เนื้อหาวันที่ : 2007-03-26 14:42:10 จำนวนผู้เข้าชมแล้ว : 7583 views

เพิ่มขีดจำกัดการส่งกำลังเชิงเส้นด้วยกระบอกสูบไฮดรอลิก ชนิดพิเศษ

กระบอกสูบไฮดรอลิกเป็นอุปกรณ์ทำงานในระบบไฮดรอลิก แบ่งเป็น 2 ประเภท คือ Single Acting Cylinder เป็นกระบอกที่มีรูน้ำมันไหลเข้า และออกจากกระบอกสูบเพียงรูเดียว เลื่อนกลับได้โดยใช้น้ำหนักของภาระและสปริงดันกลับ ส่วนอีกประเภท Double Acting Cylinder มีจำนวนรูน้ำมันไหลเข้าและออกจากกระบอกสูบ เพื่อไปดันในก้านสูบ

กระบอกสูบไฮดรอลิกเป็นอุปกรณ์ทำงานในระบบไฮดรอลิก แบ่งเป็น 2 ประเภท คือ Single  Acting  Cylinder ดังรูปที่ 1  หมายถึงกระบอกที่มีรูน้ำมันไหลเข้า     และออกจากกระบอกสูบเพียงรูเดียวส่วนใหญ่  ก้านสูบจะเลื่อนกลับได้โดยใช้น้ำหนักของภาระและสปริงดันกลับ  ส่วนกระบอกสูบอีกประเภท คือ Double Acting Cylinder ดังรูปที่ 2 หมายถึง กระบอกที่มีจำนวนรูน้ำมันไหลเข้าและออกจากกระบอกสูบ เพื่อไปดันในก้านสูบเลื่อนเข้าและเลื่อนออก จำนวน 2 รู

.

 

.

                                                     รูปที่ 1                                                     

.

.

รูปที่ 2

.

โดยที่กระบอกทั้ง2 ประเภทนี้ ยังมีชนิดพิเศษ ต่างๆ ดังนี้

1.Plunger  หรือ Ram  Cylinders   คือ  กระบอกสูบไฮดรอลิกที่หลักการทำงานแบบ  Single  Acting  Cylinder  มีลักษณะก้านสูบและหัวลูกสูบใหญ่เท่ากัน  ซึ่งมีขนาดใหญ่  เกือบเท่ากับเส้นผ่านศูนย์กลางภายในกระบอกสูบ  การออกแบบเช่นนี้เพื่อเพิ่มพื้นที่หน้าตัด สำหรับรับน้ำมันที่มาดันลูกสูบ  ผลก็คือ  แรงที่ได้จากก้านสูบจะมีค่าเพิ่มขึ้น  และเพิ่มความแข็งแรงของก้านสูบมากขึ้นด้วย  จากโครงสร้างกระบอกสูบแบบนี้  ก้านสูบสามารถเลื่อนและหลุดออกมาจากกระบอกสูบได้ ในกรณีที่ไม่มีชิ้นส่วนที่หยุดการเคลื่อนที่ของก้านสูบได้  นอกจากการใช้ระยะการเคลื่อนที่ของภาระเป็นตัวกำหนดการหยุดในจังหวะที่การสูบเลื่อนกลับ  จะใช้น้ำหนักของภาระเป็นตัวช่วยกดให้เลื่อนกลับ

 .

กระบอกสูบไฮดรอลิกประเภทนี้ นำไปใช้กับงานพิเศษเฉพาะทาง  เช่น จังหวะยกตัวของเครื่อง Cutter  หรือยกภาระหนักๆ

.

 

.

รูปที่ 3

.

2.Different  Cylinders   คือ  กระบอกสูบไฮดรอลิกที่มีหลักการทำงานและรูปร่างเหมือนกับ Double  Acting  Cylinder  ทั่วไปแต่อัตราส่วนพื้นที่หน้าตัด ด้านหัวลูกสูบกับด้านก้านสูบเป็น 2 :1  ดังนั้น แรงในจังหวะที่ก้านสูบเลื่อนออกจะมีค่ามากกว่าแรงในจังหวะที่ก้านสูบเลื่อนเข้า เป็น  2 เท่า ส่วนความเร็วในการเลื่อนออกจะช้ากว่าในจังหวะเลื่อนเข้าเป็น 2 เท่าเช่นกัน 

.

