Según la notación de Whyte para la clasificación de locomotoras de vapor , 4-2-0 representa la disposición de las ruedas de cuatro ruedas delanteras en dos ejes, dos ruedas motrices eléctricas en un eje y sin ruedas traseras . Este tipo de locomotora a menudo se llama tipo Jervis , el nombre del diseñador original.
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Descripción general
El tipo de disposición de ruedas 4-2-0 fue común en los ferrocarriles de los Estados Unidos desde la década de 1830 hasta la de 1850. El primer 4-2-0 que se construyó fue el Experimento , más tarde llamado Brother Jonathan , para Mohawk and Hudson Railroad en 1832. Fue construido por West Point Foundry basado en un diseño de John B. Jervis . Teniendo poco más que hacer referencia, los fabricantes modelaron la caldera y el engranaje de la válvula según las locomotoras construidas por Robert Stephenson de Inglaterra. Algunos ejemplos de locomotoras Stephenson ya estaban en funcionamiento en Estados Unidos, por lo que los ingenieros no tuvieron que viajar demasiado lejos para obtener sus ideas iniciales.
En Inglaterra, el 4-2-0 se desarrolló alrededor de 1840 a partir del diseño 2-2-2 de la primera locomotora Long Boiler de Stephenson , que había alterado para colocar dos pares de ruedas en la parte delantera para mejorar la estabilidad, con los cilindros exteriores entre ellos.
En los Estados Unidos, el diseño fue una modificación del diseño 0-4-0 , entonces de uso común. El 0-4-0 demostró ser demasiado rígido para los ferrocarriles de la época, a menudo descarrilando en las curvas cerradas y los rápidos cambios de elevación de los primeros ferrocarriles estadounidenses. Para el 4-2-0 , Jervis introdujo un camión líder de cuatro ruedas debajo de la caja de humo de la locomotora . Giraba independientemente del bastidor principal de la locomotora, en contraste con los motores ingleses 4-2-0 que tenían bastidores rígidos. Los pistones accionan un solo eje motriz en la parte trasera de la locomotora, justo detrás de la cámara de combustión . Este diseño dio como resultado una locomotora mucho más estable que podía guiarse en las curvas con más facilidad que el 0-4-0 . [1] [2]
Este diseño resultó tan efectivo en los ferrocarriles estadounidenses que muchos de los primeros 0-4-0 fueron reconstruidos como 4-2-0 . El 4-2-0 se destacó por su capacidad para mantenerse en la pista, especialmente aquellos con los ejes motrices únicos detrás del hogar, cuya principal virtud era la estabilidad. Sin embargo, con solo un eje motriz detrás de la cámara de combustión, el peso de la locomotora se distribuyó sobre una pequeña proporción de ruedas motrices, lo que redujo sustancialmente su peso adhesivo. En las locomotoras 4-2-0 que tenían el eje motriz frente a la cámara de combustión, se aumentó el peso del adhesivo. Si bien este plan colocó una mayor parte del peso de la locomotora en el eje motriz, redujo el peso en el camión principal, lo que lo hizo más propenso a descarrilamientos . [1] [2]
Una posible solución fue patentada en 1834 por EL Miller y utilizada ampliamente por Matthias W. Baldwin . Funcionó levantando un par de palancas para sujetar el bastidor del ténder a una extensión del bastidor del motor, lo que transfirió algo de peso del ténder al bastidor de la locomotora y aumentó el peso adhesivo. Una versión automática fue patentada en 1835 por George E. Sellers y fue ampliamente utilizada por el constructor de locomotoras William Norris después de obtener los derechos sobre la misma. Este sistema utilizaba una viga cuyo fulcro era el eje motriz. En superficies planas y niveladas, la viga se elevaba levemente, pero al arrancar o en pendientes, la resistencia hacía que la viga adoptara una posición horizontal que hacía que la locomotora se volcara hacia arriba. [1] [2]
