AandrijfasIntro

Stoomlocomotieven met aandrijfas werden met name gebruikt in de boombouw (boomrooi) industrie. De locs zijn gebouwd voor inzet in zwaar oneffen terrein, bezitten een grote trekkracht, trekken gemakkelijk kop uit stilstand en kunnen verschil in hoogtes goed aan. Door het toevoegen van tenders konden er veel voorraden (brandstof en water) worden meegenomen.



AandrijfasKenmerken

Kenmerkend voor dit type aandrijving zijn de lange aandrijfassen die onder of naast de locomotief lopen.

Niet alleen de onderstellen zijn aangedreven, ook de zware tenders waren aangedreven waardoor er extra trekkracht ontstond. Zeker vanuit stilstand was de trekkracht groot, soms werden locs met aandrijfas zelfs gebruikt om locs met aandrijfstang in beweging te krijgen.

Deze aandrijfas locomotieven waren duidelijk niet ontwikkeld voor snelheid. Deze was dan ook eigenlijk altijd laag, soms zelfs een maximum snelheid van 16 kmh.



AandrijfasOpbouw

De aandrijfas loopt langs de draaistellen van de locomotief en de tender. Alle typen gebruiken gewone stoomcilinders voor de overbrenging van de drukkracht van stoom naar beweging van de wielen. De heen-en-weer gaande beweging van de zuigers zal worden omgezet in een draaiende beweging van de aandrijfas.

Bij aandrijving met een aandrijfstang (klassieke stoomlocomotief) worden de wielen aangedreven op een kruk via een heen-en-weer gaande beweging. Bij aandrijving met een aandrijfas wordt de heen-en-weer gaande beweging van de zuigers omgezet in een roterende (draaiende) beweging van de aandrijfas. Op onderstaande foto de kenmerkende verticale plaatsing van de cilinders van een shay aandrijfas locomotief.

Per draaistel is er een tandwiel-overbreng-mechanisme waarmee de draaiende beweging van de aandrijfas naar de draaiende beweging van de wielen plaatsvind. Dit behoeft wellicht wat toelichting. De krukas loopt in de lengte onder of naast de locomotief. De draaibeweging is dan ook in de lengte van de trein. De as waarop de wielen vastzitten staat haaks op de spoorrails (breedte van de trein). De draaibeweging in de lengterichting (van de trein) moet dan ook worden omgezet in een draaibeweging haaks op de lengterichting (van de trein).

Om flexibiliteit tussen de verschillende draaistellen te krijgen zijn in de aandrijfassen kruiskoppelingen (vergelijk met cardan-koppelingen) opgenomen. Hierdoor kunnen de draaistellen onafhankelijk van elkaar bewegen (bochten maken en hoogteverschillen overbruggen) maar kunnen tegelijkertijd worden aangedreven door de dezelfde ronddraaiende aandrijfas.



AandrijfasTechniek

De techniek is niet heel erg ingewikkeld. In het figuur hieronder zijn de verschillende onderdelen met kleuren aangegeven van een Shay type locomotief. Voor de Climax en Heisler locomotieven is dit hetzelfde, enkel loopt de aandrijfas dan tussen de wielen in plaats van zoals bij Shay ernaast.

Het draaien van de aandrijfas start (in het roze gedeelte) bij cilinders. De exacte positie van de cilinders / aandrijving van de aandrijfas is afhankelijk van het type aandrijving (Shay / Climax / Heisler). Dat is voor dit figuur nog niet belangrijk, daar komen we later op terug.

De roze aandrijfas is verbonden met rode as. Deze gaat in hetzelfde tempo draaien. De ene kant om, als de trein vooruit moet, de andere kant om, als de trein achteruit moet.

De aandrijfas loopt op het oog over de gehele lengte van de locomotief. Omdat de verschillende onderdelen van de loc en tender los van elkaar moeten kunnen bewegen (bochten, hoogte verschillen en om hobbels op te vangen) kan er geen lange statische rechte as worden gebruikt. Hiertoe zitten er (groen) kruiskoppelingen tussen de verschillende delen gemonteerd.

De locomotief in dit figuur heeft 3 draaistellen, ieder met 2 wielassen. 2 draaistellen onder de locomotief en een draaistel achteraan onder de tender. De draaiende beweging van de rode aandrijfas moet worden omgezet in de draaibeweging van de wielas. Hiertoe zit er op iedere aangedreven as een (blauw) tandwiel-overbreng-mechanisme welke de roterende beweging van de rode aandrijfas omzet in de roterende beweging van de wielas.

In een draaistel kunnen meerdere wielassen zitten. Meestal 2, ook 1, 3 of meer komt voor. Niet alle wielassen zijn altijd direct aangedreven door de aandrijfas. Sommige wielassen worden niet aangedreven, of zijn gekoppeld aan de wielas in het draaistel welke wel aangedreven worden.



AandrijfasFlexibiliteit

De wielassen in een en hetzelfde draaistel zijn altijd positioneel verbonden. De draaistellen kunnen wel onderling van elkaar bewegen. De kruiskoppelingen in de aandrijfas zorgen voor de flexibiliteit in de overbrenging.

