Gab valve gear

📅 آخر تحديث: ٢٧ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٧ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 4 صور
الموسوعة الحرة
The valve gear gab of Calvert's beam engine, disengaged. The hooked rod from the right is driven by the eccentric. When engaged, it rocks the valve arbor, the square shaft, back and forth. Bellcranks behind the shaft work the valves via the vertical pullrods.

Gab valve gear was an early form of valve gear used on steam engines. Its simplest form allowed an engine to be stopped and started. A double form, mostly used on steam locomotives, allowed easy reversing.[1]

Winding engine at Blists Hill. The red handwheel is the steam stop valve, the lever in front of the engine driver disengages the valve gear gab.

Etymology

The word gab or gabb may derive from a word for mouth, recorded by the Oxford English Dictionary from 1724, and probably medieval in origin from other forms related to gossip or idle chatter. The OED also gives the steam engine sense of gab as a notch in the valvegear as possibly being of Flemish origin, from the word gabbe. This is cited in the OED from 1792.[2] The OED also cites the obviously derivative gab-lever from 1839.[3]

Origins

One of the first self-acting valve gears used for steam engines was the eccentric valve gear. This placed an eccentric on the engine's crankshaft, that in turn drove a strap and a long rod to the valve's actuating spindle. This was a simple valve gear but worked well for rotative engines that ran continuously for long periods, and in only one direction. For early mill engines this was acceptable.

Gab valve gear

The simplest form of gab valve gear or 'gab clutch' was a simple notch in the valve rod, where it hooked over the valve spindle. A hand lever allowed this notch to be lifted, thus disengaging the valve drive and promptly stopping the engine.

Stationary engines

Loose eccentric reversing gear, with a rudimentary gab

Where an engine had to be stopped and started precisely, such as for a winding engine, it was useful to do this by means of the valve gear. This allows the engine to be stopped within a fraction of a revolution, where using a throttle or stop valve in the steam supply slowed the engine gradually and so would be far less precise.

كان من الضروري عكس اتجاه دوران محركات رفع أعمدة المناجم لرفع وخفض قفص العمود. بدأت هذه المحركات باستخدام آلية صمامات انزلاقية لا مركزية مزودة بقابض فاصل. يكون الجزء اللامركزي حرًا على عمود المرفق، ويمكنه الدوران بحرية بين نقطتي توقف. تمثل هاتان النقطتان موضعَي تشغيل المحرك في كلا الاتجاهين. عند فصل القابض وتوقف عمود المرفق، يُستخدم ذراع التشغيل اليدوي لتشغيل صمامات المحرك في الاتجاه المعاكس، مما يُعيد ضبط الجزء اللامركزي إلى الوضع المقابل. بعد ذلك، يُمكن إعادة تعشيق القابض وإعادة تشغيل المحرك في الاتجاه المعاكس.

القاطرات

مع تطور أولى قاطرات البخار، أصبح الرجوع للخلف ضرورةً ملحة. استخدمت قاطرة ستيفنسون " لوكوموشن" أذرعًا لا مركزية انزلاقية [ 4 ]، إلا أنها سرعان ما اعتُبرت غير عملية، نظرًا لصعوبة الوصول إلى محاور المرفق التي تعمل كمحاور حاملة وعمود مرفق في آنٍ واحد. إحدى الطرق المُبتكرة المُستخدمة في نموذج "لوكوموشن" هي عرضها على مسار ذي نهايات مرتفعة، بحيث يُمكن للقاطرة التدحرج للخلف تحت وزنها، وإعادة ضبط أذرعها اللامركزية. [ 4 ] كان الحل الأمثل هو استخدام أذرع لا مركزية ثابتة، ولكن بتوفير اثنين منها، واحد لكل اتجاه. يتم اختيار الذراع اللامركزية والاتجاه المطلوبين عن طريق تشغيل جزء واحد فقط في كل مرة. [ 4 ]

استخدمت تروس الوصلات الأولى في القاطرات وصلتين "مفتوحتين" متجاورتين، يمكن لكل منهما (عند التعشيق) أن تعلق بنفس الدبوس. إذا تعشّقت الوصلتان معًا، فإنهما ستتعطلان، مما قد يؤدي إلى تلف قضيب الصمام. في منصة قيادة القاطرة المهتزة التي تفتقر إلى نظام تعليق وقاعدة سكة حديدية رديئة، من المعروف أن هذا كان سببًا للأعطال، سواء بسبب خطأ السائق أو بسبب انزلاق وصلة غير محكمة إلى التعشيق عن طريق الخطأ. ولأن الوصلات، على عكس تلك الموجودة في المحرك الثابت، كانت بعيدة عن السائق، فقد زُوّدت بفكين عريضين على شكل حرف V لمساعدتها على التعشيق مع الدبابيس.

