N2 (ånglok)
| N2 | |
 UGJ Littera I nr 29 [a] | |
| Även kallad | UGJ Littera I SJ Littera OKe Stortankarna Lubbe |
|---|---|
| Fordonstyp | Överhettat tvillinglok |
| I tjänst | 1916—1970 [b] |
| Tillverkningsår | 1916 |
| Byggt antal | 3 |
| Tillverkare |  Motala Verkstad |
| Operatörer | UGJ, SJ, HHJ |
| Tekniska fakta | |
| Spårvidd | 1 435 mm (normalspår) |
| Axelföljd | 1′ D1′ h2t |
| Hjulställning | 2—8—2T Mikado |
| Axellast | 15,5 ton N2 1520 15,3 ton Övriga |
| Drivhjulsdiameter | 1 400 mm |
| Löphjulsdiameter | 800 mm |
| Bromsar | Ångbroms Lok Tryckluft Tåg |
| Största tillåtna hastighet | 70 km/h |
| Startdragkraft | 10 550 kp |
| Effekt | 1 110 ihk |
| Drivmedel | Stenkol [c] |
| Slidstyrning | Walschaert |
Littera N2 var en normalspårig ånglokstyp inom Statens Järnvägar (SJ), ursprungligen levererad till Uppsala–Gävle Järnväg (UGJ) som Littera I. Loken var byggda som tanklok med invändiga cylindrar och hjulanordningen 2—8—2T (Mikado). Tillverkare var Motala Verkstad och tre lok levererades till UGJ år 1916. N2-loken tillhörde Sveriges kraftigaste tanklok när de levererades och gick under smeknamnet ”Stortankarna”. De användes i främst i godståg och efter 44 års tjänstgöring avställdes loken och blev beredskapslok under ytterligare 10 år. Ett lok finns bevarat vid Järnvägsmuseet i Gävle.
Historik
[redigera | redigera wikitext]Under början av 1910-talet hade tågvikten på godstågen vid UGJ ökat så pass att de befintliga ångloken inte längre räckte till. För att lösa detta ville man ha ett större tanklok och man tänkte sig då ett lok med utanförliggande cylindrar och adhesionsvikten 60 ton. Panntrycket skulle vara 12 kp/cm² och dess maximala hastighet 65 km/h.[3]
Efter anbudsförfarande med flera svenska loktillverkare kontrakterades så småningom tre mikadotanklok hos Motala Verkstad. UGJ hade tagit intryck av SJ:s ånglok Littera J och bestämde sig för att de nya loken skulle ha inneliggande cylindrar istället.[3]
Det inneliggande maskineriet gjorde smörjningen besvärlig och många eldare blev ordentligt nedsmutsade och oljiga varför loket fick öknamnet "Lubbe" efter författaren Ludvig "Lubbe" Nordström, som blivit känd för boken Lort-Sverige.[4]
Som Littera I under UGJ-tiden sattes loken in under somrarna som dragkraft till lokaltågen mellan Furuvik och Älvkarleby. I det hänseendet ansågs N2-loken vara bättre B4-loken.[4]
År 1945 var N2 1519 stationerad i Långsele och drog godståg på linjen Långsele—Härnösand. N2 1520 och 1521 var då stationerade i Gävle.[2]
Under slutet av 1940-talet var N2 1520 stationerad i Stockholm/Sundbyberg och tjänstgjorde på f.d. Stockholm–Västerås–Bergslagens Järnvägar (SWB), samt drog soptågen mellan Tomteboda och Lövsta.[5]
År 1960 gör N2 1519 loktypens sista aktiva tjänstgöring i Krylbo som växlingslok.[5]
Tidslinje
[redigera | redigera wikitext]Tidslinjen är baserad på information från Diehl m.fl. samt Forsberg och Palm.[6][7]
- 1916: Leverans från Motala Verkstad till UGJ. Littereras I med individnummer 27-29.