Door een draaibeweging van de trein kan de onderlinge afstand tussen de draaistellen veranderen. De kruiskoppelingen hebben ook een mechanisme om hiermee om te gaan. Hiertoe zit er op de (vierkant) aandrijfas een holle vierkant buis geschoven. Deze zit aan een kant vast gelast op de aandrijfas. Het andere eind van de aandrijfas kan in deze aandrijfbuis op en neer schuiven en vangt hiermee afstandsverschillen op.



AandrijfasOverbrenging

De overbrenging van de ronddraaiende beweging op de rode aandrijfas gaat via 2 tandwielen in het tandwiel-overbreng-mechanisme. Op de rode as zit het groene tandwiel gemonteerd. Deze loopt tegen het witte tandwiel welke op de gele as is gemonteerd. Op de gele wielas zijn ook de wielen gemonteerd, die natuurlijk op de roestbruine rails staan.

Als de rode as gaat draaien, dan zal ook het groene tandwiel in hetzelfde tempo draaien. Een keer rond voor de rode aandrijfas, is ook een keer rond voor het groene tandwiel. Als aan het groene tandwiel 20 tanden zitten, dan zal het grote witte tandwiel ook 20 tanden draaien. Aan het witte tandwiel zitten misschien wel 60 tanden. Er zijn dan 3 omwentelingen van het groene tandwiel nodig om het witte tandwiel een (1) keer rond te laten gaan.

Dat lijkt op zich wel vreemd. De eerste indruk is om dit gelijk te houden (een omwenteling van de rode as is dan een omwenteling van de gele as) maar bedenk dat deze locomotieven werden ontwikkeld voor zware lasten. Als we naar het 20-60 voorbeeld kijken dan zien we dat de rode as 3x rond moet voordat de gele as eenmaal rond is gegaan. De rode as moet veel en snel draaien. Iedere keer beweegt het witte tandrad een klein beetje. Door snel te draaien is de rode aandrijfas beetje bij beetje in staat om het witte tandwiel rond te laten gaan. Er is niet veel kracht voor nodig, wel meer snelheid. De rode as draait een hogere omwentelsnelheid dan de wielassen. Weliswaar met minder snelheid, maar gestaag (met meer kracht) duwt het groene tandwiel het witte tandwiel rond.

Er is dus relatief weinig kracht nodig om de gele as in beweging te zetten! Het tandwieloverbrenging mechanisme is dus ideaal voor het zware ladingen.

De aanhechting van het witte tandwiel kan buiten de wielen zitten (zoals ondermeer bij Shay locomotieven) of tussen de wielen (bij Climax en Heisler locomotieven). Het principe van aandrijving blijft hetzelfde.

Op de foto hierboven de overbrenging van de beweging van de aandrijfas (van links naar rechts) op de wielassen (vertikaal) van een model Climax locomotief. Boven en onder in beeld zijn de wielen te zien. De overbrenging is tussen de wielen.



AandrijfasAandrijving

Locomotieven met een aandrijfas hebben dus allemaal een aandrijfas die in de lengte van de locomotief en/of tender loopt en de wielstellen aandrijft. Om de as aan te drijven zijn er verschillende typen aandrijving ontwikkeld. Deze zijn op te splitsen op basis van de positie van de cilinders.

  • Shay aandrijving
  • Climax aandrijving
  • Heisler aandrijving

Er zijn verschillende fabrikanten welke stoomlocomotieven hebben gebouwd met verschillende typen aandrijving. En ook aandrijfstang locomotieven.



AandrijfasShay aandrijving

De Shay aandrijving bevat aan meerdere cilinders welke verticaal zijn geplaatst aan de zijkant van de locomotief. Deze cilinders zijn middels een krukken-as verbonden aan de aandrijfas. De as loopt buiten langs de zijkant van de loc. De bijnaam voor dit type treinen is sidewinder.

Kenmerken

  • Aandrijfas rechts naast de locomotief/tender
  • Stoomketel staat iets uit het midden voor de balans
  • Vertikale cilinders aan rechterkant
  • Directe aandrijving van de aandrijfas

Meer over de Shay.



AandrijfasClimax aandrijving

De Climax aandrijving bevat 2 schuin voorwaarts gemonteerde cilinders, een aan iedere kant van de stoomketel/loc. Tussen de cilinders loopt een kleine as, haaks op de rijrichting. Via een differentieel in het centrum van de loc is deze aangedreven as verbonden met de eigenlijke aandrijfas. De heen-en-weer gaande beweging vanuit de cilinders zal dus eerst overgebracht worden op de breed liggende as, welke dan de centrale aandrijfas zal aansturen.

Kenmerken

  • Aandrijfas onder de locomotief/tender
  • 2 Cilinders een links en een rechts
  • Cilinders wijzen schuin omhoog in rijrichting van de locomotief
  • Indirecte aandrijving van de aandrijfas

Meer over de Climax.



AandrijfasHeisler aandrijving

De Heisler aandrijving bevat 2 cilinders welke schuin naar buiten zijn geplaatst vanaf de onderkant van de locomotief, schuin omhoog. De cilinders zijn onder de loc direct verbonden aan de aandrijfas. De as loopt midden onder de loc en/of tender door.

Kenmerken

  • Aandrijfas onder de locomotief/tender
  • 2 Cilinders een links en een rechts
  • Cilinders wijzen schuin omhoog haaks op de rijrichting van de locomotief
  • Directe aandrijving van de aandrijfas

Meer over de Heisler.



Copyright 2020 www.punthooft.nl
We do not collect cookies for advertisement. Your data is never send to third parties.