212

สอนครงท 10 หนวยท 5

เรอง สมรรถนะและคณลกษณะของยานยนต

213

แผนการจดการเรยนร หนวยท 5 ชอวชา วศวกรรมยานยนต รหสวชา 3101 – 2008 สอนครงท 10 ชอหนวย สมรรถนะและคณลกษณะของยานยนต ชวโมงรวม 30 ชวโมง

ชอเรอง/ชองาน สมรรถนะและคณลกษณะของยานยนต จ านวน 3 ชวโมง หวขอเรองและงาน 5.1 สมรรถนะเครองยนต 5.2 ขอสงเกตเกยวกบการค านวณแรงมา สาระส าคญ 1. ก าลงเครองยนต คอ ก าลงทเครองยนตสามารถผลตได 2. การหาคาแรงมาบงชหรอแรงมากระบอกสบ คอ แรงมาบงชหรอแรงมากระบอกสบเปนแรงมาท วดจากก าลงงาน อนเกดจากการสนดาปของเชอเพลงกบอากาศ

3. การหาคาแรงมาเบรกแรงมาเบรกอาจจะหาไดจากความสมพนธดงน 4,500

FRN2bhp

4. เครองทดสอบแรงมาเบรก คอ การวดคาของแรง การหาคาแรงมา 5. ความสนเปลองน ามนเชอเพลงหมายถง อตราสวนระหวางปรมาณหรอน าหนกของเชอเพลงท เผาไหมหมดไปในชวงเวลาหนง 6. ประสทธภาพของเครองยนตหมายถง เปอรเซนตของปรมาณความรอน ทไดรบจาก การสนดาปของเชอเพลง 7. ประสทธภาพทางความรอน คอ อตราสวนระหวางคาความรอนของงานทเครองยนตผลตได 8. ประสทธภาพทางกล คอ อตราสวนทเปรยบเทยบระหวางก าลงงานหรอแรงมาทได จากเครองยนต กบก าลงงานทางกล

สมรรถนะทพงประสงค (ความร ทกษะ คณธรรม จรยธรรม จรรยาบรรณวชาชพ) 1. นกศกษาสามารถอธบายความส าคญของสมรรถนะของเครองยนตและกราฟไดถกตอง 2. นกศกษาสามารถค านวณหาก าลงเครองยนตไดอยางถกตอง 3. นกศกษาสามารถอธบายการหาคาแรงมาบงชและค านวณหาคาแรงมาบงชไดอยางถกตอง 4. นกศกษาสามารถอธบายการหาคาแรงมาเบรกและค านวณหาคาแรงมาเบรกไดอยางถกตอง 5. นกศกษาสามารถอธบายหลกการการท างานและการค านวณหาคาแรงมาของเครองทดสอบแรงมาเบรกแตละชนดไดอยางถกตอง

214

6. นกศกษาสามารถอธบายการสนเปลองน ามนเชอเพลงและค านวณหาความสนเปลองน ามนเชอเพลงไดอยางถกตอง 7. นกศกษาสมารถอธบายความหมาย และค านวณหาประสทธภาพของเครองยนตไดอยางถกตอง 8. นกศกษาสามารถอธบายความหมาย และค านวณหาประสทธภาพเชงความรอนไดอยางถกตอง

215

เนอหาสาระ สมรรถนะของเครองยนต

5.1 สมรรถนะของเครองยนต อาจแบงออกไดโดยความสมพนธ ระหวางองคประกอบทส าคญ คอ ก าลงของเครองยนต ทอรค หรอแรงบด ความเรวของเครองยนต ความสนเปลองของน ามนเชอเพลง

สมรรถนะของเครองยนตชวยใหทราบถง คณลกษณะเฉพาะตวของเครองยนต เพอใหเปนขอเปรยบเทยบของเครองยนต ดงนนเราจงพบวา บรษทผลตและจ าหนายเครองยนต จะบอกใหเราทราบถง สมรรถนะของเครองยนตนนๆ ดวย ปกตจะแลดงความสมพนธขององคประกอบตางๆ เสนโคงนเรยกวา “เสนโคงสมรรถนะ”(performance curve) ดงในรปเปนโคงสมรรถนะเครองยนตดเซลรนหนง ใหแรงมาสงสดท 170 แรงมา ทความเรวรอบ 3200 รอบตอนาท แรงบสงสดท 32.8 ม-กก. ทความเรวรอบ 1800 รอบตอนาท อตราความสญเสยทางกล 15 แรงมา