- 1933: Övertas av SJ och littereras OKe med nr 1519-1521.
- 1934: OKe 1520 avyttras till Hälsingborg–Hässleholms Järnväg (HHJ) som HHJ nr 32.
- 1940: HHJ 32 återgår till SJ som OKe 1520.
- 1942: Littereras om till N2 med bibehållen nummerserie.
- 1960: Avställs och blir beredskapslok.
- 1970: Slopning.
- 1971: N2 1521 deponeras i Motala kommun.
- 1973: N2 1520 skrotas av Kalmar Verkstad.
- 1979: N2 1519 skrotas i Vislanda.
Specifikationer
[redigera | redigera wikitext]Uppgifterna är enligt Lokomotivlära om inget annat anges.[8]
- Spårvidd: 1435 mm (normalspår)
- Axelanordning: 1′ D1′ h2t
- Hjulanordning: 2—8—2T
- Löphjul Ø: 800 mm [1]
- Kopplade hjul Ø: 1400 mm
- Cylinderantal: 2
- Cylinderdiameter: 544 mm
- Slaglängd: 640 mm
- Slidstyrning: Walschaert [1]
- Rostyta: 2,63 m²
- Eldyta: 130,1 m²
- Överhettningsyta: 38,6 m²
- Ångtryck: 12 kp/cm²
- Materialvikt: 65,8 ton [1]
- Tjänstevikt, lok: 85,3 ton
- Adhesionsvikt: 60,0 ton
- Kolförråd: 4100 kg
- Vattenförråd: 10,00 m³
- Hjulbas: 9750 mm [1]
- Längd över buffertar: 13 650 mm [1]
- Nominell dragkraft (0,65 p): 10 550 kp [d]
- Största tillåten hastighet: 70 km/h
| SKENTRYCK (TON) [10] | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Axel | I | II | III | IV | V | VI | Totalt |
| 1519 & 1521 | 13,5 | 15,1 | 15,0 | 15,3 | 15,3 | 14,0 | 88,2 |
| 1520 | 12,0 | 14,5 | 14,5 | 15,5 | 15,5 | 13,3 | 85,3 |
Olika uppgifter på cylinderdiametern förekommer i litteraturen. Förteckning över lok och vagnar tillhörande Statens Järnvägar angav 550 mm.[11]
På en sammanställningsritning publicerad i Spår anges 544 mm cylinderdiameter och en nominell dragkraft på 10 550 kp med koefficienten 0,65.[12] I samma artikel anger författarna i en tabell 550 mm cylinderdiameter och en nominell dragkraft på 10 800 kp.[5]
I Statens Järnvägars publikation Särtryck 262 anges 550 mm cylinderdiameter och 10,55 Mp dragkraft.[10]
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.[13]
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.[14]
Tabellerna nedan är beräknade med kalkylblad och full decimalutveckling varför små avvikelser kan förekomma vid manuell kontrollräkning. Som rådata har de uppgifter som publicerats i Lokomotivlära används och som återfinns under rubriken "Specifikationer" ovan.[8]
Indikerad effekt
[redigera | redigera wikitext]Tillämpar man beräkning enligt Lokomotivlära utvecklade N2-loket teoretiskt en indikerad effekt på 1110 ihk vid en gynnsammaste hastighet på 65,2 km/h och vid en största normal rostansträngning.[14]
Med en största normal rostansträngning menas en påeldning av 500 kg stenkol per kvadratmeter rostyta och timme, där stenkolets värmevärde är 7000 kcal/kg. Vid denna rostansträngning och full belastning förbrukade N2-loket teoretiskt 1,3 ton kol och 7,8 m³ vatten per timme. Teoretiskt räckte då kolförrådet i 3,1 timmar och vattenförrådet i 1,3 timmar. Den tillförda effekten blir 9,205 miljoner kcal/h, vilket motsvarar 14 555 hk.[15][e]