กระบอกสูบไฮดรอลิกประเภทนี้ นำไปใช้กับงานที่ต้องการแรงและความเร็วเป็นอัตราส่วน 2 :1  มีความสะดวก  คือไม่ต้องนำวาล์วควบคุม อัตราการไหลมาปรับเพื่อให้ความเร็ว มีอัตราส่วนดังกล่าว

.

3.Double  Rod  Cylinder  คือ  กระบอกสูบไฮดรอลิกที่มีหลักการทำงาน แบบ Double  Acting  Cylinder ส่วนโครงสร้างนั้นจะมีก้านสูบยื่นมาจากกระบอกทั้ง 2 ด้าน  ส่วนใหญ่จะมีพื้นที่วงแหวนด้านก้านสูบเท่ากัน  ดังนั้น แรงและความเร็ว ที่ได้จากก้านสูบทั้ง 2 ด้าน  จะมีค่าเท่ากัน

.

กระบอกสูบไฮดรอลิกประเภทนี้  นำไปใช้งาน ในระบบบังคับเลี้ยวของ Mobile Hydraulic, แท่นป้อนชิ้นงานของเครื่องเจียระไนราบ และอื่นๆ

 

รูปที่ 4    

.

4.Tandem  Cylinders   คือ กระบอกสูบไฮดรอลิกที่มีหลักการทำงานแบบ Double  acting  Cylinder  มีโครงสร้างของชุดกระบอกไฮดรอลิก 2 กระบอก มาต่อกัน โดยมีก้านสูบเป็นแกนเดียวกัน  แต่มีพื้นหน้าตัดด้านหัวลูกสูบ 2 พื้นที่  ดังนั้น  แรงที่ได้จากก้านสูบจะมีค่าเพิ่มมากขึ้น 

.
หลักการทำงานคือเมื่อจ่ายน้ำมันเข้ากระบอกสูบด้าน A1  และ A2  ก้านสูบจะเลื่อนออก  เพื่อจ่ายน้ำมัน เข้ากระบอกสูบด้าน B1  และ B2  ก้านสูบจะเลื่อนกลับ
.

กระบอกสูบไฮดรอลิกประเภทนี้  นำไปใช้งานกับบริเวณที่มีพื้นที่  ด้าน เส้นผ่านศูนย์กลางกระบอกสูบ จำกัด แต่ยังต้องการแรงมากๆ  สามารถทำได้โดยลดขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางแต่เพิ่มจำนวนหัวลูกสูบ  ตามรูปข้างต้น

.

.

รูปที่ 5   

 .

5.Rapid  Traverse  Cylinders  คือ กระบอกสูบที่มีหลักการทำงานแบบ  Single  Acting  Cylinder  และ Double  Acting  Cylinder  มีโครงสร้างตามรูปเมื่อจ่ายน้ำมันเข้าที่รู  A1  น้ำมันจะไหลเข้าไปยังห้องด้านในของก้านสูบทีมีปริมาตรน้อยๆ  น้ำมันไม่สามารถไหลผ่าน Seal  A  ที่ติดอยู่กับก้านสูบได้  ดังนั้นก้านสูบ จึงถูกน้ำมัน ดันที่ Area 1 เลื่อนออกไปอย่างรวดเร็วแต่แรงดันจะน้อยและยังมีการป้องกันการเกิดคาวิเตชัน บริเวณ Area 2  โดยเติมน้ำมันผ่าน Prefill  Valve  ส่วนในจังหวะที่ต้องการให้ก้านสูบเลื่อนออกโดยที่มีแรงดันมากๆ โดยการจ่ายน้ำมัน  เข้าที่รู A2  น้ำมันจะไปดันพื้นที่ Area 2  มีขนาดใหญ่กว่า พื้นที่ Area 1  ส่งผลให้แรงดันที่ค่ามากขึ้น  แต่ความเร็วในการเลื่อนของก้านสูบจะลดลงในจังหวะก้านสูบเลื่อนเข้า  จะใช้น้ำหนักของภาระกดลงในกรณีที่ แบบ  Single  Acting  Cylinder  และใช้น้ำมันดันกลับที่รู B  ในกรณีที่เป็นแบบ  Double  Acting  Cylinder 

 .
กระบอกสูบไฮดรอลิกประเภทนี้นำไปใช้กับงาน  จำพวกเครื่องฉีดพลาสติก  ในจังหวะเลื่อน และ ปิด  แม่พิมพ์ให้แน่น
.

