กำลังงานหรือความสามารถในการทำงานของตัวต้นกำเนิดกำลัง โดยทั่วไปแล้วไม่สามารถนำไปใช้งานได้ทันที เช่น ไม่สามารถนำเครื่องยนต์ไปขับล้อได้โดยตรง เป็นต้น ทั้งนี้เนื่องจากตำแหน่งของอุปกรณ์ที่จะทำงานไม่สามารถต่อตรงเข้ากับตัวต้นกำเนิดกำลัง และเนื่องจากโมเม้นต์บิดและความเร็วที่ออกจากตัวต้นกำเนิดกำลังนั้นยังไม่เหมาะสมกับสภาวะของการทำงาน ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีการถ่ายทอดกำลังจากตัวต้นกำเนิดไปยังตำแหน่งของอุปกรณ์ที่จะทำงาน จะต้องมีการปรับสภาวะของโมเม้นต์บิดและความเร็วที่ออกจากตัวต้นกำเกิดกำลังให้เหมาะสมกับสภาวะงาน
วิธีการถ่ายทอดกำลัง
การถ่ายทอดกำลงทางกลจากตำแหน่งไปยังอีกตำแหน่งหนึ่งส่วนใหญ่ก็คือ การถ่ายทอดโมเมนต์บิดและการเคลื่อนที่แบบการหมุน ซึ่งวิธีการถ่ายทอดกำลังดังกล่าวมีอยู่ 4 วิธี คือล
1. ถ่ายทอดกำลังโดยใช้ความฝืด ( friction drive )
การถ่ายทอดกำลังโดยใช้ความฝืดจะใช้หลักการของความฝืดระหว่างผิวของวัตถุ 2 อันซึ่งนำมาสัมผัสกัน ก็จะสามารถถ่ายทอดกำลังจากวัตถุหนึ่งซึ่งเป็น ตัวขับ ไปยังอีกวัตถุหนึ่ซึ่งเรียกว่า ตัวถูกขับ ได้ การถ่ายทอดกำลังแบบนี้ได้แก่ การถ่ายทอดกำลังโดยคลัตช์ซึ่งอาศัยความฝืดระหว่างผิวของแผ่นคลัตช์กับผิวของแผ่นกดคลัตช์ และผิวของฟลายวีล ถ้าแรงที่เกิดจากโมเม้นต์บิดของเครื่องยนต์สูงกว่าค่าความฝืดสูงสุด คลัตช์ก็จะลื่นไม่สามารถส่งกำลังได้ ส่วนการถ่ายทอดกำลังอีกแบบหนึ่งที่อาศัยความฝืดก็คือการถ่ายทอดโดยใช้สายพานตามรูปที่ 3.1 ซึ่งจะใช้ในการถ่ายทอดกำลังจากมูเล่ตัวขับไปยังมูเล่อีกตัวหนึ่งซึ่งเป็นตัวถูกขับ ถ้าแรงดึงของสายพานมากกว่าความฝืดระหว่างสายพานกับมูเล่ สายพานก็จะลื่นไม่สามารถถ่ายทอดกำลังได้เต็มที่
2. การถ่ายทอดกำลังโดยให้เฟือง (gear drive )
การถ่ายทอดกำลังโดยใช้เฟืองจะใช้หลักการของคานงัด( lever) คือ ฟันของเฟืองตัวขับจะไปงดฟันของเฟืองของตัวขับให้เคลื่อนที่ไป ซึ่งมีหลักการและแบบของเฟืองคือ
หลักการของเฟืองที่สำคญ ได้แก่ อัตราส่วนของเฟืองจะแสดงถึงการเปลี่ยนแปลงของความเร็วและโมเม้นต์บิด อัตราส่วนของเฟืองก็คืออัตราส่วนระหว่างจำนวนฟันของแต่ละตัวของเฟือง ถ้าเฟืองตัวเล็ก (จำนวนฟันน้อย) ขับเฟืองตัวใหญ่(จำนวนฟันมาก) รอบของเฟืองตัวใหญ่จะหมุนช้าแต่โมเม้นต์บิดจะมาก ในทางตรงข้ามกัน ถ้าเฟืองตัวใหญ่เป็นตัวขับ เฟืองตัวเล็กเป็นตัวถูกขับ ความเร็วของเฟืองตัวเล็กจะเร็วกว่าเฟืองตัวใหญ่ แต่โมเม้นต์บิดจะน้อย
แบบของเฟือง เฟืองที่ใช้ในการถ่ายทอดกำลังนั้นมีหลายแบบ สำหรับการเลือกใช้แบบเฟืองในการถ่ายทอดกำลังนั้น จะคำนึงถึงจำนวนกำลังที่จะถ่ายทอด ความเร็วและโมเม้นต์บิดที่ต้องการ และรวมทั้งตำแน่งของอุปกรณ์ที่จะทำงาน แบบเฟืองที่นิยมใช้กันมี
