Ba/OKc
| UGJ Littera Ba | |
 UGJ Littera Ba nr 25 [a] | |
| Även kallad | SJ Littera OKc DJ Littera H3 |
|---|---|
| Fordonstyp | Överhettat 4-cyl. kompoundlok |
| I tjänst | 1913—1939 |
| Tillverkningsår | 1913 |
| Byggt antal | 2 |
| Tillverkare |  NOHAB |
| Operatörer | UGJ, SJ, DJ |
| Tekniska fakta | |
| Längd (över buffert) | 17 887 mm |
| Tjänstevikt | 104 ton Inklusive tender |
| Spårvidd | 1 435 mm (normalspår) |
| Axelföljd | 2′ C—3 h4v |
| Hjulställning | 4—6—0 & 6 Ten-wheeler [b] |
| Axellast | 15,7 ton |
| Drivhjulsdiameter | 1 850 mm |
| Löphjulsdiameter | 1 015 mm |
| Bromsar | Ångbroms Lok Tryckluft Tender |
| Största tillåtna hastighet | 90 km/h |
| Startdragkraft | 8 165 kp [c] |
| Effekt | 1 355 ihk [d] |
| Drivmedel | Stenkol |
| Slidstyrning | Walschaert |
UGJ Littera Ba var en normalspårig ånglokstyp inom Uppsala―Gävle Järnväg (UGJ) som användes för att dra snälltåg. Tillverkare var Nydqvist & Holm AB (NOHAB) och totalt levererades två lok till UGJ under år 1913 med individnummer 25 och 26. Loken kom att bli Sveriges första fyrcylindriga kompoundlok.[5][6][e]
Historik
[redigera | redigera wikitext]Ba-loken var konstruerade som fyrcylindriga tenderlok med överhettning och arbetade med dubbel expansion via högtrycks- och lågtryckscylindrar, s.k. kompoundlok. Axelföljden var 2′ C; en tvåaxlig löpboggi följt av tre kopplade axlar. Loken blev en föregångare till SJ Littera F, ett annat fyrcylindrigt kompoundlok verksamt inom Statens Järnvägar (SJ) som introducerades 1914.[4][f]
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. Fyrcylindriga ånglok i sig var dyrare i inköp och underhåll jämfört med ett tvåcylindrigt maskineri och utövade dessutom ett större friktionsmotstånd.[8][9]
Innan beställningen av Ba-loken hade loktillverkare offererat UGJ tvåcylindriga maskiner, men dessa hade avfärdats av UGJ p.g.a. olika skäl. 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. Dessa lok fick UGJ:s littera Bb och kom att bli Sveriges första och enda fyrlingar.[10][11]
I samband med att UGJ förstatligades 1933 övertogs Ba-loken av SJ. Inom SJ tilldelades loken litterat OKc med individnummer 1515 och 1516. SJ betraktade loken som udda och 1935 såldes OKc 1515 till Dalslands Järnväg (DJ). OKc 1516 skrotades vid SJ:s huvudverkstad i Örebro samma år och plundrades på reservdelar åt DJ.[12][13][g]
Inom DJ fick loket litterat H3 med individnummer 12. När DJ elektrifierades 1939 försökte man avyttra loket, men inga intressenter fanns och därmed kom även det andra loket att skrotas.[13][h]
Igångsättning av fyracylinders kompoundlok
[redigera | redigera wikitext]I ett kompoundlok matas normalt endast högtryckscylindrarna med ånga från pannan. Avloppsångan överförs sedan till en ångbehållare—en s.k. receiver—som sedan förser lågtryckscylindrarna med ånga. I samband med start efter ett stationsuppehåll bidrar endast högtryckscylindrarna med startdragkraft innan receivern är fylld. Vid större tågvikter kan detta försvåra igångsättningen av ett tåg.[16]
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. 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.[17][18]
SJ:s F-lok utvecklade nominellt 8,7 Mp dragkraft i kompound och 9,4 Mp dragkraft som tvillinglok med enbart lågtryckscylindrarna. Med enbart högtryckscylindrarna utvecklade F-loket nominellt 6,3 Mp dragkraft.[18]
Ba-lokets nominella dragkraft vid kompound var 8,2 Mp. Om Ba-loket hade en motsvarande igångsättningsfunktion som F-loket är okänt.[2]
Specifikationer
[redigera | redigera wikitext]Specifikationerna är i huvudsak enligt Normalspåriga ånglok vid Statens Järnvägar samt Förteckning över lokomotiv och vagnar om inget annat anges.[4][19] Förkortningarna HC och LC står för "högtryckscylinder" respektive "lågtryckscylinder".
