เกียวกับ ไฮดรอลิก (HYDRAULIC)

 ไฮดรอลิก (HYDRAULIC)
บทความ ไฮดรอลิก (HYDRAULIC ARTICLE) || สาระน่ารู้ เกี่ยวกับไฮดรอลิก (HYDRAULIC KNOWLEDGE)
ที่มาและความหมาย : คำว่า hydraulic (ไฮดรอลิก) มาจากรากศัพท์ของกรีก จากคำว่า (Hydraulikos) หรือ (Hydor) หมายถึง น้ำ และคำว่า au หรือ (aulos) หมายถึง ท่อวิชาไฮดรอลิก คือ
วิชาที่เกี่ยวกับคุณสมบัติทางกลศาสตร์ของการไหลของของเหลวที่ถูกอัดด้วยความดัน อาจจะกล่าวได้ว่าไฮดรอลิก (Hydraulic) จะคล้ายคลึงกับ
นิวเมติกส์เพียงแต่เปลี่ยนตัวกลางจากลมไปเป็น (Fluid Mechanics) หรือ ของเหลวนั่นเอง

 มีการค้นหลักฐานว่าวิชาไฮดรอลิก (Hydraulic) ถูกนำมาใช้งานทางชลประทาน ขุดคลองเข้าไปในแผ่นดินที่อยู่ไกลเพื่อการปลูกพืชมาตั้งแต่ต้นๆของสมัยประวัติศาสตร์ (Historial Age)คือสมัยที่ มนุษย์รู้จักเขียนตัวอักษร โดยชาวเมโสโปเตเมียและชาวอียิปต์อายุราวๆ 6,000 ปีก่อนคริสต์ศักราช ในยุคเดียวกับชาวจีนก็มีกาชลประทาน และมีการพัฒนาอาศัยแรงดันจากน้ำไหล หมุนล้อไม้ตักน้ำขึ้นจากคลอง และต่อมาก็ทำกลไกอาศัยล้อหมุนด้วยแรงน้ำไปบีบเครื่องเป่าลม เข้าไปในเตาถลุงโลหะด้วย ชาวกรีกและโรมัน ก็มีการขุดคลองชลประทาน ส่วนชาวโรมันก้าวหน้าไปกว่าด้วยการก่อสร้าง ท่อส่งน้ำ (Aqueduct) จากภูเขาใกล้กรุงโรมนำน้ำเข้ามาใช้ในตัวเมืองโรมให้พลเมืองใช้อย่างสะดวกถูกอนามัย

 ระบบไฮดรอลิก (HYDRAULIC SYSTEM)

คือ ระบบการสร้างควบคุมและถ่ายทอดพลังงานกำลังงาน โดยอัดน้ำมันไฮดรอลิกให้มีความสูงเพื่อให้แรงมาก ไปให้อุปกรณ์เปลี่ยนความดันของน้ำมันไฮดรอลิก(Hydraulic Oil) เป็นพลังงานกล
(Actuator) หรือ (Hydraulic Cylinder) ไปชุดงาน โดยระบบต้องอาศัยอุปกรณ์หลักๆ ดังนี้

 1.ปั๊มไฮดรอลิก (Hydraulic pump) อุปกรณ์สร้างความดันน้ำมันให้สูงขึ้น
 2.วาล์วไฮดรอลิก (Hydraulic valve) อุปกรณ์ควบคุมแรงดัน , อุปกรณ์ควบคุมการไหล ,อุปกรณ์    ควบคุมทิศทาง
 3.อุปกรณ์ Actuator หรือ กระบอกสูบไฮดรอลิก (Hydraulic cylinder)
 4.ท่อไฮดรอลิก (Hydraulic pipe) สำหรับส่งผ่านน้ำมันไฮดรอลิกไปยังอุปกรณ์ไฮดรอลิกต่างๆ
 5.น้ำมันไฮดรอลิก (Hydraulic oil) เป็นของเหลวที่ส่งผ่านความดันให้เป็นพลังงานกล
 6.ถังน้ำมันไฮดรอลิก (Oil tank , Reservoir)

