|
Ba/OKc
UGJ littera Ba var en normalspårig ånglokstyp inom Uppsala―Gävle Järnväg (UGJ) som användes för att dra snälltåg.[5] Tillverkare var Nydqvist & Holm AB (NOHAB) och totalt levererades två lok till UGJ under år 1913 med individnummer 25 och 26.[5] Ba-loken var konstruerade som fyrcylindriga tenderlok med överhettning och arbetade med dubbel expansion via högtrycks- och lågtryckscylindrar, s.k. kompoundlok.[4][d] De var Sveriges första fyrcylindriga kompoundlok.[7] Axelföljden var 2'C, d.v.s. en tvåaxlig löpboggi följt av tre kopplade axlar.[4] Loken blev en föregångare till SJ littera F, ett annat fyrcylindrigt kompoundlok verksamt inom Statens Järnvägar (SJ) som introducerades 1914.[4] Ba-loken var omtyckta av personalen men UGJ kom aldrig att beställa fler Ba-lok då dessa var underhållskrävande p.g.a. tekniken med kompound.[8] Fyrcylindriga ånglok i sig var dyrare i inköp och underhåll jämfört med ett tvåcylindrigt maskineri och utövade dessutom ett större friktionsmotstånd.[9] Innan beställningen av Ba-loken hade loktillverkare offererat UGJ tvåcylindriga maskiner, men dessa hade avfärdats av UGJ p.g.a. olika skäl.[10] Vid efterföljande lokbeställning valde UGJ återigen en fyrcylindrig konstruktion baserad på Ba-loken, men där samtliga cylindrar hade samma dimensioner och endast arbetade med enkel expansion.[11] Dessa lok fick UGJ:s littera Bb och kom att bli Sveriges första och enda fyrlingar.[11] I samband med att UGJ förstatligades 1933 övertogs Ba-loken av SJ.[4] Inom SJ tilldelades loken litterat OKc med individnummer 1515 och 1516.[4] SJ betraktade loken som udda och 1935 såldes nr 1515 till Dalslands Järnväg (DJ).[4] Nr 1516 skrotades vid SJ:s huvudverkstad i Örebro samma år[e] och plundrades på reservdelar åt DJ.[13][14] Inom DJ fick loket litterat H3[f] med individnummer 12.[13] När DJ elektrifierades 1939 försökte man avyttra loket, men inga intressenter fanns och därmed kom även det andra loket att skrotas.[13] Igångsättning av fyracylinders kompoundlokI ett kompoundlok matas normalt endast högtryckscylindrarna med ånga från pannan.[16] Avloppsångan överförs sedan till en ångbehållare (receiver) som sedan förser lågtryckscylindrarna med ånga.[17] I samband med start efter ett stationsuppehåll bidrar endast högtryckscylindrarna med startdragkraft innan receivern är fylld.[18] Vid större tågvikter kan detta försvåra igångsättningen av ett tåg.[18] Ett sätt att starta fyrcylindriga kompoundlok är att lokföraren med ett reglage sätter högtryckscylindrarna ur spel och direkt matar lågtryckscylindrarna med ånga från pannan, men med reducerat tryck.[18] På så sätt agerar loket som ett tvillinglok, men med större dragkraft än vad enbart högtryckscylindrarna klarar och t.o.m. mer än i kompound.[19] SJ:s F-lok utvecklade nominellt 8,7 tons dragkraft i kompound och 9,4 tons dragkraft som tvillinglok med lågtryckscylindrarna.[19] Med enbart högtryckscylindrarna utvecklade F-loket nominellt 6,3 tons dragkraft.[19] Ba-lokets nominella dragkraft vid kompound var 8,2 ton.[2] Om Ba-loket hade en motsvarande igångsättningsfunktion som F-loket är okänt. SpecifikationerSpecifikationerna är enligt Diehl, Forsberg, Höjer och Statens Järnvägar.[4][5][2][20] Dragkrafter uttryckta i ton är omvandlade till SI-enheter (kN) med hjälp av konventionsvärdet för tyngdaccelerationen, d.v.s. 9,80665 m/s².[21] Förkortningarna HC och LC står för "högtryckscylinder" respektive "lågtryckscylinder".
