Aandrijfstang - Introductie
De meeste stoomlocomotieven hebben een aandrijfstang voor de overbrenging. Deze locs zijn gebouwd op snelheid. Minder op trekkracht. Door de vaste aandrijving van het draaistel hebben dit type locomotieven lange draaicirkels nodig, zeker in vergelijking tot locomotieven met een aandrijfas.
De zuiger in de cilinder laat de zuigerstang een heen-en-weer gaande beweging maken. Het aandrijfstang mechanisme zet de heen-en-weer gaande beweging van de zuiger om in een rondgaande beweging.
De gehele overbrenging gaat met een heen-en-weer gaande beweging. Totdat er uiteindelijk een overbrenging op de wielen is. Deze verbinding met de wielen zit altijd aan de buitenkant van de locomotief, anders zitten immers de assen in de weg. De aanhechting op het wiel gaat met een kruk. De kruk zit op het wiel vast, niet op de as! Vergelijk met een trapper op de fiets, hier zit de trapper ook niet op de as zelf maar erbuiten. Om meerdere wielen binnen een draaistel aan te kunnen drijven, werden de wielen op de verschillende krukken verbonden met koppelstangen.
Zonder het gebruik van extra cilinders ie het niet mogelijk om meerdere draaistellen aan te sturen.
In een draaistel konden meerdere wielassen zitten. Om toch te kunnen manoeuvreren waren de voorste en achterste wielas vast gemonteerd. Tussenliggende wielassen hadden de mogelijkheid om iets naar de zijkanten te kunnen schuiven. Hierdoor konden de wielen mee met de bochten in de rails.
Aandrijfstang schema
De (blauwe) zuiger zit via de (groene) drijfstang verbonden met een kruk op het wiel. Deze (bruine stip) kruk zit niet op de as van het wiel, maar erbuiten.
Als de groene as naar links komt dan zal dit de kruk op het wiel wegduwen. Als de zuiger de andere kant op beweegt, dan zal de (groene) as de (bruine) kruk juist aantrekken.
Als de zuiger in de meeste linkse positie staat, dan zal de kruk zo ver mogelijk weg staan. In de meeste rechtse stand van de zuiger dan zal de kruk zo ver mogelijk naar rechts staan.
Het andere paar wielen in dit draaistel is met de gele koppelstang verbonden met het aangedreven wiel. Door de koppelstang levert deze wielas ook aandrijving.
Door de snelheid van het wiel zal de kruk in de uiterste stand een omslagpunt hebben. Naar links bewegen zal naar rechts bewegen worden, in het uiterste punt links. En naar rechts bewegen zal naar links bewegen worden in het uiterste punt rechts. De draaiing van het wiel trekt de kruk door het dooie punt heen.
Als de trein stilstaat en de kruk staat in een van de uiterste posities (dood punt), dan zal de zuiger de trein niet in beweging kunnen zetten. Hiertoe heeft een locomotief met twee cilinders een faseverschil van 90 graden. Het ene wiel kan dan in de uiterste stand staan, maar het andere wiel staat dan altijd halverwege. Vanuit stilstand kan de zuiger (in halve stand) dus de draaibeweging in gang zetten, waarna de andere zuiger direct bijspringt.
De stangen
Aandrijving met aandrijfstangen gaat via 2 stangbewegingen. Aandrijving via de aandrijfstangen en aansturing van de stoomschuif.
We gaan hiervoor een foto van een stoomlocomotief 3 keer gebruiken. Allereerst zien we de originele foto. Hierop zien we drie rode spaakwielen op de rails staan. Aan de rechterkant is een cilinder en de stoomschuif te zien, boven elkaar. We gaan nu in detail in op de twee bewegingen.
Aandrijving via de aandrijfstangen
Uit de cilinder komt de blauwe zuigerstang. Deze gaat enkel op en neer (hier links/rechts). Deze blauwe stang drijft de groene aandrijfstang aan. Drukt weg en trekt aan. De groene aandrijfstang is verbonden met de bruine kruk op het wiel. Niet op de as van het wiel, maar meer naar buiten. Hierdoor kan de groene as het wiel laten draaien. De gele koppelstang is verbonden met de andere wielen. De gele stang zit op de andere wielen ook vast op een pin op betreffend wiel. Hierdoor worden alle wielen aangedreven.
Aansturing van de stoomschuif
We al gezien dat de bruine kruk rondjes beweegt, doordat de aandrijfstang deze duwt. Aan deze kruk zit ook de rode stang vast. Deze is via de groene stang verbonden met de grijze stang. Dit zorgt ervoor dat de grijze stang op en neer en beweegt. Via het witte stangetje wordt nu de blauwe stang in de stoomschuif op en neer bewogen.
Het tussenstuk van de groen/grijze en witte assen zijn om een kleine vertraging in de beweging van de stoomschuif te krijgen, zodat deze iets uit sync loopt met de zuiger. Dit voor een betere verdeling van de druk.
Tussen de wielen
We kennen allemaal de klassieke stoomlocomotieven met de aandrijfstangen aan de buitenkant.
Het is wel bijzondere dat bij de eerste stoomlocomotieven de cilinders juist tussen de wielen waren geplaatst. De aandrijfstangen liepen dan ook tussen de wielen en waren daar verbonden met een aandrijfwiel. Om de zuigerbeweging om te kunnen zetten naar een draaiende beweging werden hiervoor ook krukassen gebruikt.
Door de aard van deze constructie was de horizontale koppelstang (in de grafiek hierboven in geel) tussen de wielen niet mogelijk. Doordat er ook onderhoud op het onderstel gedaan moest worden moest er behoorlijk wat vrije ruimte boven het mechanisme worden vrijgehouden. Dit beperkte de maat van de ketel. Ook kwam dit de vertikale gewichtsverdeling niet ten goede.