216

5.1.1 ก าลงเครองยนต เครองยนตดเซลเปนเครองยนตเปนเครองยนตประเภทสนดาปภายในเครองหนง

ของเครองจกรกลความรอน ซงตามความหมายกคอ เครองจกรทเปลยนพลงงานความรอนเปนพลงกล พลงงานความรอนทไดจากการสนดาปเชอเพลง ดงนนตนก าเนดของเครองยนต กไดจากความรอนซงอยในรปของเชอเพลงทใช จากกฎของจลพบวา พลงงานควารอน 1 btu สามารถเปลยนเปนพลงงานกลได 778.26 ft.lb 1 จล = 1 วตต สามารถเปลยนเปนพลงงานกลได = 427 m.kg ปกตก าลงของเครองยนต จะบอกเปนแรงมาโดยท 1 แรงมา (Hp) = 550

seeft.lb

= 33,00 min

ft.lb

= 42.42 min

btu

= 10.54 min

kcal

ในระบบเมตตรกก าหนดให

1 แรงมา (Hp) = 4500 min

m.kg

= 75 see

m.kg

ในระบบ SI ก าลงจะมหนวยเปนจลตอวนาท s

J เรยกเฉพาะวาวตต(Watt)

แรงมาคอ ปรมาณพลงงานหรอ งานทสามารถยกวตถหนก 4,500 kg ใหสงขนหรอเคลอนทในระยะทาง 1m ในเวลา 1 วนาท

217

5.1.2 การวดแรงมาบงชหรอแรงมากระบอกสบ การค านวณแรงมาบงชหรอแรงมากระบอกสบ (Indicated Horse power)แรงมาบงชหรอแรงมากระบอกสบเปนแรงมาทวดจากก าลงงาน อนเกดจากการสนดาปของเชอเพลงกบอากาศ เครองมอพเศษทใชในการหาแรงมา ทไดจากกระบอกสบคอ เครองมอวาดอนดเคตทางกล (Mechanical Indicter)

รป Mechanical Indicter

จากรปจะเหนวาความดนของของไหลในกระบอกสบของเครองยนตจะกระท ากบลกสบของ Indicter ลกสบบนนถกดนดวยสปรงททราบอตรา การเคลอนทของลกสบท าใหสามารถหาคาแรงดนได

รป P-V ไดอะแกรมจาก Mechanical Indicter

218

จากรป P-V ทแสดงความสมพนธระหวาง ความดนกบปรมาตร ในกลวตรการท างาน จากรปจะเหนวา A คอพนทของก าลงงานทได B เปนก าลงงานทตองสญเสย ดงนนพนท A ลบดวยพนท B จะไดงานสทธของวฏจกร ส าหรบการค านวณหาแรงมาบงช หรอแรงมากระบอกสบของเครองยนต สามารถหาไดจากสตร

4,500

PmLANkIHP

เมอ IHP แรงมาบงชหรอแรงมากระบอกสบ Hp

Pm ความดนเฉลยอนดเคต 2cmkg

A พนทหนาตดหวลกสบ 2cm L ความยาวของระยะชก m N จ านวนรอบการจดระเบด rpm กรณ 2 จงหวะ N = rpm

กรณ 4 จงหวะ N = 2

rpm

k จ านวนสบของเครองยนต

ตวอยางท1 เครองยนตไดฮตส 3 สบ 2จงหวะ มขนาดเสนผาศนยกลางกระบอกสบ 75 มลเมตร มระยะชก 70 มลเมตร ท างานทความเรวรอบ 3,000 รอบตอนาท โดยมความดนเฉลยอนดเคตเทากบ 8.5 กโลกรมตอตารางเซนตเมตร จงหาแรงมาบงชของเครองยนตดงกลาว วธท า โจทยก าหนด k = 3สบ L = 70 mm = 0.07 m

Pm = 8.5 2cmkg

D = 75 mm =7.5 cm N = 3,000 แทนคา

4,500

PmLNkIHP

500,4

3000,3cm5.874

πm07.0

cm

kg8.5 2

2

= 52.57 Hp

219

5.2 ขอสงเกตเกยวกบการค านวณแรงมา

จะเหนไดวาก าลงของเครองยนตจะมากหรอนอยขนอยกบ อตราการสนดาปของเชอเพลงใหสนเปลองไปอยางรวดเรว แตปรมาตรของเชอเพลงทสนดาปขนอยกบปรมาตรดดของลกสบ และความหมนเรวของเครองยนต อาจกลาวไดวาแรงมาของเครองยนต จะเพมโดยตรงเมอ 1. ก าลงดนเฉลยเพมขน นนคออตราสวนความอดเพมขน 2. ขนอยกบปรมาตรของทกสบรวมกน เครองขนาดใหญในแตละรอบจะสามารถดดเชอเพลงไดมากจงมก าลงสง 3. เมออตราการหมนเรงของเครองเพมขน เครองทมมความเรวสงจะสามารถเผาไหมเชอเพลงไดเรวหวามก าลงสงกวา เครองทมความเรวต าถงแมจะมขนาดเทากน 4. วฏจกรการท างานกมสวนเกยวกบก าลงเครอง เครองยนตทมขนาดเทากนเครอง 2 จงหวะ จะมก าลงเพมเปน 2 เทา ของเครองยนต 4 จงหวะ ส าหรบเครองชนดท างานสองทางจะมก าลงเปน 2 เทา ของเครองยนตชนดท างานทางเดยว 5.2.1 การหาคาแรงมาเบรค กระท าไดโดย การวดทอรคของเครองยนต ณ ทความเรวตาง ๆ กนภายใตสภาวะทเครองนนมอตราสวนผสมและเวลาการจดระเบด หรอ เวลาการฉดเชอเพลงดทสดกบสภาวะอณหภม การท างานปกต แรงมาเบรคอาจจะหาไดจากความสมพนธดงน

