El engranaje de válvulas conjugadas Gresley es un engranaje de válvulas para locomotoras de vapor diseñado por Sir Nigel Gresley , ingeniero mecánico jefe del LNER , asistido por Harold Holcroft . Permite que una locomotora de tres cilindros funcione con solo los dos conjuntos de engranajes de válvulas para los cilindros exteriores, y deriva el movimiento de la válvula para el cilindro interior de ellos por medio de palancas (la "palanca 2 a 1" y la "palanca igual" ). [1] El equipo a veces se conoce como equipo Gresley-Holcroft , reconociendo las principales contribuciones de Holcroft a su desarrollo.
Operación
El engranaje conjugado de Gresley es efectivamente una máquina de sumar, donde la posición de la válvula para el cilindro interior es la suma de las posiciones de los dos cilindros exteriores, pero en sentido inverso. También se puede considerar como una palanca oscilante entre un cilindro exterior y el cilindro interior, como es común en las locomotoras de vapor de 4 cilindros, pero con el punto de pivote moviéndose hacia adelante y hacia atrás mediante una palanca desde el otro cilindro exterior.
Si aproximamos el movimiento de cada válvula mediante una onda sinusoidal, si decimos que la posición de una válvula en su recorrido de ida y vuelta es exactamente proporcional al seno del "ángulo del impulsor", una vez que hayamos establecido el punto cero de ángulo del impulsor en la posición que necesita para esa válvula, entonces las matemáticas son simples. La posición de la válvula que está fijada al extremo largo de la palanca 2 a 1 es, mientras que se supone que las posiciones de las otras dos válvulas son y . La posición del extremo corto de la palanca 2 a 1 es —Que resulta que está a medio camino entre y por cualquier valor de . Por lo tanto, una palanca 1 a 1 girada en el brazo corto de la palanca 2 a 1 funcionará.
Ángulos de manivela
Las locomotoras con engranajes de válvulas Gresley deben tener los tres pistones funcionando exactamente a intervalos de 120 grados. (Se podrían acomodar diferentes espaciamientos mediante diferentes proporciones de palanca, si hubiera alguna ventaja en un espaciado distinto de 120-120-120.) Para que la manivela interior libere el eje acoplado delantero, el cilindro interior de una locomotora con válvula Gresley El engranaje se coloca típicamente más alto que los cilindros exteriores y se inclina hacia abajo. [2] Para mantener un flujo uniforme de torsión, los ángulos del cigüeñal se compensan con un espaciado igual de 120 grados para compensar el ángulo del cilindro interior (por ejemplo, 120/113/127 grados). La sincronización resultante de la explosión del vapor que sale de los cilindros todavía le da a estas locomotoras de tres cilindros un ritmo de escape regular.
Problemas
Hubo una serie de problemas con el equipo Gresley. Debido a que el aparato de conjugación se montó en el extremo opuesto de los husillos de la válvula al engranaje de la válvula, a medida que los husillos de la válvula se alargaban con el calor del vapor en los cilindros, la sincronización de la válvula se vería afectada y el engranaje tendría que ser removido antes de que fuera posible quitar válvulas para mantenimiento. [3] Sin embargo, los 4-6-0 de clase B17 "Footballer" / "Sandringham" evitaron este problema en particular al estar diseñados con el engranaje conjugado detrás de los cilindros, en lugar de delante de ellos. [4] La principal dificultad con este engranaje de válvula era que a altas velocidades, las fuerzas de inercia causaban que la palanca de conjugación larga se doblara o "batiera". [5] Esto tuvo el efecto de hacer que el cilindro intermedio operara a un corte más largo que los cilindros externos, por lo tanto produciendo una parte desproporcionada de la potencia total, lo que condujo a un mayor desgaste de la biela intermedia. El funcionamiento sostenido a alta velocidad a veces podría hacer que la cabeza de biela se desgastara lo suficientemente rápido como para que el aumento de recorrido proporcionado al pistón medio por el mayor juego en el cojinete fuera suficiente para golpear los extremos del cilindro central. Esto sucedió durante la carrera de 113 millas por hora (200 km / h) de "Silver Fox". [6] Aunque el problema podría estar contenido en un entorno de tiempos de paz con mantenimiento e inspecciones regulares, resultó ser poco adecuado para los rigores del funcionamiento pesado y los bajos niveles de mantenimiento de la Segunda Guerra Mundial . Esto dio lugar a problemas de extremo grande en la biela del cilindro central en la famosa clase A4 de Pacifics aerodinámicos y muchas de estas locomotoras estaban equipadas con un pistón de diámetro reducido y tenían el cilindro interior enfundado como medida temporal. LNER Clase A4 4468 Mallard sufrió daños en la cabeza del cilindro central (indicado al conductor por la fractura de una "bomba fétida" adherida al rodamiento, que se fractura durante el sobrecalentamiento del metal blanco) durante su carrera récord mundial y se vio obligado a cojear de regreso a su depósito para reparaciones posteriores. El sucesor de Gresley en el LNER, Edward Thompson , fue crítico con este engranaje de válvulas en particular . [7] Además de introducir nuevos diseños de dos cilindros, se dedicó a reconstruir las locomotoras Gresley con juegos separados de engranajes de válvulas Walschaerts para cada cilindro. [8] Bajo la propiedad posterior de los ferrocarriles británicos, la aplicación de las prácticas de los antiguos talleres de Great Western Railway para la alineación precisa del engranaje de la válvula y en la fabricación y lubricación del cojinete de cabeza de biela interior resolvió eficazmente los problemas.