Högtryckscylindrarna var invändigt placerade och lågtryckscylindrarna utvändigt.[5] Respektive set av högtrycks- och lågtryckscylinder var fasförskjutna 180° och noggrant balanserade för att få mycket goda gångegenskaper.[5] Högtryckscylindrarna drev den första kopplade axeln och lågtryckscylindrarna den andra.[5] Indikerad effektTillämpar man beräkning enligt Lokomotivlära utvecklade Ba-loket teoretiskt en indikerad effekt på 1355 ihk vid en gynnsammaste hastighet på 81,8 km/h.[22] Värdet gäller vid en normal rostansträngning. Med normal rostansträngning menas en påeldning av 500 kg stenkol per kvadratmeter rostyta och timme där stenkolets värmevärde är 7000 kcal/kg.[23] Vid denna rostansträngning och full belastning förbrukade Ba-loket teoretiskt 1,4 ton kol och 8,3 m³ vatten per timme. Teoretiskt räckte då tenderns kolförråd i 3,6 timmar och vattenförrådet i 1,8 timmar. Den tillförda effekten blir 9,80 miljoner kcal per timme, vilket motsvarar 15500 hk. En hästkraft motsvarar 632,415 kcal/h.[24] Teoretiska dragkrafter vid olika hastigheterMed indikerad effekt avses den effekt som utvecklas i cylindrarna.[22] Med nyttig effekt och nyttig dragkraft avses den effekt och dragkraft som utvecklas vid drivhjulsperiferin.[22] Tabellerna är beräknade med kalkylprogram och full decimalutveckling varför små avvikelser kan förekomma vid manuell kontrollberäkning. Dragkrafter p.g.a. maskinkraftenTabellen är beräknad enligt Lokomotivlära och gäller vid 75% cylinderfyllning och i kompounddrift.[25][h] Uppgifter om Ba-lokets maximala cylinderfyllning saknas. Värden i kursiv stil kan ej utvecklas fullt ut då pannans ångbildningsförmåga är begränsande.
Dragkrafter p.g.a. pannans ångbildningsförmågaTabellen är beräknad enligt Lokomotivlära och gäller vid en normal rostansträngning.[26] Värden i kursiv stil kan ej utvecklas fullt ut då maskinkraften vid 75% cylinderfyllning är begränsande. Effektförhållande och maskineriets verkningsgrad är funktioner av hastighetsförhållandet och kan avläsas grafiskt i Lokomotivlära.[27] Cylinderfyllningarna är beräknade med formler i Lokomotivlära.[28]
Teoretisk dragkraftskurvaDragkraftskurvan är konstruerad med hjälp av data i tabellerna ovan. Vid låga hastigheter (<36 km/h) begränsas dragkraftsutvecklingen av maskinkraften vid 75% cylinderfyllning (röd kurva). Vid höga hastigheter (>36 km/h) begränsas dragkraftsutvecklingen av pannans ångbildningsförmåga (svart kurva). Den röda kurvan är extrapolerad till 0 km/h med kvadratisk regression.
*) Ordinatan (y-axeln) omfattar även tågmotstånd uttryckt i ton. Enligt grafen kunde Ba-loket utveckla 8,6 tons dragkraft vid det absoluta startögonblicket. För detta krävdes en friktionskoefficient på 0,18 vilket låg innanför den i Lokomotivlära rekommenderade gränsen på 0,20 som syftade till att minska risken för slirning.[29][30] Den nominella dragkraften på 8,2 ton enligt Höjer kunde utvecklas upp till 12 km/h och krävde en friktionskoefficient på 0,17. Den nominella dragkraften på 7,3 ton enligt Diehl och Forsberg kunde utvecklas upp till 36 km/h och krävde en friktionskoefficient på 0,15. I grafen finns inlagt motståndskurvor för ett tågsätt bestående av ett Ba-lok som drar 12 boggivagnar á 35 tons vagnvikt vid 10‰ motlut (grön kurva) samt vid vågrätt bana (brun kurva).[i] Lokets gångmotstånd är beräknad med Strahls formel och vagnarnas gångmotstånd är beräknad med Franks formel för boggivagnar.[31][32] Stigningsmotståndet vid 10‰ motlut är beräknad med 10 kg/ton tågvikt.[33] Ingen hänsyn har tagits till eventuellt kurvmotstånd. Total tågvikt med loket blir 524 ton. Skärningarna i dragkraftskurvan visar att Ba-loket teoretiskt kunde dra tågsättet vid ca 38 km/h vid 10‰ varaktigt motlut samt vid ca 94 km/h vid vågrätt bana. UGJ:s kravspecifikation hos NOHAB för Ba-lokets efterföljare, littera Bb, var bland annat att det skulle klara att dra 12 boggivagnar á 35 ton i 90 km/h vid rak och vågrätt bana.[34] Denna specifikation har tillämpats i detta beräkningsexempel. Teoretisk effektkurvaEffektkurvorna är konstruerade med hjälp av data i ovanstående tabeller. Vid drivhjulsperiferin var Ba-loken som mest effektiva vid ca 74 km/h enligt grafen. Vid en tillförd effekt på 15500 hk (se rubriken "Indikerad effekt" ovan) blir den teoretiska verkningsgraden som bäst 8,7% vid cylindrarna och 7,3% vid drivhjulsperiferin. Generellt kan ånglok högst uppnå 9% verkningsgrad.[35]
Teoretiska cylinderfyllningar vid olika hastigheterGrafen är konstruerad med hjälp av tabellen ovan. För att köra Ba-loket i 90 km/h måste cylinderfyllningen minskas till 28% enligt grafen. Lokomotivlära rekommenderade att inte köra kompoundlok med cylinderfyllningar under 30%.[36] Enligt grafen gick Ba-loket i ca 86 km/h vid 30% cylinderfyllning.
Anmärkningar
ReferenserNoter
Källor
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