4,500

FRN2bhp

เมอ π 3.1416 F แรง (kg) R= รศมลอชวยแรง (m) N= จ านวนรอบตอนาท

220

5.2.2 เครองทดสอบแรงมาเบรค เพอทจะหาแรงมาเบรคจ าเปนจะตองหาแรง F ทกระท าตอรศม R ดวยวธการวดคาของแรง การหาคาแรงมานอาจใชเครองมอทดสอบไดหลายแบบ ดงน 1.โพรนเบรค (Prony brake)

รปเครองทดสอบแรงมาแบบโพรนเบรค

โพรนเบรคประกอบดวย สายวดความฝด คลองรดอยรอบจาน หรออดชวยแรงซงตอรบก าลงขบมาจากเพลาของเครองยนตปลายของสายรดทเสนยดอยกบปลายขางหนงของคาน และปลายอกขางหนงของคานกดอยบนเครองรด

ในการคดหาคาแรงมาเบรคจากเครองมอแบบโพรนเชรคทจะตองคดคาของแรงทกระท าตอชวงความยาวของคาน องคประกอบทใชในการหาเบรคดวยโพรนเบรคม 3 ประการ คอ

1. ความยาวของคาน (m) 2. แรงกดทปลายคานบนเครองชง (kg) 3. ความเรว (รอบ/นาท)

ฉะนนสตรทใชค านวณแรงมาเบรคเมอใชโพรนเบรคอาจจะแสดงใหเหนไดดงสมการ คอ

716

LNP

4,500

πLNP2bhp

เมอ L = ความยาวคานจากจดศนยกลางลอชวยแรงถงปลายทกดบนเครองชง N = จ านวนรอบ/นาท P = แรงทวดไดจากเครองชง

221

2. เบรคเชอก (Rope brake) เปนอปกรณส าหรบทดสอบหาสมรรถะของเครองยนตแบบหนงทมใชในอดต ซงประกอบดวยเชอกหนงหรอวสดทมคณภาพใกลเคยง และทปลายขางหนงของเชอกจะยดตดกบตาชงสปรง และตาชงสปรงจะยดตดกบพนตามรป สวนปลายอกขางหนงเปนทส ารบแขวนน าหนกทสามารถเพมและลดได ในการทดลองเพอตองการใหเครองยนตรบภาระมากกโดยการเพมน าหนกและในทางตรงกนขามในกรณทตองการทดลองทภาระต า กลดน าหนกลง

รปเครองทดสอบแรงมาแบบเชอก

เบรคเชอกเปนเครองทดสอบสมรรถนะของเครองยนตทมความเรวรอบต าในการหาแรงบด เพอน าไปค านวณหาก าลงของเครองยนต จะไดแรงในแนวสมผสทเครองยนต ถกตานโดยความฝดทขอบของพลเลย ซงสามารถเขยนสมการไดดงน F =g, (m-ms) เมอ F = แรงในแนวสมผส N g = อตราเรงเนองจากแรงดงดดของโลก m/s2

m = มวลของน าหนกถวง kg. ms= มวลทอานไดจากตาชวสปรง kg.

แรง F นกระท าทรศม = 2

dD

เมอ D = เสนผาศนยกลางของพลเลย m D = เสนผาศนยกลางของเชอก m

แรงระเบด (T) = g (m – ms) 2

dD

แตถาขนาดของเชอกมขนาดเลกมาก อาจไมตองคดขนาดของเชอกจะไดสมการดงน

T = D g (m – ms) 2

222

ตวอยางท 2 เครองยนตดเซล, 4จงหวะเครองหนงมขนาด 125 cm น ามาทดสอบก าลงดวยวธเชอกรด ความเรวรอบ 120 rpm เชอกมขนาด 3.5 cm น าหนกถวงทปลายเสนเชอก 48 kg ก าลงดงของเครองชงอานไดโดยเฉลย 2.5 kg จงหาขนาดแรงมาเบรกของเครองยนต วธท า โจทยก าหนด D = 125 cm =1.25 m d = 3.5 cm = 0.35 m N = 120 rpm W = 48 kg S = 2.5 k

