Från ett rent akademiskt och mekaniskt perspektiv så har faktiskt vagnvikten ingen direkt påverkan på hur benägen ett lok är att slira.
Vad som händer när ett lok börjar slira är ju att dragkraften som drivhjulen utövar på rälerna överskrider den maximala kraft som den statiska friktionen mellan hjulen och rälerna klarar av att hålla emot. När denna gräns överskrids övergår den statiska friktionen till dynamisk friktion (som är betydligt lägre än den statiska) och hjulen slirar. För att återfå greppet måste dragkraften minskas, inte bara till maxgränsen för den statiska friktionen som vi nyss överskred, utan ända ned till maxgränsen för den dynamiska friktionen. Först då övergår friktionen till statisk friktion igen och hjulen får åter fäste. Då kan man åter öka dragkraften upp till den statiska dragkraftens gräns.
Friktionskraften (både den statiska och dynamiska) beror enbart på två saker, nämligen kraften som trycker hjulen mot rälen (dvs lokets adhessionsvikt, vikten som ligger på drivhjulen) och friktionskoefficienten mellan hjul och räl, vilken beror på materialen samt faktorer som fukt, is, löv och annat som ändrar hur lätt de glider mot varandra. Det är olika sådana koefficienter för statisk och dynamisk friktion.
Detta kan man testa genom att lägga en bok på ett bord. Knuffar man lite på boken med handen så rör den sig inte för den statiska friktionen är större än (drag)kraften som du applicerar (= hjulen slirar inte). Om du knuffar hårdare så överskrider du den maximala statiska friktionskraften och boken börjar glida över bordet (= dynamisk friktion, hjulen slirar). När väl boken börjar röra på sig behöver du inte knuffa lika hårt som det tog att få den att "släppa taget" för att få den att fortsätta att hålla sig i rörelse. Detta eftersom den dynamiska friktionskoefficienten som tidigare nämnt är lägre. Det är också därför som det krävs en större dragkraft att få en järnvägsvagn att börja rulla, men när den väl kommit i rullning krävs det inte lika mycket kraft att hålla den i rullning. Om du sedan minskar kraften du knuffar boken med så pass att du går under den dynamiska friktionens maxgräns kommer boken att stanna och friktionen övergår till statisk igen (= man går åter grepp om rälerna)
Vill ju ge boken mer grepp mot bordet (ge loket mer grepp om rälsen) ökar du adhessionsvikten genom att lägga en till bok ovanpå den första. Då trycker den med en största kraft mot bordet och kräver då att man knuffar ännu hårdare för att den ska släppa taget och glida över bordet (slira).
Det är på grund av detta som man, något kontraintuitivt, helst kör med fyller på tankarna och kolförrådet till max innan man kör ett tanklok uppför en lång brant backe. Har man mer vikt på drivhjulen, har man mer grepp mot rälerna.
Adhessionsvikten påverkas ju inte av vagnvikten. Utan det som gör att man som förare upplever att ett lok har lättare att slira med högre vagnvikt och uppförsbacke tänker jag beror på tröghet som Mazz nämner. Om man kör med ett ensamt lok kan man dra på regulatorn mer oförsiktigt eftersom loket snabbt accelererar upp och gör fler drivhjulsvarv som förbrukar ånga och håller nere trycket i ånglådan och cylindrarna och därmed håller nere dragkraften. Öppnar man regulatorn lika mycket med ett tungt tåg i kroken och/eller i en brant backe så kommer accelerationen av tåget gå långsammare på grund av motståndet. Således kommer färre ångstötar hinna utföras och mindre mängd ånga kommer att gå åt. Däremot kommer lika mycket ånga att tillföras från regulatorn, vilket betyder att trycket i ånglåda och cylindrar kommer att hinna stiga högre och således ge högre dragkraft. Blir denna dragkraft för hög, släpper hjulen.
En lurig sak med det här är ju att dragkraften du får från cylindrarna inte är jämt fördelat över drivhjulsvarvet, utan är större när ånga släpps in på någon av sidorna av cylindrarna. Så även om medeldragkraften under ett drivhjulvarv är väl under maxgränsen för vad friktionen klarar av, så kan dessa fyra ångpåfyllningar per drivhjulsvarv göra att dragkraften under en kort stund sticker över gränsen. Om den väl gör det så släpper hjulen och man börjar slira. Och om dalarna i dragkraft mellan det att färskånga tillförs cylindrarna under ett drivhjulvarv är över den dynamiska friktionsgränsen kommer loket fortsätta att slira. Är den däremot under den gränsen kommer loket att ömsom få grepp, ömsom tappa greppet.
För att motverka slirning så kan man göra något av det som Mazz säger:
- sanda
Detta höjer friktionskoefficienten för friktionen mellan hjul och räl och höjer således den högsta dragkraft man kan låta hjulen skjuta ifrån rälerna med.
- mjuk på regulatorn, inga snabba pådrag
Detta gör att cylindrarna hinner förbruka den ånga som regulatorn ger åt dem. Det håller nere det högsta ångtrycket i cylindrarna och håller således nere dragkraften under gränsen för vad den statiska friktionen klarar.
- "ta sats" innan uppförslut och tappa fart i backen upp, om möjligt
Detta gör att cylindrarna förbrukar mer ånga per tidsenhet och på så sätt inte hinner alstra lika hög dragkraft som när man kör långsamt. Som ovan kan man då hålla sig under maximala statiska friktionsgränsen.
Ytterligare ett knep som jag hört om för att hålla nere dragkraften och dessutom jämna ut topparna i dragkraft när ånga fylls på i cylindrarna är att öppna utblåsningsventilerna ("pysarna") för att släppa ut lite av ångan som går in i cylindrarna.
Otroligt intressant ämne det här med ånglok och mekaniken runt dem! :
