A MÁV V40 sorozatú "Kandó" mozdony modell konstrukciója

Konstrukciós alapelvek

A főkeret és a meghajtás

Az igazi Kandó mozdony főkeretébe a négy 1660mm átmérőjű hajtókerékpár tengelye hasonló módon volt beágyazva, mint egy gőzmozdonynak. A futókerekek Krauss-Helmholz rendszerű felfüggesztéssel a két szélső hajtótengely oldalirányú mozgatásáról is gondoskodtak az ívekben. A felfüggesztés forgáspontja az első és második hajtótengely között volt, nagyjából középen.

Rögtön az elején elhatároztam, hogy a modell főkerete és a felfüggesztése hasonló lesz az eredetihez. A fellelhető jellegrajzok alapján nem volt nehéz a tengelyek helyét és a főkeret alakját meghatározni. Természetesen az fel sem merült, hogy a Krauss-Helmholz forgóvázat is modellezzem, de ez nem is igért a modell számára kézzelfogható előnyöket. Így a modellen a futókerekek egy egyszerű rudas felfüggesztéssel rendelkeznek, aminek a forgáspontja azonban ugyanott van, mint az eredeti mozdonyon. Az első és a negyedik kerékpár oldalirányban elmozdítható módon lett tervezve, ami megkönnyíti a kanyarokban való futást. Az igaz, hogy a két középső kerékpár mozgatható beépítése több szempontból is jobb megoldás lenne, de sajnos a belső fogaskerekek mérete miatt ez az elrendezés nem valósítható meg.

Mint azt bizonyára sokan tudják, az igazi Kandó mozdonyoknak egy nagy, 3m átmérőjű sokpólusú aszinkron motorja volt a mozdony közepén elhelyezve. Ez a nagy motor hajtotta az ún. "Kandó-háromszögön" keresztül az első és második kerék között lévő csatlórudat egy ferde motorhajtóúd segítségével. A Kandó-háromszög gondoskodott arról, hogy a csatlórúdra csak vízszintes, hosszirányú erők adódtak át, a ferde rúdban ébredő függőleges erőkomponenst a Kandó-háromszög átadta a másik ferde összekötő rúdnak, ami egy, a mozdonyszekrényben elhelyezett vakforgattyú segítségével átvezette ezt az erőt a mozdony másik oldalán lévő, 90 fokban elfordított helyzetű hajtáshoz. A Kandó-háromszög ezenkívűl lehetővé tette a csatlórúdhoz kapcsolódó kerekek függőleges irányú elmozdulását, azaz rugózását. Ilyenkor a Kandó-háromszög billenő mozgást végzett.

Természetesen mindenki számára világos, hogy ezt a fajta meghajtást nem lehetséges H0 nagyságban megépíteni. A nagy méretű motornak, ha közvetlenül hajtja a kerekeket, akkor a 100km/h sebességnél 320-at kellene percenként forognia. Nem lehetséges kisméretű egyenáramú motort konstruálni ennyire lassú fordulatra. A motor hajtókarja azonban a Kandó mozdonyokon jól látható volt az ablakon keresztül. Ezért úgy határoztam, hogy a főkeretben is lesz ott egy tengely hajtókarral, ami láthatóan mozog, jóllehet nem közvetlenül a motor hajtja.

Amerikában a modell gőzösökben gyakran alkalmazott megoldás, hogy a motor csak az egyik, rendszerint a leghátsó tengelyt hajtja meg csigakerékkel, a többi tengelyt a csatlórudak hajtják. Az európai gyárak inkább beterveznek egy hosszú fogaskerék áttételt az összes kerékhez, így itt a rudazatnak nincs mechanikai szerepe, csak "dísznek" van felszerelve. A Kandó modell első kiviteléhez egy "amerikai" tipusú meghajtást terveztem. Csak az első két tengely, azok amelyek között a Kandó-háromszög helyezkedik el, voltak fogaskerék-áttétellel meghajtva, és fogaskerék hajtotta meg a "motor" forgattyústengelyt is. A másik két tengelyt a rudazat hajtotta meg. A előtét-forgattyústengelyt nem modelleztem, a ferde rúdjai a Kandó-háromszöghöz hozzá lettek forrasztva és a mozdonyszekrény alsó pereme fölött nem sokkal levágva, ez a rész a modellen amúgy sem látszik. Az elrendezés azonban nem váltotta be a hozzáfűzött reményeket. A rudazattal hajtott kerekek forgás közben akadoztak, a meghajtás nem járt simán. Ma már megpróbálnám kijavítani a hibát, hiszen a 342-es modell lényegében ugyanezekkel az alkatrészekkel (Piko kerekek) végülis simán és megbízhatóan működik. Akkor azonban azt gondoltam, hogy a sikertelenség oka a hibás konstrukcióben rejlik és úgy határoztam, hogy áttervezem a meghajtást oly módon, mint az az európai modelleknél szokásos. Ez a felépítés fogaskerekes áttételt alkalmazott az összes hajtókerék meghajtására.