จากสตร แรงมา = 4,500

πNT2

หาคาทรอค (T) T = (W-S)R

หาคา R R = 2

dD = 0.6425m2

0.0351.25

29.233kg.m0.64252.5-48T

500,4

12029.23372bhp

hp 4.89bhp

223

5.2.3 ความสนเปลองน ามนเชอเพลง ความสนเปลองน ามนเชอเพลงหมายถง อตราสวนระหวางปรมาณหรอน าหนกของเชอเพลงทเผาไหมหมดไปในชวงเวลาหนง ตอก าลงทไดจากเชอเพลงนน หรอก าลงทเครองยนตนนจะไดออกมา คาความสนเปลองเชอเพลงน เรยกวา ความสนเปลองเชอเพลงจ าเพาะ (Sperific fuel Consumtion หรอ SFE) ถาก าหนดใหน าหนกของเชอเพลงทหมดสนไปคอ Wp มหนวยเปน lb/hr ดงนนจะไดวา

sf hp

Wf

hp.

lb

h

fuel

hp.

kg

h

fuel

hp.

m3

h

fuel

กรณทเราเทยบคาน าหนกของเชอเพลง ทหมดสนไปตอแรงมาอนทเดท หรอก าลงงานอนทเดททได คาความสนเปลองน ามนนเราเรยกวา ความสนเปลองเชอเพลงจ าเพาะบนฐานของแรงมาอนดเดท L indictecl Specific fuecl Consuoition หรอ isfe จะไดวา

ihp

wfisfc

โดยท ihp=แรงมาบงชหรอแรงมาอนดเดท กรณทเราเทยบคาน าหนกของเชอเพลง ทหมดสนไปกบแรงมาเบรคหรอก าลงเบรคทได คาความสนเปลองเชอเพลงทเกดขนนเรยกวา ความสนเปลองเชอเพลงจ าเพาะบนฐานแรงมาเบรค “Lhralee Specific Fuel Consumtion หรอ bsfe จะได

bhp

wfbsfc

โดยท bhp = แรงมาเบรค

224

5.2.4 ประสทธภาพของเครองยนต ประสทธภาพของเครองยนตหมายถง เปอรเซนตของปรมาณความรอน ทไดรบจากการสนดาปของเชอเพลง ทเฉลยเปนพลงงานกล ใหเราไดใชเปนประโยชนความรอนทไดจากการสนดาป จะไมเปลยนเปนพลงงานกลทงหมดเนองจากมการสญเสยไปในกรณตาง ๆ คอ 1. สญเสยไปกบหองสนดาป ในระหวางทเกดปฏกรยาการสนดาปในขณะทกาซเกด การขยายตวหรอทจงหวะงาน อณหภมประมาณ 20000C – 25000C และอณหภมนจะลดลงเนองจากความรอนออกไปทางฝาสบและผนงกระบอกสบ โดยสญเสยไปกบน าหรออากาศทใชระบบ ความรอน 2. สญเสยไปกบทอไอเสยในจงหวะคาย 3. สญเสยไปเนองจากการแผรงสความรอน ตามพนผวของตวเครองยนต 4. สญเสยไปกบน ามนหลอลน 5. สญเสยใหกบความฝดภายในเครองยนต 6. พลงงานบางสวน ถกใชไปกบการสญเสยจากการใชปม

ส าหรบเครองยนตดเซลทไดรบการออกแบบดขณะทอยในภาระเตมท - ความรอนทสญเสยไปกบน าระบายความรอน หรออากาศประมาณ 25-30% - กาซไอเสย ประมาณ 30-35% - ทเหลอน ามาใชประโยชน คดเปนแรงมาอนดเดท ประมาณ 40-45%

ตารางแสดงการสมดลความรอนในเครองยนตดเซล

คดเปนเปอรเซนต

ความรอนทไดมาเปน bhp 37.5

ความรอนทสญเสยไปกบความฝดและปม

7.5

น าหลอเยน 26.0

การคายไอเสยและสวนอน ๆ 29.0

รวม 100

225

5.2.5 ประสทธภาพเชงความรอน ประสทธภาพทางความรอน คอ อตราสวนระหวางคาความรอนของงานทเครองยนตผลตได ตอคาความรอนของเชอเพลงทตองหมดเปลองไปในขณะเดยวกน ประสทธภาพอาจหาไดจาก

- ก าลงมาอนดเดท เรยกวา ประสทธภาพทางความรอนบนฐาน อนดเดท - ก าลงงานเบรค เรยกวา ประสทธภาพทางความรอนบนฐานเบรค hbt

