นิวแมติกส์

แผนบรหิ ารการสอนประจําบทท่ี 1 หวั ขอ เน้ือหา ระบบนวิ แมตกิ ส ระบบไฮดรอลกิ ส ความดัน กฎเบือ้ งตน ของลมอัด หลกั การพน้ื ฐานของระบบไฮดรอลิกส การสง ผา นแรงดวยระบบไฮดรอลิกส วตั ถปุ ระสงคเชงิ พฤติกรรม เมื่อศึกษาบทท่ี 1 จบแลวนกั ศกึ ษาสามารถ 1. อธิบายหลักการเบ้ืองตนในระบบนวิ แมตกิ สและไฮดรอลิกสได 2. อธิบายความหมายระบบนิวแมตกิ สแ ละไฮดรอลกิ สไ ด 3. บอกอุปกรณพ น้ื ฐานของนิวแมตกิ สและไฮดรอลกิ ส 4. อธิบายกฎทางฟส ิกสท่ีสัมพันธกับระบบของไหล 5. อธบิ ายการถายโอนพลงั งานดว ยระบบไฮดรอลกิ สได วธิ ีสอนและกิจกรรมการเรยี นการสอน 1. วธิ สี อน 1.1 การบรรยาย 1.2 การมกี จิ กรรมในชัน้ เรียน 1.3 การสอนแบบเนน การเรียนรูดวยตนเอง 2. กิจกรรมการเรยี นการสอน 2.1 การเขารวมกิจกรรมในช้ันเรียน โดยการต้ังคาํ ถาม ความสําคัญและการนาํ นวิ แมติกส และไฮดรอลกิ สไปใชงานในดานตา ง ๆ เพื่อนําไปสกู ารบรรยายถงึ กระบวนการศึกษา ทางลมอัดและนา้ํ มันอัด

2 2.2 ผูเรยี นศกึ ษาคนควา จากเอกสาร ตํารา และหนงั สอื ทเี่ กี่ยวขอ งแลวสรุปเนอื้ หา เพ่อื นาํ เสนอกบั ผสู อน สอื่ การเรยี นการสอน 1. เอกสารประกอบการเรยี นการสอน 2. แผนโปรงใส 3. วดี ทิ ศั น 4. ชดุ สาธิตนิวแมตกิ ส การวดั ผลและการประเมนิ ผล 1. สงั เกตจากความสนใจขณะบรรยาย 2. สังเกตจากกิจกรรมถาม – ตอบและใหเหตุผล 3. ตรวจงานจากการทําแบบฝกหดั ทายบท

3 บทที่ 1 ความรูเบือ้ งตน เก่ียวกับนิวแมตกิ สและไฮดรอลกิ ส ในอดีตมนุษยรูจักกาํ ลังของไหล และรูวิธีนํากําลังงานจากธรรมชาติมาใชงานใหเกิด ประโยชนโดยนํานาํ้ และลมจากพลังงานธรรมชาติมาเปลี่ยนใหเปนพลังงานกล และไดคิดคนหา วิธที จ่ี ะเอาชนะธรรมชาติ จึงไดพ ฒั นาพลังงานของไหลมาใชแทนกลไกลและระบบไฟฟา นิวแมติกสเปนระบบการทํางานโดยใชลมเปนตัวสงกาํ ลังในการขับเคลื่อนอุปกรณ ทํางานในอตุ สาหกรรม การนําลมอดั มาเปน วัสดใุ ชง าน มนุษยรูจกั วธิ กี ารเวลาหลายรอ ยปแ ตรปู แบบ การนํามาใชงานมีความแตกตาง กันออกไปในสมัยโบราณ เราเรงไฟใหติดไดเร็วดวยระบบลม ธรรมชาติ แตถาจะสรางลมข้ึนเอง โดยใชการพัดหรือการโบกไฟก็จะติดเร็วขึ้นหรือการนําลมมา หมนุ กงั หันและตอ กําลังจากเพลาของกงั หนั ไปใชงานในลักษณะตาง ๆ เชน วดิ นํ้า สีขาว ตําขาว และโมแปง เปนตน ปจจุบันมีการนาํ เอาลมอัดมาใชงานอยางกวางขวางกับเครื่องจักรในโรงงาน อตุ สาหกรรมบรรจุหีบหอ งานดา นขบวนการผลิต งานขนถายวัสดุ งานอดั กรอบไม เปน ตน การ นําลมอดั มาใชง านนนั้ วตั ถปุ ระสงคเ พื่อทาํ ใหเกดิ การประหยดั แรงงาน ทัง้ นี้เน่ืองจากมีขอ ดีหลายอยา ง อาทิเชนมีโครงสรางของอุปกรณแบบงาย ๆ คาใชจายตาํ่ มีความสะดวกตอการบาํ รุงรักษา เม่ือ เปรียบเทียบกบั ระบบไฮดรอลิกส ไฮดรอลิกสเ ปนระบบทม่ี ีการควบคุมของเหลวใหเปนตวั สง ถา ยกาํ ลงั งานผา นทอ ทางทาํ ใหเ กดิ แรง การคน พบไฮดรอลกิ ส เริ่มจากการคนพบความดนั ทกี่ ระทําตอของเหลวในภาชนะปด โดย พาสคัล เมือ่ กวา 300 ปม าแลว ตอ มาไดมีการพฒั นาไฮดรอลกิ สมาตลอดจนถึงป พ.ศ. 2393 เกดิ การปฏวิ ตั อิ ตุ สาหกรรมขน้ึ ในประเทศอังกฤษไดมีการนาํ เอาพลงั งานของเหลวมาใชแ ทนระบบ กลไก เชน เครื่องอดั เครอ่ื งเจาะและเคร่อื งขดุ เปน ตน ในปจจุบนั นกี้ าํ ลังของไหลกย็ งั เปนทน่ี ยิ มใชก ันมาก และคงตอ งใชตอไปโดยไดพ ัฒนา ขดี ความสามารถใหด ขี น้ึ เชน ไดพ ัฒนาการควบคมุ ของอปุ กรณทาํ งานใหทาํ งานไดเ ทยี่ งตรงมากยิ่งขนึ้ ซ่ึงกําลงั ของไหลทน่ี าํ มาใชง านในปจจุบนั ยังแบง ออกเปน 2 ระบบคอื 1. ระบบนิวแมตกิ ส (pneumatics) 2. ระบบไฮดรอลิกส (hydraulics)

