SJ Littera A2
| SJ littera A2 | |
 SJ littera A2 nr 1021 Järnvägsmuseet KAIA08008 | |
| Tillverkningsår | 1930 |
|---|---|
| Byggt antal | 3 |
| Tillverkare |  MVAB [a] |
| Axelföljd | 2'C—2'2' h2 |
| Effekt | 1120 ihk |
| Största tillåtna hastighet | 90 km/h |
| Startdragkraft | 6,75 ton |
| Operatörer | SJ |
SJ littera A2 var tre ånglok inom Statens Järnvägar (SJ) med axelföljden 2'C som användes för att dra snälltåg.[2] Loken var en ombyggnation av SJ littera A från år 1906,[2] ett snälltågslok med axelföljden 2'B1'.[3] Ombyggnationen utfördes 1930 av Motala Verkstad AB (MVAB).[4][2] A2-loken var konstruerade som tenderlok med innerliggande cylindrar och arbetade med överhettad ånga och enkel expansion.
Historik
[redigera | redigera wikitext]OKB bygger om A-lok
[redigera | redigera wikitext]Incitamentet till ombyggnationen var att Ostkustbanan (OKB), en privatjärnväg, hade köpt in fem A-lok från SJ.[5][6] För att kunna köra A-loken i högre hastighet än 50 km/h norr om Sundsvall var man tvungen att minska adhesionsvikten från 30,9 ton till 29,15 ton p.g.a. sämre spåröverbyggnad mellan Sundsvall och Härnösand.[6] Med den nya adhesionsvikten kunde A-loken köras i max 60 km/h vid denna sträcka.[6] OKB fick dock problem med A-loken då de ofta kom att slira vid igångsättning av tåg.[6] Man upptäckte även att loken kunde slira vid höga hastigheter utan att lokpersonalen alltid upptäckte detta.[6] En bidragande orsak till slirning i höga hastigheter var drivhjulens motvikter som gav upphov till en relativ höjning av centrifugalkraften i relation till den minskade adhesionsvikten.[7] Droppen kom vintern 1927 då ett tåg med A-lok som dragkraft inte kunde forcera en snödriva.[6] Loket slirade och blev stående på plats.[6] OKB bestämde sig för att bygga om A-loken till axelföljden 2'C där alltså den bakre löpaxeln ersattes med en drivaxel.[6] Resultatet blev ett lok med en ökad adhesionsvikt och där maskinkraften inte begränsades av adhesionen.[7] Det ombyggda loket kunde starta med fullt ångpådrag utan att börja slira och fick därmed en bättre acceleration i samband med start, vilket var gynnsamt då vissa av OKB:s hållplatser var olämpligt belägna norr om Sundsvall.[7]
SJ bygger om A-lok till A2-lok
[redigera | redigera wikitext]SJ tog intryck av OKB och lät då bygga om tre av sina A-lok[b] på liknande sätt och dessa littererades A2.[8][9] Till skillnad från OKB lät SJ byta ut ångpannorna till så kallade BGb-pannor och kunde därmed öka ångtrycket till 13 kg/cm².[8][9] OKB:s ombyggda lok hade samma ångtryck som A-loken, 12 kg/cm². Det högre trycket gjorde att A2-loken kunde utveckla mer dragkraft och effekt jämfört med OKB:s ombyggda lok.[10] Då A2-loken hade större eldyta, vattenrum och ångrum än A-loken blev de mindre känsliga för hård körning och kunde bibehålla ångtrycket.[8]
Jämförande testkörningar
[redigera | redigera wikitext]Vid jämförande tester med SJ littera F visade A2-loken en startförmåga som var relativt lik F-lokens. A-loken var klart sämre än A2- och F-loken.[11] Provtåget bestod av 538 ton person- och godsvagnar.[11] A2-loken förbrukade 7% mindre kol än A-loken.[8] Under 80 km/h var A2-loken underlägsna SJ littera B, men över 80 km/h utvecklade A2-loken mer effekt än B-loken.[11] A2-loken var lämpliga att dra snälltåg med upp till 50 axlar och var i användbarhet nästan lika bra som F-loken.[11]
BGb-pannorna byts ut
[redigera | redigera wikitext]BGb-pannorna kom att behövas till andra ånglok under andra världskriget.[2] SJ lät därför byta ut BGb-pannorna på två A2-lok till dess ursprungliga pannor och ångtrycket sattes ner till 12 kg/cm².[2] Dessa lok blev SJ littera A3.
