást modellező modellvasúti járművekhez
1 HU 201 686 B 2 A találmány tárgya hajtómű nagyvasúti mozgást modellező modellvasúti járművekhez, amely hajtó egyenáramú gépből és az egyenáramú gép tengelyére csatlakozó erőátviteli egységből áll. A vasútmodellezői tevékenység nemcsak sokak által kedvelt szabadidős elfoglaltság, hanem a vasúti tisztképzésnek is fontos eszköze. Az igényes modellezők törekednek arra, hogy a létrehozott modellvasúti vontatójárműveik üzemeltetésével a lehető legpontosabban adják vissza a valódi vasúti járművek és szerelvények mozgását. Az ismert modellvasúti vontatójárművekben az alkalmazott hajtóművek közös jellemzője, hogy hajtó egyenáramú gépeket és az egyenáramú gép tengelyére csatlakozó erőátviteli egységeket tartalmazó hajtóművekkel vannak felépítve. Az egyenáramú gépek olyan kis elektromos motorok, amelyek a kívánt sebességű hajtást képesek biztosítani. A motorok teljesítménye elsősorban a súrlódási veszteségek legyőzésére szolgál, a jármű és a vele kapcsolt modellszcrclvény tehetetlensége - ellentétben a nagyvasúti szerelvényekkel - itt már nem játszik szerepet. Ennek oka az, hogy a hosszméretek lineáris csökkentésével a tömegek a harmadik hatvány szerint, köbösen csökkennek. így a modellvasúti járműveknél mindenek előtt a súrlódási erők legyőzésére szükséges a motor teljesítménye, tehát a csapágyazások, a kerékforgással kapcsolatos súrlódások, az ívekben jelentkező menetellenállások azok, amelyek a mozgást meghatározzák. Az általánosan használt 1 : 160 kicsinyítésű N és 1 : 220 kicsinyítésű Z jelű modellek ismert változatainál a tömegerők hiánya igen feltűnő. Ez például azt jelenti, hogy a feszültség bekapcsolásakor a feszültség változását igen gyorsan követő mozgás jön létre, és a leállás is adott esetben pillanatszerű. Mivel a modellvasúlnak kis tömege következtében alig van lendülete, fokozott mértékben jelentkezik az áramszedesi zavarok hatása, például kitérőn való áthaladáskor, ahol a megállás veszélye igen nagy lehet. Ezeket a hátrányokat és a sok tényezőtől függő súrlódási tényező előre nem látható, vagy csak nehezen kivédhető hatásait a permanens mágnesű, fordulatszámtartó motorok felhasználásával próbálják megelőzni, amelyek fordulatszáma igen pontosan állítható be a tápfeszültséggel, maga a fordulatszám a nyomatékkai lineárisan változik. Ilyen motor alkalmazása mellett ismert olyan elektronikai kapcsolások beépítése, amelyek a tápfeszültséget úgy változtatják, hogy a modellvasúti szerelvény mozgása a tömegerőket imitálja. Ez azonban nem megbízható megoldás, a mozgásdinamikai problémák továbbra is fennmaradnak. A találmány feladata olyan megoldás kidolgozása, amellyel a nagyvasúti mozgás jól modellezhető, a tömegerők valósan jelen vannak. A találmány alapja az a felismerés, hogy a nagy tömegű szerelvények mozgásának modellezése akkor válik lehetővé, ha a modellvasút mozgását is tényleges tömegerő irányítja. Erre a lendkerék nyújt lehetőséget, de felismerésünk szerint ez önmagában véve nem elegendő, hanem az eddig alkalmazott fordulatszámtartó motorokat a nagy üresjárási fordulatszámú, nagy indílónyomatékú motorokkal, különösen soros motorokkal kell felváltani. Emellett felismerésünk szerint célszerű minden olyan intézkedést megtenni, amivel a mechanikai súrlódások csökkenthetők, a mágneses veszteségek