4 ระบบนิวแมติกส คําวา pneumatics เปน คําที่มาจากภาษากรีก คอื pneuma มคี วามหมายวา “กาซที่มอง ไมเห็น” ในสมยั นน้ั รจู กั นวิ แมตกิ สเ พยี งหมายถงึ การไหลของอากาศเทา น้นั แตใ นปจ จบุ ันนวิ แมตกิ ส หมายถึงระบบที่ใชอากาศอัดสงไปตามทอลมเพื่อเปนตัวกลางการถายทอดกําลังของไหลใหเปน กําลังงานกล เชน การทําใหกระบอกสูบลมหรือมอเตอรทํางาน ตัวอยา งงาน เชน งานบรรจุหบี หอ สนิ คา งานขนถายวัสดุเครอ่ื งมือลมทุกชนดิ และการจบั ยดึ เจาะ อดั ปม ข้นึ รูปในงานอตุ สาหกรรม ตา ง ๆ ซึ่งขวัญชัย สนิ ทิพยส มบูรณ และปานเพชร ชนิ นิ ทร (2541, หนา 11) ไดกลา ววา ระบบ นวิ แมตกิ สจ ะตอ งมีอปุ กรณพ นื้ ฐานในการทํางานดังนี้ อุปกรณต นกําลังนวิ แมตกิ ส (power unit) อุปกรณปรบั ปรุงคณุ ภาพลมอัด (treatment component) อุปกรณควบคมุ การทํางาน (controlling component) อุปกรณก ารทาํ งาน (actuator or working component) อปุ กรณใ นระบบทอทาง (piping system) ภาพที่ 1.1 อุปกรณพ น้ื ฐานในการทาํ งานของระบบนวิ แมตกิ ส ทมี่ า (ขวัญชัย สนิ ทพิ ยสมบรู ณ และปานเพชร ชนิ ินทร, 2541, หนา 10) 1. อุปกรณตนกําลังนิวแมติกส ทําหนาที่สรางลมอัดท่ีมีคุณภาพเพื่อใชในงานระบบ นวิ แมตกิ สประกอบดว ย 1.1 อุปกรณขับ (driving unit) ทําหนาท่ีขับเครื่องอัดอากาศไดแก เคร่ืองยนตหรือ มอเตอรไฟฟา แตในงานอุตสาหกรรมนิยมใชมอเตอรไฟฟาเปนอุปกรณขับเน่ืองจากความเร็วรอบ คงที่

5 1.2 เครื่องอัดอากาศ (air compressor) ทาํ หนาท่ีอัดอากาศที่ความดันบรรยากาศ ใหมีความดนั สงู กวาบรรยากาศปกติ 1.3 เคร่ืองกรองอากาศขาเขา (intake filter) ทาํ หนาท่ีกรองอากาศกอนที่จะนําไป เขา เคร่ืองอัดอากาศ เพอื่ ใหอากาศทจ่ี ะอดั ปราศจากฝนุ ละออง เพราะถา อากาศที่อัดมฝี นุ ละอองจะทาํ ใหเกดิ ความเสียหายแกเ คร่อื งอัดอากาศและจะทําใหระบบมปี ระสทิ ธภิ าพตาํ่ 1.4 เครื่องหลอ เย็น (after cooler) ทําหนา ที่หลอเยน็ อากาศใหเยน็ ตวั ลง 1.5 เครอ่ื งแยกน้าํ มนั และความชน้ื (seperator) อปุ กรณน ้ีจะชว ยแยกเอาความช้นื และละอองนํา้ มันทแ่ี ฝงมากบั อากาศ กอ นทอ่ี ากาศอดั จะถกู เกบ็ ลงในถงั เก็บลม 1.6 ถงั เก็บลมอัด (air receiver) เปนอปุ กรณใ ชเ กบ็ อากาศอัดทไ่ี ดจ ากเคร่อื งอัดอากาศ และจายอากาศอัดคงที่สมา่ํ เสมอใหแกระบบนิวแมติกส ถังเก็บลมอัดจะตองมีล้ินระบายความดัน (pressure relief valve) เพื่อระบายความดนั ท่เี กนิ สูบรรยากาศเปน การปอ งกนั อันตรายท่ีจะเกดิ ขน้ึ เม่ือความดันสูงกวาปกติ สวนสวิทชควบคุมความดัน (pressure switch) ใชควบคุมการเปด-ปด การทาํ งานของมอเตอรไ ฟฟา ทีข่ ับเคร่อื งอดั ลมเมอื่ ความดนั ของอากาศถงึ คาท่ีต้งั ไว 2. อุปกรณปรับปรุงคุณภาพลมอัด ทาํ ใหอากาศอัดปราศจากฝุนละอองคราบนํา้ มัน และน้ํากอนที่จะนาํ ไปใชในระบบนิวแมติกส ประกอบดวยกรองลมอัด (air filter) วาลวปรับ ความดันพรอมเกจ (pressure regulator) อปุ กรณผ สมละอองนํา้ มนั หลอลน่ื (lubricator oiler) 3. อุปกรณควบคุมการทาํ งาน หมายถึง ล้ินควบคุมชนิดตาง ๆ ในระบบนิวแมติกส ซ่งึ ทําหนา ที่ควบคมุ การเรมิ่ และหยดุ การทาํ งานของวงจร ควบคุมทศิ ทางการไหลของลมอัด ควบคุม อตั ราการไหลของลมอัดและควบคมุ ความดัน 4. อุปกรณก ารทาํ งาน ทําหนาท่ีเปลีย่ นกาํ ลงั งานของไหลใหเปน กําลงั กล เชน กระบอก สบู ลมชนดิ ตา ง ๆ และมอเตอรล ม 5. อปุ กรณใ นระบบทอ ทาง ใชเปน ทอ ทางไหลของลมอัดในระบบนวิ แมติกสระบบทอ นี้ รวมถงึ ทอสงลมอัดและขอตอ ชนิดตา ง ๆ ดว ย ระบบไฮดรอลกิ ส คาํ วา hydraulics มาจากคาํ ในภาษากรกี 2 คํา คอื hydro หมายถึง นา้ํ และ aulis ซ่ึง หมายถึง ทอ (pipe) เดิมคําวา hydraulics จึงหมายถึงเฉพาะการไหลของนา้ํ ในทอเทาน้ัน แต ปจจบุ ันคํานห้ี มายถึงการไหลของของเหลวทุกชนดิ ทใี่ ชใ นระบบเพื่อเปน ตวั กลางการถายทอดกาํ ลงั งานในการเปลี่ยนแปลงกําลงั งานของไหลใหเปน กาํ ลังงานกล คือ ทําใหก ระบอกสบู ไฮดรอลกิ สแ ละ มอเตอรไ ฮดรอลิกสท าํ งาน ตัวอยา งงานเชน ระบบเบรกในรถยนต แมแ รงไฮดรอลิกส เครื่องอัด

6 เกยี รอ ัตโนมตั ิ เครน กวาน รถแทรกเตอรและเครอ่ื งจกั รในโรงงานอุตสาหกรรมตา ง ๆ ซึง่ ขวัญชัย สนิ ทิพยสมบรู ณ และปานเพชร ชินินทร (2541, หนา 11) ไดกลาววา ระบบไฮดรอลิกสจ ะตอ งมี อปุ กรณพ ้ืนฐานในการทํางานดงั นี้ อปุ กรณตน กําลงั ไฮดรอลิกส (primary component) อปุ กรณเ กบ็ และปรบั ปรงุ คณุ ภาพนํา้ มนั ไฮดรอลกิ ส (storage and treatment component) อปุ กรณสรา งการไหล (transferring component) อุปกรณควบคมุ การทาํ งาน (controlling component) อปุ กรณก ารทํางาน (actuator or working component) อปุ กรณในระบบทอทาง (piping system) ภาพที่ 1.2 อปุ กรณพ้นื ฐานในการทาํ งานของระบบไฮดรอลกิ ส ทม่ี า (ขวัญชยั สินทพิ ยสมบูรณ และปานเพชร ชนิ ินทร, 2541, หนา 12) 1. อุปกรณตนกําลังไฮดรอลิกส ทาํ หนาท่ีเปนตนกาํ ลังในการขับเคลื่อนปมน้ํามัน ไฮดรอลิกสเพ่อื สงจา ยใหแ กระบบไฮดรอลกิ ส ประกอบดว ยเครอื่ งยนตห รือมอเตอรไฟฟา 2. อุปกรณเก็บและปรับปรุงคุณภาพนํา้ มันไฮดรอลิกส ทําหนาที่เปนท่ีพักของนาํ้ มัน ขจัดสิ่งสกปรก ขจัดฟองอากาศ และระบายความรอนของนํ้ามันไฮดรอลิกส ประกอบดวยถังพัก นํ้ามนั ไฮดรอลิกส ไสก รองนาํ้ มันไฮดรอลิกส และอุปกรณประกอบอื่น ๆ ที่ใชก บั ถงั พักนาํ้ มัน 3. อปุ กรณส รางการไหล ทําหนาทส่ี รางอัตราการไหล ประกอบดวยปมไฮดรอลิกสช นิด ตา ง ๆ 4. อุปกรณควบคุมการทาํ งาน หมายถึง วาลวควบคุมชนิดตาง ๆ ในระบบไฮดรอลิก เชน วาลวควบคุมทิศทางการไหล ใชควบคุมทิศทางการเคล่ือนที่ของกานสูบ วาลวควบคุมอัตรา