รูปที่ 6  

 .

6.Telescopic  Cylinder  คือกระบอกสูบที่มีหลักการทำงานเป็นแบบ  Single  Acting  Cylinder  และ Double  Acting  Cylinder  มีโครงสร้างกระบอกสูบหลายกระบอกซ้อนกันอยู่ภายในกระบอกใหญ่  เมื่อจ่ายน้ำมันเข้าที่รู A  กระบอกสูบที่มีพื้นที่รับน้ำมันมากกว่าจะเลื่อนออกไปก่อน  ก้านสูบที่มีพื้นที่หน้าตัดเล็กตามลำดับ  แต่เมื่อใช้ไปนานๆ  ความฝืดที่เกิดขึ้นบริเวณก้านสูบกระบอกต่างๆ  จะไม่เท่ากันมีผลทำให้ลำดับในการเลื่อน  อาจเปลี่ยนแปลงไปได้ใน  ส่วนในจังหวะเลื่อนกลับ  จะใช้น้ำหนักของภาระเป็นตัวกด  ในกรณีที่เป็น  Single  Acting  Cylinder  หรือจะใช้น้ำมันจ่ายเข้าที่รู  B  ในกรณีที่เป็น Double  Acting  Cylinder 

 .

กระบอกสูบไฮดรอลิกประเภทนี้  นำไปใช้งานกับกระบอกยกซ่อมของ  รถ Flok  Lift  รถกระเช้า  กระบอกยกตู้คอนเทนเนอร์ของรถคอนเทนเนอร์  และลิฟท์ในอาคารต่ำๆ

 .

 

.

รูปที่ 7

 .

7.Cushioning  Hydraulic  Cylinder  คือกระบอกไฮดรอลิก  มีมีหลักการทำงานแบบ  Double  Acting  Cylinder  แต่มีระบบกันกระแทกในจังหวะปลายการเคลื่อนที่เข้าและออกได้  ขึ้นอยู่กับการออกแบบจากรูปเป็นจังหวะที่ก้านสูบเลื่อนเข้าในปลายจังหวะ  Cushion  Bush (2) จะเลื่อนเข้าปิดช่องทางน้ำไหลกลับถังบริเวณใหญ่  ดังนั้น  น้ำมันที่เหลือ  บริเวณ Piston  Chamber (4) จะไหลกลับถังโดยผ่านช่องที่ (5)  ผ่าน  Adjustable  Throttle  Valve (6)  มีผลทำให้น้ำมันไหลกลับได้ช้ากว่าปกติ  จึงเกิดเป็นเบาะกันกระแทก (4) ขึ้น   ดังนั้นปลายจังหวะของการเคลื่อนที่ของก้านสูบจะมีความเร็วลดลง  และระยะกันกระแทกสามารถปรับได้โดยการปรับที่ Screw (7)

 .

นอกจากมีระบบกันกระแทกโดยใช้เบาะน้ำมันแล้วยังสามารถใช้ยางมาติดบริเวณฝาปิดกระบอกด้านหัวลูกสูบเพื่อใช้ในการกันกระแทกได้อีกด้วย

. 

รูปที่ 8         

 .

9.Servo  Cylinder  คือ กระบอกสูบที่มีคุณลักษณะพิเศษเฉพาะตัว  คือมีการรองลื่นการเคลื่อนที่ก้านสูบด้วยน้ำมัน (Hydrostatic  Bearing)  มีผลทำให้แรงเสียดทานในการเคลื่อนที่ น้อย  มีความถี่ในการเลื่อนกลับไปมาได้สูง  แรงและระยะการเคลื่อนที่ที่ได้มากหรือน้อยตามการปรับตั้ง 

. 

 

 .

กระบอกสูบประเภทนี้ถูกแบ่งเป็น 2 ประเภท โดยพิจารณาลักษณะช่องน้ำมันที่ใช้รองลื่นการเคลื่อนที่ของก้านสูบ  ดังนี้

1.Hydrostatic  Tapered  Gap  Bearing
 .

 

 .