- Spårvidd: 1435 mm (normalspår)
- Axelanordning: 2′ C—3 h4v
- Hjulanordning: 4—6—0 & 6
- Löphjul Ø: 1015 mm
- Kopplade hjul Ø: 1850 mm
- Tenderhjul Ø: 1015 mm
- Broms, lok: Ångbroms och skruvbroms
- Broms, tender/tåg: Tryckluft (Knorr)
- Belysning: AGA-gas (standardsystem)
- Cylinderantal: 4 (2 HC + 2 LC)
- Cylinderdiameter (HC): 386 mm
- Cylinderdiameter (LC): 590 mm
- Slaglängd: 660 mm
- Slidstyrning: Walschaert
- Rostyta: 2,80 m²
- Eldyta: 137,8 m²
- Överhettningsyta: 36,5 m²
- Ångtryck: 14 kp/cm²
- Materialvikt, lok: Okänd
- Materialvikt, tender: 13,9 ton
- Tjänstevikt, lok: 70,8 ton [i]
- Tjänstevikt, tender: 33,2 ton
- Adhesionsvikt: 47,2 ton
- Kolförråd: 5,0 ton
- Vattenförråd: 15,0 m³
- Hjulbas, lok: 7925 mm
- Hjulbas, tender: 3000 mm
- Hjulbas, lok med tender: 13 990 mm
- Längd över buffertar: 17 887 mm
- Dragkraft (p 0,4696): 8165 kp [j]
- Största tillåten hastighet: 90 km/h
Högtryckscylindrarna var invändigt placerade och lågtryckscylindrarna utvändigt. Respektive set av högtrycks- och lågtryckscylinder var fasförskjutna 180° och noggrant balanserade för att få mycket goda gångegenskaper. Högtryckscylindrarna drev den första kopplade axeln och lågtryckscylindrarna den andra.[5]
Teoretiska prestanda enligt Lokomotivlära
[redigera | redigera wikitext]Följande beräkning är enligt tredje upplagan av Lokomotivlära. Beräkningsmodellen användes för att upprätta teoretiska dragkraftskurvor vid planering av tidtabeller.[21][22]
Med indikerad effekt avses den effekt som utvecklas i cylindrarna. Med nyttig effekt och nyttig dragkraft avses den effekt och dragkraft som utvecklas vid drivhjulsperiferin.[23]
Tabellerna är beräknade med kalkylprogram och full decimalutveckling varför små avvikelser kan förekomma vid manuell kontrollräkning.
Indikerad effekt
[redigera | redigera wikitext]Tillämpar man beräkning enligt Lokomotivlära utvecklade Ba-loket teoretiskt en indikerad effekt på 1355 ihk vid en gynnsammaste hastighet på 81,8 km/h. Värdet gäller vid en största normal rostansträngning, med vilket avses en påeldning av 500 kg stenkol per kvadratmeter rostyta och timme där stenkolets värmevärde är 7000 kcal/kg.[24]
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 15 500 hk.[k]
Dragkrafter p.g.a. maskinkraften
[redigera | redigera wikitext]Tabellen är beräknad enligt Lokomotivlära och gäller vid 75% cylinderfyllning och i kompounddrift.[26][l] 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. MASKINKRAFTEN [m] | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Hastighet (km/h) | 0,0 | 10,5 | 20,9 | 31,4 | 41,9 | 52,3 |
| Varvtal (varv/s) | 0,00 | 0,50 | 1,00 | 1,50 | 2,00 | 2,50 |
| Indikerad effekt (ihk) | 0 | 362 | 693 | 988 | 1244 | 1464 |
| Maskineriets verkningsgrad | 0,884 | 0,884 | 0,884 | 0,884 | 0,884 | 0,884 |
| Nyttig effekt (hk) | 0 | 320 | 612 | 873 | 1100 | 1294 |
| Nyttig dragkraft (kp) | 8597 | 8254 | 7902 | 7513 | 7096 | 6680 |
Dragkrafter p.g.a. pannans ångbildningsförmåga
[redigera | redigera wikitext]Tabellen är beräknad enligt Lokomotivlära och gäller vid en normal rostansträngning.[27] 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.[28] Cylinderfyllningarna är beräknade med formler i Lokomotivlära.[29]
| DRAGKRAFTER P.G.A. PANNANS ÅNGBILDNINGSFÖRMÅGA | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Hastighet (km/h) | 32,7 | 40,9 | 49,1 | 57,3 | 65,5 | 73,7 | 81,8 | 90,0 | 98,2 | ||
| Varvtal (varv/s) | 1,56 | 1,96 | 2,35 | 2,74 | 3,13 | 3,52 | 3,91 | 4,30 | 4,69 | ||
| Hastighetsförhållande | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | 0,9 | 1,0 | 1,1 | 1,2 | ||