7 การไหลใชจํากัดปริมาณนาํ้ มันที่เขาลูกสูบเพื่อควบคุมความเร็วของกานสูบ วาลวควบคุมความดัน ใชค วบคุมความดนั ในระบบ 5. อุปกรณการทํางาน ทาํ หนาที่เปลี่ยนกําลังงานของไหลใหเปนกาํ ลังงานกล เชน กระบอกสูบไฮดรอลกิ สห รือมอเตอรไฮดรอลิกส 6. อปุ กรณใ นระบบทอ ทาง ทาํ หนา ที่เปน ทอ ทางการไหลของนา้ํ มันไฮดรอลกิ สใ นระบบ ประกอบดวยแปป (pipe) ทอ (tube) สายน้ํามนั ไฮดรอลิกส (hoses) ขอ งอ (bendling) และขอ ตอ ชนดิ ตา ง ๆ (fittings) อุปกรณในระบบไฮดรอลกิ สแตล ะอยา งมคี วามสาํ คัญดว ยกนั ท้งั น้ันและสามารถนาํ ไปใช งานอุตสาหกรรมตาง ๆ ดังนี้ 1. ระบบไฮดรอลกิ สใ นโรงงานอุตสาหกรรม (industrial hydraulics) 2. ระบบไฮดรอลกิ สใ นโรงงานอุตสาหกรรมเหล็กกลา งานวิศวกรรมโยธา และสถานี กําเนิดไฟฟา (hydraulics in steelworks, civil engineering and generating stations) 3. ระบบไฮดรอลกิ สใ นยานยนตอ ุตสาหกรรม (mobile machinery hydraulics) 4. ระบบไฮดรอลิกสใ นเรอื เดนิ ทะเล (hydraulics for marine applications) 5. ระบบไฮดรอลกิ สใ นงานเทคนคิ เฉพาะอยา ง (hydraulics in special technical application) ความดัน ความดนั (pressure; P) หมายถงึ แรงกดดนั บรรยากาศตอ พน้ื ท่ี 1 หนว ยพนื้ ท่ี เครื่องมือ วัดความดนั ไดแ ก แมนนอมิเตอร บารอมเิ ตอร ใชเ ปน เกจ (gauge) วดั ความดนั หนว ยวัดความดนั ทางเทคนคิ หรอื วดั เปน บรรยากาศทางเทคนคิ [(at) atmospherel] มี หลายหนวย เชน กิโลปอนด/ตารางเซนติเมตร (kp/cm2) หรือนิวตัน/ตารางเมตร (N/m2) หรือ ปอนด/ ตารางนิว้ (lb/in2) หรอื พาสคลั (Pascal) หรอื กิโลกรัมแรง/ตารางเซนตเิ มตร (kgf/cm2) ความดนั อากาศทวี่ ัดเทียบกบั สญุ ญากาศสมั บรู ณ เรียกวา “ความดนั สมั บรู ณ” (absolute pressure) สวนความดันอากาศที่วัดเทยี บกบั ความดนั อากาศ “ความดันเกจ (gauge pressure) โดยท่ัวไปจะใชค วามดนั สมั บูรณเ ม่อื ใชสมการดา นทฤษฎีทางนวิ แมติกส ในขณะทีโ่ ดยปกตจิ ะใช ความดนั สมั บรู ณเ ม่อื สมการดา นทฤษฎที างนิวแมตกิ ส ในขณะท่โี ดยปกตจิ ะใชความดันเกจแสดง คาความดนั อากาศ ดงั นัน้ เกจวัดความดันจะแสดงคาความดนั ทเี่ ทียบกบั ความดันอากาศ ดงั นั้นเกจ วดั ความดนั จะแสดงคา ความดันท่เี ทยี บกบั ความดันบรรยากาศ ซึ่งมคี า เทากับ 0 กิโลกรมั แรง/ตาราง เซนตเิ มตร

8 ภาพที่ 1.3 การอานคา ความดันแบบตาง ๆ ทม่ี า (ฐฑิ ารยี  ถมยา, 2546, หนา 38) 1. ความดนั บรรยากาศ Patm (atmospheric pressure) คือ ความดนั สภาวะบรรยากาศ ปกติ ทมี่ คี า เทา กับ 1.013 บาร ในระบบเอสไอ หรือ 1.033 กิโลกรัมแรง/ตารางเซนตเิ มตร (kgf/cm2) ในระบบเมตริก หรือ 14.7 ปอนด/ตารางน้วิ (lb/in2) ในระบบอังกฤษ ความดันท่เี กดิ ณ จดุ ตา ง ๆ บนผิวโลกจะแตกตางกนั ตามระดับความสงู และภูมิอากาศ 2. ความดนั สมั บูรณ Pabs (absolute pressure) คือ ความดนั บรรยากาศตงั้ แตค วามดัน สญุ ญากาศถึงความดนั เกจ 3. ความดนั เกจ Pgage (gauge pressure) คอื คาทีอ่ านไดจากเกจวดั ความดนั ของของไหลท่ี ตอกบั เกจและความดันบรรยากาศ เปนความดนั ทีแ่ สดงคาสงู กวา ความดนั บรรยากาศจะมคี าเปน ศูนย ในสภาวะปกตหิ รอื ความดนั บรรยากาศ 4. ความดนั สญู ญากาศ Pvac (vacumm pressure) คือ ความดันจากความดนั ศนู ยสมั บูรณ [(0 atm)(absolute zero pressure)] ไปจนถึงความดนั บรรยากาศ เปนคา ซ่ึงตํา่ กวา ความดนั บรรยากาศ เกจวัดความดนั มคี าเปนลบ 5. ความดันศูนยสัมบูรณ Pabsz (absolute zero pressure) คือ ความดันท่ีมีคาเปนศูนย ซ่งึ ถอื วา ความดนั สัมบูรณต าํ่ สดุ

9 ตาราง 1.1 การเปรยี บเทียบปริมาณ สัญลักษณ หนว ยทใ่ี ชในระบบเอสไอ ปริมาณ สญั ลักษณ หนวย การเปลยี่ นหนวย สตู ร ความยาว ม. = 100 ซม. (length) l เมตร หรอื ม. (m) พน้ื ท่ี (area) A ตารางเมตร 1 ม.2 = 10000 ซม.2

