คู่มือฐานการเรียนรู้ เรื่อง ไซริงค์ไฮดรอลิก (Syringe Hydraulic)

คมู่ อื การจดั กจิ กรรมการเรยี นรคู้ า่ ยบรู ณาการ สนกุ จดั เตม็ กบั สะเตม็ ศกึ ษา เรื่อง ไซริงคไ์ ฮดรอลกิ (Syringe Hydraulic) สแกนเพอื่ อา่ น E-Book ศูนยว์ ทิ ยาศาสตรเ์ พอ่ื การศกึ ษาสระแกว้ สานกั งานสง่ เสรมิ การศกึ ษานอกระบบและการศกึ ษาตามอธั ยาศยั สานักงานปลดั กระทรวงศกึ ษาธกิ าร กระทรวงศกึ ษาธกิ าร จัดทาโดย นางสาวเยาวลกั ษณ์ กลว้ ยนอ้ ย

ก คำนำ คู่มือการจัดกิจกรรมการเรียนรู้ค่ายบูรณาการสนุกจัดเต็มกับสะเต็มศึกษา ฉบับน้ีจัดทาข้ึนเพ่ือใช้เป็น แนวทางในการจัดกิจกรรมการเรียนรู้ค่ายบูรณาการสนุกจัดเต็มกับสะเต็มศึกษา ของศูนย์วิทยาศาสตร์ เพื่อการศึกษาสระแก้ว รายละเอียดของค่ายสนุกจัดเต็มกับสะเต็มศึกษานั้น ประกอบด้วยฐานการเรียนรู้ และ แผนการจัดกิจกรรมการเรียนรู้ ซึ่งแผนการจัดกิจกรรมการเรียนรู้พัฒนาข้ึนโดยใช้รูปแบบการจัดกิจกรรม วิทยาศาสตร์ กศน. (ONIE SCI ACTIVITY MODEL) ท่ีเน้นการเรียนรู้อย่างมีส่วนร่วม ความรับผิดชอบ ความคิด สร้างสรรค์ และคานึงถงึ ผู้รับบริการเปน็ สาคญั ศูนย์วิทยาศาสตร์เพ่ือการศึกษาสระแก้วขอขอบคุณผู้ท่ีมีส่วนเกี่ยวข้องในการจัดทาคู่มือการจัดกิจกรรม การเรียนรู้ค่ายบูรณาการสนุกจัดเต็มกับสะเต็มศึกษา ฉบับนี้ และหวังเป็นอย่างย่ิงว่า นอกจากประโยชน์ของ ผู้ปฏิบัติงานของศูนย์วทิ ยาศาสตร์เพ่ือการศึกษาสระแก้วโดยตรงแล้ว จะเป็นประโยขนต์ ่อผู้ที่สนใจ ให้เกิดความรู้ ความเขา้ ใจกิจกรรมการเรยี นร้คู ่ายทบี่ ูรณาการองคค์ วามร้ทู างดา้ นวิทยาศาสตรแ์ ละศาสตร์ที่เกี่ยวข้องเป็นอย่างดี (นางยุวดี แจง้ กร) ผู้อานวยการศนู ยว์ ทิ ยาศาสตรเ์ พื่อการศกึ ษาจงั หวดั สระแก้ว มกราคม 2561

ข สำรบญั คำนำ หน้ำ สำรบัญ ก ข ฐำนกำรเรยี นรู้ เรื่อง ไซริงค์ไฮดรอลิก (Syringe Hydraulic) 1 แผนกำรจดั กิจกรรมกำรเรยี นรู้ เรื่อง ไซรงิ คไ์ ฮดรอลกิ (Syringe Hydraulic) 2 7 ใบความรสู้ าหรบั ผู้จดั กจิ กรรม เรอ่ื ง ไซรงิ ค์ไฮดรอลิก (Syringe Hydraulic) 13 ใบความรู้สาหรบั ผู้จดั กจิ กรรม เรอื่ ง กลศาสตร์ของของไหล (Fluid mechanic) 15 ใบความรูส้ าหรบั ผู้จัดกิจกรรม เรอื่ ง กฎของพาสคาลและเคร่อื งอัดไฮดรอลกิ ใบความรู้สาหรบั ผู้จดั กจิ กรรม เรื่อง การเช่ือมโยงกิจกรรมเรือ่ ง ไซรงิ ค์ 16 ไฮดรอลิก (Syringe Hydraulic) กับสะเตม็ ศกึ ษา 18 ใบความรสู้ าหรับผู้รบั บรกิ าร เร่อื ง ไฮดรอลกิ (Hydraulic) 24 ใบความรู้สาหรบั ผรู้ ับบรกิ าร เรื่อง กลศาสตรข์ องของไหล (Fluid mechanic) 26 ใบความรสู้ าหรบั ผู้รับบริการ เร่ือง กฎของพาสคาลและเครือ่ งอดั ไฮดรอลิก ใบความรสู้ าหรบั ผรู้ ับบรกิ าร เรื่อง การเชือ่ มโยงกิจกรรมเรือ่ ง ไซรงิ ค์ไฮดรอลกิ 27 (Syringe Hydraulic) กบั สะเต็มศกึ ษา 29 ใบกจิ กรรม เร่ือง ไซรงิ คไ์ ฮดรอลกิ (Syringe Hydraulic)

หน้า |1 ฐานการเรียนรู้ เร่อื ง ไซริงคไ์ ฮดรอลิก (Syringe Hydraulic)

หน้า |2 ประกอบดว้ ยแผนการจัดกิจกรรมการเรียนรู้ เรื่อง ไซริงค์ไฮดรอลิก (Syringe Hydraulic) จานวน 2 ชัว่ โมง

หน้า |3 แผนการจัดกจิ กรรมการเรียนรู้ เร่อื ง ไซริงคไ์ ฮดรอลิก (Syringe Hydraulic) เวลา 2 ชวั่ โมง แนวคดิ ไซริงคไ์ ฮดรอลิก (Syringe Hydraulic) นำหลักกำรทำงำนของระบบไฮดรอลกิ คือ ระบบกำรสง่ กำลัง หรอื ควบคมุ กำลังโดยใชข้ องเหลวเปน็ ตวั พำกำลังหรือส่งสัญญำณควบคมุ ไปยงั จดุ หมำยท่ตี ้องกำร โดยสำมำรถ ออกแบบให้ชว่ ยผอ่ นแรงได้ด้วยกำรออกแรงกระทำในส่วนลกู สูบท่มี พี ้ืนท่ีหนำ้ ตดั น้อย แลว้ ของเหลวน้ันจะไป ดันลูกสบู ทมี่ ีพนื้ ที่หนำ้ ตัดมำกเพือ่ ทำงำน ทำให้สำมำรถออกแรงนอ้ ยเพ่ือยกของหนกั มำกๆ ได้ วัตถุประสงค์ เม่อื สน้ิ สดุ แผนกำรจัดกจิ กรรมกำรเรียนรนู้ ้ีแล้ว ผู้รบั บรกิ ำรสำมำรถ 1. อธบิ ำยหลักกำรทำงำนของไฮดรอลกิ 2. อธิบำยกลศำสตรข์ องของไหล (Fluid mechanic) 3. อธิบำยกฏของพำสคำล และเคร่อื งอดั ไฮดรอลิก 4. เช่ือมโยงกิจกรรมเรื่อง ไซรงิ ค์ ไฮดรอลกิ (Syringe Hydraulic) กับสะเต็มศกึ ษำ 5. ออกแบบและสร้ำงไซรงิ ค์ ไฮดรอลิก (Syringe Hydraulic) ภำยใต้วัสดุอปุ กรณ์ เวลำท่กี ำหนด เนื้อหา 1. หลักกำรทำงำนของไฮดรอลิก 2. กลศำสตรข์ องของไหล (Fluid mechanic) ขั้นตอนการจดั กิจกรรมการเรียนรู้ ข้นั ตอนท่ี 1 กิจกรรมกำรเรยี นรปู้ ระสบกำรณ์ทำงวิทยำศำสตร์ (S : Science Experience Activity) 1. ผู้จัดกิจกรรมทักทำย และแนะนำตนเองกบั ผรู้ บั บรกิ ำร รวมทงั้ ชีแ้ จงวตั ถุประสงค์ของฐำนกำร เรยี นรู้ท่ี 6 เรอ่ื ง ไซรงิ คไ์ ฮดรอลิก (Syringe Hydraulic) ได้แก่ (1) อธิบำยหลกั กำรทำงำนของไฮดรอลกิ (2) กลศำสตรข์ องของไหล (Fluid mechanic) (3) ออกแบบและสรำ้ งไฮดรอลกิ ภำยใตว้ ัสดุอุปกรณ์ เวลำทีก่ ำหนด 2. ผ้จู ดั กิจกรรมซักถำมประสบกำรณ์เดิมของผรู้ ับบริกำรเก่ยี วกบั เรอ่ื งที่จะเรียนรู้ โดยสุ่มผู้รบั บริกำร จำนวน 3 - 5 คน ตำมควำมสมคั รใจ ให้ตอบคำถำม จำนวน 3 ประเดน็ ดังนี้ ประเดน็ ที่ 1 “ทำ่ น รู้จกั ไฮดรอลิก หรือไม่” ประเดน็ ที่ 2 “ท่ำนคิดว่ำ ระบบทำงำนของระบบไฮดรอลกิ ทำงำนอย่ำงไร อธบิ ำยพอสังเขป” ประเดน็ ที่ 3 “ทำ่ นคดิ วำ่ สำมำรถนำระบบทำงำนของระบบไฮดรอลกิ ไปใช้ในชีวิตประจำวันได้ อยำ่ งไร”

