ピストンバルブ（蒸気機関）

ラップとは、各バルブの中央位置でバルブが各ポートと重なる量のことです。^{[ 3 ]} ラップには2つの異なる種類があります。

最初の種類は蒸気ラップで、これはピストンバルブまたはスライドバルブのライブスチーム側の蒸気ポートとバルブが重なる量（つまり、バルブがポートをわずかに露出させるために移動する必要がある距離）です。^{[ 3 ]}

第二に、排気ラップとは、ピストンまたはスライドバルブの排気側の排気ポートとバルブが重なる量のことです。排気ラップは一般的に低速機関車に設けられます。^{[ 3 ]} これは、蒸気が排気として消費される前にシリンダー内にできるだけ長く留まることができるため、効率が向上するからです。^{[ 3 ]}入換機関車には、この追加機能が装備される傾向がありました。

負の排気ラップ（排気クリアランスとも呼ばれる）は、バルブが中間位置にあるときに排気ポートが開いている量であり、多くの高速機関車で排気をスムーズにするために使用されています。^{[ 3 ]}バルブが中間位置を通過するとき、ピストンの両側のシリンダーが同時に排気用に開きますが、これは運転中は瞬間的なものです。^{[ 3 ]}

リードとは、ピストンが前後の「デッドセンター」にあるときにポートが開いている量のことです。^{[ 3 ]}蒸気ポートの場合、これによりシリンダーとピストンの間のクリアランススペースを満たす蒸気が流入し、ストローク開始前にシリンダー圧力が最大になります。^{[ 3 ]}これにより、ピストンの質量が減速して方向を変えるのを緩衝し、助けます。低速ではリードがないのが理想的です。ピストンが24インチ以上で質量が5キロ以上、圧力が500psi未満のエンジンでは、緩衝が有益です。高速用に設計された機関車ではリードが必要です。^{[ 3 ]}

バルブのラップ、リード、ストロークが与えられた場合、ピストンのストロークのどの時点でバルブが開き、どの時点で閉じて蒸気を放出し、どの時点で排気を行うか？

コンピュータが普及する以前は、この質問に対する正確な答えを計算するのは大変な作業でした。簡単な近似法（ツェウナーとリアローの図で使用されている）は、バルブとピストンの両方が正弦波運動をしていると仮定することです（メインロッドが無限に長い場合と同様）。そして、例えば、蒸気の供給が遮断されるピストンのストロークの割合を計算するには、次のようにします。

• コサインがラップの2倍をバルブの移動量で割った値になる角度を計算します。
• コサインが（ラップ＋リード）の2倍をバルブストロークで割った値になる角度を計算します。

2つの角度を足し合わせ、その合計のコサインを求めます。そのコサインから1を引いて、結果に-50を掛けます。

製造時のペンシルバニア鉄道のI1s 2-10-0は、全開ギア時でラップが2インチ、リードが1/4インチ、バルブストロークが6インチでした。全開ギア時の2つの角度は48.19度と41.41度で、最大カットオフはピストンストロークの49.65%になります。