| Effektförhållande | 0,792 | 0,857 | 0,907 | 0,947 | 0,975 | 0,993 | 1,000 | 0,997 | 0,987 | ||
| Indikerad effekt (ihk) | 1073 | 1161 | 1229 | 1283 | 1321 | 1346 | 1355 | 1351 | 1337 | ||
| Maskineriets verkningsgrad | 0,888 | 0,882 | 0,874 | 0,866 | 0,857 | 0,846 | 0,836 | 0,823 | 0,810 | ||
| Cylinderfyllning (%) | 77,9 | 63,4 | 53,4 | 46,2 | 40,5 | 35,8 | 31,8 | 28,3 | 25,3 | ||
| Nyttig effekt (hk) | 953 | 1024 | 1074 | 1111 | 1132 | 1138 | 1133 | 1112 | 1083 | ||
| Nyttig dragkraft (kp) | 7861 | 6759 | 5907 | 5238 | 4670 | 4173 | 3738 | 3335 | 2979 | ||
Teoretiskt dragkraftsdiagram
[redigera | redigera wikitext]Dragkraftsdiagrammet är konstruerad med hjälp av interpolerade data från tabellerna ovan. Vid låga hastigheter (<36 km/h) begränsas dragkraftsutvecklingen av maskinkraften vid 75% cylinderfyllning och vid höga hastigheter (>36 km/h) begränsas dragkraftsutvecklingen av pannans ångbildningsförmåga. Ba-lokets gångmotstånd är beräknad med Strahls formel.[30]
Dragkraft & gångmotstånd (kp)
- Dragkraft
- Gångmotstånd
Enligt diagrammet kunde Ba-loket utveckla 8,6 Mp 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.[31]
Den nominella dragkraften på 8165 kp enligt förenklad formel i Lokomotivlära kunde utvecklas upp till 12 km/h och krävde en friktionskoefficient på 0,17. Den nominella dragkraften på 7,3 Mp enligt Diehl m.fl. kunde utvecklas upp till 36 km/h och krävde en friktionskoefficient på 0,15.
Teoretiskt effektdiagram
[redigera | redigera wikitext]Effektdiagrammet är konstruerad med hjälp av interpolerade data från ovanstående tabeller. Enligt diagrammet var Ba-loken som mest effektiva mellan ca 70—80 km/h vid drivhjulsperiferin och mellan ca 50—60 km/h vid tenderdragkroken. De röda staplarna är endast giltiga vid rak och vågrätt bana och påverkas negativt av banstigningar och kurvor. [n]
Effekt (hästkrafter)
- Indikerad effekt
- Nyttig effekt
- Dragkrokseffekt
Vid en tillförd effekt på 15 500 hk (se Indikerad effekt ovan) blir den teoretiska verkningsgraden som bäst 8,7% vid cylindrarna, 7,3% vid drivhjulsperiferin och 6,2% vid tenderdragkroken. Generellt kan ånglok högst uppnå 9% verkningsgrad.[33]
Teoretiska cylinderfyllningar vid olika hastigheter
[redigera | redigera wikitext]Diagrammet är konstruerad genom interpolering av tabelldata ovan. Lokomotivlära rekommenderade att inte köra överhettade kompoundlok med cylinderfyllningar under 30%. Genom interpolering av tabelldata ovan får man att Ba-loket måste minska cylinderfyllningen till 28% för att kunna köra i 90 km/h och att 30% cylinderfyllning nås vid 86 km/h.[34]
Cylinderfyllning (%)
- Cylinderfyllning
- Gräns 30%
Teoretiskt tågmotstånd
[redigera | redigera wikitext]Den rullande materielens gångmotstånd i följande diagram är beräknade med Strahls formel för lokomotivet och med Franks formel för boggivagnarna. Eventuellt stigningsmotstånd är beräknad med 1 kp/ton tågvikt och promille banstigning.[35]
Diagrammet nedan visar ett Ba-lok som drar 12 boggivagnar á 35 ton vid rak och vågrätt bana. Vid 100 km/h överstiger tågmotståndet lokets dragkraft vilket antyder att Ba-loket kunde dra tågsättet någonstans mellan 90—100 km/h vid dessa betingelser.[o]
Dragkraft & tågmotstånd (kp)
- Dragkraft
- Tågmotstånd
Diagrammet nedan visar återigen ett Ba-lok som drar 12 boggivagnar á 35 ton, men vid 10‰ banstigning. Vid 40 km/h överstiger tågmotståndet lokets dragkraft vilket antyder att loket kunde dra tågsättet någonstans mellan 30—40 km/h vid dessa betingelser.