หน้า |4 3. ผู้จดั กิจกรรมและผรู้ บั บรกิ ำร แลกเปลี่ยนควำมคิดเห็น และสรุปผลกำรเรยี นรรู้ ่วมกัน ขั้นตอนที่ 2 กจิ กรรมกำรเรียนรู้วทิ ยำศำสตร์ทที่ ำ้ ทำย (C : Challenge Learning Activity) 1. ผ้จู ดั กิจกรรมเชือ่ มโยงเน้อื หำในขน้ั ตอนท่ี 1 เรื่อง หลักกำรทำงำนของไฮดรอลกิ และกลศำสตร์ของ ของไหล (Fluid mechanic) โดยให้ผ้รู บั บรกิ ำรเห็นควำมสำคัญและประโยชน์ของไฮดรอลกิ โดยผ้จู ัดกิจกรรม นำเสนออุปกรณ์หรือเครอ่ื งมอื เครื่องใช้ ในชีวติ ประจำวนั ทใี่ ช้ระบบไฮดรอลิก ดงั ตวั อย่ำงในปจั จุบนั ได้มีกำรนำ ระบบไฮดรอลกิ ไปใชง้ ำนในอตุ สำหกรรมต่ำง ๆ มำกมำย แยกตำมประเภทอุตสำหกรรม คือ (1) อุตสำหกรรมเหล็ก (2) อตุ สำหกรรมประเภท เครือ่ งอัดข้นึ รปู (Press) งำนตัด (Cutting) งำนดัด (Bendi) อุตสำหกรรม (3) อำหำร เช่นเครือ่ งบด (4) อตุ สำหกรรมยำนยนต์ และช้ินสว่ น (5) อุตสำหกรรมบรรจุภณั ฑ์ และกำรพมิ พ์ (6) งำนดำ้ นวศิ วกรรมโยธำ (7) งำนดำ้ นกำรเดินเรือทะเล และงำนสำรวจแหลง่ แร่ ขดุ เจำะตำ่ งๆ (8) อุตสำหกรรมยำง ไม้ (9) อุตสำหกรรมพลำสตกิ งำนทั่ว ๆ ไปท่ีนำระบบไฮโดรลกิ ไปใช้ เชน่ เคร่อื งอัดขึน้ รูป (Press) เคร่อื งป๊ัมข้นึ รูป (Plung) เครอ่ื ง อัด (Bending) เครอ่ื งตดั (Cutting) เคร่อื งมอื ลำเลียง ขนถ่ำย เครื่องบรรจุ เครอ่ื งมอื ขุดเจำะ อุปกรณ์กำรยก เคลื่อนย้ำย เปน็ ตน้ 2. ผจู้ ัดกิจกรรมบรรยำยเรือ่ ง หลักกำรทำงำนของไฮดรอลกิ และกลศำสตรข์ องของไหล (Fluid mechanic) 3. ผจู้ ดั กิจกรรมแบง่ ผู้รบั บริกำรออกเปน็ กลุ่ม ๆ ละ 5-10 คน และแจกวัสดุอุปกรณใ์ ห้แต่ละกลุ่ม 4. ผจู้ ดั กิจกรรมอธิบำยกำรใชง้ ำนของวัสดอุ ปุ กรณใ์ นกำรสรำ้ งไซรงิ ค์ ไฮดรอลกิ 5. หลังจำกนั้นให้ผรู้ ับบริกำรแต่ละกลมุ่ ออกแบบและสร้ำงไซรงิ ค์ ไฮดรอลกิ ภำยใตว้ ัสดอุ ปุ กรณ์ ภำยในเวลำที่กำหนด ศึกษำรำยละเอียดและเงื่อนไขของสถำนกำรณป์ ัญหำ ดังน้ี 5.1 สร้ำง Syringe Hydraulic (ไซรงิ ค์ ไฮดรอลิก) สำมำรถรบั น้ำหนกั ดินน้ำมัน 1 กอ้ น (100 กรมั ) 5.2 สำมำรถยกดนิ น้ำมันขึ้นไดส้ งู สดุ โดยไม่เอียงไปดำ้ นใดด้ำนหนงึ่ กลมุ่ ใดสำมำรถสรำ้ ง Syringe Hydraulic (ไซรงิ ค์ ไฮดรอลกิ ) ได้สมดลุ และสวยงำมที่สุดจะเปน็ กลุม่ ที่ชนะ 6. ผจู้ ดั กิจกรรมทดสอบ Syringe Hydraulic (ไซริงค์ ไฮดรอลกิ ) ทีละกลมุ่ โดยกำรนำดินนำ้ มนั มำวำง บน Syringe Hydraulic (ไซริงค์ ไฮดรอลิก) แล้วทดสอบดัน Syringe (ไซริงค)์ เพอ่ื ยกดนิ น้ำมันขน้ึ แลว้ ดูควำม แข็งแรง และควำมสมดุลของ Syringe Hydraulic (ไซริงค์ ไฮดรอลิก) กลุม่ ใดแขง็ แรง สมดุล และสวยงำมทีส่ ุด ถอื เป็นกลมุ่ ที่ชนะ ให้กลุ่มนั้นมำนำเสนอหลกั กำรกำรทำงำนของไฮดรอลิก หรือแนวทำงในกำรสร้ำง ไซรงิ ค์ ไฮดรอลกิ กำรเลือกใช้วสั ดอุ ุปกรณ์ 7. ผจู้ ดั กิจกรรมและผูร้ บั บรกิ ำรสรุปสง่ิ ทีไ่ ดเ้ รยี นรู้ร่วมกัน

หน้า |5 ขั้นตอนที่ 3 กจิ กรรมกำรสรุปผลกำรนำวิทยำศำสตรไ์ ปใช้ในชีวิตประจำวนั (I : Implementation Conclusion Activity) 1. ใหผ้ รู้ ับบริกำรตอบคำถำมโดยสุ่มผู้รับบรกิ ำร จำนวน 3 - 5 คน ตำมควำมสมัครใจใหต้ อบคำถำม ในประเดน็ “ทำ่ นจะนำควำมรเู้ รอื่ งไฮดรอลิกไปประยกุ ตใ์ ชใ้ นชวี ติ ประจำวนั ครอบครวั ชุมชนสงั คม ของท่ำนได้อย่ำงไร” 2. ผู้จดั กิจกรรมและผ้รู บั บริกำรสรุปส่ิงทไ่ี ดเ้ รียนรู้ร่วมกนั สื่อ วสั ดอุ ปุ กรณ์ และแหลง่ การเรยี นรู้ 1. ใบควำมรู้สำหรับผู้จดั กิจกรรม เร่ือง Hydraulic 2. ใบควำมรู้สำหรับผู้รับบริกำร เรือ่ ง Hydraulic 3. ใบควำมรู้สำหรับผู้จัดกจิ กรรม เรื่อง กลศำสตร์ของของไหล (Fluid mechanic) 4. ใบควำมรู้สำหรับผรู้ บั บริกำร เร่ือง กลศำสตรข์ องของไหล (Fluid mechanic) 5. ใบควำมรู้สำหรับผู้จดั กิจกรรม เร่ือง กฏของพำสคำล และเครอื่ งอดั ไฮดรอลิก 6. ใบควำมรู้สำหรบั ผรู้ บั บริกำร เร่อื ง กฏของพำสคำล และเคร่อื งอดั ไฮดรอลกิ 7. ใบควำมรู้สำหรบั ผู้จดั กิจกรรม เรื่อง กำรเช่อื มโยงกิจกรรมเรอื่ ง ไซรงิ ค์ ไฮดรอลิก กบั สะเต็มศกึ ษำ 8. ใบควำมรู้สำหรับผู้จัดกิจกรรม เรื่อง กำรเช่อื มโยงกิจกรรมเร่ือง ไซรงิ ค์ ไฮดรอลกิ กับสะเต็มศกึ ษำ 9. ไมไ้ อติมขนำดใหญ่ 10. ไม้เสียบลกู ชน้ิ 11. Syringe (ไซรงิ ค)์ 12. สำยยำง 13. ลวดเบอรเ์ ลก็ 14. ไม้บรรทัด 15. ปืนกำว 16. กรรไกร/มีดคตั เตอร์ 17. ฟวิ เจอรบ์ อร์ด 18. ดนิ น้ำมัน 19. ปำกำเคมี 20. หมุด 21. กระดำษปรู๊ฟ 22. ปำกกำเคมี การวัดและประเมินผล 1. สงั เกตกระบวนกำรมีส่วนร่วม ได้แก่ อภิปรำย ตอบคำถำม 2. บนั ทกึ ผลกำรเรียนรู้ 3. ชิ้นงำน/ผลงำน

หน้า |6 บันทึกผลหลงั การจดั กิจกรรมการเรยี นรู้ ผลการใชแ้ ผนการจดั กิจกรรมการเรยี นรู้ 1. จำนวนเนื้อหำกบั จำนวนเวลำ  เหมำะสม  ไม่เหมำะสม ระบเุ หตผุ ล……………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 2. กำรเรยี งลำดบั เนอ้ื หำกับควำมเข้ำใจของผรู้ ับริกำร  เหมำะสม  ไม่เหมำะสม ระบุเหตุผล……………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 3. กำรนำเข้ำส่บู ทเรียนเนือ้ หำแต่ละหัวขอ้  เหมำะสม  ไมเ่ หมำะสม ระบุเหตผุ ล……………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 4. วิธีกำรจดั กิจกรรมกำรเรยี นรกู้ ับเนื้อหำในแต่ละขอ้  เหมำะสม  ไมเ่ หมำะสม ระบุเหตุผล……………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 5. กำรประเมนิ ผลกบั วัตถปุ ระสงค์ในแต่ละเนือ้ หำ  เหมำะสม  ไม่เหมำะสม ระบุเหตุผล……………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. ผลกำรเรียนรู้และผรู้ ับบริกำร ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ผลกำรจัดกิจกรรมกำรเรยี นรู้ของผู้จักิจกรรม ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ขอ้ เสนอแนะ ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

หน้า |7 ใบความรู้สาหรบั ผู้จดั กจิ กรรม เร่ือง ไฮดรอลกิ (Hydraulic) วัตถุประสงค์ เมอ่ื สน้ิ สดุ แผนกำรจัดกิจกรรมกำรเรยี นรู้น้แี ล้ว ผู้รบั บริกำรสำมำรถ อธบิ ำยหลกั กำรทำงำนของไฮดรอลิก เนอ้ื หา หลักกำรทำงำนของไฮดรอลิก ทีม่ ำและควำมหมำย : คำวำ่ hydraulic (ไฮดรอลกิ ) มำจำกรำกศพั ทข์ องกรกี จำกคำว่ำ (Hydraulikos) หรือ (Hydor) หมำยถึง น้ำ และคำว่ำ au หรือ (aulos) หมำยถึง ท่อวิชำ ไฮดรอลิก คือ วิชำท่ีเก่ียวกับ คุณสมบัติทำงกลศำสตร์ของกำรไหลของของเหลวที่ถูกอัดด้วยควำมดัน เป็นกำรเปล่ียนพลังงำนกำรไหลเป็น พลังงำนกล โดยผ่ำนกลไกสำคัญต่ำงๆ อันประกอบไปด้วย ลูกสูบไฮดรอลิก กระบอกสูบไฮดรอลิก มอเตอร์ ไฮดรอลิก และใช้หลักกำรตำมทฤษฎขี อง แบลซ ปสั กำล (Blaise Pascal) นักฟิสกิ ส์ชำวฝร่ังเศส 1. ความหมายของระบบไฮดรอลกิ ระบบไฮดรอลกิ (HYDRAULIC SYSTEM) เปน็ ระบบทม่ี ีกำรสง่ ถ่ำยพลงั งำน (Transmission) ของของ ไหลให้ เป็นพลังงำนกล โดยผ่ำนตัวกระทำ (Actuators) เช่น กระบอกสูบ (Cylinder) มอเตอร์ไฮดรอลิก (Hydraulic Motor) ในอุตสำหกรรมนิยมใช้น้ำมันไฮดรอลิก (Hydraulic Oil) เป็นตัวกลำง ในกำรส่งถ่ำย พลงั งำน เพรำะน้ำมันไฮดรอลิก มคี ุณสมบัตทิ ี่สำคญั คือ ไม่สำมำรถยุบตวั ได้ (Incompressible) จึงทำให้กำร ส่งถ่ำยพลังงำนมีประสทิ ธภิ ำพมำก โดยระบบต้องอำศยั อปุ กรณห์ ลกั ๆ ดงั นี้