ปั๊มไฮดรอลิกเปรียบเสมือนหัวใจของระบบไฮดรอลิก (Hydraulic System) ซึ่งทำหน้าที่เปลี่ยนแปลง พลังงานไฟฟ้า เช่น กำลังจาก มอเตอร์ไฟฟ้าให้เป็นพลังงานของไหลในรูปของอัตราการไหลและ
ความดันซึ่งจะเปลี่ยนเป็นพลังงานกลอีกทีเพื่อนำไปใช้งานที่แรงมากๆ โดยทั่วไปแล้วปั๊มไฮดรอลิก (Hydraulic pump)สามารถแบ่งเป็น2แบบคือ

 1.ชนิดปริมาตรคงที่ (Fix displacement) คือ ชนิดที่ปริมาตรของของเหลวที่ถูก ส่งออกจากปั๊มแต่ละวงจรของการเคลื่อนที่จะคงที่ตลอดเวลา ไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้
2.ชนิดปริมาตรเปลี่ยนแปลง (Variable displacement) คือ ชนิดที่ปริมาตรของ ของเหลวที่ถูกส่งออกจากปั๊มแต่ละวงจรของการเคลื่อนที่สามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยการปรับตั้งกลไกภายในของปั๊ม
ปั๊มไฮดรอลิกที่นิยมใช้กันอยู่ในปัจจุบันจะมีทั้งชนิดปริมาตรคงที่และ ชนิดปริมาตรเปลี่ยนแปลงโดยทั่วๆไปแล้วปั๊มไฮดรอลิกนิยม แบ่งตามลักษณะโครงสร้างของปั๊ม ซึ่งจะแบ่งออกเป็น 3แบบ คือ
ปั๊มแบบเฟืองเกียร์ (Gear pump) ,ปั๊มแบบใบพัด (Vane pump) และ ปั๊มแบบลูกสูบ (Piston pump)
 A.ปั๊มไฮดรอลิกแบบเฟืองเกียร์ (HYDRAULIC GEAR PUMP)
ปั๊มไฮดรอลิกแบบเฟืองนี้เป็นชนิดปริมาตรคงที่ (Fixed displacement) สำหรับระบบไฮดรอลิกในปัจจุบัน ปั๊มแบบเฟืองจะเป็นที่นิยมมากเพราะเป็นแบบที่ไม่ยุ่งยากและราคาถูก ซึ่งที่มีใช้กันอยู่สามารถจำแนกได้ดังนี้

 1.ปั๊มชนิดเฟืองนอก (External gear pump) ประกอบด้วยเฟืองที่มีฟันด้านนอก ขบกันคู่หนึ่ง สวมพอดีอยู่ในเสื้อปั๊ม (Pump body or pump housing) เฟืองตัวหนึ่งจะยึดติดกับเพลาที่ต่อเข้ากับตัวขบซึ่งอาจจะเป็นเครื่องยนต์
หรือมอเตอร์ไฟฟ้าก็ได้ เพลานี้จะมีแบริ่งหรือบูช (bearing or bushing)รองรับกับเสื้อปั๊ม ส่วนเฟืองอีกตัวหนึ่งก็จะติดกับเพลาซึ่งหมุนได้อิสระ โดยจะมีแบริ่งหรือบูชรองรับกับเสื้อปั๊มเช่นกัน ที่เสื้อปั๊มจะมีทางน้ำมัน
ไฮดรอลิกเข้าและทางน้ำมันไฮดรอลิกออกด้วย การทำงานของปั๊มไฮดรอลิกแบบนี้เมื่อเฟืองตัวที่ติดกับตัวขับถูกขับให้หมุน ก็จะทำให้เฟืองอีกตัวหนึ่งที่ขบกันหมุนไปด้วย การที่เฟืองทั้งสองสวมพอดีอยู่ในเสื้อปั๊มนั้น
น้ำมันที่ทางเข้าของปั๊มก็จะถูกกวาดเข้าไปอยู่ระหว่างฟันเฟืองและ เสื้อปั๊ม โดยไม่มีการรั่วไปไหนจนกระทั่งถึงทางออก น้ำมันที่ถูกกักไว้ในร่องฟันเฟืองก็จะถูกส่งออกไป ส่วนเฟืองทั้งสองขบกันอยู่ตลอดเวลา
ก็จะทำหน้าที่เป็นที่ป้องกันไม่ให้น้ำมันไฮดรอลิกที่ทางออกไป ย้อนกลับไปที่ ช่องทางเข้าปั๊ม