Dragkrafter p.g.a. maskinkraften
[redigera | redigera wikitext]Tabellen är beräknad enligt Lokomotivlära och gäller vid 75% cylinderfyllning. Uppgifter om N2-lokets maximala cylinderfyllning saknas. Värden i kursiv stil kan ej utvecklas fullt ut då pannans ångbildningsförmåga är begränsande.[17][f]
| DRAGKRAFTER P.G.A. MASKINKRAFTEN | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Hastighet (km/h) | 0 | 7,9 | 15,8 | 23,8 | 31,7 | 39,6 |
| Varvtal (varv/s) | 0,00 | 0,50 | 1,00 | 1,50 | 2,00 | 2,50 |
| Indikerad effekt (ihk) | 0 | 367 | 698 | 970 | 1174 | 1329 |
| Maskineriets verkningsgrad | 0,900 | 0,900 | 0,900 | 0,900 | 0,900 | 0,900 |
| Nyttig effekt (hk) | 0 | 330 | 628 | 873 | 1057 | 1196 |
| Nyttig dragkraft (kp) | 11823 | 11262 | 10715 | 9923 | 9010 | 8158 |
Dragkrafter p.g.a. pannans ångbildningsförmåga
[redigera | redigera wikitext]Tabellen är beräknad enligt Lokomotivlära och gäller vid en normal rostansträngning. 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.[18][19]
| DRAGKRAFTER P.G.A. PANNANS ÅNGBILDNINGSFÖRMÅGA | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Hastighet (km/h) | 13,0 | 19,6 | 26,1 | 32,6 | 39,1 | 45,6 | 52,1 | 58,6 | 65,2 | 71,7 | 78,2 |
| Varvtal (varv/s) | 0,82 | 1,23 | 1,65 | 2,06 | 2,47 | 2,88 | 3,29 | 3,70 | 4,11 | 4,53 | 4,94 |
| Hastighetsförhållande | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | 0,9 | 1,0 | 1,1 | 1,2 |
| Effektförhållande | 0,617 | 0,710 | 0,792 | 0,857 | 0,907 | 0,947 | 0,975 | 0,993 | 1,000 | 0,997 | 0,987 |
| Indikerad effekt (ihk) | 685 | 788 | 879 | 951 | 1007 | 1051 | 1082 | 1102 | 1110 | 1107 | 1096 |
| Cylinderfyllning | 90,1 | 54,8 | 41,2 | 33,4 | 28,1 | 24,2 | 21,2 | 18,7 | 16,6 | 14,8 | 13,2 |
| Maskineriets verkningsgrad | 0,900 | 0,895 | 0,888 | 0,882 | 0,874 | 0,866 | 0,857 | 0,846 | 0,836 | 0,823 | 0,810 |
| Nyttig effekt (hk) | 616 | 705 | 781 | 839 | 880 | 910 | 927 | 932 | 928 | 911 | 887 |
| Nyttig dragkraft (kp) | 12771 | 9743 | 8087 | 6954 | 6077 | 5389 | 4804 | 4293 | 3845 | 3431 | 3064 |
Enligt Uppfinningarnas Bok fick de kopplade hjulen på Mikadolok med inneliggande cylindrar gå i maximalt 4⅔ varv per sekund, vilket motsvarar en hastighet på maximalt 74 km/h hos N2-loket.[20]
Teoretiskt dragkraftsdiagram
[redigera | redigera wikitext]Dragkraftsdiagrammet är konstruerad med hjälp av interpolerade data från tabellerna ovan. Vid låga hastigheter (<15 km/h) begränsas dragkraftsutvecklingen av maskinkraften vid 75% cylinderfyllning och vid höga hastigheter (>15 km/h) begränsas dragkraftsutvecklingen av pannans ångbildningsförmåga. N2-lokets gångmotstånd är beräknad med Strahls formel.[21]
Dragkraft & gångmotstånd (kp)
- Dragkraft
- Gångmotstånd