หน้า |8 1. ป๊มั ไฮดรอลกิ (Hydraulic pump) อปุ กรณส์ รำ้ งควำมดันน้ำมนั ใหส้ งู ขนึ้ 2. วำล์วไฮดรอลิก (Hydraulic valve) อุปกรณ์ควบคุมแรงดัน , อุปกรณ์ควบคุมกำรไหล ,อุปกรณ์ ควบคุมทิศทำง 3. อุปกรณ์ Actuator หรอื กระบอกสูบไฮดรอลิก (Hydraulic cylinder) 4. ทอ่ ไฮดรอลกิ (Hydraulic pipe) สำหรับส่งผ่ำนน้ำมนั ไฮดรอลิกไปยงั อุปกรณ์ไฮดรอลกิ ต่ำงๆ 5. น้ำมนั ไฮดรอลกิ (Hydraulic oil) เป็นของเหลวที่ส่งผ่ำนควำมดันใหเ้ ปน็ พลังงำนกล 6. ถงั น้ำมนั ไฮดรอลกิ (Oil tank , Reservoir) 2. ปม๊ั ไฮดรอลิก (HYDRAULIC PUMP) ป๊ัมไฮดรอลิกเปรียบเสมือนหัวใจของระบบไฮดรอลิก (Hydraulic System) ซ่ึงทำหน้ำที่เปลี่ยนแปลง พลงั งำนไฟฟ้ำ เชน่ กำลงั จำก มอเตอร์ไฟฟ้ำใหเ้ ปน็ พลังงำนของไหลในรูปของอัตรำกำรไหลและควำมดันซ่ึงจะ เปล่ียนเป็นพลังงำนกลอีกทีเพื่อนำไปใช้งำนท่ีแรงมำกๆ โดยทั่วไปแล้วปั๊มไฮดรอลิก (Hydraulic pump) สำมำรถแบง่ เปน็ 2 แบบ คอื 2.1 ชนิดปริมำตรคงที่ (Fix displacement) คือ ชนดิ ท่ีปริมำตรของของเหลวที่ถกู ส่งออกจำกปั๊มแตล่ ะ วงจรของกำรเคล่อื นท่จี ะคงท่ตี ลอดเวลำ ไม่สำมำรถเปลยี่ นแปลงได้ 2.2 ชนิดปริมำตรเปล่ียนแปลง (Variable displacement) คือ ชนิดท่ีปริมำตรของ ของเหลวที่ถูก ส่งออกจำกปมั๊ แตล่ ะวงจรของกำรเคลอ่ื นท่ีสำมำรถเปลย่ี นแปลงได้โดยกำรปรบั ตง้ั กลไกภำยในของป๊ัม ปม๊ั ไฮดรอลกิ ท่ีนยิ มใชก้ ันอยู่ในปัจจบุ ันจะมที ้งั ชนิดปริมำตรคงท่ีและชนดิ ปริมำตรเปลยี่ นแปลงโดยทัว่ ๆ ไปแลว้ ปม๊ั ไฮดรอลิกนยิ ม แบง่ ตำมลักษณะโครงสร้ำงของป๊มั ซึง่ จะแบง่ ออกเปน็ 3แบบ คอื ปม๊ั แบบเฟืองเกียร์ (Gear pump) ,ปมั๊ แบบใบพัด (Vane pump) และ ป๊ัมแบบลูกสูบ (Piston pump) 3. ป๊มั ไฮดรอลิกแบบเฟอื งเกียร์ (HYDRAULIC GEAR PUMP) ป๊ัมไฮดรอลิกแบบเฟืองน้ีเป็นชนิดปริมำตรคงท่ี (Fixed displacement) สำหรับระบบไฮดรอลิกใน ปัจจบุ ัน ปั๊มแบบเฟอื งจะเปน็ ทีน่ ิยมมำกเพรำะเป็นแบบท่ีไม่ยุ่งยำกและรำคำถกู ซึง่ ที่มีใช้กนั อยสู่ ำมำรถจำแนก ไดด้ งั น้ี

หน้า |9 3.1 ป๊ัมชนิดเฟืองนอก (External gear pump) ประกอบด้วยเฟอื งท่มี ฟี ันด้ำนนอก ขบกนั คหู่ นง่ึ สวมพอดอี ยู่ในเสือ้ ปม๊ั (Pump body or pump housing) เฟืองตัวหน่ึงจะยึดติดกับเพลำที่ตอ่ เข้ำกบั ตัวขบซึ่ง อำจจะเป็นเคร่ืองยนต์ หรือมอเตอร์ไฟฟำ้ ก็ได้ เพลำนี้จะมีแบร่ิงหรือบูช (bearing or bushing)รองรับกับเสื้อ ปั๊ม ส่วนเฟืองอีกตัวหนงึ่ ก็จะติดกบั เพลำซ่ึงหมุนไดอ้ ิสระ โดยจะมีแบริ่งหรือบชู รองรับกบั เสื้อปั๊มเช่นกนั ที่เสื้อ ป๊มั จะมที ำงน้ำมันไฮดรอลิกเข้ำและทำงน้ำมันไฮดรอลิกออกดว้ ย กำรทำงำนของปั๊มไฮดรอลิกแบบน้ีเม่ือเฟือง ตวั ท่ีตดิ กับตัวขับถกู ขับใหห้ มุน กจ็ ะทำให้เฟืองอกี ตัวหน่ึงทขี่ บกนั หมุนไปด้วย กำรท่ีเฟืองท้ังสองสวมพอดีอยู่ใน เสื้อปั๊มนั้น น้ำมันที่ทำงเข้ำของป๊ัมก็จะถูกกวำดเข้ำไปอยู่ระหว่ำงฟันเฟืองและ เส้ือปั๊ม โดยไม่มีกำรร่ัวไปไหน จนกระทั่งถึงทำงออก น้ำมันที่ถูกกกั ไว้ในร่องฟันเฟอื งกจ็ ะถูกส่งออกไป ส่วนเฟืองทั้งสองขบกนั อยู่ตลอดเวลำ กจ็ ะทำหนำ้ ท่เี ป็นที่ปอ้ งกันไมใ่ หน้ ้ำมนั ไฮดรอลกิ ท่ที ำงออกไป ยอ้ นกลบั ไปท่ี ช่องทำงเข้ำปั๊ม ปม๊ั ไฮดรอลกิ แบบเฟอื งนอก (Hydraulic External Gear pump) 3.2 ป๊ัมชนิดเฟืองในแบบมีแผ่นกั้น (Internal gear pump with diaphragm) ประกอบด้วยเฟือง สองตัวขบกัน โดยที่ เฟืองอีกตัวหนึ่งเป็นแบบฟันด้ำนนอกและเฟืองอีกตัวหนึ่งเป็นแบบฟนั ด้ำนใน ซึ่งกำรขบ กันของเฟืองท้ังสองทำให้เกิดช่องว่ำงที่ไม่สำมำรถป้องกันให้น้ำมันไหลย้อนกลับได้ ดังน้ันในช่องว่ำงดังกล่ำว จงึ จำเป็นต้องมแี ผน่ ก้ัน โดยแผน่ กน้ั น้ีจะสัมผสั กับเฟอื งตวั ในและเฟืองตัวนอก โดยเพลำขบั ที่ตดิ อยกู่ บั เฟืองท่ีมี ฟันด้ำนนอกหรือ ท่ีเรียกว่ำเฟืองตัวในหมุนไปเมื่อถูกขับจำกตัวขับ ในเวลำเดียวกันเฟืองท่ีมีฟันด้ำนในหรือท่ี เรียกว่ำฟนั ตวั นอกก็จะหมนุ ไป ด้วยในทศิ ทำงเดียวกับ เฟืองตวั ใน ทำให้น้ำมันไฮดรอลิกท่ีช่องทำงเข้ำถูกกวำด ไปตำมรอ่ งฟนั เฟืองตัวในกบั แผ่นก้นั และถูกกวำดไปตำมร่องฟันเฟืองตวั นอกกบั แผน่ กน้ั ด้วย สว่ นบริเวณที่ฟัน ของเฟืองทงั้ สองขบกนั ก็จะทำหน้ำท่กี นั ไมใ่ หน้ ้ำมนั ไฮดรอลกิ ทำงออกไหล ยอ้ น กลับไปทีช่ อ่ งทำงเข้ำของป๊มั

ห น ้ า | 10 ป๊ัมดรอลกิ แบบเฟอื งในชนิดมแี ผ่นกนั้ (Hydraulic Internal gear pump) 3.3 ป๊ัมชนิดเฟืองในแบบโรเตอร์ (rotor-type pump) ป๊ัมแบบนี้จะไม่มีแผ่นก้ันเหมือนแบบแรก และเฟืองตัวในทเ่ี รยี กว่ำ rotor และเฟอื งตัวนอกที่เรียกว่ำ rotor ring จะมลี กั ษณะกลมมน กำรทำงำนจะเป็น เชน่ เดยี วกบั ป๊มั ชนดิ ทม่ี ีแผน่ ก้ัน โดยท่เี ฟอื งตัวในและเฟืองตัวนอกจะหมุนไปในทิศทำงเดียวกัน และจะมีสว่ นที่ สัมผัสกันซึ่งจะทำหน้ำท่ีกันไม่ให้มีกำรไหลย้อนกลับของน้ำมัน ที่ทำงออกไปยังทำงเข้ำ ซึ่งเฟืองตัวนอกหรือ rotor ring จะมีรอ่ งฟนั มำกกวำ่ จำนวนฟันของเฟอื งตวั ในหรือ rotor อยูห่ นง่ึ รอ่ ง ทำใหฟ้ นั ของเฟืองตัวในเฟอื ง ฟันเดียว ที่จะเข้ำไปอยู่ในร่องฟันพอดีส่วนฟันอ่ืนๆจะเลื่อนขึ้นและลงในร่องฟันทำให้เกิดช่องว่ำงสำหรับดึง นำ้ มันเขำ้ ปมั๊ เมื่อฟันเล่อื นขน้ึ บนรอ่ ง และฟนั อีกส่วนก็จะเล่ือนลงบนร่องฟนั เป็นกำรบีบเอำนำ้ มนั ออกจำกป๊มั รปู ตดั ของปัม๊ ไฮดรอลิกแบบเฟืองในชนิดโรเตอร์ (Cross section of internal Gear pump rotor type)

ห น ้ า | 11 รูปแสดงกำรหมุนของโรเตอร์ (rotor)กับ rotor ring ใน1รอบหมนุ ทำใหน้ ำ้ มันไหลจำกทำงเขำ้ ไปท่ีทำงออก 3.4 ปม๊ั ไฮดรอลิก แบบใบพัด (Vane pumps) เวนปม๊ั หรือปัม๊ แบบใบพดั เปน็ ป๊มั ทม่ี ีคุณสมบตั ิ พเิ ศษคือ มีควำมเรว็ รอบท่สี งู และเหมำะสำหรับใชก้ ับงำนทีต่ ้องกำรอัตรำกำรไหลสงู แตแ่ รงดนั ต่ำไปจนถงึ ขนำดปำนกลำง และมีทั้งแบบทีใ่ บพดั คงท่ีกับแบบปรบั คำ่ ได้ดว้ ยกำรย้ำยจดุ ศนู ย์กลำง ของตวั หมุนท่ีใบพัด เสียบอยู่ 3.4.1 หลักการทางานของเวนปมั๊ (Vane pump) นำ้ มันไฮดรอลกิ จะถูกสง่ เข้ำมำทำง ชอ่ ง In แล้วเข้ำมำเติมในส่วนช่องว่ำง เมื่อปั๊มเร่ิมหมุนตัว ใบพัดก้จะถูกสลัดออกมำสัมผัสกับตัวเรอื น โดยแกนของ ใบพัดจะติดอยู่เย้ืองกับจุดศูนย์กลำงของตัวเรือน จำกกำรที่แกนใบพัดติดอยู่เย้ืองกับจุดศูนย์กลำง ทำให้ ช่องว่ำงระหว่ำงใบพัดแต่ละช่วงไม่เท่ำกัน โดยในช่วงจังหวะดูด ช่องว่ำงระหว่ำงใบพัดจะถูกขยำยออกจนมี ช่องว่ำงมำกท่ีสุด หลังจำกน้ัน ช่องว่ำงจะเร่ิมลดลงเป็นจังหวะกำรอัด กำรทำงำนของตัวป๊ัมจึงเงียบ ไม่มีเสียง ดังรบกวน 3.5 ป๊ัมไฮดรอลิก แบบลูกสูบ (Piston pumps) ปั๊มแบบลูกสูบ แบบปรับค่ำอัตรำกำรไหลได้ ป๊ัม แบบลูกสบู สำมำรถปรับจำนวนนำ้ มันที่อยู่ในป๊ัมได้ โดยกำรหมุนชำรฟ์ ทม่ี ีแผ่น Swash plate ติดอย่ดู ้วยทำให้