เพอทจะหาคาประสทธภาพทางความรอนนเราจ าเปน ตองทราบงานหรอแรงมาของเครองยนตทได น าหนกของเชอเพลงตอชวโมงและคาความรอนหรอคาความรอนของเชอเพลง ดงนนประสทธภาพทางความรอน จงหาไดจาก 604500

cvmfJ

hpη

cvmf

632.5hp

โดยท Hp = แรงมาเครองยนต (แรงมาเบรค หรอ แรงมา อนดเดท) 632. = คาความรอนทใน 1 แรงมาชวโมง มหนวยเปนkcal Mf = มวลของเชอเพลงทใช มหนวยเปน kglh cv = คาความรอนของเชอเพลง มหนวยเปน kcal J = คาสมดลของความรอน

226

5.2.6 ประสทธภาพทางกล ประสทธภาพทางกล (Mechowical effieieney) คอ อตราสวนทเปรยบเทยบระหวางก าลงงานหรอแรงมาทไดจากเครองยนต กบก าลงงานทางกลหรอแรงมาวดไดภายในกระบอกสบของเครองยนต เครองยนตทมประสทธภาพทางกลสงจะประหยดเชอเพลงไดมาก เปอรเซนตการสญเสยความรอนมนอย

mech = ihp

bhp

=ihp

esEngimelossihp

= ihp

esengineloss1 =

ip

hp

โดยท hp = ก าลงงานเบรค ip = ก าลงอนดเดท ประสทธภาพทางกลอาจหาไดจาก

imep

hmepηmech

imepηmechbmep ηmechPmPmb โดยท bmep (bralve mean off ective Pressure)=ความดนเบรคเฉลย imep (indicated mean effoctive Pressare)=ความดนบงชเฉลย ในกรณรคา bmep หรอ Pmb เราอาจจะใชสมการของ ip มาหา bp กไดนนคอ ip= PmALN จะได NLAPmbbp

มาจาก ip

hpηnneh

ipηmechhp

NLAPmPm

Pmb

NLAPmbhp

227

ตวอยาง 1 ในการทดสอบเครองยนตสจงหวะเครองหนงปรากฎวาคาตาง ๆ ออกมาดงน คาความสงเฉลย จากการอนดเดทไดอะแกรม 21 mm. อนดเดทสปรงทอานได 27 kN/m2 ปรมาตรในกระบอกสบ 14 liter ความเรวของเครองยนต 6.6 rcv/s ภาระเบรคโดยเฉลย 7.7 kg รศมเฉลยของแบนเบรค 0.7 m จงหาประสทธภาพ ทางกลของเครองยนต วธท า จากสตร

ip

bpηmech

หาคา bp 2ππN หา T rF 7.081.977 .m

smkg 2

T = 528.76 Nm

แทนคา bp1000

528.766.6π2

21.93kwbp หาคา NVsPmNLAPmip

2

6.6N

5672127 KN/m 2

แทนคา 2

661014567 3 .

ip

26.20ip

0.8426.26

21.93ηmech = 84 %

228

สรปเนอหา

สมรรถนะของเครองยนต สมรรถนะของเครองยนต อาจแบงออกไดโดยความสมพนธ ระหวางองคประกอบทส าคญ คอ ก าลงของเครองยนต ทอรคหรอแรงบด ความเรวของเครองยนต ความสนเปลองของน ามนเชอเพลง

การค านวณหาแรงมาบงช หรอแรงมากระบอกสบของเครองยนต สามารถหาไดจากสตร

4,500

PmLANkIHP

การทดสอบสมรรถนะของเครองยนต การเลอกใชเครองยนตเพอเปนตนก าลงในงานตาง ๆ หรอภายหลงทมการ Rebuilt เครองยนตกด ปจจยทส าคญอกประการหนงกคอความตองการในการทราบสมรรถนะของเครองยนต ในการทดลองเพอหาสมรรถนะของเครองยนตหรอก าลงงานทางกล (Mechanical Power) ทใชขบเครองกลหรอก าลงงานทเครองยนตผลตมาไดนน โดยปกตจะวดออกมาเปนแรงบด (Torque) เครองมออปกรณทใชในการวดแรงบดดงกลาวมหลายแบบดวยกน ไดแก

- เบรคเชอก - โพรนเบร - ความสนเปลองน ามนเชอเพลง ความสนเปลองน ามนเชอเพลงหมายถง อตราสวนระหวางปรมาณหรอน าหนกของเชอเพลงทเผาไหมหมดไปในชวงเวลาหนง ตอก าลงทไดจากเชอเพลงนน - ประสทธภาพของเครองยนต ประสทธภาพของเครองยนตหมายถง เปอรเซนตของปรมาณความรอน ทไดรบจากการสนดาปของเชอเพลง ทเฉลยเปนพลงงานกล - ประสทธภาพเชงความรอน ประสทธภาพทางความรอน คอ อตราสวนระหวางคาความรอนของงานทเครองยนตผลตได ตอคาความรอนของเชอเพลงทตองหมดเปลองไป - ประสทธภาพทางกล ประสทธภาพทางกล (Mechowical effieieney) คอ อตราสวนทเปรยบเทยบระหวางก าลงงานหรอแรงมาทไดจากเครองยนต กบก าลงงานทางกลหรอแรงมาวดไดภายในกระบอกสบของเครองยนต เครองยนตทมประสทธภาพทางกลสงจะประหยดเชอเพลงไดมาก