Det sista A2-loket slopas
[redigera | redigera wikitext]Det återstående A2-loket, individnummer 1004, slopades år 1969 och skrotning skedde året därpå.[2] Innan avställning hade detta A2-lok gjort sin sista tjänstgöring på just Ostkustbanan, men under SJ:s regi.[2]
Tekniska specifikationer
[redigera | redigera wikitext]Uppgifterna hämtade från Normalspåriga ånglok vid Statens Järnvägar,[2] Statens Järnvägar 1906-1931[12] samt Illustrerad förteckning över Statens Järnvägars lokomotiv.[13]
- Axelanordning, lok: 2'C
- Axelanordning, tender: 2'2'
- Spårvidd: 1435 mm
- Kopplade hjul Ø: 1880 mm
- Löphjul Ø: 970 mm
- Tenderhjul Ø: 970 mm
- Cylinderantal: 2
- Cylinderdiameter: 500 mm
- Slaglängd: 600 mm
- Rostyta: 2,60 m²
- Eldyta, fyrbox: 12,7 m²
- Eldyta, tuber: 131,5 m²
- Eldyta, total: 144,2 m²
- Överhettningsyta: 50,7 m²
- Ångtryck: 13 kg/cm²
- Materialvikt, lok: 61,5 ton
- Materialvikt, tender: 20,6 ton
- Tjänstevikt, lok: 67,7 ton
- Tjänstevikt, tender: 46,6 ton
- Adhesionsvikt: 47,3 ton
- Skentryck, axel I: 9,8 ton
- Skentryck, axel II: 10,6 ton
- Skentryck, axel III: 15,7 ton
- Skentryck, axel IV: 15,8 ton
- Skentryck, axel V: 15,8 ton
- Kolförråd: 6,0 ton
- Vattenförråd: 20,0 m³
- Hjulbas, lok: 8200 mm
- Hjulbas, tender: 5400 mm
- Hjulbas, lok & tender: 16 200 mm
- Längd över buffertar: 19 525 mm
- Minsta kurvradie, framåt: 150 m
- Minsta kurvradie, back: 180 m
- Dragkraft (0,65 p): 6,75 ton (66,2 kN)
- Största tillåtna hastighet: 90 km/h
Dragkraften har beräknats av Järnvägsstyrelsen[13][12] med förenklad formel för tvillinglok enligt Lokomotivlära, och speglar dragkraftsutvecklingen vid låga hastigheter.[14] För omräkning till SI-enheter (kN) har konventionsvärdet för tyngdaccelerationen använts, d.v.s. 9,80665 m/s².[15] Teknisk Tidskrift har i ett nummer angett något avvikande uppgifter på tubernas eldyta (132,9 m²), total eldyta (145,6 m²) och överhettningsytan (47 m²).[8]
Indikerad effekt
[redigera | redigera wikitext]Tillämpar man beräkning enligt Lokomotivlära utvecklade A2-loket teoretiskt en indikerad effekt på 1148 ihk vid en normal rostansträngning och vid en gynnsammaste hastighet på 111,0 km/h.[16] Med normal rostansträngning menas en påeldning av 500 kg stenkol per kvadratmeter rostyta och timme, där stenkolets värmevärde är 7000 kcal/kg.[17] Vid denna rostansträngning och full belastning förbrukade A2-loket teoretiskt 1,3 ton kol och 7,8 m³ vatten per timme. Teoretiskt räckte då tenderns kolförråd i 4,6 timmar och vattenförrådet i 2,6 timmar. Den tillförda effekten blir 9,10 miljoner kcal per timme, vilket motsvarar 14390 hk. En hästkraft motsvarar 632,415 kcal/h.[18]
Då A2-lokets största tillåtna hastighet var begränsad till 90 km/h blir den indikerade effekten något lägre där. Avrundat till tre siffors noggrannhet blir den 1120 ihk vid 90 km/h. Det är denna siffra som redovisas i faktarutan. Se tabellen Dragkrafter p.g.a. pannans ångbildningsförmåga nedan.
Teoretiska dragkrafter vid olika hastigheter
[redigera | redigera wikitext]Med indikerad effekt avses den effekt som utvecklas i cylindrarna.[16] Med nyttig effekt och nyttig dragkraft avses den effekt och dragkraft som utvecklas vid drivhjulsperiferin.[16] Tabellerna är beräknade med kalkylprogram och full decimalutveckling, varför manuell kontrollberäkning av tabelldata kan ge små avvikelser.