ห น ้ า | 12 เปลี่ยนมุมของแผ่น Swash plate ไปดันลูกสูบ ป๊ัมแบบลูกสูบใช้กันมำกในระบบไฮดรอลิก เน่ืองจำกเมื่อ ต้องกำรใหน้ ้ำมนั นอ้ ยลง เรำสำมำรถปรับเปลี่ยนควำมเอยี งของแผ่น Swash plate และมผี ลในทันที และเม่ือ ไมม่ ีกำรทำงำนป๊มั สำมำรถหยดุ กำรจำ่ ยน้ำมนั ไดใ้ นทันที 3.5.1 หลักการทางานของปั๊มแบบลูกสูบ (Piston pump) แผ่น Swash plate ท่ีติดกับ ตัว Shaft ของปั๊ม จะหมุนตำมตัว Shaft ไปรอบๆ ท่ีแผ่น Swash plate จะมีสกรูให้สำมำรถขันปรบั ค่ำควำม เอยี งของแผน่ Swash plate ได้ จงึ ทำใหส้ ำมำรถปรับค่ำอัตรำกำรไหลได้ เมือ่ Swash plate เร่มิ หมนุ ส่วนที่ สูงของแผ่น Swash plate ไปสัมผัสกับด้ำนล่ำงของลูกสูบก็จะดันลูกสูบเข้ำ กลำยเป็นจังหวะอัดของลูกสูบ เมื่อแผ่น Swash plate หมุนต่อไปจนถึงส่วนท่ีต่ำของแผ่น Swash plate สัมผัสกับด้ำนล่ำงของลูกสูบ ทำให้ ลูกสูบเริ่มเคลื่อนที่ออกกลำยเป็นจังหวะดูดของลูกสูบ กำรทำงำนจะสลับอย่ำงนี้เร่ือยไป เพ่ืออัดฉีดน้ำมันไฮ ดรอลกิ ออกจำกตวั ปมั๊ ไปยังระบบไฮดรอลกิ ให้ทำงำน

ห น ้ า | 13 ใบความรสู้ าหรบั ผจู้ ัดกิจกรรม เรอื่ ง กลศาสตร์ของของไหล (Fluid mechanic) วัตถปุ ระสงค์ เม่อื สิน้ สดุ แผนกำรจดั กิจกรรมกำรเรยี นรู้น้แี ล้ว ผู้รับบรกิ ำรสำมำรถ อธบิ ำยกลศำสตรข์ องของไหล (Fluid mechanic) เนอื้ หา กลศำสตร์ของของไหล (Fluid mechanic) กลศำสตร์ของไหล (fluid mechanic) เปน็ สำขำหนง่ึ ของกลศำสตร์ประยุกต์ท่ีเก่ียวข้องกับพฤตกิ รรมของ ของเหลวและกำ๊ ซ สำขำวิชำนส้ี ำมำรถแบ่งออกได้เปน็ สถติ ย์ศำสตร์ของไหล (ของไหลอยกู่ ับท)่ี และพลศำสตร์ ของไหล (ของไหลท่ีมีกำรเคล่ือนที่) กำรศึกษำทำงด้ำนน้ีสำมำรถประยุกต์ใช้ในกำรออกแบบ และแก้ไขปัญหำ ตำ่ งๆ เชน่ กำรไหลของนำ้ ดีและนำ้ เสยี กำรไหลของน้ำในระบบทอ่ ดับเพลงิ กำรระบำยอำกำศ กำรดูดควันหรือ สำรเคมอี นั ตรำยออกจำกพื้นทท่ี ำงำนเป็นตน้ 1. ความหมายของของไหล ของไหลคืออะไรควำมแตกต่ำงระหว่ำงของแข็งและของไหล พิจำรณำที่โครงสร้ำงโมเลกุล คือ ของแข็ง เช่น โลหะคอนกรีต มีโมเลกุลท่ีอยู่ชิดติดกัน มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่ำงโมเลกุลสูง ซ่ึงทำให้ของแข็ง สำมำรถคงรูปร่ำง และไม่เปลีย่ นรปู งำ่ ยๆ กรณขี องเหลวเช่น นำ้ นำ้ มัน มรี ะยะห่ำงระหวำ่ งโมเลกุลมำกกว่ำ มี แรงยึดเหน่ียวระหว่ำงโมเลกุลต่ำกว่ำ โมเลกุลมีอิสระในกำรเคลื่อนท่ีมำกกว่ำ จึงสำมำรถเปลี่ยนรูปได้ง่ำย สำมำรถเทลงในภำชนะบรรจุได้ หรือบังคับให้ไหลไปในท่อหรือรำงได้กรณีก๊ำซ เช่น อำกำศ ออกซิเจน ยิ่งมี ระยะห่ำงระหว่ำงโมเลกุล และแรงยดึ เหนยี่ วทีน่ อ้ ยกว่ำของเหลว จงึ สำมำรถเปล่ียนรูปร่ำงและถกู กดดันได้ง่ำย แรงเฉือน คือ แรงในแนวสมั ผัสกบั พื้นผวิ โลหะหรอื คอนกรตี ถ้ำไดร้ บั แรงเฉอื นวัตถุนัน้ จะไม่เปลยี่ นรูป ในกรณี ของไหลถำ้ ได้รับแรงเฉือนจะมีกำรเปลีย่ นรูปและไหลไปสู่ทอี่ ่ืน แต่ถ้ำมีควำมหนดื มำกจะไม่ไหล 1.1 คุณสมบัติของของไหล ก๊ำซมีควำมเบำและกดอัดได้ ของเหลวหนักและกดอัดไม่ได้นำ้ เช่ือมไหล ชำ้ จำกภำชนะบรรจุ แตน่ ้ำไหลอย่ำงรวดเร็ว เพรำะคุณสมบตั ิเหลำ่ น้ี ได้แก่ ควำมหนำแน่น คำ่ ปรมิ ำตรจำเพำะ คำ่ นำ้ หนักจำเพรำะ และค่ำควำมถว่ งจำเพำ 1.2 ความดันในของไหล วัตถุทรงลูกบำศก์จมในของไหลที่อยู่นง่ิ ของไหลจะออกแรงกระทำต่อวัตถุ ในทศิ ต้ังฉำกกบั ผิวที่สัมผสั กับของไหลแรงดนั ในของไหลเกดิ จำกกำรเคลื่อนที่ของโมเลกุลของไหลชนกับผิววัตถุ หรอื ผนงั ภำชนะ 1.3 ความดันของของเหลว ควำมดันของเหลวจะข้ึนอยู่กับระดับควำมลึกและควำมหนำแน่น เช่น เม่อื ผู้ทวี่ ำ่ ยนำ้ ดำน้ำลงไปกน้ สระน้ำ ควำมดันก็คอื นำ้ หนกั ของน้ำที่อย่เู หนือผ้ดู ำน้ำทัง้ หมด ยง่ิ ดำลกึ เทำ่ ไรก็ยงิ่ มี ควำมดนั มำกเทำ่ น้นั และหำกเปล่ียนจำกน้ำกลำยเปน็ ของเหลวท่มี ีควำมหนำแนน่ มำกกวำ่ เช่น นำ้ ทะเล ควำม ดันก็จะเพ่มิ มำกข้นึ สรปุ ไดว้ ่ำ

ห น ้ า | 14 1. ของเหลวชนิดเดียวกนั ที่ควำมลกึ เทำ่ กนั จะมีควำมดันของของเหลวเท่ำกนั 2. ควำมดันของของเหลวขึ้นอยูก่ บั ควำมลกึ และควำมหนำแน่นของของเหลว โดยมี ควำมสัมพนั ธ์แบบแปรผนั ตรง 2. การแบ่งประเภทของความดนั ในของเหลว แบ่งได้เป็นความดันเกจและความดันสมบรู ณ์ของของเหลว 1. ควำมดันสมบูรณ์ของของเหลว ณ จุดใดๆ มีค่ำเท่ำกับผลรวมของควำมดันอำกำศกับควำมดัน เน่อื งจำกน้ำหนักของของเหลวทจี่ ุดนัน้ 2. ควำมดันเกจ ( Pg ) หมำยถึง ควำมดนั ทเ่ี กดิ จำกนำ้ หนกั ของของเหลว หรือหมำยถงึ ควำมดนั ท่ีเป็น ผลต่ำงของควำมดนั สมบูรณ์ของของเหลวท่ตี ำแหนง่ นั้นกบั ควำมดนั อำกำศปกติ 3. การพิจารณา 2 ตาแหน่งในของเหลวท่ีมคี วามดันสัมบรู ณ์เทา่ กนั หลักกำร 2 จุดใดๆ ในของเหลวชนิดเดยี วกัน ที่เชื่อมต่อถึงกนั และอยใู่ นระดบั เดียวกนั สรปุ ไดว้ ำ่ 2 จุด นมี้ คี วำมดนั สัมบรู ณ์เทำ่ กนั 4. ความดันกบั ชวี ิตประจาวนั เครื่องวัดควำมดันโลหิตทำด้วยหลอดแก้วรูปตัวยู (แมนอมิเตอร์) ร่ำงกำยคนปกติจะมีควำมดันโลหิต สูงสดุ เท่ำกบั 120 มลิ ลเิ มตรของปรอทและควำมดันโลหติ ตำ่ สุดเทำ่ กับ 80 มลิ ลเิ มตรของปรอท ( ควำมดันทไี่ ด้ เป็นควำมดนั เกจ ) หลอดดดู เครือ่ งดมื่ เมอ่ื ใชห้ ลอดดูดเครอ่ื งดื่มจะทำให้อำกำศในหลอดมีปรมิ ำตรลดลง และทำให้ควำม ดนั อำกำศในหลอดลดลงด้วยควำมดนั อำกำศภำยนอกซ่ึงมำกกว่ำก็จะสำมำรถดนั ของเหลวขนึ้ ไปแทนท่อี ำกำศ ในหลอดดูดจนกระทัง่ ของเหลวไหลเข้ำปำก อำรค์ มี ิดีส ; ใชเ้ ปน็ ทฤษฎใี นกำรออกแบบเรือ เช่นเรอื ทตี่ ้องบรรทุกสินค้ำท่มี ีนำ้ หนกั มำกๆ เบอร์นุลล่ี ; ใช้ออกแบบระบบทอ่ น้ำดบั เพลงิ ทอ่ สง่ น้ำ ท่อส่งน้ำมัน หรอื ท่อระบำยน้ำต่ำงๆ ควำมหนืด ; เกี่ยวข้องกับสำรท่ีใช้หล่อล่ืนหรือป้องกันกำรเสียดสี เช่นน้ำมันเคร่ืองเบอร์ต่ำงๆจะมีควำมหนืด ต่ำงกนั สำมำรถเลือกใชต้ ำมชนดิ ของงำน