تروس X-gab: الوضع العلوي هو وضع الحياد، والوضع السفلي هو وضع التروس الأمامية والخلفية.

كان الحل الأمثل هو استخدام وصلة مزدوجة الجوانب. كانت هذه الوصلات في البداية على شكل حرف X، وتوضع بين مسماري التوصيل. [ 4 ] عادةً ما كانت تُعكس وصلات X، بحيث توضع الوصلة على محور الصمام، وتُوصل المسامير بدلاً من ذلك بالقضبان اللامركزية. تبقى الوصلة ثابتة عموديًا، وتُحرك المسامير لأعلى ولأسفل لتعشيقها. يتم ذلك عن طريق ربط كلا المسمارين بقضيب رأسي قصير. يقوم ذراع عكس الحركة الخاص بالسائق [ ملاحظة 1 ] بتحريك مركز هذا القضيب، وبالتالي المسامير، لأعلى ولأسفل لتعشيقها واحدًا تلو الآخر مع الوجهين المتقابلين لوصلة X.

آلية أخرى، استُخدمت في قاطرات ستيفنسون في ثلاثينيات القرن التاسع عشر، هي "الوصلة المزدوجة". [ 5 ] [ 6 ] استُخدمت وصلتان مفتوحتان، كما هو الحال في الوصلة المفتوحة اليدوية، مع أنهما في هذه الحالة كانتا تُشغَّلان تلقائيًا بواسطة ذراع عكس واحد . تُشغَّل إحداهما بواسطة ذراع ناقل ، والأخرى عبر وصلة عكسية متصلة به، بحيث بمجرد تعشيق إحداهما تكون الأخرى قد رُفعت بالفعل.

كان الشكل النهائي لآلية صمام الجاب هو الجاب "المغلق". وكما هو الحال في الجاب X، كان هذا عبارة عن زوج من الجاب المتصل، إلا أنهما في هذه الحالة كانا متجهين للداخل، وكان بينهما مسمار واحد. وكما في السابق، كانت الجاب تُدار بواسطة اللامركزيات، وكان المسمار يُدير محور الصمام.

التطورات

كان استخدام التشغيل التمددي معروفًا بالفعل في المحركات الثابتة ، على الرغم من أن ذلك كان مطلوبًا عادةً فقط للمحركات التي تعمل تحت حمل ثابت. من خلال إيقاف إمداد البخار مبكرًا، يُسمح للبخار داخل الأسطوانة بالتمدد أثناء قيامه بعمل ضد المكبس. وقد وفر هذا وفورات كبيرة في كفاءة استهلاك كل من الفحم والماء. [ ملاحظة 2 ] في عام 1844، ابتكر ويليام ويليامز، صانع النماذج لدى ستيفنسون، اختراعًا رائعًا تمثل في إدراكه أنه إذا تم تحويل فجوة مغلقة إلى وصلة منحنية، بحيث تتناسب تمامًا مع الدبوس طوال مساره، فإنه يمكن أيضًا ضبط آلية الصمام في وضع وسيط، وأن هذا من شأنه أن يؤدي أيضًا إلى التشغيل التمددي. كانت هذه الآلية هي بداية آلية صمام ستيفنسون الشهيرة . [ 4 ]

ملحوظات

  1. ↑ كانت هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها استخدام مثل هذا التحكم بذراع واحد.
  2. ↑ بالنسبة لقاطرات السكك الحديدية في هذه الفترة، ربما كان المدى الإضافي الذي يسمح به انخفاض استهلاك المياه أكثر قيمة من وفورات الفحم.

مراجع

  1. ↑ سنيل، جيه بي (1971). السكك الحديدية: الهندسة الميكانيكية . لونجمان.
  2. ↑ براءة اختراع كيلي المحددة (1792) رقم 1879. 8 'خالية من الشق أو الفجوة في ذراع القفل'
  3. ↑ روبنسون، آر إس (1839). هندسة البخار البحرية . ص 97. 
  4. 1 2 3 4 5 سيمينز، بي دبليو بي؛ غولدفينش ، إيه جيه (2000). كيف تعمل قاطرات البخار حقًا . أكسفورد: مطبعة جامعة أكسفورد . ص 111 ، 112. ISBN  978-0-19-856536-9.
  5. ↑ سنيل، جيه بي (1964). السكك الحديدية المبكرة . وايدنفيلد ونيكلسون.
  6. ↑ وود، نيكولاس (1838). رسالة عملية في السكك الحديدية .