229

กจกรรมการเรยนการสอน

ขนน าเขาสบทเรยน

1. ครสนทนากบนกศกษาเรองของสขภาพและขาวสารวทยาการใหม ๆ (5 นาท)

ขนด าเนนการสอน 1. ครผสอนใหนกศกษาทดสอบเรอง การทรงตวในทางโคงเอยง ใชเวลา (30 นาท) 2. ครเฉลยแบบทดสอบ (20 นาท) 3. ครแจกใบเนอหาประกอบการสอนเรอง ก าลงเครองยนต ,การหาคาแรงมาบงชหรอแรงมากระบอกสบ ,การหาคาแรงมาเบรก ,เครองทดสอบแรงมาเบรก (10 นาท) 4. ครผสอนอธบายตาม Power point และเนอหาประกอบการสอนโดยอธบายพรอมยกตวอยางประกอบพรอมทงเขยนลงบนกระดาน ในขณะสอนครใหนกเรยนตอบค าถามและรวมแสดงความคดเหนตลอดเวลาเพอไมใหเกดความเบอหนายและเพอความเขาใจมากยงขน (50 นาท) 5. นกศกษาท าแบบฝกหด สปดาหท 10 (30 นาท)

ขนสรปและประเมนผล 1. ครใหนกเรยนรวมกนเกยวกบเรองทสอนและสมถามนกเรยน (20 นาท) 2. ครผสอนใหนกศกษาถามขอสงสย และคอยชแจง (10 นาท ) 3. ครผสอนนดหมายสอบในเรองทเรยนวนนในสปดาหหนา (5 นาท) สอการเรยนการสอน 1. ใบเนอหาประกอบการสอนเรอง ก าลงเครองยนต , การหาคาแรงมาบงชหรอแรงมากระบอกสบ , การหาคาแรงมาเบรก , เครองทดสอบแรงมาเบรก 2. Power point 3. กระดาน 4. แบบฝกหด สปดาหท 10 5. เฉลยแบบฝกหด สปดาหท 10 6. แบบทดสอบ สปดาหท 10 6. เฉลยแบบทดสอบ สปดาหท 10

230

การวดผลและประเมนผล 1. สงเกตจากการอธบายความส าคญของสมรรถนะของเครองยนตและกราฟไดถกตอง 2. สงเกตจากการค านวณหาก าลงเครองยนตไดอยางถกตอง 3. สงเกตจากการอธบายการหาคาแรงมาบงชและค านวณหาคาแรงมาบงชไดอยางถกตอง 4. สงเกตจากการอธบายการหาคาแรงมาเบรกและค านวณหาคาแรงมาเบรกไดอยางถกตอง 5. สงเกตจากการอธบายหลกการการท างานและการค านวณหาคาแรงมาของเครองทดสอบ แรงมาเบรกแตละชนดไดอยางถกตอง 6. สงเกตจากการอธบายการสนเปลองน ามนเชอเพลงและค านวณหาความสนเปลองน ามน เชอเพลงไดอยางถกตอง 7. สงเกตจากการอธบายความหมาย และค านวณหาประสทธภาพของเครองยนตไดอยางถกตอง 8. สงเกตจากการอธบายความหมายและค านวณหาประสทธภาพเชงความรอนไดอยางถกตอง

231

บนทกหลงการสอน ผลการใชแผนการสอน…………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ผลการเรยนของนกศกษา…………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………… หลงเรยน……………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………….

232

Power point สปดาหท 10

5.1 สมรรถนะของเครองยนต สมรรถนะของเครองยนต อาจแบงออกไดโดยความสมพนธ ระหวางองคประกอบทส าคญ คอ ก าลงของเครองยนต ทอรคหรอแรงบด ความเรวของเครองยนต ความสนเปลองของน ามนเชอเพลง

สมรรถนะของเครองยนตชวยใหทราบถง คณลกษณะเฉพาะตวของเครองยนต เพอใหเปนขอเปรยบเทยบของเครองยนต ดงนนเราจงพบวา บรษทผลตและจ าหนายเครองยนต จะบอกใหเราทราบถง สมรรถนะของเครองยนตนนๆ ดวย ปกตจะแลดงความสมพนธขององคประกอบตางๆ เสนโคงนเรยกวา “เสนโคงสมรรถนะ”(performance curve)ดงในรปเปนโคงสมรรถนะเครองยนตดเซลรนหนง ใหแรงมาสงสดท 170 แรงมา ทความเรวรอบ 3200 รอบตอนาท แรงบสงสดท 32.8 ม-กก. ทความเรวรอบ 1800 รอบตอนาท อตราความสญเสยทางกล 15 แรงมา

