(HYDRAULIC SYSTEM)

ไฮดรอลกิ (HYDRAULIC) เรยี บเรียงโดย นายภูวนาท มิรินทานุช สาขาวชิ าเทคนคิ เครอ่ื งกล วิทยาลยั เทคนิคสโุ ขทยั

ไฮดรอลิก (HYDRAULIC)บทความ ไฮดรอลิก (HYDRAULIC ARTICLE) || สาระน่ารู้ เกย่ี วกับไฮดรอลิก (HYDRAULICKNOWLEDGE) ทม่ี าและความหมาย : คาวา่ hydraulic (ไฮดรอลิก) มาจากรากศัพท์ของกรีก จากคาวา่(Hydraulikos) หรือ (Hydor) หมายถงึ นา้ และคาว่า au หรือ (aulos) หมายถงึ ท่อวิชาไฮดรอลิกคอื วชิ าท่ีเกย่ี วกบั คุณสมบัตทิ างกลศาสตรข์ องการไหลของของเหลวท่ถี ูกอัดดว้ ยความดัน อาจจะกลา่ วได้ว่าไฮดรอลิก (Hydraulic) จะคลา้ ยคลึงกบั นวิ เมติกสเ์ พียงแต่เปลี่ยนตัวกลางจากลมไปเป็น(Fluid Mechanics) หรือ ของเหลวนน่ั เอง มกี ารคน้ หลักฐานวา่ วชิ าไฮดรอลิก (Hydraulic) ถกู นามาใชง้ านทางชลประทาน ขุดคลองเข้าไปในแผน่ ดินทอ่ี ยู่ไกลเพ่ือการปลูกพืชมาตัง้ แต่ตน้ ๆของสมัยประวตั ศิ าสตร์ (Historial Age)คอื สมัยที่มนษุ ย์รูจ้ กั เขียนตัวอักษร โดยชาวเมโสโปเตเมียและชาวอียปิ ต์อายุราวๆ 6,000 ปีกอ่ นคริสตศ์ ักราชในยุคเดียวกับชาวจีนก็มีกาชลประทาน และมกี ารพฒั นาอาศัยแรงดนั จากน้าไหล หมนุ ลอ้ ไมต้ กั น้าขึน้จากคลอง และต่อมากท็ ากลไกอาศยั ล้อหมุนด้วยแรงน้าไปบบี เครอื่ งเป่าลม เข้าไปในเตาถลงุ โลหะด้วย ชาวกรกี และโรมัน กม็ ีการขดุ คลองชลประทาน สว่ นชาวโรมันก้าวหนา้ ไปกวา่ ด้วยการก่อสร้างท่อส่งนา้ (Aqueduct) จากภเู ขาใกล้กรงุ โรมนานา้ เขา้ มาใชใ้ นตวั เมอื งโรมให้พลเมืองใชอ้ ย่างสะดวกถกู อนามัย

ระบบไฮดรอลิก (HYDRAULIC SYSTEM) คือ ระบบการสร้างควบคุมและถ่ายทอดพลังงานกาลงั งาน โดยอดั นา้ มนั ไฮดรอลกิ ใหม้ ีความสงูเพือ่ ให้แรงมาก ไปให้อุปกรณเ์ ปลย่ี นความดันของนา้ มนั ไฮดรอลกิ (Hydraulic Oil) เปน็ พลังงานกล(Actuator) หรอื (Hydraulic Cylinder) ไปชุดงาน โดยระบบต้องอาศัยอปุ กรณห์ ลกั ๆ ดังนี้