 ปั๊มไฮดรอลิก แบบเฟืองนอก (Hydraulic External Gear pump)
1.1 ปั๊มชนิดเฟืองในแบบมีแผ่นกั้น (Internal gear pump with diaphragm) ประกอบด้วยเฟืองสองตัวขบกัน โดยที่ เฟืองอีกตัวหนึ่งเป็นแบบฟันด้านนอกและเฟืองอีกตัวหนึ่งเป็นแบบฟันด้านใน ซึ่งการขบกันของเฟืองทั้งสองทำให้เกิดช่องว่างที่ไม่สามารถป้องกันให้น้ำมันไหลย้อนกลับได้ ดังนั้นในช่องว่างดังกล่าว จึงจำเป็นต้องมีแผ่นกั้น โดยแผ่นกั้นนี้จะสัมผัสกับเฟืองตัวในและเฟืองตัวนอก โดยเพลาขับที่ติดอยู่กับเฟืองที่มีฟันด้านนอกหรือ ที่เรียกว่าเฟืองตัวในหมุนไปเมื่อถูกขับจากตัวขับ ในเวลาเดียวกันเฟืองที่มีฟันด้านในหรือที่เรียกว่าฟันตัวนอกก็จะหมุนไป ด้วยในทิศทางเดียวกับ เฟืองตัวใน ทำให้น้ำมันไฮดรอลิกที่ช่องทางเข้าถูกกวาดไปตามร่องฟันเฟืองตัวในกับแผ่นกั้น และถูกกวาดไปตามร่องฟันเฟืองตัวนอกกับแผ่นกั้นด้วย ส่วนบริเวณที่ฟันของเฟืองทั้งสองขบกันก็จะทำหน้าที่กันไม่ให้น้ำมันไฮดรอลิกทางออกไหล ย้อน กลับไปที่ช่องทางเข้าของปั๊ม

 ปั๊มไฮดรอลิก แบบเฟืองในชนิดมีแผ่นกั้น (Hydraulic Internal gear pump)
1.2 ปั๊มชนิดเฟืองในแบบโรเตอร์ (rotor-type pump) ปั๊มแบบนี้จะไม่มีแผ่นกั้นเหมือนแบบแรก และเฟืองตัวในที่เรียกว่า rotor และเฟืองตัวนอกที่เรียกว่า rotor ring จะมีลักษณะกลมมน
การทำงานจะเป็นเช่นเดียวกับปั๊มชนิดที่มีแผ่นกั้น โดยที่เฟืองตัวในและเฟืองตัวนอกจะหมุนไปในทิศทางเดียวกัน และจะมีส่วนที่สัมผัสกันซึ่งจะทำหน้าที่กันไม่ให้มีการไหลย้อนกลับของน้ำมัน ที่ทางออกไปยังทางเข้า
ซึ่งเฟืองตัวนอกหรือ rotor ring จะมีร่องฟันมากกว่าจำนวนฟันของเฟืองตัวในหรือ rotor อยู่หนึ่งร่อง ทำให้ฟันของเฟืองตัวในเฟืองฟันเดียว ที่จะเข้าไปอยู่ในร่องฟันพอดีส่วนฟันอื่นๆจะเลื่อนขึ้นและลงในร่องฟันทำให้เกิด
ช่องว่างสำหรับดึงน้ำมันเข้าปั๊มเมื่อฟันเลื่อนขึ้นบนร่อง และฟันอีกส่วนก็จะเลื่อนลงบนร่องฟันเป็นการบีบเอาน้ำมันออกจากปั๊ม

รูปตัดของปั๊มไฮดรอลิกแบบเฟืองในชนิดโรเตอร์ (Cross section of internal Gear pump rotor type)

รูปแสดงการหมุนของโรเตอร์ (rotor)กับ rotor ring ใน1รอบหมุนทำให้น้ำมันไหลจากทางเข้าไปที่ทางออก