ห น ้ า | 15 ใบความรสู้ าหรบั ผ้จู ดั กจิ กรรม เรอ่ื ง กฏของพาสคาล และเคร่ืองอัดไฮดรอลกิ วตั ถุประสงค์ เมอื่ สน้ิ สดุ แผนกำรจดั กจิ กรรมกำรเรียนรูน้ ้แี ล้ว ผู้รับบริกำรสำมำรถ อธบิ ำยกฏของพำสคำล และเครื่องอัดไฮดรอลกิ เน้อื หา กฏของพำสคำล และเครื่องอัดไฮดรอลิก กฎของพาสคาล กล่ำวว่ำ “เม่ือเพิ่มควำมดัน ณ ตำแหน่งใดๆ ในของเหลวท่ีอยู่น่ิง ในภำชนะปิด ควำมดันทีเ่ พม่ิ ขึน้ จะถำ่ ยทอดไปทุกๆ จดุ ในของเหลวนนั้ ” เครื่องอัดไฮดรอลกิ ประกอบดว้ ย กระบอกสบู และลูกสบู 2 ชุด ทมี่ ขี นำดตำ่ งกนั มที อ่ ตอ่ เชอื่ มถึงกัน มี ของเหลวบรรจุภำยใน โดยพิจำรณำจำกสมกำร ควำมดนั P = F/A พิจำรณำทลี่ ูกสูบเล็ก มแี รง F กระทำตอ่ ลกู สูบ ท่ีมพี ้ืนท่หี นำ้ ตดั = a ควำมดันที่ลกู สบู เล็ก Pเลก็ = F/a พิจำรณำท่ลี ูกสูบใหญ่ มแี รงเน่ืองจำกน้ำหนัก W กระทำต่อลูกสูบทม่ี พี ้ืนท่หี นำ้ ตัด A จะไดว้ ่ำ ควำมดนั ที่ลูกสบู ใหญ่ Pใหญ่ = W/A จำกกฎของพำสคลั ควำมดนั ทเี่ พิ่มข้ึนทำให้ ควำมดนั ท่ลี ูกสูบเล็ก = ควำมดนั ทล่ี กู สูบใหญ่ จะไดว้ ่ำ Pเพ่มิ ขึน้ = F/a = W/A ……………………. หรือ ถำ้ พจิ ำรณำกำรไดเ้ ปรยี บเชงิ กล จะได้ M.A. = W/F = A/a…..………………… แสดงว่ำ ถ้ำพ้ืนที่หน้ำตัดของลูกสูบใหญ่ A มำกกว่ำ พื้นท่ีหน้ำตัดของลูกสูบเล็ก a มำก ๆ (A >> a) เรำ สำมำรถใชแ้ รง F ค่ำนอ้ ยๆ ไปยกนำ้ หนัก W ทม่ี คี ำ่ มำกๆ ได้ ซ่ึงกค็ ือ กำรไดเ้ ปรยี บเชิงกลสูงเคร่อื งมือทใ่ี ชห้ ลกั กำรไฮดรอลิก เชน่ แม่แรงยกรถ หำ้ มลอ้ เพำเวอร์ พวงมำลยั รถเพำเวอร์ ฯลฯ

ห น ้ า | 16 ใบความรู้สาหรบั ผจู้ ดั กิจกรรม เรื่อง การเชอ่ื มโยงกิจกรรมเร่ือง ไซริงค์ ไฮดรอลกิ (Syringe Hydraulic) กับสะเตม็ ศึกษา วัตถปุ ระสงค์ เม่อื สน้ิ สดุ แผนกำรจัดกจิ กรรมกำรเรยี นร้นู ้ีแล้ว ผู้รบั บริกำรสำมำรถ เช่ือมโยงกจิ กรรมเรือ่ ง ไซริงค์ ไฮดรอลกิ (Syringe Hydraulic) กับสะเตม็ ศกึ ษำ เนอ้ื หา กำรเชื่อมโยงกิจกรรมเรื่อง ไซรงิ ค์ ไฮดรอลกิ (Syringe Hydraulic) กับสะเตม็ ศึกษำ 1. สาระสาคญั Syringe Hydraulic นำหลกั กำรทำงำนของระบบไฮดรอลกิ คอื ระบบกำรสง่ กำลังหรือควบคุมกำลัง โดยใช้ของเหลวเป็นตัวพำกำลังหรือส่งสัญญำณควบคุมไปยังจุดหมำยท่ีต้องกำร โดยสำมำรถออกแบบให้ช่วย ผ่อนแรงได้ด้วยกำรออกแรงกระทำในส่วนลูกสูบที่มีพ้ืนท่ีหน้ำตัดน้อย แล้วของเหลวนั้นจะไปดันลูกสูบที่มี พ้ืนท่ีหนำ้ ตัดมำกเพื่อทำงำน ทำใหส้ ำมำรถออกแรงน้อยเพอ่ื ยกของหนักมำกๆ ได้ ตวั ชว้ี ัด (ถ้าม)ี วทิ ยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ ออกแบบและเทคโนโลยี อธบิ ำยหลักกำรทำงำน กำรคำนวณโครงสรำ้ ง 1. คน้ หำข้อมลู อย่ำงมีขั้นตอนและ ของระบบไฮดรอลกิ และปริมำตรของเหลว นำเสนอข้อมลู ในลกั ษณะต่ำง ๆ 2. กำรออกแบบโครงสร้ำงโดยนำหลกั กำรของ ระบบไฮดรอลกิ มำใชอ้ อกแบบชน้ื งำน 2. สาระการเรยี นรู้ วทิ ยาศาสตร์ หลักกำรทำงำนของระบบไฮดรอลิก (Hydraulic) คืองำน (Work, W) หรือแรงกำรกระทำ (Force, F) คณุ สมบัตทิ ำงกลของของไหล, กฏของพำสคำล เทคโนโลยี กำรนำวัสดรุ อบตวั ทส่ี ำมำรถหำได้มำประยกุ ตใ์ ชใ้ นกำรทำเครือ่ งไฮดรอลกิ หรอื เคร่อื งทนุ แรงอย่ำงงำ่ ย ได้ เช่น ไม้ไอตมิ Syringe (กระบอกฉดี ยำ) สำยยำงซลิ โิ คลน ลวดชนดิ ออ่ น เป็นตน้ วิศวกรรมศาสตร์ กำรออกแบบโครงสร้ำงโดยนำหลักกำรของระบบไฮดรอลิก มำใช้ออกแบบชื้นงำนให้มีลักษณะ เหมำะสมต่อกำรเพิ่มแรงยกของเพ่ือใช้ทุ่นแรงได้ โดยมีกำรออกแบบตำแหน่งและสัดส่วนพื้นที่หน้ำตัดของ กระบอกสบู ให้มคี วำมสำมำรถเพ่ิมแรงยกไดม้ ำกทีส่ ดุ คณิตศาสตร์ กำรคำนวณโครงสร้ำง ขนำด และจำนวนวัสดุท่ีนำมำใช้รวมท้ังคำนวณปริมำตรของเหลวท่ีมีผลต่อ แรงดันใหม้ คี วำมเหมำะสมและสมบูรณ์มำกท่สี ุด

ห น ้ า | 17 3. ผังมโนทศั น์ ช่อื กจิ กรรม ไซรงิ ค์ ไฮดรอลกิ (Syringe Hydraulic) แรงการกระทา,คุณสมบัตทิ างกลของ ของไหล, กฏของพำสคำล S : วิทยาศาสตร์ กำรคำนวณโครงสรำ้ ง กำรนำวัสดรุ อบตวั ที่ ขนำด และจำนวนวสั ดุ M : คณิตศาสตร์ T : เทคโนโลยี สำมำรถหำไดม้ ำ ทน่ี ำมำใช้ ประยกุ ตใ์ ช้ในกำรทำ E : วิศวกรรมศาสตร์ เครอ่ื งไฮดรอลิก กำรออกแบบโครงสร้ำงโดยนำ หลกั กำรของระบบไฮดรอลิกมำใช้ ออกแบบช้นื งำน

ห น ้ า | 18 ใบความรสู้ าหรบั ผูร้ บั บรกิ าร เรอื่ ง ไฮดรอลกิ (Hydraulic) วตั ถปุ ระสงค์ เมือ่ สนิ้ สุดแผนกำรจดั กจิ กรรมกำรเรียนร้นู ีแ้ ล้ว ผู้รับบรกิ ำรสำมำรถ อธิบำยหลักกำรทำงำนของไฮดรอลิก เนอ้ื หา หลักกำรทำงำนของไฮดรอลิก ท่ีมำและควำมหมำย : คำว่ำ hydraulic (ไฮดรอลกิ ) มำจำกรำกศัพท์ของกรกี จำกคำวำ่ (Hydraulikos) หรือ (Hydor) หมำยถึง น้ำ และคำว่ำ au หรือ (aulos) หมำยถึง ท่อวิชำ ไฮดรอลิก คือ วิชำท่ีเก่ียวกับ คุณสมบัติทำงกลศำสตร์ของกำรไหลของของเหลวท่ีถูกอัดด้วยควำมดัน เป็นกำรเปลี่ยนพลังงำนกำรไหลเปน็ พลังงำนกล โดยผ่ำนกลไกสำคัญต่ำงๆ อันประกอบไปด้วย ลูกสูบไฮดรอลิก กระบอกสูบไฮดรอลิก มอเตอร์ ไฮดรอลิก และใชห้ ลักกำรตำมทฤษฎีของ แบลซ ปัสกำล (Blaise Pascal) นักฟิสกิ สช์ ำวฝร่ังเศส 1. ความหมายของระบบไฮดรอลิก ระบบไฮดรอลกิ (HYDRAULIC SYSTEM) เปน็ ระบบที่มกี ำรส่งถ่ำยพลังงำน (Transmission) ของของ ไหลให้ เป็นพลังงำนกล โดยผ่ำนตัวกระทำ (Actuators) เช่น กระบอกสูบ (Cylinder) มอเตอร์ไฮดรอลิก (Hydraulic Motor) ในอุตสำหกรรมนิยมใช้น้ำมันไฮดรอลิก (Hydraulic Oil) เป็นตัวกลำง ในกำรส่งถ่ำย พลังงำน เพรำะนำ้ มันไฮดรอลิก มีคณุ สมบัตทิ ี่สำคญั คอื ไม่สำมำรถยุบตวั ได้ (Incompressible) จึงทำให้กำร สง่ ถ่ำยพลังงำนมีประสิทธภิ ำพมำก โดยระบบต้องอำศัยอุปกรณ์หลกั ๆ ดังนี้