10 ตาราง 1.1 การเปรียบเทยี บปริมาณ สัญลกั ษณ หนว ยทใ่ี ชใ นระบบเอสไอ (ตอ ) ปริมาณ สัญลักษณ หนว ย การเปลย่ี นหนว ย สตู ร มวล m (mass) กโิ ลกรมั (kg) 1 กิโลกรัม = 1/9.81 F แรง P กโิ ลปอนดว ินาท2ี / กโิ ลปอนดว ินาท2ี /เมตร (force) เมตร (kps2/m) (kps2/m) ความดัน (pressure) [เทคนิค] นิวตัน (N) 1 นวิ ตัน = 0.102 กิโลปอนด (kp) F = m × a กิโลปอนด (kp) 1 นิวตัน = 1 กโิ ลกรัมเมตร/วินาท2ี F = ma [เทคนคิ ] (kgm/sec2) นิวตัน/ตารางเมตร 1 นิวตนั /ม.2 = 10-5 บาร P = F/A หรอื นิวตนั /ม.2 = 1 พาสคัล (N/m2) 1 บาร = 10 นิวตนั /ซม.2 = 105 นิวตนั /ม.2 = 14.5 psi = 105 พาสคัล 1.01 บาร = 14.69 ปอนดต อ ตารางน้วิ [(pound per square inch) : psi] กิโลปอนด/ ตาราง 1 psi = 0.07 กโิ ลปอนด/เซนตเิ มตร2 เซนติเมตร (kp/cm2) (kp/cm2) [เทคนคิ ] 1 พาสคัล (Pa) = 10-5 บาร 1 กิโลกรัม/ซม.2 = 98.06 กโิ ลพาส คลั (kpa) พาสคัล (Pa) 1 นิวตนั = 0.1 กโิ ลกรมั แรง (kgf) 1 กโิ ลกรัมแรง (kgf) = 10 นิวตนั (N) 1 บาร = 1.02 กโิ ลกรมั แรง/ซม.2 (kgf/cm2) 1 กโิ ลกรัมแรง/ซม.2 = 0.981 บาร

11 ตาราง 1.1 การเปรียบเทียบปรมิ าณ สัญลักษณ หนว ยทใี่ ชในระบบเอสไอ (ตอ) ปรมิ าณ สัญลกั ษณ หนว ย การเปลี่ยนหนว ย สูตร อณุ หภูมิ T K = oC+273 (temperature) องศาฟาเรนไฮต OC = ⎜⎛100×oF ⎞⎟ - 32 R = oF+ 419.67 (oF) องศาเซลเซียส (oC) ⎝180 ⎠ แรงคิน (R) เคลวนิ (K) oF = ⎜⎛180×oC ⎞⎟ + 32 ⎝100 ⎠ ที่มา (ฐฑิ ารีย ถมยา, 2546, หนา 36-37) หนวยพาสคลั แตเดมิ หนว ยตา ง ๆ ท่ใี ชกันทั่วโลกมีท้งั ระบบหลา (yard system) ระบบปอนด (pound system) ระบบเมตริก (metric system) และระบบความถวงจาํ เพาะ (specific gravity system) หนวยตาง ๆ เหลาน้ีก็ใชกันในสาขาวิศวกรรมในยุคท่ีไมมีระบบเปนสากลท่ีเปนแบบเดียวกัน อยางไรก็ตามในป ค.ศ. 1960 จากการประชุมนานาชาติเรื่องนาํ้ หนักและการวัด ไดตกลงเร่ือง การนาํ ระบบหนวยเอสไอ (international system of units) มาใชเปนหนวยระหวางชาติ และ ประเทศญป่ี ุนเริม่ ใชหนว ยเอสไอนใ้ี นป ค.ศ. 1974 หนวยเอสไอนี้ มีรากฐานมาจากหนวยของแรงนวิ ตนั (N) ซงึ่ คิดคนโดยเซอร ไอแซก นิวตนั (นักวทิ ยาศาสตรชาวองั กฤษผมู ีช่อื เสยี งในดา นกฎความโนม ถว งสากล ระหวา งป ค.ศ. 1642 – 1727) 1 พาสคัล คอื ความดนั ท่ีเกิดจากการใชแ รง 1 นวิ ตนั กดลงบนพนื้ ท่ี 1 ตารางเมตร อยา งสมํ่าเสมอ 1 Pascal = 1 Newton 1 square meter 1 Pa = 1 N / m2 = 1 kg – m / s2. m2

12 เนอื่ งจากหนว ยพาสคลั เปน หนว ยเลก็ มากเวลาเขียนตองใชตวั เลขหลายหลกั จึงมหี นว ย บาร (bar) เพ่อื ใชเขยี นแทนหนว ยพาสคัล คือ 1 bar = 105 Pa = 100,000 Pa หนวยของบาร (bar) เปลี่ยนใหเปนหนว ยของความดัน (kgf/cm2) ไดด งั ตอไปนี้ 1 kgf / cm2 = 0.980665 bar = 0.981 bar 1.01972 kgf / cm2 1 bar = 1.02 kgf /cm2 = จะเห็นวาหนว ย bar และ kgf/cm2 มคี า ใกลเ คียงกันมาก ดังนนั้ จงึ อนโุ ลมใหใชใ น กรณขี องระบบนิวแมตกิ สวา 1 bar = 1 kgf/cm2 สาํ หรบั หนวยปอนด (pounds) หรือปอนดแ รงตอ ตารางน้วิ [pounds-force/square inch (psi)] เปลย่ี นใหเ ปน หนว ย เอสไอ ไดดงั ตอ ไปนี้ 1 bar = 14.5 psi 1 psi = 0.0695 bar = 0.07 bar = 7000 Pa หนว ยของแรงซ่งึ ใชเ ปนกโิ ลกรัมแรง (kilogram-force) (kgf) น้นั ถา เปนหนว ยใน SI แลว ใชเปน นวิ ตัน (Newton) (N) เม่อื ตองการเปลีย่ นหนว ยเปนกิโลกรัมแรงใหเปน หนว ยนวิ ตัน 1 N = 0.102 kgf 1 kgf = 9.81 N ในทางปฏิบตั จิ รงิ ของระบบนวิ แมตกิ ส จะอนโุ ลมคา N และ kgf ดงั ตอไปน้ี 1 N = 0.1 kgf 1 kgf = 10 N

13 หนว ยของงาน (work) ท่เี ปน kgf-m หรือ kgf-cm เชน หนว ยของแรงบิดหรือทอรก (torque) นนั้ เปลี่ยนใหเ ปนหนวย เอสไอ แทนดว ยจูล (Joule) (J) ดงั ตอไปนี้ 1 J = 1 N-m = 1 m2 kg / s2 ในทาํ นองเดียวกนั การเปลี่ยนหนว ยจาก kgf-m หรอื kgf-cm เปน หนว ย Joule น้ันจะ เกิดคา ผิดพลาดไดประมาณ 2 เปอรเซน็ ต ดงั ตอ ไปนี้ 1 J = 0.102 kgf-m 1 kgf-m = 9.81 J ในทางปฏิบตั ขิ องระบบนวิ แมตกิ สจะอนโุ ลมคา Joule และ kgf-m ดงั ตอ ไปนี้ 1 J = 0.01 kgf-m 1 kgf-m = 10 J หนวยของกาํ ลัง (power) ในสมัยกอนใชเปนกาํ ลังมา (horse power) (hp) แตหนวย เอสไอ แทนดว ย Watt (W) ดงั ตอ ไปนี้ 1 W = 1 N-m / s = 1 m2 kg / s3 หนวยของความหนดื จลน (kinematic viscosity) ทีใ่ ชในระบบนวิ แมตกิ สเปนหนว ย [stokes (St)] หรอื เซนทสิ โตก [centistokes (cSt)] หนว ย เอสไอ จะแทนดว ยตารางเซนติเมตร/วนิ าที [square meters per second (m2/s)] ดงั ตอไปนี้ 1 cSt = 1/106 × m2/s 1 m2/S = 106 cSt = 104 St

