วาล์วเกียร์คืออะไร?

ทำความเข้าใจเกี่ยวกับวาล์วเกียร์: สิ่งมหัศจรรย์ทางวิศวกรรม

เกียร์วาล์วเป็นกลไกสำคัญในเครื่องยนต์ไอน้ำ ซึ่งมีหน้าที่ควบคุมจังหวะและการเคลื่อนที่ของไอน้ำที่เข้าและออกในกระบอกสูบของเครื่องยนต์ หน้าที่ของกลไกนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการเพิ่มประสิทธิภาพ กำลัง และความราบรื่นในการใช้งานเครื่องจักรที่ขับเคลื่อนด้วยไอน้ำ ตั้งแต่หัวรถจักรไปจนถึงเครื่องยนต์นิ่ง เฟืองวาล์วถือเป็นจุดตัดที่น่าสนใจระหว่างความแม่นยำเชิงกลและนวัตกรรมทางวิศวกรรม

หลักพื้นฐานของชุดวาล์ว

วัตถุประสงค์หลักของชุดวาล์วคือการควบคุมการไหลของไอน้ำเข้าและออกจากกระบอกสูบของเครื่องยนต์ ซึ่งเกี่ยวข้องกับการทำงานสำคัญ 2 ประการ:

1. การรับไอน้ำ: การเปิดวาล์วเพื่อให้ไอน้ำที่มีแรงดันสูงเข้าไปในกระบอกสูบ ขับเคลื่อนลูกสูบ
2. การระบายไอน้ำ: เปิดวาล์วเพื่อระบายไอน้ำที่ใช้แล้ว เพื่อเตรียมกระบอกสูบสำหรับรอบการทำงานถัดไป

การประสานกระบวนการเหล่านี้เข้าด้วยกันทำให้ชุดวาล์วช่วยให้เครื่องยนต์ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพและส่งกำลังสูงสุด

ประเภทของเกียร์วาล์ว

ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา มีการออกแบบวาล์วเกียร์หลายแบบที่ได้รับการพัฒนา โดยแต่ละแบบมีข้อดีเฉพาะตัว ประเภทที่โดดเด่นที่สุด ได้แก่:

• เกียร์วาล์วสตีเฟนสัน:หนึ่งในประเภทที่เก่าแก่ที่สุดและใช้กันมากที่สุด เป็นที่รู้จักในเรื่องความเรียบง่ายและความน่าเชื่อถือ
• เกียร์วาล์ว Walschaerts:ใช้กันอย่างแพร่หลายในหัวรถจักร ช่วยให้ควบคุมได้แม่นยำและลดการสึกหรอของชิ้นส่วน
• เกียร์วาล์วเบเกอร์:การออกแบบที่ใหม่กว่าซึ่งช่วยขจัดชิ้นส่วนที่เลื่อนไถล ทำให้มีระบบที่ทนทานและมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น
• ชุดวาล์ว Caprotti:ระบบวาล์วป๊อปเป็ตที่ใช้ในเครื่องยนต์ไอน้ำสมัยใหม่บางรุ่น เน้นประสิทธิภาพและการบำรุงรักษาที่ลดลง วาล์วท่อส่ง

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

ระบบเฟืองวาล์วในเครื่องยนต์ไอน้ำโดยทั่วไปจะใช้เฟืองตรงหรือเฟืองเอียง ขึ้นอยู่กับการออกแบบและวัตถุประสงค์เฉพาะ:

1. เกียร์เดือย

เกียร์เดือย มักพบในกลไกเฟืองวาล์วแบบเรียบง่าย ซึ่งฟันเฟืองจะขนานกับแกนเฟือง
ใช้เพื่อถ่ายทอดการเคลื่อนไหวระหว่างเพลาคู่ขนานในกลไกวาล์ว
ได้รับความนิยมเนื่องจากการผลิตที่ง่ายและการถ่ายทอดการเคลื่อนไหวที่แม่นยำ
2. เฟืองเอียง
เฟืองเอียงใช้เมื่อจำเป็นต้องส่งการเคลื่อนที่ระหว่างเพลาในมุม โดยทั่วไปคือ 90 องศา
พบได้ในการออกแบบชุดเฟืองวาล์วบางประเภท โดยเฉพาะเมื่อเค้าโครงเครื่องยนต์จำเป็นต้องมีการเปลี่ยนทิศทางการเคลื่อนที่แบบเชิงมุม

3. เฟืองเกลียว(หายากในระบบเกียร์วาล์ว)

บางครั้งใช้เพื่อการทำงานที่ราบรื่นและเงียบกว่า แต่ไม่ค่อยพบเห็นบ่อยนักเนื่องจากความซับซ้อนและต้นทุน
ในกรณีส่วนใหญ่ เฟืองในระบบเฟืองวาล์วจะให้ความสำคัญกับความทนทานและความน่าเชื่อถือมากกว่าความเร็ว เนื่องมาจากความต้องการในการทำงานของเครื่องยนต์ไอน้ำ

ส่วนประกอบและการทำงาน

ระบบวาล์วเกียร์ทั่วไปประกอบด้วยส่วนประกอบหลายส่วน ได้แก่ ก้านวาล์วนอกศูนย์ ข้อเหวี่ยง คันโยก และวาล์วเอง การเคลื่อนไหวของชิ้นส่วนเหล่านี้เกิดจากเพลาข้อเหวี่ยงหรือล้อขับเคลื่อนของเครื่องยนต์ เพื่อให้แน่ใจว่าจะซิงโครไนซ์กับการเคลื่อนไหวของลูกสูบได้อย่างแม่นยำ การปรับเวลาของวาล์วยังสามารถทำได้เพื่อรองรับโหลดหรือสภาวะการทำงานที่แตกต่างกัน ซึ่งเป็นกระบวนการที่เรียกว่า "การบากขึ้น" หรือ "การเชื่อมโยง"

บทบาทในประสิทธิภาพและประสิทธิผล

วาล์วเกียร์ ส่งผลต่อประสิทธิภาพความร้อนของเครื่องยนต์อย่างมาก การตั้งเวลาที่เหมาะสมจะช่วยลดการสูญเสียไอน้ำและทำให้เครื่องยนต์ทำงานได้ตามพารามิเตอร์ที่เหมาะสม วิศวกรมักทดลองใช้การตั้งค่าวาล์วที่แตกต่างกันเพื่อเพิ่มกำลังไฟฟ้าสูงสุดในขณะที่ลดการใช้เชื้อเพลิงและน้ำ

มรดกและความเกี่ยวข้องที่ทันสมัย

แม้ว่าเครื่องยนต์ไอน้ำจะถูกแทนที่ด้วยเครื่องยนต์สันดาปภายในและมอเตอร์ไฟฟ้าเป็นส่วนใหญ่ แต่ชุดวาล์วยังคงเป็นหัวข้อที่น่าสนใจในการอนุรักษ์ประวัติศาสตร์และการศึกษาทางวิศวกรรม ผู้ชื่นชอบรถไฟมรดกจำนวนมากรักษามรดกนี้ให้คงอยู่โดยการบำรุงรักษาและบูรณะหัวรถจักรไอน้ำที่มีชุดวาล์วแบบต่างๆ