233

Power point แสดงการวดแรงมาหรอแรงมากระบอกสบ การวดแรงมาหรอแรงมากระบอกสบ การค านวณแรงมาบงชหรอแรงมากระบอกสบ (Indicated Horse power)แรงมาบงชหรอแรงมากระบอกสบเปนแรงมาทวดจากก าลงงาน อนเกดจากการสนดาปของเชอเพลงกบอากาศ เครองมอพเศษทใชในการหาแรงมา ทไดจากกระบอกสบคอ เครองมอวาดอนดเคตทางกล (Mechanical Indicter)

รป Mechanical Indicter จากรปจะเหนวาความดนของของไหลในกระบอกสบของเครองยนตจะกระท ากบลกสบของ Indicter ลกสบนนถกดนดวยสปรงททราบอตรา การเคลอนทของลกสบท าใหสามารถหาคาแรงดนได

รป P-V ไดอะแกรมจาก Mechanical Indicter

234

Power point แสดงเครองทดสอบแรงมาเบรค 1.โพรนเบรค (Prony brake)

ฉะนนสตรทใชค านวณแรงมาเบรคเมอใชโพรนเบรคอาจจะแสดงใหเหนไดดงสมการ คอ

7164,500

LNP2bhp

LNP

2.เบรคเชอก (Rope brake)

235

Power point แสดงการค านวณแรงมาบงชของเครองยนต 1 เครองยนตไดฮตส 3 สบ 2จงหวะ มขนาดเสนผาศนยกลางกระบอกสบ 75 มลเมตร มระยะชก 70 มลเมตร ท างานทความเรวรอบ 3,000 รอบตอนาท โดยมความดนเฉลยอนดเคตเทากบ 8.5 กโลกรมตอตารางเซนตเมตร จงหาแรงมาบงชของเครองยนตดงกลาว วธท า โจทยก าหนด k= 3สบ

L= 70 mm =0.07 m

Pm = 8.5 2cmkg

D = 75 mm =7.5 cm N = 3,000 แทนคา

4,500

PmLNkIHP

500,4

3000,3cm5.874

πm07.0

cm

kg8.5 2

2

= 52.57 Hp

236

แบบฝกหด สปดาหท 10 1. เครองยนต 4 สบ 4 จงหวะเครองหนงมขนาดเสนผาศนยกลางกระบอกสบ 75 มลลเมตร มระยะชก 70 มลลเมตร สามารถผลตแรงมาบงชได 100 แรงมา ทความเรวรอบ 4,800 รอบตอนาท จงหาความดนเฉลยอนดเคตของเครองยนตเครองน

2. เครองยนตไดฮตส 3 สบ 2จงหวะ มขนาดเสนผาศนยกลางกระบอกสบ 75 มลเมตร มระยะชก 70 มลเมตร ท างานทความเรวรอบ 3,000 รอบตอนาท โดยมความดนเฉลยอนดเคตเทากบ 8.5 กโลกรมตอตารางเซนตเมตร จงหาแรงมาบงชของเครองยนตดงกลาว

3. เครองยนตดเซล, 4จงหวะเครองหนงมขนาด 125 cm น ามาทดสอบก าลงดวยวธเชอกรด ความเรวรอบ 120 rpm เชอกมขนาด 3.5 cm น าหนกถวงทปลายเสนเชอก 48 kg ก าลงดงของเครองชงอานไดโดยเฉลย 2.5 kg จงหาขนาดแรงมาเบรกของเครองยนต

237

เฉลยแบบฝกหด สปดาหท 10 1. เครองยนต 4 สบ 4 จงหวะเครองหนงมขนาดเสนผาศนยกลางกระบอกสบ 75 มลลเมตร มระยะชก 70 มลลเมตร สามารถผลตแรงมาบงชได 100 แรงมา ทความเรวรอบ 4,800 รอบตอนาท จงหาความดนเฉลยอนดเคตของเครองยนตเครองน

วธท า โจทยก าหนด K = 4สบ L= 70 mm = 0.07 m Pm = ? D = 75 mm = 7.5 cm

N = 400,22

4,800

แทนคา

4,500

PmLNkIHP

4400,25.74

07.