A motor hosszanti irányban kerül fel a főkeretre és egy csigakerék segítségével forgatja a hozzá közelebb eső átmenő fogaskereket, ami a forgattyústengely és a kerék között helyezkedik el. Ez a fogaskerék kettős, az egyik tagja 20 fokban ferde fogakkal rendelkezik, amik jól illeszkednek a csigakerékbe. A másik fogaskerék, ami a meghajtást adja át a fogaskerék-lánc többi tagjának, egyenes fogazású. A két fogaskerék közös tengelyre van felerősítve. Mivel a ferdefogazású keréknek a motortengely vonalában, azaz a keret középvonalában kell elhelyezkednie, az egyenes fogazású kerék oldalt, az egyik keretoldalhoz közelebb van beszerelve. Emiatt a hozzá kapcsolódó keréktengely oldalirányban nem mozdulhat el, hiszen akkor már a fogaskereke nem érintkezne az oldalt elhelyezett hajtó fogaskerékkel. Ez az oka annak, hogy a modellnek a szélső két hajtótengelye tud elmozduli oldalt, és nem a belső kettő. A szélső két kereket egy közöttük elhelyezett fogaskerék hajtja meg, ami nem egészen a szélén, de nem is középen van a tengelyére húzva. Az oldalirányú elmozdulások céljából a szélső kerékpárok tengelyén lévő fogaskerék szélesebb, mint a többi.

A második főkeret-konstrukció már viszonylag jól használható volt, de több gond is volt vele. Az 1,5mm vastag főkeretek a tengelyeknek csak mérsékelt oldalirányú elmozdulást engedtek meg. A fogaskerék-áttételek konstrukciójánál a tengelytávolságok szigorúan az érintőkörök sugarának az összegére voltak méretezve. Miután egy -egy fogaskerék egy egész picit excentrikusan lett a kifúrva, az áttétel akadozott. A csigatengelynek nem volt felerősítés, hanem a csiga a motortengelyre volt egyszerűen felhúzva, ami nem egy jó konstrukciós megoldás. Sok helyet foglaltak el a főkeret két oldalát összeerősítő távtartók is, amelyek 5x5mm-es négyzet-keresztmetszetű rézrúdból lettek méretre esztergálva. Ezért egy újabb főkeret konstrukció készült, a harmadik.

A harmadik főkeret több lényeges pontban különbözött az előzőktől:

A keretoldalak 1mm vastag rézlemezből készültek, szemben a korábbi 1,5mm-essel. Ezáltal a távolság a keretoldalak belső lapja között 9mm-ről 10mm-re nőtt. Így több hely maradt a két szélső hajtótengelynek az oldalirányú elmozduláshoz.
Az áttételben a fogaskerék-tengelyek közti távolság 0,1mm-rel nagyobbra készült. Így az áttétel egy kicsit lötyögősebb, zajosabb lett, de nem akadozik.
A főkeret közepe magasabbra készült, így a csigatengely csapágyai ide lettek felerősítve. A motor ezt a tengelyt egy szilikongumi-csőből készült tengelykapcsolóval hajtja meg. A csigatengelynek a motorral ellentétes végére lendkerék került.
Míg a régi főkeret csavarozott konstrukció volt, az új össze lett forrasztva. Így a korábbi 5x5mm-es rúd távtartók helyett 5x1mm-es lemezek vannak a keret megfelelő részein, azaz több hely marad a fogaskerekek mellett. A motor alatt szerelt távtartók a kereten kétoldalt túlnyúlnak, ez lehetővé teszi a motor egyszerűbb felerősítését. A megoldás hátránya, hogy a keretoldalak között nem lehet könnyen a fogaskerekekhez és a tengelyekhez hozzáférni.

A kerekek

A hajtókerekek a Piko BR41-es alkatrészei. Ezek mind méretben mind pedig a küllők számában megegyeznek a Kandó mozdony hajtókerekeivel. Mivel a német mozdonyok kereke piros volt, ezt feketére kellett festeni. A Piko kerekek műanyagból vannak, a karima acél, a tengelyre való felerősítésnél pedig egy sárgaréz betét van a műanyagba öntve. A tengelyek 2,5mm átmérőjűek, így a főkeret csapágyait is erre méretre kellett készíteni. Sajnos a Piko kerekek nyomkarimája aránytalanul magas. Ezt le kellet esztergálni, de csak óvatosan hiszen a modell merev tengelyágyazással rendelkezik, tehát a túl alacsony nyomkarima könnyen kisikláshoz vezethet.

