Войти
Набор шестерни клапана Walschaerts на 60163 Tornado. Обратите внимание, что радиусная планка настроена на реверс. шестерня клапана Walschaerts представляет собой тип шестерни клапана, изобретенного бельгийский железнодорожный инженер-механик Эгиде Уолшартс в 1844 году, использованный для регулирования потока пара к поршням в паровых двигателях. Шестеренку иногда называют без последней буквы «s», поскольку она была неправильно запатентована под этим именем. Он широко использовался в паровозах с конца 19 века до конца эры пара.
Swindon Marlborough Andover Railway Single Fairlie 0-4-4T 1878 года. Это был первый британский локомотив для оснащения клапанной передачей Walschaerts Клапанная передача Walschaerts медленно набирала популярность. Клапанный механизм Стивенсона оставался наиболее часто используемым клапанным механизмом на локомотивах 19 века. Тем не менее, клапанный механизм Walschaerts имел то преимущество, что его можно было полностью установить снаружи локомотивов, оставляя пространство между рамами свободным и обеспечивая легкий доступ для обслуживания и регулировки; что привело к его внедрению в некоторых сочлененных локомотивах.
Первый локомотив, оснащенный клапанным механизмом Walschaerts, был построен в бельгийских мастерских Tubize и был награжден золотой медалью на Всемирной выставке 1873 года в Вене.
В 1874 г. Железные дороги Новой Зеландии заказали два локомотива NZR B класса. Это были локомотивы Double Fairlie, поставляемые Avonside ; первое использование клапанного механизма Walschaerts в Новой Зеландии и, вероятно, первый случай, когда его поставил британский производитель. Это были калибр Cape.
Mason Bogie, модифицированный локомотив Fairlie 1874 года, был первым, кто использовал шестерню Walschaerts в Северной Америке.
Первое применение в Великобритании было на Single Fairlie 0-4-4T, выставленном в Париже в 1878 году и приобретенном Суиндонской, Мальборо и Андоверской железной дорогой в марте 1882 года. По словам Аронса, локомотив видел очень мало сервис, поскольку никто, кажется, не знал, как настроить клапаны, и это привело к огромному потреблению угля.
В 20 веке клапанные механизмы Walschaerts были наиболее распространенным типом, особенно на больших локомотивах. В Европе он использовался почти повсеместно, в то время как в Северной Америке редуктор Walschaerts значительно превосходил своего ближайшего конкурента, производный клапанный редуктор Baker.
В Германии и некоторых соседних странах, таких как Польша и Чехословакия, шестерню Walschaerts обычно называют клапаном Heusinger в честь Эдмунда Хойзингера фон Вальдегга, который самостоятельно изобрел механизм в 1849 году. Механизм Хойзингера был ближе к общепринятой форме, но большинство авторитетов считают изобретение Уолшартса достаточно близким к окончательной форме.
Клапанный механизм Walschaerts является усовершенствованием более раннего клапанного механизма Stephenson в том смысле, что он позволяет водителю управлять паровым двигателем в непрерывном диапазоне настроек от максимальной экономии до максимальной мощности. При любой настройке клапанный механизм удовлетворяет следующим двум условиям:
В экономичных условиях пар поступает в расширяющееся пространство только на часть хода; в точке, установленной водителем, впуск перекрывается. Поскольку выхлоп также закрыт, во время остальной части хода пар, попавший в цилиндр, изолированно расширяется, и его давление снижается. Таким образом, используется большая часть энергии, доступной от пара (при отсутствии конденсатора ).
Клапанный механизм Walschaerts позволяет водителю двигателя изменять точку отсечки без изменения точек начала впуска.
Экономия также требует, чтобы дроссельная заслонка была широко открыта, а давление в котле находилось на максимально безопасном уровне, чтобы максимизировать тепловой КПД. Для экономии используется паровой двигатель такого размера, чтобы наиболее экономичные настройки обеспечивали нужное количество энергии большую часть времени, например, когда поезд движется с постоянной скоростью по ровному пути.
Когда требуется большая мощность, например при увеличении скорости при выезде со станции и при подъеме по уклону клапанный механизм Walschaerts позволяет водителю двигателя устанавливать точку отсечки ближе к концу хода, так что полное давление котла оказывается на поршень почти в течение весь ход. При такой настройке, когда выхлоп открывается, давление пара в цилиндре почти полное. Давление пара в этот момент бесполезно; он вызывает внезапный импульс давления в атмосферу и тратится впустую.
Этот внезапный импульс давления вызывает громкий звук «чух», который у представителей общественности ассоциируется с паровыми двигателями, потому что они чаще всего сталкиваются с двигателями на станциях, где эффективность снижается при отъезде поездов. Паровой двигатель, хорошо отрегулированный по эффективности, издает мягкий звук «ххххх», который длится на протяжении всего хода выпуска, при этом звуки двух цилиндров перекрываются, создавая почти постоянный звук.