América del Norte, Australia y Nueva Zelanda
El engranaje de válvulas conjugadas Gresley fue utilizado por American Locomotive Company bajo licencia para las locomotoras 4-12-2 construidas para Union Pacific Railroad entre 1926 y 1930. Estas fueron las locomotoras más grandes que usaron este engranaje de válvulas. También se utilizó en Australia para los ferrocarriles victorianos clase S 4-6-2 de 1928 [9] y los ferrocarriles gubernamentales de Nueva Gales del Sur clase D57 4-8-2 de 1929. [10]
Como en el Reino Unido, el mecanismo no estuvo exento de problemas. Algunas de las locomotoras de la clase Union Pacific 9000 se convirtieron en un engranaje de válvula de "doble Walschaerts", mientras que los ejemplos posteriores se construyeron con rodamientos de rodillos para las partes móviles del mecanismo Gresley. En Australia, los Pacifics de la clase VR S evitaron muchos de los problemas de cilindros intermedios que acosaban a Gresley al colocar un 'juego' en el eje de las ruedas motrices principales, permitiendo así que los tres cilindros estuvieran en el mismo plano horizontal. Los diseños posteriores de locomotoras de tres cilindros VR y NSWGR utilizaron mecanismos alternativos al sistema Gresley en un esfuerzo por superar su alto mantenimiento. [11] [12] La clase H de los ferrocarriles victorianos de 1941 estaba equipada con un mecanismo de engranajes de válvulas conjugadas Henschel und Sohn alemán que se consideró superior al sistema Gresley, [13] mientras que en Nueva Gales del Sur se utilizó la clase D58 de 1950 un sistema de piñón y cremallera que, si bien en teoría era una mejora con respecto al sistema Gresley, resultó ser aún más problemático en la práctica. [11]
El engranaje de válvula Gresley se usó en las locomotoras de seis cilindros Beyer-Garrett de la clase NZR G suministradas a los ferrocarriles de Nueva Zelanda en 1928. El fabricante Beyer Peacock desaconsejó la opción de tres / seis cilindros con engranaje Gresley, pero GS Lynde lo requirió. NZR CME. Estas tres locomotoras articuladas no fueron un éxito y fueron reconstruidas en seis locomotoras "Pacífico".
Ver también
Referencias
- ^ Restauración de Gresley A4 # 60019 Avetoro Archivado el 12 de marzo de 2007 en eldiagrama de la máquina Wayback de la disposición de engranajes de válvulas de Gresley y Walschaerts en la locomotora LNER A4 - consultado el 4 de octubre de 2006
- ^ Fotografía de Public Record Office Victoria de piezas fundidas de cilindros para la clase VR S Archivado el 10 de marzo de 2007 en la Wayback Machine; obtenido el 4 de octubre de 2006. Observe la inclinación del cilindro central.
- ^ "Aventura en locomotoras" Harold Holcroft, Ian Allan. Londres
- ^ "Las últimas locomotoras de vapor de los ferrocarriles británicos", Ransome-Wallis, P., Ian Allan, Shepperton, 1966
- ^ 60 años de Bill Harvey en Steam, Harvey, DW David & Charles. Newton Abbot, 1986
- ^ Allen, CJ, "Dos millones de millas de viajes en tren", ISBN 0-7110-0298-3
- ↑ (LNER) Encyclopedia Edward Thompson page recuperada el 1 de octubre de 2006
- ↑ (LNER) Encyclopedia A1 / 1 página recuperada el 1 de octubre de 2006
- ^ Historia del Museo del Ferrocarril AHRS: 1900-1950 Archivado el 27 de septiembre de 2007 en Wayback Machine, consultado el 1 de octubre de 2006
- ^ página australiansteam.com NSW recuperada el 1 de octubre de 2006
- ^ a b Slee, David E. (enero de 2000). "Clases D57 y D58 - Diferencias de diseño y comparaciones de potencia". Boletín de la Sociedad Histórica de Ferrocarriles de Australia : 3–19.
- ^ Oberg, León (2007). Locomotoras de Australia 1854-2007 . Editorial Rosenberg. pag. 201. ISBN 1-877058-54-8.
- ^ Lee, Robert. Los Ferrocarriles de Victoria 1854-2004 . Melbourne University Publishing Ltd. p. 165. ISBN 978-0-522-85134-2.
enlaces externos
- Capítulo del Sur de California de la Sociedad Histórica de Ferrocarriles y Locomotoras Información sobre Union Pacific 4-12-2 UP9000 de tres cilindros construido por ALCO, incluidas grabaciones de sonido y fotografías