Dragkraft & tågmotstånd (kp)
- Dragkraft
- Tågmotstånd
Anmärkningar
[redigera | redigera wikitext]- ↑ Bildkälla: Järnvägsmuseet KDAJ03133
- ↑ I USA kallas ånglok med hjulställningen 4-6-0 för en "Ten-wheeler".[1]
- ↑ Enligt tabelluppgift och formel i Lokomotivlära.[2][3] Diehl m.fl. samt Forsberg angav 7,3 Mp.[4][5]
- ↑ Enligt beräkningsmodell i Lokomotivlära. Se rubriken "Indikerad effekt".
- ↑ Malmö—Ystad Järnväg (MYJ) hade dock redan 1907-1908 importerat två 4-cylindriga kompoundlok från tyska HANOMAG.
- ↑ Fördelen med kompound är bl.a. att ångans arbete kan utnyttjas effektivare genom att dela upp temperaturfallet i två steg samt att tryckskillnaden mellan de båda kolvsidorna minskar.[7]
- ↑ Enligt SJ anbefalldes slopning av lok och tender år 1935 men skrotning skedde först 1936.[14]
- ↑ DJ:s H3-lok ska ej förväxlas med privatbanornas H3-lok som var av en annan typ av 2′ C-lok.[15]
- ↑ Lokomotivlära angav 70,63 ton.[2]
- ↑ Beräknad enligt förenklad formel i Lokomotivlära.[3] Motsvarar 80,1 kN vid konventionsvärdet för tyngdaccelerationen 9,80665 m/s².[20] Lokomotivlära angav 8170 kp i en tabell och Normalspåriga ånglok vid Statens Järnvägar angav 7,3 Mp.[2][11]
- ↑ En hästkraft motsvarar 632,415 kcal/h.[25]
- ↑ Då Ba-loket var ett kompoundlok motsvarar 75% cylinderfyllning i Ba-lokets fall mot en s.k. ideell cylinderfyllning på 32,1%.[26] Ideell cylinderfyllning är ett tänkt värde där man låtsas att enbart lågtryckscylindrarna arbetar med fulltrycksånga direkt från pannan vilket förenklar beräkningen av dragkrafterna.[26] Då tabellvärden för 32,1% ideell cylinderfyllning saknas i "Sammanställning XXVIII" i Lokomotivlära har tabellvärden för 30% och 35% interpolerats linjärt till 32,1%.
- ↑ Dragkraften vid 0 km/h är extrapolerad med kvadratisk regression med basis på de övriga dragkraftsvärdena
- ↑ Dragkrokseffekten är beräknad genom att subtrahera den nyttiga dragkraften med lokets gångmotstånd vilket ger dragkraften i tenderdragkroken. Denna senare dragkraft är omvandlad till effekt genom formler i Lokomotivlära.[32]
- ↑ 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. Denna specifikation har tillämpats i detta beräkningsexempel.[36]
Referenser
[redigera | redigera wikitext]Noter
[redigera | redigera wikitext]- ↑ Peck 1952, sid. 499.
- 1 2 3 4 Höjer & Granér 1921, sid. 96-97.
- 1 2 Höjer & Granér 1921, Stycke 1247.
- 1 2 3 Diehl, Fjeld & Nilsson 1973, sid. 239.
- 1 2 3 Forsberg 1995, sid. 116.