Работа редуктора клапана объединяет два движения; один - это движение первичного опережения, которое передается в нижней части комбинированного рычага (12). Вторичный - это направленное / амплитудное движение, которое передается сверху. Учтите, что водитель отрегулировал реверсивный рычаг таким образом, чтобы матричный блок находился на средней передаче. В этом положении вторичное движение исключается, а ход поршневого клапана является самым коротким, что обеспечивает минимальное впрыскивание и выпуск пара. Ход поршневого клапана в два раза превышает общий ход нахлест плюс шаг.
Сравните это с ситуацией, когда матричный блок находится внизу расширительного звена (7), обеспечивая максимальное впрыскивание и выпуск пара. Это наиболее мощная установка вперед, которая используется для ускорения движения вперед из состояния покоя. И наоборот, когда матричный блок находится наверху расширительного звена (7), достигается максимальная мощность в обратном направлении. (На некоторых двигателях матричный блок находился в верхней части звена на переднем ходу. Этот тип обычно использовался на танковых двигателях, которые работали как передним, так и задним ходом одинаково.)
Как только локомотив разогнался, машинист может поверните реверсивный механизм в положение средней передачи, уменьшив отсечку для более экономичного использования пара. В этом случае тяговое усилие двигателя меньше, чем было при запуске, но его мощность больше.
Ключевые компоненты клапанного механизма Walschaerts: Движение главного привода обеспечивается рычаг крейцкопфа (9) и соединительное звено (11). Этот поворотный стержень передает синфазную составляющую движения нижней части комбинированного рычага (12).
Вторичное направленное / амплитудное движение происходит от механической связи, состоящей из нескольких компонентов.
Эксцентриковый кривошип (UK: возвратный кривошип) (1) жестко прикреплен к шатуну, соединенному с главным ведущим колесом. Обратите внимание, что это единственная подходящая точка крепления на любом из ведущих колес, которая не загрязнена прохождением соединительной тяги или соединительной тяги. Эксцентриковый кривошип имеет такую длину, что штифт, прикрепленный к эксцентриковому стержню (2), находится на 90 градусов не по фазе с движением шага.
Эксцентриковый стержень обеспечивает движение расширительному звену (7), которое поворачивается в центральном месте обратно к корпусу локомотива. Расширительное звено удерживает радиусный стержень (8), удерживаемый штампом, который является неотъемлемой частью радиального стержня, но может свободно перемещаться вертикально по ограниченной кривой траектории вдоль расширительного звена.
Вертикальное положение радиального стержня регулируется в кабине водителем, регулирующим реверсивный механизм, который, в свою очередь, управляет механической связью; тяга (3), подъемная тяга (4), подъемный рычаг (5), а также рычаг и вал заднего хода (6).
Таким образом, второстепенная, не совпадающая по фазе, управляемая водителем составляющая движения передается верхней части комбинированного рычага (12) с помощью радиусного стержня (8).
Комбинированный рычаг объединяет эти два движения с результирующим действием на шток клапана (13), соответствующим образом удерживаемый направляющей штока клапана (10), которая, в свою очередь, воздействует на поршневой клапан (14).
.
Редуктор Walschaerts может быть соединен с внутренними или внешними впускными клапанами. В этой статье до сих пор рассматривались только поршневые клапаны с внутренним впуском, но для клапанов с внешним впуском (золотниковые клапаны и некоторые поршневые клапаны) можно использовать клапанный механизм Walschaerts. Если клапаны имеют доступ снаружи, радиусный стержень соединяется с комбинированным рычагом под штоком клапана, а не над ним.
Клапанная передача Walschaerts на Пенсильванской железной дороге E6s Чтобы расположить шестерню Walschaerts, необходимо выбрать пропорции комбинированного рычага. Общее движение штока клапана на средней передаче должно быть симметричным между передней и задней мертвой точкой. Смещение конца соединительного рычага на половину хода поршня должно вызывать смещение штока клапана и прихвата клапана. Отношение расстояния от конца соединительного звена до шарнира с радиусным штоком к расстоянию между концом штока клапана и шарниром с радиусным штоком должно быть в той же пропорции, что и половина хода поршня до прихвата клапана плюс шаг.
Далее, тот факт, что в средней передаче отверстие клапана должно быть одинаковым для поршня как в передней, так и в задней мертвых точках, используется для определения положения средней передачи шарнира между комбинированным стержнем и тяговым штоком. На практике длина шпинделя клапана регулируется, чтобы обеспечить это как часть установки времени. Также размеры рычага шага и нахлеста установлены таким образом, чтобы клапан перемещался вдвое больше, чем на ход клапана.
Когда реверсор находится в положении средней передачи, поскольку не должно быть наложенного обратного движения кривошипа, паз матрицы расширительного звена должен представлять собой дугу окружности с центром на шарнире средней передачи и радиусом, равным длине радиусный стержень. Это условие не позволяет регулировать шестерню клапана путем изменения длины радиусного стержня.
Теперь необходимо определить ход возвратной рукоятки; Фактический ход, необходимый для кривошипа, определяется размерами расширительного звена.
Было много вариантов клапанного механизма Walschaerts, в том числе:
 | На Викискладе есть медиафайлы, связанные с паровыми двигателями с клапаном Walschaerts. |