Nagyobb problémát okozott a kerekek műanyag belseje. A hajtókar csapok csavarozva voltak ebbe, de ezek hamarosan kilazultak. Ezért először a belső oldalon egy ellenanyát kaptak. Ehhez a műanyag kerekek hajtókar furatát belülről süllyeszteni kellett. A csapok M1,2-es csavarból készültek, amire a rugalmasabb kapcsolat érdekében egy műanyag cső került. Ez a megoldás azonban túl lazának bizonyult. A végleges megoldásban a csavarok belülről vannak a süllyesztett furatba erősítve, egy 1,5mm-es külső átmérőjű réz cső van teljes hosszában ráhúzva erre. Ez a cső szolgál a csavar fix rögzítésére a műanyag kerékben és erre van ráhúzva a csatlórúd is. Az egészet kívülről egy lekerekített ellenanya tartja. A cső miatt az ellenanya nem tudja megszorítani a csatlórudat, így az minden helyzetben szabadon tud forogni a forgatócsapon.

A fogaskerekek

Az összkerékmeghajtáshoz 9 fogaskerékre van szükség, nem számolva a ferdefogazású fogaskereket és a csigakereket. Az összes fogaskeréket a német Verbeck cég gyártotta, szabványos 0,4-es modulméretű réz fogaskerekek. A csigakerék acélból van. A fogaskerekek eredeti állapotukban 2mm-es tengelyhez készültek. A keréktengely fogaskerekeinek a furatát azonban fel kellett fúrni 2,5mm-es átmérőjűre.

A közlő fogaskerekek 2mm szélesek, és emiatt oldalirányban kissé lötyögtek a tengelyen. Ezért rá lettek ragasztva egy 2mm külső átmérőjű csőre, aminek 1,2mm-es furata van. A tengelyek pedig 1,2mm-es acélrudakból állnak. Ezen forog a fogaskerék a 10mm hosszú csővel együtt, és ez stabil megvezetést ad neki.

A mozdonyszekrény

A mozdonyszekrény falai és a tető önálló egységeket alkotnak, amiket csavarok erősítenek egymáshoz. A padló nem része a mozdonyszekrénynek, külön van a főkerethez erősítve. Miután a tetőáramszedőket nem lehet a tetőtől elszigetelni, felsővezetékes üzem esetén az egész tetőt kell a mozdonyszekrénytől szigetelni. Ez legegyszerűbben egy szigetelőszalaggal történhet, ami a tető és az oldallemezek közé kerül. A tetőt a mozdonyszekrénnyel összeerősítő csavar alá ebben az esetben szigetelő alátétet kell helyezni.

A mozdonyszekrény falai 12 rézlemezből vannak összeállítva. A homloklemezek mögött két-két keresztmerevítő tartja őket össze, és a jobb tartás érdekében két merevítőborda is közéjük került. Az alsó keresztmerevítőkben egy-egy menetes furat van, amivel a mozdonyszekrényt a fökerethez lehet csavarozni.

A tető és szerelvényei

A villanymozdonyoknak fontos részlete a tető a különféle tetőszerelvényekkel. A szerkezet az ívelt tetőlemezre került. Ez három tetőegységből készült. A középső elem lépcsősen meg van emelve ugyanúgy, mint az eredeti Kandó mozdonyon. A tetőszerelvények a tetőlemezen lévő furatokba lettek becsavarozva vagy beragasztva. A tervezés fontos feladata volt a furatok helyének pontos meghatározása.

A Kandó mozdony tetőáramszedői nagyon érdekes formájúak voltak. Magyarországon a V55-sel bezárólag az összes villanymozdony ilyen áramszedővel rendelkezett. Ez a típus azonban máshol nem volt ismert, Németországban más tipusokat használtak, a különféle modellgyártók csak ilyeneket kínálnak. Ezért a tetőáramszedők is saját készítésűek. A kiegyenlítő rúd, ami a két alsó áramszedőszár azonos szögű mozgásáról gondoskodik, egy kritikus elem. Ennek az optimális hosszát számítógépes programmal sikerült meghatározni.

A kerékáramszedők

Annak érdekében, hogy a modell megszakítás nélkül tápellátást kapjon, minden kerék el van látva kerékáramszedőkkel. Ezek ún. "bajusz" tipusú áramszedők, amelyek vékony rugóhuzalból készülnek. A kísérletek azt mutatták, hogy nincs szükség a nyomkarima mögé visszahajló rögzítő hurokra, mint az szokásos volt a Piko modelleken, mert a kellően rövid és merev rugóhuzal normális üzem során nem csúszik le a kerék futófelületéről.

A rugóhuzalok kis nyomtatott áramköri lemezkékre (NyÁK) lettek felforrasztva, ami elszigeteli őket a váztól. A két szélső kerék áramszedője a padlólemezekre került felragasztásra, míg a két középső kerék áramszedője a kerekek között elhelyezett homokláda tetejére került. A fékrudak és fékpofák szerelvénye is erre a NyÁK lemezre lett felforrasztva, így ezek a mellettük lévő kerekek potenciálján vannak. Tehát ha véletlenül kanyarban a fékpofa hozzáér a kerékhez, az sem okoz rövidzárlatot.

Előre a tetőáramszedők építésének az oldalára

Vissza a Kandó mozdony modell főoldalára