1. straight spur มีลักษระฟันตรง ใช้ในการถ่ายทอดกำลังระหว่างเพลาที่ขนานกันเฟืองแบบนี้จะใช้ในงานที่มความเร็วต่ำ ข้อเสยก็คือมีเสียงดังและรับแรงได้น้อย
2. helical spur มีลักษระฟันเอียง ใช้ในการถ่ายทอดกำลังระหว่างเพลาที่ขนานกัน เช่นเดียวกับ straight spur แต่สามารถจะใช้งานที่มีความเร็วสูงและมีความแข็งแรงกว่า รวมทั้งมีเสียงเบากว่าด้วย
3. herringbone มีลักษณะฟันเอียง 2ฟัน ทำมุนกันเปรียบเสมือน helical spur สองตัวมาติดกันโดยให้ฟันทำมุมกัน เฟืองแบบนี้จะใช้ในการถ่ายทอดกำลังระหว่างเพลาที่ขนานกันและจะเป็นแบบที่ดีที่สุดเมื่อเปรียบเทียบกับ 2 รอบแรก หมายความว่าสามารถถ่ายทอดกำลังได้มาก ความเร็วสูง และเสียงเงียบ
4. plain bevel มีลักษณะเป็นฟันตรงเช่นเดียวกับ straight spur แต่จะใช้ในการถ่ายทอดกำลังระหว่างเพลาที่ตั้งฉากซึ่งกันแลกัน ลักษณะงานที่จะนำไปใช้จะเป็นเช่นเดียวกับ straight spur คืองานต้องมีรอต่ำ และไม่ต้องส่งกำลังมากๆ
5. spiral bevel มีลักษณะฟันเอียงเช่นเดียวกับ helical spur แต่จะใช้ในการถ่ายทอดกำลังระหว่างเพลาที่ตั้งฉากเช่นเดียวกับ plain bevel ดังนั้นจึงมีข้อดีกว่า plain bevel คือสามารถถ่ายทอดกำลังได้มากกว่า และใช้งานที่มีความเร็วรอบสูง รวมทั้งมีเสียงค่อยกว่าด้วย
6. hypoid มีลักษณะเช่นเดียวกับ spiral bevel และจะใช้ในการถ่ายทอดกำลังระหว่างเพลาที่ตั้งฉากเช่นเดียวกัน ข้อแตกต่างก็คือระดับของเพลาของเฟืองตัวขับ (ตัวเล็ก) จะต่ำกว่า ระดับของเพลาของเฟืองตัวใหญ่ ซึ่ง bevel gears สองแบบแรกระดับของเพลาตัวขับและตัวถูกขับจะอยู่ในระดับเดียวกัน (ระนาบเดียวกัน)
7. planetary จะเป็นชุดของเฟืองซึ่งตัวหนึ่งจะเป็นเฟืองที่มีฟันนนอก เฟืองที่มีฟันในเรียกว่า ring gear เฟืองที่มีฟันนอกเรียกว่า planetary gear ซึ่งโดยปกติแล้วจะมีเฟืองตัวกลางซึ่งเป็นเฟืองแบบฟันนอกตัวหนึ่งที่ขบกับ planetary gear เราสามารถเรียกเฟืองตัวกลางว่า sun gear ชุดของ planetary ซึ่งประกอบด้วยเฟืองทั้ง 3 ตัวนี้ แต่ละชุดสามารถที่จะให้อัตราส่วนความเร็วระหว่างเพลาขับและเพลาที่ถูกขับหลายอัตราส่วน และแรงที่กระทำก็จะกระจายไปยังเฟืองทั้งสาม ทำให้ชุดเฟืองแบบนี้เหมาะสมที่จะใช้ในเครื่องจักรกลหนักที่ต้องถ่ายทอดกำลังสูง และต้องการอัตราส่วนความเร็วหลายๆอัตรา
8. worm and gear จะเป็นเฟืองซึ่งมีฟันลักษณะเป็นสกรู และใช้ในการถ่ายทอดกำลังระหว่างเพลา 2 อัน ซึ่งตั้งฉากกัน แต่ไม่อยู่ในระนาบเดียวกัน เช่นเดียวกับ hypoid แต่ Worm นี้เหมาะสมกับงานที่ตวขับมีความเร็วสูงๆ และต้องการความเร็วของตัวที่ถูกขับต่ำๆ