Una solución más práctica, puesta en producción por primera vez por Norris, reubicó el eje impulsor en una ubicación en el bastidor frente a la cámara de combustión de la locomotora. Esto se hizo porque Baldwin se negó a otorgar derechos a Norris para usar su arreglo patentado de "media manivela". Poner en voladizo el peso de la cámara de combustión y la tripulación de la locomotora detrás del eje impulsor colocó más peso en el eje impulsor sin reducir sustancialmente el peso en el camión líder. Sin embargo, el diseño de Norris condujo a una distancia entre ejes más corta, lo que tendía a compensar cualquier ganancia en la fuerza de tracción en el eje motriz al reducir la estabilidad general de la locomotora. Varias locomotoras Norris se importaron a Inglaterra para su uso en el ferrocarril de Birmingham y Bristol ya que, debido a los desafíos presentados por Lickey Incline , los fabricantes británicos se negaron a suministrar. [1] [2]
Una vez que el acero estuvo disponible, se hicieron posibles mayores velocidades de rotación con múltiples ruedas acopladas más pequeñas. Cinco años después de que comenzara la construcción de una nueva locomotora en West Point Foundry en los Estados Unidos con el 0-4-0 Best Friend of Charleston en 1831, la primera locomotora 4-4-0 fue diseñada por Henry R. Campbell , en ese momento. el ingeniero jefe de Filadelfia, Germantown y Norristown Railway. Campbell recibió una patente por el diseño en febrero de 1836 y pronto se puso a trabajar en la construcción del primer 4-4-0 . Por el momento, el 4-4-0 de Campbell era un gigante entre las locomotoras. Sus cilindros tenían un diámetro de 14 pulgadas (356 milímetros) con una carrera de pistón de 16 pulgadas (406 milímetros) , contaba con ruedas motrices de 54 pulgadas (1.372 milímetros) de diámetro, podía mantener 90 libras por pulgada cuadrada (620 kilopascales) de presión de vapor y pesaba 12 toneladas cortas (10,9 toneladas). Se estimó que la locomotora de Campbell podía tirar de un tren de 450 toneladas cortas (410 toneladas) a 15 millas por hora (24 kilómetros por hora) en una vía nivelada, superando al más fuerte de los 4-2-0 de Baldwin en esfuerzo de tracción en aproximadamente 63 %. Sin embargo, el bastidor y el mecanismo de transmisión de su locomotora resultaron ser demasiado rígidos para los ferrocarriles de la época, lo que provocó que el prototipo de Campbell fuera propenso a descarrilarse. [1] [2]
A medida que se acercaba la década de 1840 y más ferrocarriles estadounidenses comenzaron a experimentar con el nuevo tipo de locomotora 4-4-0 , el 4-2-0 cayó en desgracia ya que no era tan capaz como el 4-4-0 de tirar de una carga útil. . Los 4-2-0 continuaron construyéndose en la década de 1850, pero su uso se restringió a los trenes ligeros ya que, en ese momento, la mayoría de los ferrocarriles los consideraban inadecuados para el trabajo regular. [1] [2]
En Inglaterra, para el trabajo de transporte de mercancías, los motores de cuatro y seis acoplamientos estaban funcionando bien. Sin embargo, para el trabajo con pasajeros, el objetivo era una mayor velocidad. Debido a la fragilidad de las bielas de hierro fundido , se siguieron utilizando "singles", con las ruedas motrices más grandes posibles.