- ↑ Runberger 2010, sid. 15.
- ↑ Höjer & Granér 1921, Stycke 1162.
- ↑ Forsberg 1995, sid. 116-117.
- ↑ Höjer & Granér 1921, Stycke 1179.
- ↑ Forsberg 1995, sid. 114, 116.
- 1 2 Diehl, Fjeld & Nilsson 1973, sid. 48.
- ↑ Diehl, Fjeld & Nilsson 1973, sid. 239, 276.
- 1 2 Forsberg 1995, sid. 117.
- ↑ Statens Järnvägar 1937, sid. 257.
- ↑ Diehl, Fjeld & Nilsson 1973, sid. 40.
- ↑ Höjer & Granér 1921, Stycke 1155, 1156 & 1181.
- ↑ Höjer & Granér 1921, Stycke 1181.
- 1 2 Järnvägsstyrelsen 1927, sid. 13.
- ↑ Statens Järnvägar 1934, sid. 4a, 6, 14, 22.
- ↑ Ohlon 1986, sid. 106.
- ↑ Höjer & Granér 1921, sid. 558-580.
- ↑ Höjer & Granér 1921, Stycke 1256.
- ↑ Höjer & Granér 1921, Stycke 1251.
- ↑ Höjer & Granér 1921, Stycke 1250-1251.
- ↑ Ohlon 1986, sid. 232.
- 1 2 3 Höjer & Granér 1921, Stycke 1246.
- ↑ Höjer & Granér 1921, Stycke 1255.
- ↑ Höjer & Granér 1921, Bild 640, s. 578.
- ↑ Höjer & Granér 1921, Stycke 1245 (s. 569) och stycke 1246.
- ↑ Höjer & Granér 1921, Stycke 1234.
- ↑ Höjer & Granér 1921, Stycke 1242 och 1257.
- ↑ Höjer & Granér 1921, Stycke 71-72.
- ↑ Höjer & Granér 1921, Stycke 147.
- ↑ Höjer & Granér 1921, Stycke 1166.
- ↑ Höjer & Granér 1921, Stycke 1234, 1235 & 1237.
- ↑ Forsberg & Palm 1988, sid. 33-34.
Källor
[redigera | redigera wikitext]- Diehl, Ulf; Fjeld, Ulf; Nilsson, Lennart (1973). Normalspåriga ånglok vid Statens Järnvägar. Svenska Järnvägsklubbens skriftserie. "13". Stockholm: Svenska Järnvägsklubben. Libris 7745477. ISBN 91-85098-13-2
- Forsberg, Bernt; Palm, Olle (1988). ”Upsala—Gefle Järnvägars unika fyrcylinderlokomotiv litt Bb — ett nyförvärv till Sveriges Järnvägsmuseum”. Spår — Järnvägsmusei vänners årsbok 1987. Gävle: Svenska Järnvägsmusei Vänner. sid. 33-41. Libris 8260692
- Forsberg, Bernt (1995). Uppsala—Gäfle Järnvägar: Lokomotiven och deras personal. Malmö: Frank Stenvalls Förlag. Libris 7630222. ISBN 9172661356
- Höjer, Elis B; Granér, GEB (1921). Lokomotivlära (Tredje upplagan). Stockholm: Kungliga Järnvägsstyrelsen. Libris 1485257
- Järnvägsstyrelsen, red (1927). Illustrerad förteckning över Statens Järnvägars lokomotiv. "Del I. Ånglokomotiv och tendrar." (Andra upplagan). Kungliga Järnvägsstyrelsen
- Ohlon, Rolf (1986). Gamla mått och nya. Stockholm: Ingenjörsförlaget. Libris 8373476. ISBN 91-7284-218-0
- Peck, CB, red (1952) (på engelska). Locomotive Cyclopedia of American Practice (Fourteenth Edition). New York: Simmons-Boardman
- Runberger, Svante (2010). ”SJ ånglok litt F — en fantastisk berättelse”. Spår 2010. Gävle: Sveriges Järnvägsmuseum. sid. 9-54. Libris 8260692
- Statens Järnvägar, red (1934). Förteckning över lokomotiv och vagnar. Statens Järnvägars Författningssamling. "Särtryck nr 77"
- Statens Järnvägar, red (1937). Förteckning över lokomotiv och vagnar. Statens Järnvägars Författningssamling. "Särtryck nr 77"