500,4100Pm

2

cmm

= 15.1576 2cmkg

2. เครองยนตไดฮตส 3 สบ 2จงหวะ มขนาดเสนผาศนยกลางกระบอกสบ 75 มลเมตร มระยะชก 70 มลเมตร ท างานทความเรวรอบ 3,000 รอบตอนาท โดยมความดนเฉลยอนดเคตเทากบ 8.5 กโลกรมตอตารางเซนตเมตร จงหาแรงมาบงชของเครองยนตดงกลาว

วธท า โจทยก าหนด k = 3สบ L= 70 mm =0.07 m

Pm = 8.5 2cmkg

D = 75 mm =7.5 cm N = 3,000 แทนคา

4,500

PmLNkIHP

500,4

3000,3cm5.874

πm07.0

cm

kg8.5 2

2

= 52.57 Hp

238

3. เครองยนตดเซล, 4จงหวะเครองหนงมขนาด 125 cm น ามาทดสอบก าลงดวยวธเชอกรด ความเรวรอบ 120 rpm เชอกมขนาด 3.5 cm น าหนกถวงทปลายเสนเชอก 48 kg ก าลงดงของเครองชงอานไดโดยเฉลย 2.5 kg จงหาขนาดแรงมาเบรกของเครองยนต วธท า โจทยก าหนด D = 125 cm =1.25 m d = 3.5 cm = 0.35 m N = 120 rpm W = 48 kg S = 2.5 k จากสตร

แรงมา = 4,500

πNT2

หาคาทรอค (T) T = (W-S)R หาคา R

R = 2

dD = 0.6425m2

0.0351.25

29.233kg.m0.64252.5-48T

500,4

12029.23372bhp

hp 4.89bhp

239

แบบทดสอบ สปดาหท 10 1. เครองยนต 4 สบ 4 จงหวะเครองหนงมขนาดเสนผาศนยกลางกระบอกสบ 75 มลลเมตร มระยะชก 70 มลลเมตร สามารถผลตแรงมาบงชได 100 แรงมา ทความเรวรอบ 4,800 รอบตอนาท จงหาความดนเฉลยอนดเคตของเครองยนตเครองน

2. เครองยนตไดฮตส 3 สบ 2จงหวะ มขนาดเสนผาศนยกลางกระบอกสบ 75 มลเมตร มระยะชก 70 มลเมตร ท างานทความเรวรอบ 3,000 รอบตอนาท โดยมความดนเฉลยอนดเคตเทากบ 8.5 กโลกรมตอตารางเซนตเมตร จงหาแรงมาบงชของเครองยนตดงกลาว

3. เครองยนตดเซล, 4จงหวะเครองหนงมขนาด 125 cm น ามาทดสอบก าลงดวยวธเชอกรด ความเรวรอบ 120 rpm เชอกมขนาด 3.5 cm น าหนกถวงทปลายเสนเชอก 48 kg ก าลงดงของเครองชงอานไดโดยเฉลย 2.5 kg จงหาขนาดแรงมาเบรกของเครองยนต

240

เฉลยแบบทดสอบ 1. เครองยนต 4 สบ 4 จงหวะเครองหนงมขนาดเสนผาศนยกลางกระบอกสบ 75 มลลเมตร มระยะชก 70 มลลเมตร สามารถผลตแรงมาบงชได 100 แรงมา ทความเรวรอบ 4,800 รอบตอนาท จงหาความดนเฉลยอนดเคตของเครองยนตเครองน

วธท า โจทยก าหนด K = 4สบ L= 70 mm = 0.07 m Pm = ? D = 75 mm = 7.5 cm

N = 400,22

4,800

แทนคา

4,500

PmLNkIHP

4400,25.74

07.

500,4100Pm

2

cmm

= 15.1576 2cmkg

2. เครองยนตไดฮตส 3 สบ 2จงหวะ มขนาดเสนผาศนยกลางกระบอกสบ 75 มลเมตร มระยะชก 70 มลเมตร ท างานทความเรวรอบ 3,000 รอบตอนาท โดยมความดนเฉลยอนดเคตเทากบ 8.5 กโลกรมตอตารางเซนตเมตร จงหาแรงมาบงชของเครองยนตดงกลาว

วธท า โจทยก าหนด k = 3สบ L= 70 mm =0.07 m

Pm = 8.5 2cmkg

D = 75 mm =7.5 cm N = 3,000 แทนคา

4,500

PmLNkIHP

500,4

3000,3cm5.874

πm07.0

cm

kg8.5 2

2

= 52.57 Hp

241

3. เครองยนตดเซล, 4จงหวะเครองหนงมขนาด 125 cm น ามาทดสอบก าลงดวยวธเชอกรด ความเรวรอบ 120 rpm เชอกมขนาด 3.5 cm น าหนกถวงทปลายเสนเชอก 48 kg ก าลงดงของเครองชงอานไดโดยเฉลย 2.5 kg จงหาขนาดแรงมาเบรกของเครองยนต วธท า โจทยก าหนด D = 125 cm =1.25 m d = 3.5 cm = 0.35 m N = 120 rpm W = 48 kg S = 2.5 k จากสตร

แรงมา = 4,500

πNT2

หาคาทรอค (T) T = (W-S)R หาคา R

R = 2

dD = 0.6425m2

0.0351.25

29.233kg.m0.64252.5-48T

500,4

12029.23372bhp

hp 4.89bhp