14 กฎเบ้อื งตนของลมอัด กฎเบ้ืองตนของลมอัด ไดแก กฎการสงผานความดันของพาสคัล กฎปริมาตรและ ความดนั ลมของบอยล 1. กฎของพาสคลั (กฎสง ผา นความดนั ) แบลส พาสคลั (ชาวฝรั่งเศส ระหวางป ค.ศ. 1623-1662) ไดท ําการทดลองพสิ จู น กฎพาสคัลซ่ึงเก่ียวกับการสงผานความดันสถิตหรือความดันน่ิง (static pressure) กฎน้ีกลาววา “ความดันที่กระทําตอสวนใดสวนหน่ึงของของไหลที่อยูน่ิงในภาชนะปด ความดันที่เพิ่มขึ้นจะ ถูกถายโอนไปยังทุก ๆ จุดในของไหลและจะกระทําตอทุกสวนของภาชนะในแนวต้ังฉาก” ใน ภาพท่ี 1.4 ในกรณีท่ลี ูกสบู มีพนื้ ทห่ี นาตัด A1 (cm2) และ A2 (cm2) ถามแี รง F1 หรอื น้าํ หนกั W1 (kgf) กระทาํ บนลกู สบู A1 แลว จะมแี รงเกดิ ขึ้นเปน W2 หรอื F2 (kgf) ขนึ้ ที่ลูกสูบซึ่งมี พ้นื ที่หนาตดั A2 ดังนี้ W1 = W2 = P (kgf/cm2) A1 A 2 ดงั นนั้ W2 = W1 × A2 (kgf) A1 ถา พื้นท่ีหนาตดั A1 เล็กกวา A2 แรง W2 จะมากกวา W1 ภาพที่ 1.4 กฎของพาสคัล ที่มา (ณรงค ตันชวี ะวงศ, 2547, หนา 16)

15 ตัวอยาง 1.1 กําหนดให W1 หรือ F1 = 15 kgf กระทํากับพื้นท่ีหนาตัด A1 = 2 cm2 จงหาคา W2 หรือ F2 ที่กระทํากับพนื้ ท่ี A2 ซง่ึ มคี าเทากบั 18 cm2 และความดัน P เทาไร วธิ ีทํา สตู ร W1 = W2 = P (kgf/cm2) A1 A 2 W2 = W1 × A2 (kgf) A1 = 15 kgf × 18 cm2 2 cm2 = 135 kgf นา้ํ หนกั หรือแรงท่ีกระทาํ กับพื้นที่ A2 = 135 kgf P = W1 = W2 A1 A 2 = 15 = 135 2 18 = 7.5 kgf/cm2 2. กฎของบอยล กฎนี้คดิ คน ขึน้ โดยโรเบิรต บอยล (Robert Boyle ชาวองั กฤษ ระหวา งป ค.ศ. 1627- 1691) กลาววา ถา ลูกสบู ในกระบอกสูบซึง่ มแี กส บรรจอุ ยภู ายใน ปริมาตรแกสจะลดลงในขณะที่ ความดนั แกสเพิม่ ขึ้น หรือกลา วอกี นยั หนง่ึ วา “ณ อณุ หภมู คิ งที่ ปรมิ าตรของแกส จะเปล่ยี นแปลง เปนอตั ราสวนผกผนั กับความดันแกสน้ัน” นั่นคือ P1 × V1 = P2 × V2 = คงที่ เมื่อ P1 คอื ความดันสมั บรู ณเร่ิมตน มหี นวยเปน kgf/cm2 . abs P2 คอื ความดนั สมั บรู ณส ดุ ทาย มหี นว ยเปน kgf/cm2 . abs V1 คอื ปริมาตรเร่มิ ตน มีหนวยเปน litre V2 คอื ปรมิ าตรสดุ ทาย มีหนว ยเปน litre

16 หลักการพน้ื ฐานของระบบไฮดรอลิกส ระบบไฮดรอลกิ สมีการพัฒนาและไดประยกุ ตมาใชง านมาตลอด หรือกลา วไดว าระบบ ไฮดรอลกิ สเ ปน ปจ จยั สําคัญในการชว ยเหลือมนษุ ย ท้ังการขนสง การโยธา สามารถพบเหน็ ไดทวั่ ไป ในชีวิตประจาํ วนั วรณุ คณุ วารี (2541, หนา 13) อธบิ ายวา วิชาไฮดรอลกิ สเปน วชิ าที่เกีย่ วกับกฎเกณฑ ทคี่ รอบคลมุ ถงึ ความดนั และการไหลของของไหล ตลอดจนการนํากฎเกณฑเ หลานไ้ี ปประยกุ ตก ับงาน ทางดา นวศิ วกรรม คาํ วาของไหล (fluid) ในทน่ี คี้ อื ของเหลว (liquids) จงึ จําเปน ตอ งทราบหลกั การ พ้ืนฐานดงั นี้ 1. แรง (force) แรง หมายถงึ การกระทําของวตั ถุกบั วตั ถุ ซงึ่ อาจเปน การผลักหรอื การฉุดทสี่ ามารถ สรางการเปลยี่ นแปลงโดยการเคล่ือนทขี่ องวตั ถุ ซง่ึ อาจพยายามที่จะเปล่ียนสภาวะการหยดุ นง่ิ ใหเ กดิ การเคล่อื นท่หี รอื สภาวะการเคลอ่ื นทีข่ องวตั ถุใหหยุดเคลอ่ื นทไี่ ด 2. ความตา นทาน (resistance) ความตา นทาน เปนแรงทีท่ าํ ใหว ตั ถุเคลือ่ นทีห่ ยุดนิ่งหรอื เกิดการหนว ง เชน ความ ตานทาน (friction) แรงเฉื่อย (intertia force) ลูกบอลตะกั่วจะมีแรงเฉื่อยมากกวาลูกบอลไม ถาลูกบอลท้ังสองเคล่ือนท่ีดวยแรงเทากัน ลูกบอลไมจะเคลื่อนท่ีไปไกลและเร็วกวาลูกบอลตะก่ัว เน่ืองจากลูกบอลตะกั่วมีความตานทานในการเคล่ือนที่มากกวาดังภาพท่ี 1.5 ภาพท่ี 1.5 ความตานทานและแรงเฉอ่ื ย ท่มี า (ณรงค ตันชวี ะวงศ, 2546, หนา 2)