9. rack and pinion จะเป็นชุดของเฟืองที่เปลี่ยนลักษณะการเคลื่อนที่จากการหมุนให้เป็นการเคลื่อนที่ในแนวเส้นตรง ซึ่งส่วนมากแล้วจะใช้ในการถ่ายทอดกำลังที่มีตัวขับมีความเร็วรอบต่ำๆและไม่ต้องรับแรงมากนัก
3. การถ่ายทอดกำลังโดยใช้โซ่ ( chain drive )
การถ่ายทอดกำลังโดยใช้โซ่จะคล้ายกับการถ่ายทอดกำลังโดยใช้สายพาน ซึ่งจะถ่ายทอดกำลังจากเพลาหนึ่งไปยังอีกเพลาหนึ่งที่ขนานกัน แต่การถ่ายทอดกำลังโดยใช้โซ่จะมีประสิทธิภาพมากกว่า และไม่ลื่นไถล
4. การถ่ายทอดกำลังโดยใช้ของเหลว (fluid drive )
การถ่ายทอดกำลังโดยใช้ของเหลวจะใช้ของเหลวเป็นตัวกำลังในการถ่ายทอดกำลัง แบ่งออกเป็น 2 วิธีคือ การถ่ายทอดกำลังแบบไฮโดรไดนามิก(hydrodynamic) ซึ่งถ่ายทอดกำลังโดยใช้ของเหลวในสภาวะที่มีความเร็วในการไหลสูงแต่ความดันต่ำ ระบบไฮโรไดนามิก นี้ใช้อุปกรณ์ถ่ายทอดกำลังคือ ทอร์คคอนเวอร์เตอร์ (torque converter ) ฟลูอิคัปปลิง(fluid coupling) เป็นต้น ส่วนอีกวิธีหนึ่งก็คือการถ่ายทอดกำลังแบบไฮโดรสแตติก(hydrostatic) ซึ่งถ่ายทอดกำลังโดยใช้ของเหลวในสาวะที่มีความดันสูง แต่ความเร็วในการไหลต่ำ โดยมีอุปกรณืที่ใช้ในการถ่ายทอดกำลังคือ ปั๊มและมอเตอร์ไฮดรอลิก
หน้าที่ของระบบถ่ายทอดกำลัง
เพื่อที่จะถ่ายทอดกำลังจากเครื่องยนต์ไปยังอุปกรณ์ที่จะทำงานให้เหมาะสมกับสภาวะการทำงานนั้น ระบบถ่ายทอดกำลังของเครื่องจักรกลก็จะต้องทำหน้าที่ที่สำคัญคือ
- เชื่อต่อและตัดกำลังที่จะส่งตัวต้นกำเนิดไปยังอุปกรณ์ที่จะทำงาน หน้าที่ประการนี้ก็เพื่อที่จะสนองตอบสภาวะการทำงานของเครื่องจักรกล ในกรณีที่เครื่องจักรกลนั้นมิได้ทำงานต่อนื่องตลอดเวลา จะมีการหยุดทำงาน และจะต้องมีกรหยุดเพื่อเปลี่ยนสภาวะการทำงาน เช่น เปลี่ยนความเร็ว หรือเปลี่ยนทิศทางของกาเคลื่อนที่เป็นต้น
- เปลี่ยนอัตราส่วนความเร็วได้ตามต้องการ ระบบถ่ายทอดกำลังจะต้องสามารถเปลี่ยนอัตราส่วนความเร็วได้ตามต้องการ ซึ่งหมายความว่า ที่ความเร็วรอบเครื่องยนต์อันใดอันหนึ่ง จะต้องเลือกความเร็วของอุปกรณ์ทำงานได้หลายความเร็วตามสภาวะของงาน
- กลับทิศทางการเคลื่อนที่ เครื่องจักรกลจะต้องสามารถเดินหน้าหรือถอยหลังได้ ดังนั้นระบบถ่ายทอดกำลังจึงต้องสามารถกลับทิศทางของการเคลื่อนที่ได้เมื่อต้องการ
- แบ่งกำลังและจัดความเร็วระหว่างล้อสองด้านของเครื่องจักรกลในขณะเคลื่อนที่ในทางโค้ง เพื่อให้เครื่องจักรกลล้อยางสามารถเคลื่อนที่ในทางโค้งได้ ระบบถ่ายทอดกำลังจะต้องสามารถทำให้ล้อทั้งสองด้านมีความเร็วไม่เท่ากัน
ที่มา : เครื่องจักรกลงานก่อสร้าง โดย วีระศักดิ์ กรัยวิเชียร
- See more at: http://blogs.jssr.co.th/?p=529#sthash.IuM6XX0D.dpuf
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น