จากรูปที่ 10A  และ 10B แสดงถึงน้ำมันรู A, B ใช้ในการเลื่อนก้านสูบ ส่วนรู P ใช้เป็นน้ำมันรองลื่นก้านสูบ คุณลักษณะทางเทคนิคของกระบอกสูบชนิดนี้คือ  มีความเร็วในการใช้งานสูงสุด  เท่ากับ  Vmax = 2 m/s  ความดันในการทำงาน P = 210 bar  และผลิตแรงได้ตั้งแต่ 1 ถึง 4000  kN  และมีแรงเสียดทางน้อยกว่า กระบอกสูบธรรมดา  3 ถึง 4 เท่า โดยดูได้จาก  Diagram 1

.

.

Diagram 1

.

2.Full  hydrostatic  bearings  ( Cavity  bearing )

 

.

จากรูปที่ 11จะแสดงให้เห็นว่าลักษณะการรองลื่นบริเวณก้านสูบแตกต่างไป  จากแบบ Hydrostatic Tapered Gap Bearing  ทำให้คุณลักษณะทางเทคนิคของ

 

กระบอกสูบชนิดนี้  คือมีช่องว่างสำหรับรองลื่น 2 ด้าน  ทำให้คุณลักษณะทางเทคนิคของกระบอกสูบชนิดนี้, u  ความดันในการใช้งานเท่ากับ  P = 280  bar  และผลิตแรงได้ตั้งแต่  10  ถึง 10000 kN  ความดันที่ใช้รองลื่น  ก้านสูบ (รู P มีค่าเท่ากับ 50 % ของความดันใช้งาน(รู A, B))

 .

กระบอกสูบ  Servo  นี้ ต้องใช้ร่วมกับระบบไฮดรอลิก แบบ Servo Hydraulic  System ดังรูปที่ 12  ส่วนการนำไปใช้งานจะใช้กับงานที่ต้องการความถี่สูงๆ  (ก้านสูบเลื่อนกลับไปมากหลายครั้งใน 1 นาที)  มีความเร็วในการเคลื่อนที่สูง  มีความแม่นยำในการควบคุมตำแหน่ง  ลักษณะงานดังกล่าว คือ  Mould  Oscillation  ในอุตสาหกรรมหลอมเหล็กเครื่องทดสอบระบบสั่นสะเทือนของรถยนต์

 

รูปที่ 12 

 .

สรุป

นอกจากกระบอกสูบไฮดรอลิกที่ใช้งานกันอยู่ทั่วไปแล้ว ยังมีกระบอกสูบไฮดรอลิกที่มีคุณลักษณะและการทำงานที่พิเศษ เช่น มีแรงและความเร็วขณะเคลื่อนที่เข้าและออกมีอัตราส่วนเป็น 2 เท่า  มีโครงสร้างที่แข็งแรงและสามารถติดตั้งในพื้นที่แคบๆ ได้  นอกจากนี้ยังสามารถเคลื่อนที่ได้ 2 ความเร็วในการเคลื่อนที่เพียง 1 Stroke   อีกทั้งยังสามารถตอบสนองกับงานที่ต้องการความถี่และความแม้นยำสูงได้อีกด้วย   โดยส่วนใหญ่แล้วกระบอกสูบไฮดรอลิกชนิดพิเศษ  นำไปใช้งานที่มีลักษณะเฉพาะทาง ดังกล่าวข้างต้น

 .
เอกสารอ้างอิง

- Rexroth  Hydraulics, The Hydraulic Trainer Volume 1, 1991.

 

สงวนลิขสิทธิ์ ตามพระราชบัญญัติลิขสิทธิ์ พ.ศ. 2539 www.thailandindustry.com
Copyright (C) 2009 www.thailandindustry.com All rights reserved.

ขอสงวนสิทธิ์ ข้อมูล เนื้อหา บทความ และรูปภาพ (ในส่วนที่ทำขึ้นเอง) ทั้งหมดที่ปรากฎอยู่ในเว็บไซต์ www.thailandindustry.com ห้ามมิให้บุคคลใด คัดลอก หรือ ทำสำเนา หรือ ดัดแปลง ข้อความหรือบทความใดๆ ของเว็บไซต์ หากผู้ใดละเมิด ไม่ว่าการลอกเลียน หรือนำส่วนหนึ่งส่วนใดของบทความนี้ไปใช้ ดัดแปลง โดยไม่ได้รับอนุญาตเป็นลายลักษณ์อักษร จะถูกดำเนินคดี ตามที่กฏหมายบัญญัติไว้สูงสุด