17 3. พลังงาน (energy) พลังงาน คือ ความสามารถในการทํางานหรือการใชกําลงั ใหเกดิ งาน ซง่ึ แรงเฉ่อื ยก็ เปน พลงั งานอยา งหนงึ่ เชน ถาใหลกู บอลไมแ ละตะกั่ววง่ิ ดว ยความเร็วเทากัน ลกู บอลตะกว่ั จะหยดุ ว่งิ ไดย ากกวา ลกู บอลไมเ นอ่ื งจากมีความเฉื่อยมากกวา ตวั อยา งของพลังงานคอื พลังงานกล พลงั งาน ไฟฟา พลังงานความรอ น พลงั งานแสง พลังงานเคมี พลังงานเสียง พลงั งานทก่ี ลาวมานไ้ี มสามารถ สรา ง ทําลายหรือไมส ูญหาย แตจ ะเปล่ียนเปนพลงั งานรปู อ่นื ดังภาพที่ 1.6 พลงั งาน พลงั งาน พลงั งาน พลงั งาน แสง ความรอน กล เสยี ง ภาพที่ 1. 6 พลงั งานในรปู แบบตาง ๆ ทมี่ า (ณรงค ตันชวี ะวงศ, 2546, หนา 2) 4. พลงั งานจลนและพลงั งานศกั ย (kinetic energy & potential energy) พลงั งานจลน เปนพลังงานทที่ ําใหโ มเลกุลภายในของวตั ถุเกิดการเคลือ่ นที่ เชน น้าํ ทไ่ี หลจากถังน้ําประปามาตามทอทางทําใหเ กิดการเคลอ่ื นท่ี พลงั งานศักย เปนการเกบ็ น้าํ ประปาเอาไวในถังหรอื เปน น้ําไหลจากกอก และถูกเก็บ เอาไวใ นแกว น้ํา ดงั แสดงภาพท่ี 1.7

18 5. งาน (work) และกาํ ลัง (power) ภาพที่ 1.7 พลังงานจลนแ ละพลังงานศักย งาน คอื แรงที่ไปกระทาํ ใหว ัตถุเกิด ที่มา (ณรงค ตนั ชวี ะวงศ, 2546, หนา 3) การเคลื่อนที่ไปในทิศทางที่แรงกระทาํ ฉะนั้น จํานวนของงานจะแสดงอยูในรูปของแรงและ ระยะทาง หนวยของงานคือนิวตัน-เมตร เชน รถฟอรก ลฟิ ตใ ชแรง 2,500 นิวตนั ยกนาํ้ หนัก ในแนวดิ่งเปนระยะทาง 2 เมตร จะไดงานเทา กบั 5,000 นวิ ตัน-เมตร กําลัง คือระยะทางที่ทําใหวัตถุ เคลือ่ นที่มหี นวยเปนเมตรคูณดวยแรงที่ใชมีหนวย เปนนิวตัน หารดวยเวลาที่ใชมีหนวยเปนวินาที เชน ใสงานใหกับรถบรรทุกของเทากับ 1,400 นิวตัน-เมตรตอวินาที โดยท่ัวไปหนวยของกําลัง วดั เปน กําลงั มา (horse power, hp หรอื วตั ต) 6. การสง ผา นแรง (force transmission) เม่ือมีแรงมากระทํากบั ลกู สูบที่ภาชนะใสของแข็งเอาไวจะเกิดการสงผานแรงจากของแข็งไป ยังทิศทางตรงกันขามเพียงแรงเดียว แตถามีแรงมากระทํากับลูกสูบท่ีภาชนะใสของเหลวจะมีแรงกระทําใน รูปของความดัน ในทุกทิศทุกทางเทา ๆ กัน แตถาเปนแกสจะทําใหเกิดความดันในทุกทิศทางเทา ๆ กัน เหมือนกับของเหลว แตแกสนั้นทําใหลูกสูบเคลื่อนที่ไดดังภาพท่ี 1.8 ซึ่งมีภาพอยู 7 ภาพ จะแสดงถึงใช แรงกดลงบนลกู สบู น้นั จะประกอบดว ย ของแขง็ ของเหลวและแกส

4 ภาพท่ี 1.8 การสงผานแรง ท่ีมา (ณรงค ตันชวี ะวงศ, 2547, หนา 3) 7. ความดัน (pressure) แรง (force) และพืน้ ท่ี (area) ความดัน (P) = แรง (F) พ้นื ที่ (A) อธิบายภาพท่ี 1.9 ไดวา ถาใชแรง 1,000 ปอนด กดลงไปที่ลูกสูบขนาดพ้ืนท่ี 10 ตารางนิว้ จะทําใหเ กดิ ความดันของนาํ้ มันภายในภาชนะเทากบั 100 ปอนด/ตารางนว้ิ ( P = F/A = 1,000/10) และความดนั 100 ปอนด/ ตารางนิ้วนี้ กระทาํ กบั พน้ื ทลี่ กู สูบขนาด 15 ตารางนว้ิ กจ็ ะไดแ รงเทา กบั 1,500 ปอนด ออกไปดนั ภาระ (F = PA = 100 x 15)

5 ภาพท่ี 1.9 ความสัมพนั ธระหวา ง ความดนั และพน้ื ที่ ทม่ี า (ณรงค ตันชวี ะวงศ, 2547, หนา 5) 8. การเพิ่มแรง (intensifer) อธบิ ายภาพที่ 1.10 ไดดงั ตอ ไปน้ี ทจี่ ุด A ออกแรง 1,000 ปอนดก ดบนลกู สูบขนาดพน้ื ท่ี 10 ตารางนว้ิ จะไดค วามดนั ของ น้าํ มันเทากบั 100 ปอนด/ตารางนิ้ว กระทาํ ในทุกทศิ ทกุ ทางเทา ๆ กัน ถา ไปกระทําพนื้ ทข่ี นาด 20 ตารางนิ้ว กจ็ ะไดแ รงเทา กับ 100 x 20 เทา กับ 2,000 ปอนดไ ปกระทาํ บนพนื้ ที่ 5 ตารางน้ิว ทาํ ใหเกดิ ความดนั เทา กับ 400 ปอนด/ ตารางนว้ิ (2,000/5) และความดนั ขนาด 400 ปอนด/ ตารางนวิ้ ไปกระทํากบั พื้นทขี่ นาด 15 ตารางนิ้ว จึงไดแ รงออกไปดนั ภาระเทากับ 6,000 ปอนด (400 x 15) ภาระ ภาพที่ 1.10 การเพม่ิ แรง ทีม่ า (ณรงค ตันชวี ะวงศ, 2547, หนา 5)

6 ถาใหล ูกสบู ซงึ่ มีพ้ืนที่หนาตดั 10 ตารางน้วิ เคล่ือนทไี่ ปในระยะทาง 2 นว้ิ จะทาํ ใหล กู สบู ขนาดพืน้ ที่หนาตดั 20 ตารางนิว้ เคลื่อนท่ีไดเพียง 1 นว้ิ เทานัน้ ปริมาตรกระบอกสบู เทา กับพ้ืนท่หี นาตัด ลูกสูบคณู ดวยระยะชกั ดงั แสดงในภาพท่ี 1.11 ภาระ ภาพท่ี 1.11 ปรมิ าตรของของเหลว ท่มี า (ณรงค ตันชวี ะวงศ, 2547, หนา 5) การสง ผา นแรงดว ยระบบไฮดรอลิกส จากภาพที่ 1.12 เปน วธิ ีการทดความดนั ในระบบไฮดรอลิกสใหไ ดค วามดนั มากขนึ้ เพื่อ ให กระบอกไฮดรอลิกสท ใ่ี ชง านเกิดแรงไดมากขึ้น โดยใชกระบอกไฮดรอลิกสที่มีขนาดเสน ผา ศูนยกลางไมเ ทา กัน ตดิ ตอกนั เปน ตัวสรางความดัน ตัวอยางเชน ใชแรงขนาด 5,000 ปอนด กระทําลงไปท่ลี กู สบู ขนาด พ้ืนท่ีหนาตดั 10 ตารางนว้ิ ในภาชนะท่มี ขี องเหลวอยเู ต็ม จะทาํ ใหเ กดิ ความดันของน้ํามันเทากบั 500 ปอนด/ ตารางนว้ิ ภาชนะทีเ่ ก็บพลงั งานศกั ยน้ีเรยี กวา ถังสะสมความดัน (accumulator) ซ่ึงสามารถเปลี่ยนไปเปน รูปของพลังงานการทํางาน (ความดันและการไหล) ได ถาหากมีภาระขนาด 6,000 ปอนด กระทําอยกู ับ ลูกสูบทมี่ พี ืน้ ที่ 15 ตารางนวิ้ จะเกิดความดันเทา กบั 400 ปอนด/ ตารางนว้ิ ในกรณนี ภี้ าระสามารถเคล่ือนท่ี ไปได แตถา หากเพ่มิ คา ภาระเปน 7,500 ปอนด ใหก ระทาํ กับพื้นท่ีลูกสูบขนาด 15 ตารางน้ิวเทาเดิม ถาจะ ใหภาระเคลื่อนที่น้ันจะตองใชความดันมากกวา 500 ปอนด/ ตารางนิว้ ในกรณีนภี้ าระจึงเคลื่อนทไี่ มไ ด

