กลไกวาล์วคืออะไร?

ทำความเข้าใจกลไกวาล์ว: สิ่งมหัศจรรย์ทางวิศวกรรม

กลไกวาล์ววาล์วเป็นกลไกสำคัญในเครื่องยนต์ไอน้ำ ทำหน้าที่ควบคุมจังหวะและการเคลื่อนที่ของไอน้ำที่เข้าและออกจากกระบอกสูบของเครื่องยนต์ หน้าที่ของมันมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการเพิ่มประสิทธิภาพ กำลัง และความราบรื่นในการทำงานของเครื่องจักรที่ใช้พลังงานไอน้ำ ตั้งแต่หัวรถจักรไปจนถึงเครื่องยนต์แบบอยู่กับที่ ระบบวาล์วแสดงให้เห็นถึงจุดตัดที่น่าสนใจระหว่างความแม่นยำทางกลและนวัตกรรมทางวิศวกรรม

หลักการพื้นฐานของระบบวาล์ว

หน้าที่หลักของระบบวาล์วคือการควบคุมการไหลของไอน้ำเข้าและออกจากกระบอกสูบของเครื่องยนต์ ซึ่งเกี่ยวข้องกับการทำงานหลักสองอย่าง:

1. การปล่อยไอน้ำ: การเปิดวาล์วเพื่อให้ไอน้ำแรงดันสูงเข้าสู่กระบอกสูบและขับเคลื่อนลูกสูบ
2. การระบายไอน้ำ: เปิดวาล์วเพื่อระบายไอน้ำที่ใช้แล้ว เพื่อเตรียมกระบอกสูบสำหรับรอบการทำงานถัดไป

ด้วยการประสานกระบวนการเหล่านี้ กลไกวาล์วจึงช่วยให้เครื่องยนต์ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพและส่งกำลังสูงสุด

ประเภทของกลไกวาล์ว

ตลอดหลายปีที่ผ่านมา มีการพัฒนาการออกแบบกลไกวาล์วหลายแบบ โดยแต่ละแบบมีข้อดีเฉพาะตัว ประเภทที่โดดเด่นที่สุดบางส่วน ได้แก่:

• เฟืองวาล์ว Stephenson:เป็นหนึ่งในประเภทที่เก่าแก่และใช้งานกันอย่างแพร่หลายที่สุด ขึ้นชื่อเรื่องความเรียบง่ายและความน่าเชื่อถือ
• ระบบวาล์ว Walschaerts:ใช้กันอย่างแพร่หลายในหัวรถจักร ให้การควบคุมที่แม่นยำและลดการสึกหรอของชิ้นส่วนต่างๆ
• ชุดวาล์วเบเกอร์:การออกแบบรุ่นต่อมาที่ตัดชิ้นส่วนที่เลื่อนได้ออกไป ทำให้ระบบมีความทนทานและมีประสิทธิภาพมากขึ้น
• ชุดวาล์ว Caprotti:ระบบวาล์วป๊อปเป็ตที่ใช้ในเครื่องจักรไอน้ำสมัยใหม่บางรุ่น เน้นประสิทธิภาพและลดการบำรุงรักษา วาล์วท่อ อุปกรณ์

เกียร์แบบกำหนดเอง ผู้ผลิตเกียร์ Belon - Shanghai Belon Machinery Co., Ltd.

ระบบวาล์วในเครื่องยนต์ไอน้ำโดยทั่วไปจะใช้เฟืองตรงหรือเฟืองเฉียง ขึ้นอยู่กับการออกแบบและวัตถุประสงค์เฉพาะ:

1. เฟืองตรง

เฟืองเดือย พบได้ทั่วไปในกลไกวาล์วแบบง่ายๆ ที่ฟันเฟืองขนานกับแกนเฟือง
ใช้สำหรับส่งถ่ายการเคลื่อนที่ระหว่างเพลาคู่ขนานในกลไกวาล์ว
เป็นที่นิยมเนื่องจากผลิตง่ายและส่งผ่านการเคลื่อนไหวได้อย่างแม่นยำ
2. เฟืองดอกจอก
เฟืองดอกจอกใช้เมื่อต้องการส่งถ่ายการเคลื่อนที่ระหว่างเพลาที่ทำมุมกัน โดยทั่วไปคือ 90 องศา
พบได้ในระบบวาล์วบางแบบ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อการจัดวางเครื่องยนต์ต้องการการเปลี่ยนทิศทางการเคลื่อนที่เชิงมุม

3. เฟืองเกลียว(พบได้น้อยในระบบกลไกวาล์ว)

บางครั้งใช้เพื่อการทำงานที่ราบรื่นและเงียบกว่า แต่ไม่ค่อยพบเห็นเนื่องจากมีความซับซ้อนและต้นทุนสูง
โดยส่วนใหญ่แล้ว เฟืองในระบบวาล์วจะให้ความสำคัญกับความทนทานและความน่าเชื่อถือมากกว่าความเร็ว เนื่องจากข้อจำกัดด้านการใช้งานของเครื่องยนต์ไอน้ำ

ส่วนประกอบและการทำงาน

ระบบวาล์วโดยทั่วไปประกอบด้วยส่วนประกอบหลายอย่าง ได้แก่ ก้านเยื้องศูนย์ ข้อต่อ คันโยก และวาล์วเอง การเคลื่อนที่ของชิ้นส่วนเหล่านี้ได้มาจากเพลาข้อเหวี่ยงหรือล้อขับเคลื่อนของเครื่องยนต์ เพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานประสานกันอย่างแม่นยำกับการเคลื่อนที่ของลูกสูบ นอกจากนี้ยังสามารถปรับจังหวะการเปิดปิดวาล์วเพื่อรองรับภาระหรือสภาวะการทำงานที่แตกต่างกันได้ ซึ่งกระบวนการนี้เรียกว่า “การปรับจังหวะ” หรือ “การเชื่อมต่อ”

บทบาทในด้านประสิทธิภาพและผลการดำเนินงาน

วาล์วเกียร์ จังหวะการเปิดปิดวาล์วมีผลอย่างมากต่อประสิทธิภาพเชิงความร้อนของเครื่องยนต์ การตั้งจังหวะที่เหมาะสมจะช่วยลดการสูญเสียไอน้ำและทำให้เครื่องยนต์ทำงานภายในพารามิเตอร์ที่เหมาะสมที่สุด วิศวกรมักทดลองกับการตั้งค่าวาล์วที่แตกต่างกันเพื่อเพิ่มกำลังการผลิตสูงสุดในขณะที่ลดการใช้เชื้อเพลิงและน้ำ

มรดกและความเกี่ยวข้องในยุคปัจจุบัน

แม้ว่าเครื่องยนต์ไอน้ำจะถูกแทนที่ด้วยเครื่องยนต์สันดาปภายในและมอเตอร์ไฟฟ้าไปแล้วเป็นส่วนใหญ่ แต่ระบบวาล์วยังคงเป็นหัวข้อที่น่าสนใจในการอนุรักษ์ทางประวัติศาสตร์และการศึกษาทางวิศวกรรม ทางรถไฟโบราณและผู้ที่ชื่นชอบหลายแห่งยังคงสืบทอดมรดกนี้ต่อไปโดยการบำรุงรักษาและบูรณะหัวรถจักรไอน้ำที่มีการออกแบบระบบวาล์วหลากหลายรูปแบบ