Dragkrafter p.g.a. maskinkraften
[redigera | redigera wikitext]Tabellen är beräknad enligt Lokomotivlära och gäller vid 75% cylinderfyllning.[19] Uppgifter om A2-lokets maximala cylinderfyllning saknas. Värden i kursiv stil kan ej utvecklas fullt ut då pannans ångbildningsförmåga är begränsande.
| Hastighet (km/h) | 10,6 | 21,3 | 31,9 | 42,5 | 53,2 |
| Varvtal (varv/s) | 0,50 | 1,00 | 1,50 | 2,00 | 2,50 |
| Indikerad effekt (ihk) | 317 | 603 | 838 | 1014 | 1148 |
| Maskineriets verkningsgrad | 0,90 | 0,90 | 0,90 | 0,90 | 0,90 |
| Nyttig effekt (hk) | 285 | 543 | 754 | 913 | 1033 |
| Nyttig dragkraft (ton) | 7,25 | 6,89 | 6,38 | 5,80 | 5,25 |
Dragkrafter p.g.a. pannans ångbildningsförmåga
[redigera | redigera wikitext]Tabellen är beräknad enligt Lokomotivlära och gäller vid en normal rostansträngning.[20] 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.[21]
| Hastighet (km/h) | 22,2 | 33,3 | 44,4 | 55,5 | 66,6 | 77,7 | 88,8 | 99,9 | 111,0 |
| Varvtal (varv/s) | 1,04 | 1,57 | 2,09 | 2,61 | 3,13 | 3,66 | 4,18 | 4,70 | 5,22 |
| Hastighetsförhållande | 0,20 | 0,30 | 0,40 | 0,50 | 0,60 | 0,70 | 0,80 | 0,90 | 1,00 |
| Effektförhållande | 0,617 | 0,710 | 0,792 | 0,857 | 0,907 | 0,947 | 0,975 | 0,993 | 1,000 |
| Indikerad effekt (ihk) | 709 | 815 | 910 | 984 | 1042 | 1088 | 1120 | 1140 | 1148 |
| Maskineriets verkningsgrad | 0,900 | 0,895 | 0,888 | 0,882 | 0,874 | 0,866 | 0,857 | 0,846 | 0,836 |
| Nyttig effekt (hk) | 638 | 730 | 808 | 868 | 910 | 942 | 960 | 965 | 960 |
| Nyttig dragkraft (ton) | 7,75 | 5,92 | 4,91 | 4,22 | 3,69 | 3,27 | 2,92 | 2,61 | 2,34 |
Teoretisk dragkraftskurva
[redigera | redigera wikitext]Dragkraftskurvan är konstruerad med hjälp av data i tabellerna ovan. Vid låga hastigheter (<28 km/h) begränsas dragkraftsutvecklingen av maskinkraften (röd kurva). Vid höga hastigheter (>28 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. |
Vid det absoluta startögonblicket kunde A2-loket teoretiskt utveckla 7,6 tons dragkraft enligt diagrammet. För detta krävdes en friktionskoefficient på 0,16.[22] Den nominella dragkraften på 6,75 ton krävde en friktionskoefficient på endast 0,14 och kunde utvecklas upp till 23 km/h enligt diagrammet. Under mycket gynnsamma adhesionsförhållanden kan ånglok nå en friktionskoefficient på 0,25 utan att börja slira.[23] Lokomotivlära rekommenderade att inte räkna med friktionskoefficienter högre än 0,20 vid trafikplanering för ånglok i syfte att minska risken för slirning.[24] A2-loket kunde alltså starta med fullt ångpådrag utan större risk för slirning.[9]
Teoretisk effektkurva
[redigera | redigera wikitext]Effektkurvorna är konstruerade med hjälp av data i ovanstående tabeller. Vid drivhjulsperiferin var A2-loken som mest effektiva vid ca 100 km/h enligt diagrammet. Vid en tillförd effekt på 14390 hk (se rubriken "Indikerad effekt" ovan) blir den teoretiska verkningsgraden som bäst 8,0% vid cylindrarna och 6,7% vid drivhjulsperiferin. Generellt kan ånglok högst uppnå 9% verkningsgrad.[25]
|
|
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
[redigera | redigera wikitext]Tabellen är beräknad enligt Lokomotivlära med hjälp av nyttiga dragkrafter och maskineriets verkningsgrader i ovanstående tabell.[26][27] Cylinderfyllningarna gäller vid en normal ansträngning.[28] Värden i kursiv stil markerar cylinderfyllningar som överstiger 75%.
| Hastighet (km/h) | 22,2 | 33,3 | 44,4 | 55,5 | 66,6 | 77,7 | 88,8 | 99,9 | 111,0 |
| Indikerat medeltryck (kg/cm²) | 10,80 | 8,28 | 6,93 | 6,00 | 5,29 | 4,74 | 4,27 | 3,86 | 3,50 |
| Cylinderfyllning (%) | 80,0 | 49,8 | 37,8 | 30,8 | 26,0 | 22,5 | 19,7 | 17,4 | 15,5 |
Lokomotivlära rekommenderade att aldrig köra överhettade ånglok med cylinderfyllningar under 20%.[29] Ett betydande mottryck uppstår vid mycket låga cylinderfyllningar p.g.a. en lång kompressionsfas som ökar motståndsarbetet i maskinen.[30] Enligt tabellen kunde A2-loket framföras i 90 km/h vid en cylinderfyllning strax under 20%.