7 ภาระ ภาระ ภาพที่ 1.12 ถังสะสมความดนั ทมี่ า (ณรงค ตนั ชวี ะวงศ, 2547, หนา 7) จากหลักการของถังสะสมความดนั ทไ่ี ดก ลา วมาแลว นน้ั จะไมสามารถสรางการไหลของนาํ้ มนั ได อยางตอเนื่องไดจ ึงทําใหไ มสามารถดันใหภ าระเคลื่อนท่ตี อไปได ซ่งึ วธิ ีการแกปญ หาจึงใชปม แบบโพซทิ ิฟ (positive) ดังภาพท่ี 1.13 คือ เมือ่ ลูกสูบเคล่ือนทอ่ี อกจะทําใหปรมิ าตรในหองลกู สบู เพิม่ ขน้ึ ทําใหค วามดัน ลดนอ ยลง ความดันทางทอ น้าํ มนั เขาที่มแี รงดันสูงกวาจงึ เขา มาแทนที่ ขณะเดียวกันเม่อื ลกู สบู เคล่ือนท่กี ลบั จะสง น้ํามนั ออกตามทศิ ทางนา้ํ มันออก

8 ภาระ ภาพท่ี 1.13 การทํางานของปม แบบโพซทิ ีฟ ทมี่ า (ณรงค ตันชวี ะวงศ, 2546, หนา 8) ปมแบบโพซิทฟี มกี ารทาํ งานแบบใหลูกสูบเคลื่อนทไ่ี ป-กลับ แลว ยังมปี ม แบบโรตาร่ี ซ่งึ เปน แบบโพซิทีฟ เพราะมีการหมุนตอเน่ืองสามารถขับไดดวยมอเตอรไฟฟาหรือเครื่องยันตดัง ภาพที่ 1.14 ภาพท่ี 1.14 ปม แบบโรตารีชนดิ โพซทิ ิฟ ทีม่ า (ณรงค ตันชีวะวงศ, 2546, หนา 8)

9 ปม แบบโรตารีมกี ารทาํ งานโดยใชห ลกั ในการเพิ่มและลดปริมาตรเชน เดยี วกบั ปมแบบลูกสูบท่ัว ๆ ไป เมือ่ โรเตอรห มุนจะทําใหใ บเวนหมนุ กวาดนาํ้ มันไปดวย (จดุ ศนู ยก ลางของโรเตอรกับเรือนปมอยูคน ละจุด) จึงเปนการเพ่ิมปริมาตรทาํ ใหความดันลดลงจึงเปนจังหวะดูดน้ํามัน แตใบเวนหมนุ ตอไปถงึ จดุ ท่ี ตองลดปริมาตร ซ่งึ เปน จงั หวะสง นา้ํ มันและมีทอ สงน้าํ มนั ออกอยูในบรเิ วณนั้น ในระบบไฮดรอลิกสจะมีความสัมพันธระหวางความดันและความตานทานดังภาพท่ี 1.15 ความดนั จะเกดิ จากการไหลมีสิ่งกดี ขวาง ถาส่ิงกีดขวางมีคา มาก ความดนั กย็ ิง่ มากตามไปดว ย ดังน้นั ถา คา ความตา นทานสงู ปม ก็ตองมีความดันสูง ทาํ นองเดยี วกนั ถาคา ความตา นทานตาํ่ ปมก็จะมคี วามดนั ตํ่าซึง่ ณรงค ตันชะวงศ (2544, หนา 9) ไดก ลาวถึงคาความตานทานในระบบไฮดรอลกิ สเ กดิ จาก 2 แหลงดว ยกนั คือ ภาระ ภาระ ภาพท่ี 1.15 ความดนั และความตานทาน ท่มี า (ณรงค ตนั ชวี ะวงศ, 2546, หนา 9)

10 1. เกิดจากความตา นทานภายนอกทต่ี อ งการใหเคลอื่ นที่ 2. เกดิ จากความตานทานของนาํ้ มันเอง ความตา นทานของน้าํ มัน หมายถึง ความตานทาน ทเ่ี กดิ จากทอ ไฮดรอลกิ ส เชน ทอ มขี นาดเล็กเกินไปทอ คดงอมาก เปน ตน นํา้ มนั ในทอไหลดว ยความเรว็ ท่กี าํ หนด เชน 10 ฟุตตอ วนิ าที และจาํ นวนการไหลของนาํ้ มัน เรียกวา อัตราการไหล หนวยวัดมีหลายหนวย เชน แกลลอนตอนาทีหรือลิตรตอนาที เปนตน จากภาพที่ 1.16 ก. เปนความสัมพันธร ะหวางความเร็วของนํ้ามันและอตั ราการไหลของ นา้ํ มนั คอื ถา ตองการบรรจนุ า้ํ มนั ใหไ ด 5 แกลลอน ภายใน 1 นาที ปรมิ าตรนํา้ มัน 5 แกลลอนทไี่ หลใน ทอ ใหญจะตอ งไหลดว ยความเรว็ 10 ฟตุ ตอ วนิ าที แตถ า ตองการบรรจุนํ้ามนั ขนาด 5 แกลลอนเทากัน ให ไหลในทอ ขนาดเลก็ กวา จะตอ งเพม่ิ ความเรว็ ขนึ้ เปน 20 ฟตุ ตอ วินาที ทง้ั สองกรณีสามารถสรปุ ไดวา นาํ้ มนั มี ปรมิ าตรการไหลเทา กับ 5 แกลลอนตอ นาที ทีค่ วามเรว็ ตางกัน กข ภาพที่ 1.16 ความเรว็ และอตั ราการไหล ทม่ี า (ณรงค ตนั ชวี ะวงศ, 2546, หนา 10) การไหลของน้าํ มนั ในระบบไฮดรอลกิ สจ ะเกดิ ความรอนข้นึ ถา การไหลของนา้ํ มนั มีความเรว็ ความ รอนจะเกิดมากขึ้นตามไปดวย โดยท่วั ไปความเร็วของการไหลน้ํามันจากปมไฮดรอลิกสถึงกระบอกสูบ ควรใชท่คี วามเรว็ 15 ฟตุ ตอวนิ าที ถาทอนัน้ มคี วามโคง หรือคดงอความรอนซึ่งเกิดจากการไหลของนํา้ มัน ภายในทอจะทาํ ใหโ มเลกุลวง่ิ ชนกับโมเลกลุ ดวยกัน จึงทาํ ใหแ รงเปลยี่ นทิศทาง ดงั ภาพท่ี 1.16 ข. จากภาพท่ี 1.17 เปนความแตกตางระหวา งจดุ 2 จุด ในระบบจะทาํ ใหทราบวาจะเกิดการไหล และเม่อื มีการไหลจะเกิดพลังงานความรอน เมือ่ นําการไหลไปทําใหเ กิดพลงั งานจะมีความแตกตาง 20 ปอนดตอตารางนว้ิ ซงึ่ เปนตวั ช้ีใหเ หน็ วา พลงั งานของการทาํ งานจะเคลอื่ นทีจ่ าก เกจ 1. ไปยังเกจ 2. ขณะ