ห น ้ า | 19 7. ปัม๊ ไฮดรอลิก (Hydraulic pump) อุปกรณ์สร้ำงควำมดนั นำ้ มนั ใหส้ ูงข้ึน 8. วำล์วไฮดรอลิก (Hydraulic valve) อุปกรณ์ควบคุมแรงดัน , อุปกรณ์ควบคุมกำรไหล ,อุปกรณ์ ควบคมุ ทศิ ทำง 9. อปุ กรณ์ Actuator หรอื กระบอกสูบไฮดรอลิก (Hydraulic cylinder) 10. ท่อไฮดรอลิก (Hydraulic pipe) สำหรบั ส่งผำ่ นนำ้ มนั ไฮดรอลิกไปยังอปุ กรณ์ไฮดรอลกิ ตำ่ งๆ 11. น้ำมันไฮดรอลกิ (Hydraulic oil) เปน็ ของเหลวทสี่ ง่ ผำ่ นควำมดนั ใหเ้ ปน็ พลังงำนกล 12. ถงั นำ้ มันไฮดรอลกิ (Oil tank , Reservoir) 2. ป๊ัมไฮดรอลกิ (HYDRAULIC PUMP) ป๊ัมไฮดรอลิกเปรียบเสมือนหัวใจของระบบไฮดรอลิก (Hydraulic System) ซ่ึงทำหน้ำท่ีเปล่ียนแปลง พลงั งำนไฟฟำ้ เช่น กำลงั จำก มอเตอร์ไฟฟ้ำให้เป็นพลงั งำนของไหลในรูปของอัตรำกำรไหลและควำมดันซึ่งจะ เปลี่ยนเป็นพลังงำนกลอีกทีเพื่อนำไปใช้งำนที่แรงมำกๆ โดยทั่วไปแล้วป๊ัมไฮดรอลิก (Hydraulic pump) สำมำรถแบง่ เปน็ 2 แบบ คือ 2.1 ชนิดปริมำตรคงท่ี (Fix displacement) คอื ชนดิ ท่ปี รมิ ำตรของของเหลวที่ถูก สง่ ออกจำกปั๊มแตล่ ะ วงจรของกำรเคล่ือนทจี่ ะคงทตี่ ลอดเวลำ ไม่สำมำรถเปลยี่ นแปลงได้ 2.2 ชนิดปริมำตรเปล่ียนแปลง (Variable displacement) คือ ชนิดท่ีปริมำตรของ ของเหลวที่ถูก ส่งออกจำกปมั๊ แต่ละวงจรของกำรเคล่อื นท่ีสำมำรถเปลีย่ นแปลงได้โดยกำรปรบั ต้ังกลไกภำยในของปั๊ม ป๊ัมไฮดรอลิกทน่ี ยิ มใช้กนั อยูใ่ นปจั จบุ นั จะมีท้ังชนิดปริมำตรคงท่แี ละชนดิ ปรมิ ำตรเปลย่ี นแปลงโดยทวั่ ๆ ไปแล้วป๊ัมไฮดรอลิกนิยม แบ่งตำมลักษณะโครงสร้ำงของปัม๊ ซ่งึ จะแบง่ ออกเป็น 3แบบ คือ ป๊ัมแบบเฟืองเกยี ร์ (Gear pump) ,ปั๊มแบบใบพดั (Vane pump) และ ปั๊มแบบลกู สบู (Piston pump) 3. ป๊มั ไฮดรอลกิ แบบเฟอื งเกียร์ (HYDRAULIC GEAR PUMP) ป๊ัมไฮดรอลิกแบบเฟืองนี้เป็นชนิดปริมำตรคงท่ี (Fixed displacement) สำหรับระบบไฮดรอลิกใน ปจั จบุ นั ปัม๊ แบบเฟืองจะเป็นทน่ี ยิ มมำกเพรำะเป็นแบบทไ่ี มย่ งุ่ ยำกและรำคำถกู ซึ่งทม่ี ีใชก้ นั อย่สู ำมำรถจำแนก ได้ดังนี้

ห น ้ า | 20 3.1 ป๊ัมชนดิ เฟอื งนอก (External gear pump) ประกอบดว้ ยเฟืองทีม่ ฟี ันดำ้ นนอก ขบกันคหู่ น่งึ สวมพอดีอยู่ในเสือ้ ปมั๊ (Pump body or pump housing) เฟืองตัวหน่งึ จะยดึ ตดิ กับเพลำท่ีตอ่ เข้ำกบั ตวั ขบซึ่ง อำจจะเป็นเครื่องยนต์ หรือมอเตอร์ไฟฟ้ำกไ็ ด้ เพลำนี้จะมีแบร่ิงหรือบูช (bearing or bushing)รองรับกับเสอื้ ปั๊ม ส่วนเฟืองอีกตัวหนึง่ กจ็ ะติดกับเพลำซ่ึงหมนุ ได้อิสระ โดยจะมีแบร่ิงหรือบูชรองรับกับเส้ือปั๊มเช่นกนั ท่ีเสื้อ ปั๊มจะมที ำงนำ้ มนั ไฮดรอลิกเข้ำและทำงน้ำมันไฮดรอลิกออกด้วย กำรทำงำนของป๊ัมไฮดรอลิกแบบนี้เม่ือเฟือง ตวั ที่ตดิ กบั ตัวขบั ถูกขบั ใหห้ มนุ ก็จะทำให้เฟืองอีกตวั หนึง่ ที่ขบกันหมุนไปด้วย กำรทเ่ี ฟืองท้งั สองสวมพอดีอยู่ใน เส้ือป๊ัมน้ัน น้ำมันท่ีทำงเข้ำของป๊ัมก็จะถูกกวำดเข้ำไปอยู่ระหว่ำงฟันเฟืองและ เสื้อปั๊ม โดยไม่มีกำรร่ัวไปไหน จนกระทั่งถึงทำงออก น้ำมันที่ถูกกกั ไว้ในรอ่ งฟนั เฟอื งกจ็ ะถกู ส่งออกไป ส่วนเฟืองทั้งสองขบกันอยู่ตลอดเวลำ ก็จะทำหนำ้ ที่เปน็ ทป่ี อ้ งกันไม่ให้น้ำมนั ไฮดรอลิกทีท่ ำงออกไป ย้อนกลับไปท่ี ชอ่ งทำงเขำ้ ป๊ัม ป๊ัมไฮดรอลกิ แบบเฟอื งนอก (Hydraulic External Gear pump) 3.2 ปั๊มชนิดเฟืองในแบบมีแผ่นกั้น (Internal gear pump with diaphragm) ประกอบด้วยเฟือง สองตัวขบกัน โดยที่ เฟืองอีกตัวหนึ่งเป็นแบบฟันด้ำนนอกและเฟืองอีกตัวหนึ่งเป็นแบบฟันด้ำนใน ซึ่งกำรขบ กันของเฟืองท้ังสองทำให้เกิดช่องว่ำงที่ไม่สำมำรถป้องกันให้น้ำมันไหลย้อนกลับได้ ดังน้ันในช่องว่ำงดังกล่ำว จงึ จำเปน็ ตอ้ งมแี ผ่นกนั้ โดยแผน่ ก้ันน้ีจะสัมผสั กับเฟืองตวั ในและเฟืองตัวนอก โดยเพลำขับทต่ี ิดอยกู่ ับเฟืองที่มี ฟันด้ำนนอกหรือ ที่เรียกว่ำเฟืองตัวในหมุนไปเมื่อถูกขับจำกตัวขับ ในเวลำเดียวกันเฟืองท่ีมีฟันด้ำนในหรือท่ี เรยี กวำ่ ฟนั ตัวนอกกจ็ ะหมนุ ไป ดว้ ยในทศิ ทำงเดยี วกับ เฟืองตวั ใน ทำใหน้ ้ำมันไฮดรอลิกที่ชอ่ งทำงเข้ำถกู กวำด ไปตำมรอ่ งฟันเฟืองตวั ในกบั แผน่ ก้ัน และถูกกวำดไปตำมร่องฟันเฟอื งตวั นอกกบั แผน่ กั้นดว้ ย ส่วนบริเวณที่ฟัน ของเฟอื งทั้งสองขบกนั กจ็ ะทำหน้ำท่กี นั ไมใ่ ห้นำ้ มันไฮดรอลิกทำงออกไหล ย้อน กลับไปท่ีชอ่ งทำงเข้ำของปม๊ั

ห น ้ า | 21 ป๊ัมดรอลกิ แบบเฟอื งในชนิดมแี ผ่นกนั้ (Hydraulic Internal gear pump) 3.3 ป๊ัมชนิดเฟืองในแบบโรเตอร์ (rotor-type pump) ป๊ัมแบบนี้จะไม่มีแผ่นก้ันเหมือนแบบแรก และเฟืองตัวในทเ่ี รยี กว่ำ rotor และเฟอื งตัวนอกที่เรียกว่ำ rotor ring จะมลี กั ษณะกลมมน กำรทำงำนจะเป็น เชน่ เดยี วกบั ป๊มั ชนดิ ทม่ี ีแผน่ ก้ัน โดยท่เี ฟอื งตัวในและเฟืองตัวนอกจะหมุนไปในทิศทำงเดียวกัน และจะมีสว่ นที่ สัมผัสกันซึ่งจะทำหน้ำท่ีกันไม่ให้มีกำรไหลย้อนกลับของน้ำมัน ที่ทำงออกไปยังทำงเข้ำ ซึ่งเฟืองตัวนอกหรือ rotor ring จะมีรอ่ งฟนั มำกกวำ่ จำนวนฟันของเฟอื งตวั ในหรือ rotor อยูห่ นง่ึ รอ่ ง ทำใหฟ้ นั ของเฟืองตัวในเฟอื ง ฟันเดียว ที่จะเข้ำไปอยู่ในร่องฟันพอดีส่วนฟันอ่ืนๆจะเลื่อนขึ้นและลงในร่องฟันทำให้เกิดช่องว่ำงสำหรับดึง นำ้ มันเขำ้ ปมั๊ เมื่อฟันเล่อื นขน้ึ บนรอ่ ง และฟนั อีกส่วนก็จะเล่ือนลงบนร่องฟนั เป็นกำรบีบเอำนำ้ มนั ออกจำกป๊มั รปู ตดั ของปัม๊ ไฮดรอลิกแบบเฟืองในชนิดโรเตอร์ (Cross section of internal Gear pump rotor type)

ห น ้ า | 22 รูปแสดงกำรหมุนของโรเตอร์ (rotor)กบั rotor ring ใน1รอบหมุนทำใหน้ ำ้ มันไหลจำกทำงเขำ้ ไปที่ทำงออก 3.4 ป๊ัมไฮดรอลิก แบบใบพัด (Vane pumps) เวนปัม๊ หรอื ปั๊มแบบใบพัด เปน็ ป๊มั ท่มี ีคุณสมบัติ พเิ ศษคอื มีควำมเร็วรอบท่สี ูง และเหมำะสำหรบั ใชก้ ับงำนที่ตอ้ งกำรอตั รำกำรไหลสูงแตแ่ รงดนั ต่ำไปจนถงึ ขนำดปำนกลำง และมที ั้งแบบท่ีใบพัดคงท่กี ับแบบปรับคำ่ ได้ดว้ ยกำรย้ำยจดุ ศูนยก์ ลำง ของตวั หมุนท่ใี บพดั เสยี บอยู่ 3.4.1 หลกั การทางานของเวนป๊มั (Vane pump) นำ้ มันไฮดรอลิกจะถูกสง่ เข้ำมำทำง ชอ่ ง In แล้วเข้ำมำเติมในส่วนช่องว่ำง เม่ือปั๊มเร่ิมหมุนตัว ใบพัดก้จะถูกสลัดออกมำสัมผัสกับตัวเรอื น โดยแกนของ ใบพัดจะติดอยู่เย้ืองกับจุดศูนย์กลำงของตัวเรือน จำกกำรที่แกนใบพัดติดอยู่เยื้องกับจุดศูนย์กลำง ทำให้ ช่องว่ำงระหว่ำงใบพัดแต่ละช่วงไม่เท่ำกัน โดยในช่วงจังหวะดูด ช่องว่ำงระหว่ำงใบพัดจะถูกขยำยออกจนมี ช่องว่ำงมำกท่ีสุด หลังจำกน้ัน ช่องว่ำงจะเร่ิมลดลงเป็นจังหวะกำรอัด กำรทำงำนของตัวปั๊มจึงเงียบ ไม่มีเสียง ดงั รบกวน 3.5 ปั๊มไฮดรอลิก แบบลูกสูบ (Piston pumps) ป๊ัมแบบลูกสูบ แบบปรับค่ำอัตรำกำรไหลได้ ป๊ัม แบบลูกสูบสำมำรถปรบั จำนวนนำ้ มนั ท่ีอยู่ในปั๊มได้ โดยกำรหมนุ ชำรฟ์ ทม่ี ีแผ่น Swash plate ติดอยู่ดว้ ยทำให้

