Ba/OKc
| Ba / OKc | |
 UGJ littera Ba nr 25 (Järnvägsmuseet KDAJ03133) | |
| Tillverkningsår | 1913 |
|---|---|
| Byggt antal | 2 |
| Tillverkare |  NOHAB |
| Axelföljd | 2'C—3 h4v |
| Hjulställning | 4-6-0 & 6 [a] |
| Effekt | 1355 ihk [b] |
| Största tillåtna hastighet | 90 km/h |
| Startdragkraft | 8,2 ton [c] |
| Operatörer | UGJ, SJ, DJ |
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 kompoundlok
[redigera | redigera wikitext]I 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.
Specifikationer
[redigera | redigera wikitext]Specifikationerna 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".
- Spårvidd: 1435 mm (normalspår)
- Axelanordning (lok): 2'C
- Axelanordning (tender): 3
- 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 kg/cm²
- Materialvikt, lok: Okänd
- Materialvikt, tender: 13,9 ton
- Tjänstevikt, lok: 70,8 ton [g]
- 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 (Höjer): 8,2 ton (80 kN)
- Dragkraft (Diehl/Forsberg): 7,3 ton (72 kN)
- Största tillåten hastighet: 90 km/h
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 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.[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 hastigheter
[redigera | redigera wikitext]Med 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. maskinkraften
[redigera | redigera wikitext]Tabellen 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. MASKINKRAFTEN | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Hastighet (km/h) | 10,5 | 20,9 | 31,4 | 41,9 | 52,3 |
| Varvtal (varv/s) | 0,50 | 1,00 | 1,50 | 2,00 | 2,50 |
| Indikerad effekt (ihk) | 362 | 693 | 988 | 1244 | 1464 |
| Maskineriets verkningsgrad | 0,884 | 0,884 | 0,884 | 0,884 | 0,884 |
| Nyttig effekt (hk) | 320 | 612 | 873 | 1100 | 1294 |
| Nyttig dragkraft (ton) | 8,25 | 7,90 | 7,51 | 7,10 | 6,68 |
Dragkrafter p.g.a. pannans ångbildningsförmåga
[redigera | redigera wikitext]Tabellen 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]
| 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 (ton) | 7,86 | 6,76 | 5,91 | 5,24 | 4,67 | 4,17 | 3,74 | 3,34 | 2,98 | ||
Teoretisk dragkraftskurva
[redigera | redigera wikitext]Dragkraftskurvan 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.
 |
Diagrammet är tillfälligt inaktiverat. Grafer inaktiverades den 18 april 2023 på grund av programvaruproblem. Arbete pågår för att ta fram ett nytt verktyg. |
*) 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 effektkurva
[redigera | redigera wikitext]Effektkurvorna 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]
|
|
Diagrammet är tillfälligt inaktiverat. Grafer inaktiverades den 18 april 2023 på grund av programvaruproblem. Arbete pågår för att ta fram ett nytt verktyg. |
Teoretiska cylinderfyllningar vid olika hastigheter
[redigera | redigera wikitext]Grafen 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.
|
|
Diagrammet är tillfälligt inaktiverat. Grafer inaktiverades den 18 april 2023 på grund av programvaruproblem. Arbete pågår för att ta fram ett nytt verktyg. |
Anmärkningar
[redigera | redigera wikitext]- ^ I USA kallas ånglok med hjulställningen 4-6-0 för en "Ten-wheeler".[1]
- ^ Enligt beräkningsmodell i Lokomotivlära. Se rubriken "Indikerad effekt".
- ^ Enligt tabelluppgift och formel i Lokomotivlära.[2][3] Diehl och Forsberg angav 7,3 ton.[4][5]
- ^ 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.[6]
- ^ Enligt SJ anbefalldes slopning av lok och tender år 1935 men skrotning skedde först 1936.[12]
- ^ DJ:s H3-lok ska ej förväxlas med privatbanornas H3-lok som var av en annan typ av 2'C-lok.[15]
- ^ Höjer angav 70,63 ton.[2]
- ^ Då Ba-loket var ett kompoundlok motsvarar 75% cylinderfyllning i Ba-lokets fall mot en s.k. ideell cylinderfyllning på 32,1%.[25] Ideell cylinderfyllning är ett tänkt värde där man låtsas att enbart lågtryckscylindrarna arbetar med fulltrycksånga direkt från pannan vilket förenklar beräkningen av dragkrafterna.[25] Då tabellvärden för 32,1% ideell cylinderfyllning saknas i "Sammanställning XXVIII" i Lokomotivlära har tabellvärden för 30% och 35% interpolerats linjärt till 32,1%.
- ^ Beräkning av lokets och vagnarnas gångmotstånd har skett vid hastigheterna 31,4, 32,7, 40,9, 41,9, 49,1, 81,4, 90,0 och 98,2 km/h.
Referenser
[redigera | redigera wikitext]Noter
[redigera | redigera wikitext]- ^ Peck 1952, sid. 499.
- ^ [a b c d] Höjer 1921, sid. 96-97.
- ^ Höjer 1921, Stycke 1247.
- ^ [a b c d e f g h] Diehl 1973, sid. 239.
- ^ [a b c d e f g] Forsberg 1995, sid. 116.
- ^ Höjer 1921, Stycke 1162.
- ^ Runberger 2010, sid. 15.
- ^ Forsberg 1995, sid. 116-117.
- ^ Höjer 1921, Stycke 1179.
- ^ Forsberg 1995, sid. 114, 116.
- ^ [a b] Diehl 1973, sid. 48.
- ^ Statens Järnvägar 1937, sid. 257.
- ^ [a b c] Forsberg 1995, sid. 117.
- ^ Diehl 1973, sid. 276.
- ^ Diehl 1973, sid. 40.
- ^ Höjer 1921, Stycke 1155.
- ^ Höjer 1921, Stycke 1156.
- ^ [a b c] Höjer 1921, Stycke 1181.
- ^ [a b c] Järnvägsstyrelsen 1927, sid. 13.
- ^ Statens Järnvägar 1934, sid. 4a, 6, 14, 22.
- ^ Ohlon 1986, sid. 106.
- ^ [a b c] Höjer 1921, Stycke 1251.
- ^ Höjer 1921, Stycke 1250.
- ^ Ohlon 1986, sid. 232.
- ^ [a b c] Höjer 1921, Stycke 1246.
- ^ Höjer 1921, Stycke 1255.
- ^ Höjer 1921, Bild 640, s. 578.
- ^ Höjer 1921, Stycke 1245 (s. 569) och stycke 1246.
- ^ Höjer 1921, Stycke 1242.
- ^ Höjer 1921, Stycke 1257.
- ^ Höjer 1921, Stycke 1234.
- ^ Höjer 1921, Stycke 1235.
- ^ Höjer 1921, Stycke 1237.
- ^ Forsberg 1988, sid. 33-34.
- ^ Höjer 1921, Stycke 147.
- ^ Höjer 1921, Stycke 1166.
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"
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||