Por alguna razón, los fabricantes británicos no aceptaron la idea de montar las ruedas delanteras en un bogie durante algunos años. Posiblemente existían temores sobre su estabilidad y con un cuadro largo y rígido, se logró una mayor velocidad, aunque a costa de una conducción muy accidentada y daños en la pista. La culminación de este enfoque se vio en la locomotora Crampton donde, para hacer las ruedas motrices lo más grandes posible, se montaron detrás de la cámara de combustión. [1] [2] [3]
Uso
Sudáfrica
En 1923, los ferrocarriles sudafricanos llevaron a cabo pruebas con un prototipo de tractor de ferrocarril de carretera a gasolina y parafina y, en 1924, pusieron en servicio al menos dos tractores de ferrocarril de carretera de vapor Dutton en la nueva línea de vía estrecha de 2 pies ( 610 mm ) entre Naboomspruit y Singlewood en Transvaal. El prototipo de gasolina-parafina y uno de estos últimos tenían una disposición de ruedas 4-2-0 . [4] [5]
El prototipo era un tractor Dennis modificado que estaba equipado con un bogie extraíble entre las ruedas delanteras para levantarlas lo suficiente como para evitar el contacto con el suelo. Un pasador de bola en el bogie encaja en un casquillo en el eje delantero, y el bogie se puede quitar o reemplazar fácilmente haciendo funcionar el tractor por un par de rampas, colocadas a ambos lados de la vía. [4] [6] [7] [8]
El modelo de producción fue un tractor de vapor Yorkshire modificado, equipado con gatos en la parte delantera para permitir maniobrar un bogie separado en su posición debajo del eje delantero para guiarlo sobre los rieles. Sin el bogie, el vehículo aún podía circular por carreteras normales y tenía la ventaja de poder separarse y circular por el tren, sin necesidad de bucles especiales para tal fin. Para dar marcha atrás en la pista, como al maniobrar, las ruedas traseras se modificaron para que fueran orientables. [5] [9]
Estados Unidos
La primera locomotora de ferrocarril en operar en Chicago, Illinois fue una 4-2-0 , la Pioneer , que fue construida en 1837 por Baldwin Locomotive Works para Utica y Schenectady Railroad en Nueva York . Más tarde fue comprado por William B. Ogden para Galena y Chicago Union Railroad , el antecesor más antiguo del Chicago and North Western Railway . La locomotora llegó a Chicago en goleta el 10 de octubre de 1848 y sacó de la ciudad el primer tren en dirección oeste quince días después, el 25 de octubre de 1848. [10]
Referencias
- ↑ a b c d e f g White, John H. Jr. (1968). Una historia de la locomotora estadounidense; su desarrollo: 1830-1880 . Nueva York, NY: Publicaciones de Dover. ISBN 0-486-23818-0.
- ^ a b c d e f g Kinert, Reed (1962). Locomotoras de vapor estadounidenses tempranas; Primeras siete décadas: 1830-1900 . Seattle, WA: Empresa editorial superior.
- ^ Comstock, Henry B. (1971). El Caballo de Hierro . Toronto, Canadá: Fitzhenry & Whiteside Limited.
- ^ a b Espitalier, TJ; Día, WAJ (1945). La locomotora en Sudáfrica: una breve historia del desarrollo ferroviario. Capítulo VII - Ferrocarriles de Sudáfrica (continuación). Revista de Ferrocarriles y Puertos de Sudáfrica, octubre de 1945. págs. 782-783.
- ^ a b Paxton, Leith; Bourne, David (1985). Locomotoras de los ferrocarriles sudafricanos (1ª ed.). Ciudad del Cabo: Struik. págs. 118-119. ISBN 0869772112.
- ^ Stronach-Dutton Road-Rail: el sistema de tracción Roadrail
- ^ Problemas de transporte en Sudáfrica: el Loco-Tractor de Dutton recomendado como solución. Artículo en The Commercial Motor , 24 de agosto de 1920. p. 14.
- ^ Transporte de ferrocarril de desarrollo importante . Artículo en Commercial Motor, 26 de septiembre de 1922. pp. 168-169.
- ^ Patente: Sistema de ferrocarril ligero Dutton y locomotora para ello, US 1306051 A, 10 de junio de 1919
- ^ SteamLocomotive.com - Chicago Area Steam The Illinois Railway Museum Archivado 2018-07-13 en Wayback Machine (consultado el 22 de agosto de 2016)