Enligt diagrammet kunde N2-loket utveckla 11,8 Mp dragkraft vid det absoluta startögonblicket. För detta krävdes en friktionskoefficient på 0,20 vilket låg precis på den i Lokomotivlära rekommenderade gränsen på 0,20 som syftade till att minska risken för slirning.[22]
Den nominella dragkraften på 10 550 kp enligt förenklad formel i Lokomotivlära kunde utvecklas upp till 17 km/h och krävde en friktionskoefficient på 0,18 vid fulla förråd och adhesionsvikten 60 ton.[23]
Teoretiskt effektdiagram
[redigera | redigera wikitext]Effektdiagrammet är konstruerad med hjälp av interpolerade data från ovanstående tabeller. Enligt diagrammet var N2-loken som mest effektiva mellan ca 50—70 km/h vid drivhjulsperiferin och mellan ca 40—50 km/h vid dragkroken. De röda staplarna är endast giltiga vid rak och vågrätt bana och påverkas negativt av banstigningar och kurvor. [g]
Effekt (hästkrafter)
- Indikerad effekt
- Nyttig effekt
- Dragkrokseffekt
Vid en tillförd effekt på 14 555 hk (se Indikerad effekt ovan) blir den teoretiska verkningsgraden som bäst 7,6% vid cylindrarna, 6,4% vid drivhjulsperiferin och 5,5% vid tenderdragkroken. Generellt kan ånglok högst uppnå 9% verkningsgrad.[25]
Teoretiska cylinderfyllningar vid olika hastigheter
[redigera | redigera wikitext]Diagrammet är konstruerad genom interpolering av tabelldata ovan. Lokomotivlära rekommenderade att inte köra överhettade ånglok med cylinderfyllningar under 20%. Ett betydande mottryck uppstår vid mycket låga cylinderfyllningar p.g.a. en lång kompressionsfas som ökar motståndsarbetet i maskinen. Genom interpolering av tabelldata ovan får man att N2-loket måste minska cylinderfyllningen till 15% för att kunna köra i 70 km/h och att 20% cylinderfyllning nås vid 55 km/h.[26]
Cylinderfyllning (%)
- Cylinderfyllning
- Gräns 20%
Teoretiskt tågmotstånd
[redigera | redigera wikitext]Den rullande materielens gångmotstånd i följande diagram är beräknade med Strahls formel för lokomotivet och med Franks formel för vanligt lastade godsvagnar. Eventuellt stigningsmotstånd är beräknad med 1 kp/ton tågvikt och promille banstigning.[27]
Diagrammet nedan visar ett N2-lok som drar 700 ton vanligt lastade godsvagnar vid rak och vågrätt bana. Vid 70 km/h överstiger tågmotståndet lokets dragkraft vilket antyder att N2-loket kunde dra tågsättet någonstans mellan 60—70 km/h vid dessa betingelser.
Dragkraft & tågmotstånd (kp)
- Dragkraft
- Tågmotstånd
Diagrammet nedan visar återigen ett N2-lok som drar 700 ton vanligt lastade godsvagnar, men vid 10‰ banstigning. Vid 20 km/h överstiger tågmotståndet lokets dragkraft vilket antyder att loket kunde dra tågsättet någonstans mellan 10—20 km/h vid dessa betingelser.
Dragkraft & tågmotstånd (kp)
- Dragkraft
- Tågmotstånd
I praktiken verkar dock N2-loket inte dragit vagnvikter högre än 300—400 ton.[5] Vid 400 tons vagnvikt uppgår tågsättets gångmotstånd vid rak och vågrätt bana och 70 km/h till 2514 kp, varav loket självt står för 861 kp. Det nyttiga effektbehovet uppgår då till endast 652 hästkrafter.