1. ปั๊มไฮดรอลิก (Hydraulic pump) อปุ กรณส์ รา้ งความดันน้ามนั ให้สูงขึน้2. วาลว์ ไฮดรอลกิ (Hydraulic valve) อุปกรณค์ วบคุมแรงดัน , อุปกรณ์ควบคุมการไหล ,อุปกรณ์ ควบคุมทิศทาง3. อปุ กรณ์ Actuator หรอื กระบอกสูบไฮดรอลิก (Hydraulic cylinder)4. ทอ่ ไฮดรอลิก (Hydraulic pipe) สาหรับสง่ ผ่านนา้ มันไฮดรอลกิ ไปยังอุปกรณ์ไฮดรอลิกตา่ งๆ5. นา้ มนั ไฮดรอลกิ (Hydraulic oil) เปน็ ของเหลวที่ส่งผ่านความดนั ใหเ้ ปน็ พลงั งานกล6. ถงั นา้ มนั ไฮดรอลิก (Oil tank , Reservoir)ปม๊ั ไฮดรอลิก (HYDRAULIC PUMP) ปม๊ั ไฮดรอลกิ เปรยี บเสมือนหวั ใจของระบบไฮดรอลกิ (Hydraulic System) ซึ่งทาหนา้ ที่เปลย่ี นแปลง พลงั งานไฟฟา้ เชน่ กาลงั จาก มอเตอร์ไฟฟ้าใหเ้ ปน็ พลงั งานของไหลในรปู ของอัตราการไหลและความดนั ซ่งึ จะเปลย่ี นเป็นพลังงานกลอกี ทเี พื่อนาไปใชง้ านทีแ่ รงมากๆ โดยทั่วไปแล้วป๊ัมไฮดรอลิก (Hydraulic pump)สามารถแบง่ เป็น2แบบคือ ชนิดปริมาตรคงที่ (Fix displacement) คือ ชนดิ ที่ปริมาตรของของเหลวที่ถูก ส่งออกจากปัม๊ แต่ ละวงจรของการเคล่ือนท่จี ะคงทตี่ ลอดเวลา ไม่สามารถเปล่ียนแปลงได้ ชนิดปรมิ าตรเปล่ยี นแปลง (Variable displacement) คอื ชนดิ ท่ีปริมาตรของ ของเหลวทีถ่ กู ส่งออกจากป๊ัมแต่ละวงจรของการเคล่อื นทีส่ ามารถเปล่ียนแปลงได้โดยการปรบั ตั้งกลไกภายใน ของป๊ัม ปม๊ั ไฮดรอลกิ ทน่ี ยิ มใช้กันอยใู่ นปัจจุบันจะมีท้งั ชนิดปริมาตรคงท่แี ละ ชนิดปริมาตรเปล่ียนแปลงโดยทวั่ ๆไปแลว้ ปั๊มไฮดรอลกิ นิยม แบง่ ตามลักษณะโครงสร้างของป๊ัม ซง่ึ จะแบง่ ออกเปน็ 3แบบ คือ

ป๊มั แบบเฟืองเกยี ร์ (Gear pump) ,ปม๊ั แบบใบพัด (Vane pump) และ ป๊มั แบบลูกสบู (Pistonpump)A.ป๊ัมไฮดรอลกิ แบบเฟืองเกียร์ (HYDRAULIC GEAR PUMP) ปม๊ั ไฮดรอลกิ แบบเฟืองน้เี ป็นชนดิ ปรมิ าตรคงท่ี (Fixed displacement) สาหรับระบบไฮดรอลิกในปัจจุบนั ปม๊ั แบบเฟืองจะเปน็ ทีน่ ิยมมากเพราะเปน็ แบบทไี่ ม่ย่งุ ยากและราคาถูก ซ่ึงทีม่ ีใชก้ ันอยู่สามารถจาแนกไดด้ ังน้ี1. ปมั๊ ชนดิ เฟืองนอก (External gear pump) ประกอบดว้ ยเฟอื งท่ีมีฟนั ดา้ นนอก ขบกันคู่หนงึ่ สวม พอดีอย่ใู นเสื้อปม๊ั (Pump body or pump housing) เฟืองตัวหน่งึ จะยดึ ตดิ กับเพลาทต่ี ่อเข้ากับ ตัวขบซงึ่ อาจจะเป็นเคร่ืองยนต์ หรือมอเตอร์ไฟฟ้าก็ได้ เพลานีจ้ ะมแี บริ่งหรือบชู (bearing or bushing)รองรับกับเส้ือปั๊ม ส่วนเฟืองอีกตวั หน่งึ กจ็ ะตดิ กบั เพลาซงึ่ หมุนได้อสิ ระ โดยจะมีแบริ่ง หรือบชู รองรับกบั เสื้อปม๊ั เช่นกนั ท่ีเสื้อป๊มั จะมีทางนา้ มันไฮดรอลกิ เข้าและทางน้ามนั ไฮดรอลกิ อ อกด้วย การทางานของป๊ัมไฮดรอลิกแบบนีเ้ มอื่ เฟืองตวั ท่ตี ิดกบั ตัวขบั ถูกขบั ให้หมนุ กจ็ ะทาให้ เฟอื งอีกตวั หนึง่ ที่ขบกนั หมุนไปด้วย การทีเ่ ฟืองทั้งสองสวมพอดีอย่ใู นเสื้อปั๊มนน้ั น้ามันที่ทางเข้า ของป๊ัมกจ็ ะถกู กวาดเข้าไปอยู่ระหว่างฟนั เฟืองและ เส้ือป๊ัม โดยไมม่ ีการรว่ั ไปไหนจนกระทง่ั ถึง ทางออก น้ามนั ท่ถี ูกกักไวใ้ นร่องฟันเฟืองก็จะถูกส่งออกไป ส่วนเฟืองทั้งสองขบกันอยตู่ ลอดเวลา กจ็ ะทาหน้าทีเ่ ป็นท่ีป้องกนั ไม่ให้นา้ มนั ไฮดรอลิกที่ทางออกไป ยอ้ นกลบั ไปที่ ช่องทางเขา้ ปม๊ัปั๊มไฮดรอลิก แบบเฟืองนอก (Hydraulic External Gear pump) 1.1 ปั๊มชนดิ เฟอื งในแบบมีแผ่นกน้ั (Internal gear pump with diaphragm) ประกอบดว้ ยเฟืองสองตัวขบกนั โดยท่ี เฟอื งอีกตัวหน่งึ เป็นแบบฟันดา้ นนอกและเฟืองอกี ตวั หนึ่งเปน็ แบบฟนั ดา้ นใน ซึ่งการขบกนั ของเฟืองทั้งสองทาให้เกดิ ช่องว่างท่ไี ม่สามารถป้องกันให้น้ามนั ไหลยอ้ นกลบั ได้ ดงั นน้ั ในชอ่ งวา่ งดังกล่าว จงึ จาเป็นต้องมีแผ่นกน้ั โดยแผน่ กั้นน้จี ะสัมผสั กับเฟืองตวั ในและเฟืองตัวนอก โดยเพลาขับท่ีตดิ อยู่กับเฟืองท่มี ีฟันด้านนอกหรือ ท่ีเรียกว่าเฟืองตวั ในหมนุ ไปเม่อื ถูกขับจากตัวขับ ในเวลา