ห น ้ า | 23 เปลี่ยนมุมของแผ่น Swash plate ไปดันลูกสูบ ปั๊มแบบลูกสูบใช้กันมำกในระบบไฮดรอลิก เน่ืองจำกเม่ือ ต้องกำรใหน้ ้ำมนั นอ้ ยลง เรำสำมำรถปรับเปล่ียนควำมเอยี งของแผ่น Swash plate และมผี ลในทันที และเมื่อ ไมม่ ีกำรทำงำนป๊มั สำมำรถหยดุ กำรจำ่ ยน้ำมนั ไดใ้ นทนั ที 3.5.1 หลักการทางานของป๊ัมแบบลูกสูบ (Piston pump) แผ่น Swash plate ท่ีติดกับ ตัว Shaft ของปั๊ม จะหมุนตำมตัว Shaft ไปรอบๆ ที่แผ่น Swash plate จะมีสกรูให้สำมำรถขันปรับค่ำควำม เอยี งของแผน่ Swash plate ได้ จงึ ทำให้สำมำรถปรับค่ำอัตรำกำรไหลได้ เมื่อ Swash plate เริ่มหมนุ ส่วนที่ สูงของแผ่น Swash plate ไปสัมผัสกับด้ำนล่ำงของลูกสูบก็จะดันลูกสูบเข้ำ กลำยเป็นจังหวะอัดของลูกสูบ เมื่อแผ่น Swash plate หมุนต่อไปจนถึงส่วนที่ต่ำของแผ่น Swash plate สัมผัสกับด้ำนล่ำงของลูกสูบ ทำให้ ลูกสูบเริ่มเคลื่อนที่ออกกลำยเป็นจังหวะดูดของลูกสูบ กำรทำงำนจะสลับอย่ำงน้ีเรื่อยไป เพื่ออัดฉีดน้ำมันไฮ ดรอลกิ ออกจำกตวั ปมั๊ ไปยังระบบไฮดรอลิกใหท้ ำงำน

ห น ้ า | 24 ใบความรู้สาหรบั ผู้รับบริการ เรอ่ื ง กลศาสตร์ของของไหล (Fluid mechanic) วตั ถปุ ระสงค์ เมอ่ื สน้ิ สดุ แผนกำรจัดกิจกรรมกำรเรยี นรนู้ แ้ี ลว้ ผู้รบั บริกำรสำมำรถ อธิบำยกลศำสตรข์ องของไหล (Fluid mechanic) เนื้อหา กลศำสตร์ของของไหล (Fluid mechanic) กลศำสตร์ของไหล (fluid mechanic) เป็นสำขำหน่ึงของกลศำสตร์ประยุกต์ท่ีเก่ียวขอ้ งกับพฤตกิ รรมของ ของเหลวและกำ๊ ซ สำขำวชิ ำนี้สำมำรถแบ่งออกได้เป็น สถติ ยศ์ ำสตร์ของไหล (ของไหลอยู่กบั ท)ี่ และพลศำสตร์ ของไหล (ของไหลท่ีมีกำรเคล่ือนท่ี) กำรศึกษำทำงด้ำนนส้ี ำมำรถประยุกต์ใช้ในกำรออกแบบ และแก้ไขปัญหำ ต่ำงๆ เชน่ กำรไหลของน้ำดแี ละน้ำเสยี กำรไหลของนำ้ ในระบบท่อดับเพลงิ กำรระบำยอำกำศ กำรดูดควันหรือ สำรเคมอี ันตรำยออกจำกพื้นทที่ ำงำนเป็นตน้ 1. ความหมายของของไหล ของไหลคืออะไรควำมแตกต่ำงระหว่ำงของแข็งและของไหล พิจำรณำที่โครงสร้ำงโมเลกุล คือ ของแข็ง เช่น โลหะคอนกรีต มีโมเลกุลที่อยู่ชิดติดกัน มีแรงยึดเหน่ียวระหว่ำงโมเลกุลสูง ซึ่งทำให้ของแข็ง สำมำรถคงรูปร่ำง และไมเ่ ปลยี่ นรูปง่ำยๆ กรณีของเหลวเชน่ นำ้ น้ำมนั มีระยะห่ำงระหวำ่ งโมเลกุลมำกกว่ำ มี แรงยึดเหนี่ยวระหว่ำงโมเลกุลต่ำกว่ำ โมเลกุลมีอิสระในกำรเคลื่อนท่ีมำกกว่ำ จึงสำมำรถเปลี่ยนรูปได้ง่ำย สำมำรถเทลงในภำชนะบรรจุได้ หรือบังคับให้ไหลไปในท่อหรือรำงได้กรณีก๊ำซ เช่น อำกำศ ออกซิเจน ย่ิงมี ระยะห่ำงระหวำ่ งโมเลกุล และแรงยดึ เหนย่ี วทน่ี ้อยกวำ่ ของเหลว จึงสำมำรถเปล่ียนรูปร่ำงและถกู กดดนั ได้ง่ำย แรงเฉอื น คอื แรงในแนวสัมผัสกับพน้ื ผิว โลหะหรอื คอนกรตี ถำ้ ไดร้ บั แรงเฉือนวตั ถุน้นั จะไม่เปลี่ยนรูป ในกรณี ของไหลถ้ำไดร้ ับแรงเฉือนจะมกี ำรเปล่ียนรปู และไหลไปสทู่ อ่ี น่ื แต่ถำ้ มีควำมหนดื มำกจะไม่ไหล 1.1 คุณสมบัติของของไหล ก๊ำซมีควำมเบำและกดอดั ได้ ของเหลวหนักและกดอดั ไม่ได้นำ้ เช่ือมไหล ชำ้ จำกภำชนะบรรจุ แตน่ ้ำไหลอย่ำงรวดเร็ว เพรำะคุณสมบตั ิเหลำ่ น้ี ไดแ้ ก่ ควำมหนำแนน่ ค่ำปริมำตรจำเพำะ คำ่ นำ้ หนักจำเพรำะ และค่ำควำมถว่ งจำเพำ 1.2 ความดันในของไหล วัตถุทรงลูกบำศกจ์ มในของไหลที่อยู่น่ิง ของไหลจะออกแรงกระทำต่อวัตถุ ในทิศตัง้ ฉำกกบั ผิวทีส่ มั ผัสกับของไหลแรงดันในของไหลเกดิ จำกกำรเคลือ่ นที่ของโมเลกุลของไหลชนกับผิววัตถุ หรือผนังภำชนะ 1.3 ความดันของของเหลว ควำมดันของเหลวจะขึ้นอยู่กับระดับควำมลึกและควำมหนำแน่น เช่น เมื่อผู้ที่วำ่ ยนำ้ ดำนำ้ ลงไปกน้ สระนำ้ ควำมดันก็คอื นำ้ หนกั ของน้ำที่อย่เู หนอื ผู้ดำน้ำทงั้ หมด ย่งิ ดำลึกเท่ำไรกย็ ง่ิ มี ควำมดันมำกเท่ำนัน้ และหำกเปล่ียนจำกน้ำกลำยเปน็ ของเหลวท่มี คี วำมหนำแนน่ มำกกวำ่ เชน่ นำ้ ทะเล ควำม ดนั กจ็ ะเพ่มิ มำกขน้ึ สรุปไดว้ ำ่

ห น ้ า | 25 1. ของเหลวชนิดเดียวกนั ที่ควำมลกึ เทำ่ กนั จะมีควำมดันของของเหลวเท่ำกัน 2. ควำมดันของของเหลวขึ้นอยูก่ บั ควำมลกึ และควำมหนำแนน่ ของของเหลว โดยมี ควำมสัมพนั ธ์แบบแปรผนั ตรง 2. การแบ่งประเภทของความดนั ในของเหลว แบ่งได้เป็นความดันเกจและความดนั สมบรู ณ์ของของเหลว 1. ควำมดันสมบูรณ์ของของเหลว ณ จุดใดๆ มีค่ำเท่ำกับผลรวมของควำมดันอำกำศกับควำมดัน เน่อื งจำกน้ำหนักของของเหลวทจี่ ุดนัน้ 2. ควำมดันเกจ ( Pg ) หมำยถึง ควำมดนั ทเ่ี กดิ จำกนำ้ หนกั ของของเหลว หรือหมำยถงึ ควำมดนั ท่ีเป็น ผลต่ำงของควำมดนั สมบูรณ์ของของเหลวท่ตี ำแหนง่ นั้นกบั ควำมดนั อำกำศปกติ 3. การพิจารณา 2 ตาแหน่งในของเหลวท่ีมคี วามดันสัมบรู ณ์เทา่ กนั หลักกำร 2 จุดใดๆ ในของเหลวชนิดเดยี วกัน ที่เชื่อมต่อถึงกนั และอยใู่ นระดับเดียวกัน สรุปได้วำ่ 2 จุด นมี้ คี วำมดนั สัมบรู ณ์เทำ่ กนั 4. ความดันกบั ชวี ิตประจาวนั เครื่องวัดควำมดันโลหิตทำด้วยหลอดแก้วรูปตัวยู (แมนอมิเตอร์) ร่ำงกำยคนปกติจะมีควำมดันโลหิต สูงสดุ เท่ำกบั 120 มลิ ลิเมตรของปรอทและควำมดันโลหติ ตำ่ สุดเทำ่ กับ 80 มลิ ลเิ มตรของปรอท ( ควำมดันท่ีได้ เป็นควำมดนั เกจ ) หลอดดดู เครือ่ งดมื่ เมอ่ื ใชห้ ลอดดูดเครอ่ื งดื่มจะทำให้อำกำศในหลอดมีปรมิ ำตรลดลง และทำให้ควำม ดนั อำกำศในหลอดลดลงด้วยควำมดนั อำกำศภำยนอกซ่ึงมำกกว่ำก็จะสำมำรถดนั ของเหลวข้ึนไปแทนท่อี ำกำศ ในหลอดดูดจนกระทัง่ ของเหลวไหลเข้ำปำก อำรค์ มี ิดีส ; ใชเ้ ปน็ ทฤษฎใี นกำรออกแบบเรือ เช่นเรอื ทตี่ ้องบรรทุกสินค้ำท่มี ีนำ้ หนักมำกๆ เบอร์นุลล่ี ; ใช้ออกแบบระบบทอ่ น้ำดบั เพลงิ ทอ่ สง่ น้ำ ท่อส่งน้ำมัน หรอื ท่อระบำยน้ำตำ่ งๆ ควำมหนืด ; เกี่ยวข้องกับสำรท่ีใช้หล่อล่ืนหรือป้องกันกำรเสียดสี เช่นน้ำมันเคร่ืองเบอร์ต่ำงๆจะมีควำมหนืด ต่ำงกนั สำมำรถเลือกใชต้ ำมชนิดของงำน