11 มกี ารเคล่อื นทีร่ ะหวา งเกจท้งั 2 นน้ั ความดัน 20 ปอนดตอ ตารางนวิ้ ของพลงั งานการทํางานจะเปลีย่ นรปู ไปเปน พลังงานความรอ นเนอ่ื งจากของเหลวมีความตา นทาน ดงั น้ัน ถาตองการใหระบบไฮดรอลิกสมกี าร ทํางานทีม่ ปี ระสิทธภิ าพนนั้ ควรคาํ นงึ ถงึ การออกแบบของระบบควรหลกี เล่ียงเรื่องความตา นทานแตถา หลีกเล่ยี งไมไ ดก ต็ อ งใหม ีนอ ยทสี่ ุด เชน ความหนดื ของน้าํ มนั ควรมคี าถกู ตอง การใชทอทมี่ ขี นาดถูกตอง และมคี วามโคง งอของขอ ตอนอ ยทสี่ ดุ ภาพที่ 1.17 ความตานทาน ที่มา (ณรงค ตันชีวะวงศ, 2546, หนา 10) สรปุ ระบบนวิ แมตกิ สเ ปน ระบบท่ีใชอากาศอัดสงไปตามทอลมเพ่อื เปน ตวั กลางการสง ผา นแรงใหเ ปน งานกล เชน งานบรรจหุ ีบหอสินคา งานขนถา ยวสั ดุ การจบั ยดึ เจาะ อดั ปม ระบบนวิ แมติกสจ ะตองมี อปุ กรณพ้นื ฐานในการทํางานคอื อปุ กรณตนกําลัง ชดุ ปรับปรุงคุณภาพลม ชุดควบคมุ การทํางานและระบบ ทอทาง ระบบไฮดรอลิกสเ ปน ระบบทใี่ ชน า้ํ มนั ไหลภายในระบบเพอ่ื เปนตัวกลางการสง ผานแรง เพ่ือให ระบบทาํ งาน เชน ระบบเบรกในรถยนต แมแรงไฮดรอลิกส เกียรอัตโนมัติ เครน กวาน รถแทรกเตอร และเคร่อื งจักรในโรงงานอุตสาหกรรม ระบบไฮดรอลกิ สจ ะมีอุปกรณพ้นื ฐานในการทํางานดงั นี้ อุปกรณ ตนกําลงั ไฮดรอลิกส ชดุ เกบ็ และปรบั ปรุงคณุ ภาพนํา้ มนั อปุ กรณสรา งการไหล ชดุ ควบคมุ การทาํ งานและ ทอ ทาง ทั้งนิวแมติกสและไฮดรอลิกสจะมีบทบาทในงานวิศวกรรมทางดานตาง ๆ มากมาย รวมทั้งอุปกรณขนาดเล็กและขนาดใหญในเครอ่ื งจกั รอตุ สาหกรรมทั่ว ๆ ไป

12 แบบฝกหดั 1. ระบบการทํางานท่ใี ชล มอดั เปนตวั สงกาํ ลังคอื ระบบใดและมหี ลักการทาํ งานอยางไร 2. ระบบไฮดรอลกิ ส หมายถึงอะไรและมคี วามหมายแตกตางจากระบบนิวแมตกิ สอยางไร 3. หนว ยงานอุตสาหกรรมใดบางที่นําระบบไฮดรอลิกสม าใช 4. จงใหค วามหมายของขอ ความดงั ตอ ไปน้ี 4.1 ความดันสมั บูรณและความดนั เกจ 4.2 กฎของพาสคลั 4.3 กฎของบอยล 5. ความดนั ลมอัดทนี่ ํามาใชในปจจบุ นั แบงออกเปนกร่ี ะดบั แตล ะระดบั มีความดันเทา ไร 6. จงใหน ิยามของขอ ความดังตอไปนี้ 6.1 แรง 6.2 ความตานทาน 6.3 พลงั งาน 6.4 งาน 6.5 ความดัน 7. จงอธบิ ายถึงการถา ยทอดพลงั งานดวยระบบไฮดรอลกิ สมาใหเ ขาใจ 8. จงอธิบายวธิ กี ารเพ่ิมแรง พรอมวาดภาพประกอบมาใหเขา ใจ 9. กําหนดใหแรง (W1) = 20 kgf กระทํากับพ้นื ทห่ี นาตัด (A1) = 1.5 cm2 จงหาแรง (W2) ที่ กระทํากับพน้ื ท่หี นาตัด (A2) = 15 cm2 10. ถงั เกบ็ ลมมีปรมิ าตร 15 litre ที่ความดัน 8 bar ถา ปริมาตรลดลงเหลือ 10 litre จะตองใช ความดันเทา ใด

13 เอกสารอางองิ ขวญั ชัย สินทพิ ยส มบูรณ และปานเพชร ชนิ ินทร. (2541). ไฮดรอลกิ สอ ตุ สาหกรรม. กรุงเทพฯ: สถาบันเทคโนโลยีราชมงคล. ฐฑิ ารีย ถมยา. (2546). นวิ แมติกสแ ละนิวแมตกิ สไ ฟฟา เบ้อื งตน. กรงุ เทพฯ: สมาคมสงเสรมิ เทคโนโลยี (ไทย-ญ่ีปนุ ). ณรงค ตนั ชวี ะวงษ. (2546). นวิ แมตกิ สแ ละไฮดรอลกิ สเ บอ้ื งตน (พิมพค ร้ังท่ี 6). กรุงเทพฯ: สมาคม สงเสรมิ เทคโนโลยี (ไทย-ญปี่ ุน ). . (2547). นวิ แมติกสอ ุตสาหกรรม (พมิ พค รั้งที่ 3). กรุงเทพฯ: สมาคมสงเสริมเทคโนโลยี (ไทย-ญ่ีปนุ ) ธนะรัตน แตว ัฒนา. (2541). นิวแมติกสอตุ สาหกรรม. ปทมุ ธานี: มหาวทิ ยาลัยศรนี ครนิ ทรว ิโรฒ. ปานเพชร ชินนิ ทร, และขวญั ชยั สินทรัพยส มบูรณ. (2542). นวิ แมตกิ สอตุ สาหกรรม. กรงุ เทพฯ: สถาบนั เทคโนโลยรี าชมงคล. ยงยทุ ธ มชั ฌมิ ดํารง. (ม.ป.ป.). ไฮดรอลิกสและนิวแมตกิ ส. กรงุ เทพฯ: โรงพมิ พก ลองพัฒนา วรุณ คณุ วาร.ี (2541). ไฮดรอลิกส. กรงุ เทพฯ: คณะวิศวกรรมศาสตร จฬุ าลงกรณม หาวิทยาลัย. Euthenic. (1991). Collection of circuit exercises and solutions : pneumatics. np.: n.p. _______. (1992). Collection of circuit exercises and solutions : hydraulics. np.: n.p.