Anmärkningar
[redigera | redigera wikitext]- ↑ Bildkälla: Järnvägsmuseet KDAJ03138
- ↑ Avställdes ca 1960 och slopades 1970.[1]
- ↑ Under andra världskriget var loken utrustade för vedeldning.[2]
- ↑ Motsvarar 103,5 kN vid konventionsvärdet för tyngdaccelerationen 9,80665 m/s².[9]
- ↑ En hästkraft motsvarar 632,415 kilokalorier per timme.[16]
- ↑ Dragkraftsvärdet vid 0 km/h är extrapolerad med kvadratisk regression med basis på övriga dragkraftsvärden p.g.a. maskinkraften.
- ↑ Dragkrokseffekten är beräknad genom att subtrahera den nyttiga dragkraften med lokets gångmotstånd vilket ger dragkraften i dragkroken. Denna senare dragkraft är omvandlad till effekt genom formler i Lokomotivlära.[24]
Referenser
[redigera | redigera wikitext]Noter
[redigera | redigera wikitext]- 1 2 3 4 5 6 Diehl, Fjeld & Nilsson 1973, sid. 158.
- 1 2 Forsberg & Palm 1988, sid. 46.
- 1 2 Forsberg & Palm 1988, sid. 42.
- 1 2 Forsberg & Palm 1988, sid. 44.
- 1 2 3 4 Forsberg & Palm 1988, sid. 48.
- ↑ Diehl, Fjeld & Nilsson 1973, sid. 158 & 276.
- ↑ Forsberg & Palm 1988, sid. 42-48.
- 1 2 Höjer & Granér 1921, sid. 98-99.
- ↑ Ohlon 1986, sid. 106.
- 1 2 Statens Järnvägar 1955, Litt N2.
- ↑ Statens Järnvägar 1934-1955, 1934 års upplaga s. 6.
- ↑ Forsberg & Palm 1988, sid. 43.
- ↑ Höjer & Granér 1921, sid. 558-580.
- 1 2 Höjer & Granér 1921, Stycke 1251.
- ↑ Höjer & Granér 1921, Stycke 1250.
- ↑ Ohlon 1986, sid. 232.
- ↑ Höjer & Granér 1921, Stycke 1245.
- ↑ Höjer & Granér 1921, Stycke 1255.
- ↑ Höjer & Granér 1921, Bild 640, s. 578.
- ↑ Hubendick & Lindmark 1925, sid. 433.
- ↑ Höjer & Granér 1921, Stycke 1234.
- ↑ Höjer & Granér 1921, Stycke 1242 och 1257.
- ↑ Höjer & Granér 1921, Stycke 1242.
- ↑ Höjer & Granér 1921, Stycke 71-72.
- ↑ Höjer & Granér 1921, Stycke 147.
- ↑ Höjer & Granér 1921, Stycke 662, 1088 och 1093.
- ↑ Höjer & Granér 1921, Stycke 1234, 1235 & 1237.
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). ”UGJ Stortankar — Sveriges största tanklokomotiv”. Spår — Järnvägsmusei vänners årsbok 1988. Gävle: Svenska Järnvägsmusei Vänner. sid. 42-48. Libris 8260692
- Hubendick, E; Lindmark, T (1925). ”Ånglokomotivet”. i Lindstedt, S. Uppfinningarnas Bok. "II". Flodin, C. Stockholm: PA Norstedt & Söner. sid. 429-483. Libris 8199811
- Höjer, Elis B; Granér, GEB (1921). Lokomotivlära (Tredje upplagan). Stockholm: Kungliga Järnvägsstyrelsen. Libris 1485257
- Statens Järnvägar, red (1934-1955). Förteckning över lokomotiv och vagnar. Statens Järnvägars Författningssamling. "Särtryck nr 77"
- Statens Järnvägar, red (1955). Illustrerad förteckning över Statens Järnvägars ånglok, elektrolok, motorlok och lokomotorer. Statens Järnvägars Författningssamling. "Särtryck nr 262"
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||