ห น ้ า | 26 ใบความรู้สาหรบั ผูร้ ับบริการ เรอื่ ง กฏของพาสคาล และเครือ่ งอดั ไฮดรอลกิ วัตถปุ ระสงค์ เม่ือสิน้ สดุ แผนกำรจดั กจิ กรรมกำรเรยี นรู้นีแ้ ลว้ ผู้รับบริกำรสำมำรถ อธบิ ำยกฏของพำสคำล และเครอื่ งอดั ไฮดรอลกิ เน้อื หา กฏของพำสคำล และเครื่องอัดไฮดรอลิก กฎของพาสคาล กล่ำวว่ำ “เม่ือเพิ่มควำมดัน ณ ตำแหน่งใดๆ ในของเหลวท่ีอยู่นิ่ง ในภำชนะปิด ควำมดนั ทีเ่ พิม่ ข้ึนจะถำ่ ยทอดไปทกุ ๆ จดุ ในของเหลวนน้ั ” เคร่ืองอัดไฮดรอลกิ ประกอบดว้ ย กระบอกสูบและลกู สบู 2 ชดุ ทมี่ ีขนำดตำ่ งกนั มที ่อตอ่ เชือ่ มถึงกัน มี ของเหลวบรรจภุ ำยใน โดยพจิ ำรณำจำกสมกำร ควำมดนั P = F/A พิจำรณำทีล่ กู สูบเลก็ มแี รง F กระทำตอ่ ลกู สูบ ทม่ี พี น้ื ทหี่ น้ำตัด = a ควำมดันท่ีลูกสบู เลก็ Pเล็ก = F/a พิจำรณำท่ลี ูกสูบใหญ่ มแี รงเนอ่ื งจำกนำ้ หนัก W กระทำต่อลูกสูบท่ีมีพื้นทหี่ นำ้ ตัด A จะได้ว่ำ ควำมดนั ที่ลูกสูบใหญ่ Pใหญ่ = W/A จำกกฎของพำสคัล ควำมดันทเี่ พิม่ ข้นึ ทำให้ ควำมดนั ท่ีลกู สูบเลก็ = ควำมดนั ทีล่ กู สูบใหญ่ จะไดว้ ่ำ Pเพ่มิ ขึน้ = F/a = W/A ……………………. หรอื ถ้ำพจิ ำรณำกำรไดเ้ ปรยี บเชิงกล จะได้ M.A. = W/F = A/a…..………………… แสดงว่ำ ถ้ำพื้นท่ีหน้ำตัดของลูกสูบใหญ่ A มำกกว่ำ พื้นท่ีหน้ำตัดของลูกสูบเล็ก a มำก ๆ (A >> a) เรำ สำมำรถใชแ้ รง F ค่ำนอ้ ยๆ ไปยกน้ำหนกั W ท่ีมีคำ่ มำกๆ ได้ ซ่ึงกค็ อื กำรไดเ้ ปรยี บเชงิ กลสูงเครอื่ งมือทีใ่ ช้หลกั กำรไฮดรอลิก เชน่ แม่แรงยกรถ ห้ำมล้อเพำเวอร์ พวงมำลยั รถเพำเวอร์ ฯลฯ

ห น ้ า | 27 ใบความรสู้ าหรบั ผู้รบั บรกิ าร เร่ือง การเช่อื มโยงกิจกรรมเรือ่ ง ไซริงค์ ไฮดรอลกิ (Syringe Hydraulic) กับสะเตม็ ศึกษา วตั ถปุ ระสงค์ เมอื่ สิ้นสุดแผนกำรจัดกจิ กรรมกำรเรยี นรนู้ ้แี ล้ว ผู้รับบริกำรสำมำรถ เช่อื มโยงกิจกรรมเร่อื ง ไซริงค์ ไฮดรอลกิ (Syringe Hydraulic) กบั สะเต็มศกึ ษำ เนอ้ื หา กำรเชื่อมโยงกจิ กรรมเร่ือง ไซริงค์ ไฮดรอลิก (Syringe Hydraulic) กับสะเตม็ ศึกษำ 1. สาระสาคญั Syringe Hydraulic นำหลักกำรทำงำนของระบบไฮดรอลกิ คอื ระบบกำรสง่ กำลังหรอื ควบคุมกำลัง โดยใช้ของเหลวเป็นตัวพำกำลังหรือส่งสัญญำณควบคุมไปยังจุดหมำยท่ีต้องกำร โดยสำมำรถออกแบบให้ช่วย ผ่อนแรงได้ด้วยกำรออกแรงกระทำในส่วนลูกสูบท่ีมีพื้นที่หน้ำตัดน้อย แล้วของเหลวน้ันจะไปดันลูกสูบที่มี พนื้ ทหี่ น้ำตดั มำกเพื่อทำงำน ทำใหส้ ำมำรถออกแรงนอ้ ยเพอ่ื ยกของหนกั มำกๆ ได้ ตัวชวี้ ัด (ถ้ามี) วิทยาศาสตร์ คณติ ศาสตร์ ออกแบบและเทคโนโลยี อธิบำยหลักกำรทำงำน กำรคำนวณโครงสร้ำง 1. ค้นหำข้อมูลอย่ำงมขี ัน้ ตอนและ ของระบบไฮดรอลิก และปรมิ ำตรของเหลว นำเสนอข้อมลู ในลักษณะต่ำง ๆ 2. กำรออกแบบโครงสร้ำงโดยนำหลักกำรของ ระบบไฮดรอลกิ มำใชอ้ อกแบบชืน้ งำน 2. สาระการเรียนรู้ วทิ ยาศาสตร์ หลักกำรทำงำนของระบบไฮดรอลกิ (Hydraulic) คอื งำน (Work, W) หรอื แรงกำรกระทำ (Force, F) คุณสมบตั ทิ ำงกลของของไหล, กฏของพำสคำล เทคโนโลยี กำรนำวัสดรุ อบตวั ที่สำมำรถหำไดม้ ำประยกุ ตใ์ ช้ในกำรทำเคร่ืองไฮดรอลิก หรือเครื่องทนุ แรงอย่ำงงำ่ ย ได้ เชน่ ไมไ้ อติม Syringe (กระบอกฉดี ยำ) สำยยำงซลิ ิโคลน ลวดชนิดออ่ น เป็นตน้ วศิ วกรรมศาสตร์ กำรออกแบบโครงสร้ำงโดยนำหลักกำรของระบบไฮดรอลิก มำใช้ออกแบบช้ืนงำนให้มีลักษณะ เหมำะสมต่อกำรเพิ่มแรงยกของเพื่อใช้ทุ่นแรงได้ โดยมีกำรออกแบบตำแหน่งและสัดส่วนพ้ืนที่หน้ำตัดของ กระบอกสูบให้มีควำมสำมำรถเพมิ่ แรงยกไดม้ ำกท่ีสดุ คณติ ศาสตร์ กำรคำนวณโครงสร้ำง ขนำด และจำนวนวัสดุท่ีนำมำใช้รวมท้ังคำนวณปริมำตรของเหลวท่ีมีผลต่อ แรงดันใหม้ ีควำมเหมำะสมและสมบูรณม์ ำกท่ีสุด

ห น ้ า | 28 3. ผังมโนทศั น์ ช่อื กจิ กรรม ไซรงิ ค์ ไฮดรอลกิ (Syringe Hydraulic) แรงการกระทา,คุณสมบัตทิ างกลของ ของไหล, กฏของพำสคำล S : วิทยาศาสตร์ กำรคำนวณโครงสรำ้ ง กำรนำวัสดรุ อบตวั ที่ ขนำด และจำนวนวสั ดุ M : คณิตศาสตร์ T : เทคโนโลยี สำมำรถหำไดม้ ำ ทน่ี ำมำใช้ ประยกุ ตใ์ ช้ในกำรทำ E : วิศวกรรมศาสตร์ เครอ่ื งไฮดรอลิก กำรออกแบบโครงสร้ำงโดยนำ หลกั กำรของระบบไฮดรอลิกมำใช้ ออกแบบช้นื งำน

ห น ้ า | 29 ใบกิจกรรม เรอ่ื ง ไซรงิ ค์ ไฮดรอลกิ (Syringe Hydraulic) วัตถปุ ระสงค์ ออกแบบและสรำ้ งไซริงค์ ไฮดรอลิก (Syringe Hydraulic) ภำยใต้วัสดุอปุ กรณ์ เวลำท่กี ำหนด เน้ือหา หลักกำรทำงำนของไฮดรอลิก (Hydraulic) คาชแ้ี จง 1. วัสดุอุปกรณ์ 1. ไมไ้ อตมิ ขนำดใหญ่ จำนวน 15 อัน 2. ไม้เสียบลกู ชิน้ จำนวน 2 อัน 3. Syringe (ไซรงิ ค์) จำนวน 1 อัน 4. สำยยำง จำนวน 1 อัน 5. ลวดเบอร์เลก็ จำนวน 14 เสน้ 6. ไมบ้ รรทัด จำนวน 1 อัน 7. ปนื กำว จำนวน 1 อัน 8. กรรไกร/มดี คตั เตอร์ จำนวน 1 อัน 9. ฟวิ เจอร์บอร์ด จำนวน 1 อัน 10. ดนิ นำ้ มัน จำนวน 1 อัน 11. ปำกำเคมี จำนวน 1 อัน 12. หมุด จำนวน 2 อัน 13. กระดำษปรฟู๊ จำนวน 1 แผน่ 14. ปำกกำเคมี จำนวน 1 ดำ้ ม 2. เงือ่ นไขในกำรออกแบบและสร้ำงไซรงิ ค์ ไฮดรอลิก (Syringe Hydraulic) 2.1 สร้ำง Syringe Hydraulic (ไซริงค์ ไฮดรอลิก) สำมำรถรับน้ำหนกั ดนิ นำ้ มนั 1 ก้อน (100 กรมั ) 2.2 สำมำรถยกดินนำ้ มนั ขน้ึ ไดส้ ูงสุดโดยไมเ่ อยี งไปดำ้ นใดด้ำนหนงึ่ กลุ่มใดสำมำรถสรำ้ งSyringe Hydraulic (ไซรงิ ค์ ไฮดรอลิก) ไดส้ มดุลและสวยงำมทส่ี ุดจะเปน็ กล่มุ ที่ชนะ 2.3 ผู้จัดกิจกรรมทดสอบ Syringe Hydraulic (ไซริงค์ ไฮดรอลิก) ทีละกลุ่มโดยกำรนำดินน้ำมันมำ วำงบน Syringe Hydraulic (ไซริงค์ ไฮดรอลิก) แล้วทดสอบดัน Syringe (ไซริงค์) เพื่อยกดินน้ำมันข้ึนแล้วดู ควำมแข็งแรง และควำมสมดุลของ Syringe Hydraulic (ไซริงค์ ไฮดรอลิก) กลุ่มใดแข็งแรง สมดุล และ สวยงำมท่ีสุดถือเป็นกลุ่มที่ชนะ ให้กลุ่มน้ันมำนำเสนอหลักกำรกำรทำงำนของไฮดรอลิก หรือแนวทำงในกำร สรำ้ งไซรงิ ค์ ไฮดรอลิก กำรเลอื กใช้วสั ดุอุปกรณ์

ห น ้ า | 30 4. ตำรำงบนั ทกึ ผลกำรออกแบบและสร้ำงไซรงิ ค์ ไฮดรอลิก (Syringe Hydraulic) คะแนนทีไ่ ด้ เกณฑ์การใหค้ ะแนน กลุม่ กลมุ่ กลุ่ม กลุ่ม กลมุ่ กลุ่ม กล่มุ กลมุ่ กลมุ่ กลุ่ม 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ควำมสมดุลของ Hydraulic (10คะแนน) ควำมสวยงำมในกำรออกแบบ (10คะแนน) สำมำรถรองรับน้ำหนักได้ (10คะแนน) กำรนำเสนองำน (10คะแนน) ผลการแข่งขัน(ลาดบั ทไี่ ด้)