Orientering kring littera
[redigera | redigera wikitext]SJ:s litterabeteckningar var tidvis omständlig och förvirrande. Här är en orientering till beteckningar på lok associerade till A2-loken:
De fem ombyggda A-loken från OKB överfördes till SJ i samband med förstatligandet år 1933.[5] Dessa lok blev SJ littera A3.[5] De två A2-lok som återfick sina ursprungliga pannor blev också SJ littera A3 år 1939-40.[5] År 1942 blev dessa sju A3-lok littererade som SJ littera A.[5] De ursprungliga A-loken med två drivaxlar hade slopats under slutet av 1930-talet och litterat var alltså ledigt.[3]
OKB hade två andra ånglok med axelföljden 2'C, OKB littera H.[31] Dessa blev SJ littera OKa vid förstatligandet år 1933.[32] År 1942 blev dessa lok SJ littera A3.[32] Beroende på tidpunkt så refererar alltså A3-loken till två olika konstruktioner.
Anmärkningar
[redigera | redigera wikitext]- ^ Två av de ursprungliga A-loken levererades 1907 av MVAB och det tredje 1909 av Nydqvist & Holm.[1]
- ^ SJ individnummer 1004, 1007 och 1021.[2]
Referenser
[redigera | redigera wikitext]Noter
[redigera | redigera wikitext]- ^ Diehl 1973, sid. 268.
- ^ [a b c d e f g h i] Diehl 1973, sid. 37.
- ^ [a b] Diehl 1973, sid. 35.
- ^ Höjer 1930, sid. 90.
- ^ [a b c d e] Diehl 1973, sid. 36.
- ^ [a b c d e f g h] Höjer 1930, sid. 87.
- ^ [a b c] Höjer 1930, sid. 89.
- ^ [a b c d e] Nordenhem 1931, sid. 89.
- ^ [a b c] Järnvägsstyrelsen 1931, sid. 446.
- ^ Järnvägsstyrelsen 1931, sid. 452-454.
- ^ [a b c d] Nordenhem 1931, sid. 90.
- ^ [a b] Järnvägsstyrelsen 1931, sid. 448.
- ^ [a b] Järnvägsstyrelsen 1927, sid. 5c.
- ^ Höjer 1921, Stycke 1247.
- ^ Ohlon 1986, sid. 106.
- ^ [a b c] Höjer 1921, Stycke 1251.
- ^ Höjer 1921, Stycke 1250.
- ^ Ohlon 1986, sid. 232.
- ^ Höjer 1921, Stycke 1245.
- ^ Höjer 1921, Stycke 1255.
- ^ Höjer 1921, Bild 640, s. 578.
- ^ Höjer 1921, Stycke 1242.
- ^ Höjer 1921, Stycke 399.
- ^ Höjer 1921, Stycke 1257.
- ^ Höjer 1921, Stycke 147.
- ^ Höjer 1921, Stycke 1245, s. 566.
- ^ Höjer 1921, Stycke 1245, s. 569.
- ^ Höjer 1921, Stycke 1245, ss. 568-569.
- ^ Höjer 1921, Stycke 662 och 1093.
- ^ Höjer 1921, Stycke 1088.
- ^ Höjer 1929, sid. 127-130.
- ^ [a b] Diehl 1973, sid. 38.
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
- Höjer, Elis B; Granér, GEB (1921). Lokomotivlära (Tredje upplagan). Stockholm: Kungliga Järnvägsstyrelsen. Libris 1485257
- Höjer, Elis B (19 oktober 1929). Nordström, HF. red. ”Ostkustbanans lokomotiv litt. H.”. Teknisk Tidskrift, Mekanik (Svenska teknologföreningen) (Häfte 10): sid. 127-130.
- Höjer, Elis B (19 juli 1930). Nordström, HF. red. ”Ombyggnad av Ostkustbanans lokomotiv litt. A.”. Teknisk Tidskrift, Mekanik (Svenska teknologföreningen) (Häfte 7): sid. 87-90.
- Järnvägsstyrelsen, red (1927). Illustrerad förteckning över Statens Järnvägars lokomotiv. "Del I. Ånglokomotiv och tendrar" (Andra upplagan). Stockholm: Kungliga Järnvägsstyrelsen
- Järnvägsstyrelsen, red (1931). ”Del IV. Maskintjänsten”. Statens Järnvägar 1906-1931. "Andra bandet". Stockholm: Kungliga Järnvägsstyrelsen. Libris 8198963
- Nordenhem, Hjalmar (18 juli 1931). Nordström, HF. red. ”Utvecklingen av järnvägarnas rullande materiel under senare år”. Teknisk Tidskrift, Mekanik (Svenska teknologföreningen) (Häfte 7): sid. 85-91.
- Ohlon, Rolf (1986). Gamla mått och nya. Stockholm: Ingenjörsförlaget. Libris 8373476. ISBN 91-7284-218-0
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||