minimalizálhatók. A kitűzött feladat megoldására nagyvasúti mozgást modellező modellvasúti járművek olyan hajtóművét dolgoztuk ki, amely hajló egyenáramú gépből és az egyenáramú gép tengelye, valamint a jármű hajtott kereke közé beiktatott erőátviteli egységből áll, ahol a találmány szerint az egyenáramú gép soros motorként van kialakítva, amelynek tengelyével az erőátviteli egységre csatlakoztatott lendkerék van összekapcsolva. A tehetetlenségi nyomaték és a csapágyazásokra ható súlyerők hatásának aranya kedvezően változtatható, ha a lendkerék a soros motor állórészét befogadó belső nyílással van kiképezve, amelynek átmérője előnyösen a lendkerék külső átmérőjének legalább fele, legfeljebb háromnegyede. Célszerűen a soros motor forgórésze és a lendkerék között állandó merev kapcsolatot biztosítunk. A soros motor állórésztekcrcselésénck két részre bontásával, a két tekercsrésszel csatlakoztatott vezérelt elektronikus kapcsoló alkalmazásával a távvezérlés és az irányváltás egyszerű megoldásai hozhatók létre. A soros motor axiális terhelésének csökkentésére célszerű a lehelő legkisebb átmérőjű, hengeres alakú kommutátor alkalmazása, ahol a kommutátor átmérője előnyösen legfeljebb kétszerese a motortengely átmérőjének, amelynek nagysága célszerűen legfeljebb egyhuszada a lendkerék átmérőjének. A súrlódási és áttételi veszteségek csökkentése szempontjából célszerű, ha a javasolt hajtómű a soros motor tengelyével csatlakozó, a lendkerékre kapcsolt erőátviteli egységgel van kialakítva, ahol az erőátviteli egység bemenetén a lendkerékkel összekapcsolt homlokkcrék van elrendezve, amely hengeres fogazású fogaskerékként van kialakítva, míg az erőátviteli egység hengeres fogazású fogaskerekekből van felépítve, ahol előnyösen a lendkeréktől a hajtott kerékig a fogazással ellátott kerekek összesen 15 : 1 = 80 : 1 áttételi arányt biztosítanak. A találmány szerint a hajtóművel a nagyvasúti mozgás modellezése az eredetire nagymértékben hasonlító módon valósítható meg. A találmány tárgyát a továbbiakban példakénti kiviteli alakok kapcsán, a csatolt rajzra hivatkozással ismertetjük részletesen. A rajzon az 1. ábra a találmány szerinti hajtómű keresztmetszete a motor tengelye mentén, a 2. ábra a találmány szerinti hajtómű oldalnézete, a lendkerék kimetszésével, a 3. ábra a találmány szerinti hajtómű előlnézete, míg a 4. ábra a találmány szerinti hajtómű elektromos elrendezésének vázlatos kapcsolási rajza. A találmány szerinti modellvasútakhoz létrehozott hajtómű (1. ábra) 1 sorosmotorként kialakított egyenáramú gépet és ez utóbbival kapcsolt, fogaskerekekből álló erőátviteli egységet tartalmaz (1. ábra). Az 1 soros motor 24 vasmaggal és 25 tekerccsel ellátott 13 forgórészt, valamint 26 vasmaggal és 27 tekerccsel ellátott állórészt, 23 csapágyakban megfogott 21 tengelyt, valamint ez utóbbin elrendezett 28 kommutátort és 29 keféket tartalmaz. A 28 kommutátor célszerűen hengerszerű fémes elem, átmérője legfeljebb kétszerese a 21 tengelyének; az axiális terhelés csökkentésére előnyös a tárcsaszerű kialakítás elkerülése. Az 1 spros motor tengelyére 2 lendkerék van csatlakoztatva, amely célszerűen a 13 forgórésszel egybe van építve. A 2 lendkerékben 20 belső nyílás van kiképezve, aminek révén a 2 lendkerék lényegében harangszerű 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