เดียวกนั เฟืองที่มีฟันด้านในหรือที่เรยี กว่าฟนั ตัวนอกกจ็ ะหมุนไป ด้วยในทิศทางเดียวกับ เฟืองตวั ในทาให้นา้ มนั ไฮดรอลกิ ทช่ี ่องทางเขา้ ถูกกวาดไปตามร่องฟนั เฟอื งตัวในกบั แผ่นกนั้ และถูกกวาดไปตามร่องฟันเฟืองตวั นอกกบั แผ่นก้ันดว้ ย ส่วนบริเวณท่ฟี นั ของเฟืองท้งั สองขบกันก็จะทาหน้าทก่ี ันไม่ให้น้ามันไฮดรอลิกทางออกไหล ยอ้ น กลบั ไปที่ชอ่ งทางเข้าของปั๊มปมั๊ ดรอลกิ แบบเฟืองในชนิดมีแผ่นกัน (Hydraulic Internal gear pump) 1.2 ปัม๊ ชนิดเฟอื งในแบบโรเตอร์ (rotor-type pump) ปมั๊ แบบนีจ้ ะไม่มแี ผน่ ก้นั เหมือนแบบแรกและเฟืองตวั ในทเี่ รยี กว่า rotor และเฟืองตัวนอกทเี่ รียกว่า rotor ring จะมีลักษณะกลมมน การทางานจะเปน็ เชน่ เดียวกับปัม๊ ชนิดทม่ี แี ผ่นกัน้ โดยท่ีเฟอื งตัวในและเฟืองตัวนอกจะหมนุ ไปในทิศทางเดยี วกนั และจะมสี ว่ นที่สมั ผัสกันซงึ่ จะทาหน้าท่ีกนั ไม่ให้มีการไหลยอ้ นกลบั ของนา้ มัน ที่ทางออกไปยังทางเข้า ซ่ึงเฟืองตวั นอกหรือ rotor ring จะมรี ่องฟนั มากกว่าจานวนฟนั ของเฟอื งตัวในหรือ rotorอยหู่ นึง่ ร่อง ทาให้ฟนั ของเฟืองตัวในเฟืองฟนั เดยี ว ทจ่ี ะเข้าไปอยู่ในร่องฟันพอดีสว่ นฟนั อ่ืนๆจะเลือ่ นขน้ึ และลงในร่องฟนั ทาให้เกดิ ชอ่ งวา่ งสาหรบั ดงึ น้ามันเขา้ ป๊ัมเม่ือฟันเลอื่ นขน้ึ บนรอ่ ง และฟนั อีกสว่ นก็จะเลือ่ นลงบนร่องฟนั เป็นการบีบเอาน้ามนั ออกจากปัม๊ รูปตัดของปมั๊ ไฮดรอลกิ แบบเฟอื งในชนดิ โรเตอร์ (Crosssection of internal Gear pump rotor type)

รปู แสดงการหมุนของโรเตอร์ (rotor)กบั rotor ringใน1รอบหมนุ ท้าใหน้ ้ามันไหลจากทางเข้าไปทีท่ างออก