นวแมตกส และไฮดรอลก (pneumatic & HYDRAULIC)

โดย คณสมพร จบาง

1

นวแมตกส (pneumatic) &ไฮดรอลก

(HYDRAULIC)

จดประสงคการเรยนร

1.ผ เขาอบรมมความเขาใจเรองพนฐาน นวเมตกสและไฮดรอลก

2.ผ เขาอบรมสามารถเขาใจสญลกษณในระบบพนฐานได

3.ผ เขาอบรมสามรถบอกหนาทและการทางานของอปกรณได

2

นวแมตกส (pneumatic)

นวแมตกส (pneumatic)

มาจากคาวา นวมา (pneuma) เปนภาษากรกโบราณ หมายถง

ลมหรอลมหายใจ เปนการศกษาเกยวกบลมและลมทเคลอนท

ลมอดจงเปนพลงงานเกาแกทมนษยรจกนามาใชประโยชนเปน

เวลาหลายพนปมาแลว ระบบนวแมตกส หมายถง ระบบทางานโดยใชอากาศเปนตว

สงกาลงในการขบเคลอนอปกรณทางานของเครองจกรตางๆ

เชน กระบอกสบลม หรอมอเตอรลม เปนตน

3

ประมาณ 3 , 000 ป กอนครสตศกราช มนษยไดรจกวธการถลงแร

ทองคา ทองแดง ดบก และใชลกสบเปาไฟในการชวยถลงแร

เมอ 2 , 000 กวาปมาแลว และคนปาไดใชลมอดเปาลกดอกจาก

กระบอกไมไผสาหรบหาอาหารหรอปองกนตว

ในสวนของการพฒนาทางอตสาหกรรม มการคดคนเครองมอใช

ลมอดเปนตวสงกาลง เชน การทาเหมองแร การเจาะอโมงค การสราง

ทางรถไฟ กอนป ค.ศ. 1860 เจอรเมน ซมเมลเลอร (Grmain

Soommeiller) ไดประดษฐเครองเจาะหนสรางอโมงคทเมาทซนส (Mt.

Cenes) ประเทศสวตเซอรแลนด

นวแมตกส (pneumatic) (ตอ)

4

ลกษณะเฉพาะทสาคญนวแมตกส (pneumatic)

1. โดยทวไปวงจรนวแมตกสมคาความดนระหวาง 4-7 กโลกรมแรง/ตาราง จงเหมาะสาหรบงานเบา ๆ 2. กาลงทางนวแมตกสจะมประสทธผลนอยกวากาลงทางไฮดรอลกในเรองการควบคมความเรว นวแมตกสไวใชงานหนกในระยะเวลาอนสน 3. ลมอดมคาความตานทานในการไหลนอย จงสามารถทางานไดเรวกวากาลงในระบบไฮดรอลก 4. พลงงานในระบบนวแมตกสจะถกสงผานทอเพอขบใหกลไกลทางานทความเรวตองการไดอยางอสระโดยเครองควบคมความเรว และทแรงขบเคลอนทตองการโดยวาลวควบคมความดน

5

ลกษณะเฉพาะทสาคญนวแมตกส (pneumatic)

5. ระบบไฮดรอลกมกมการรวไหลของนามน ซงอาจจะทาใหเกดไฟไหม หรอ ทาใหเกดสงสกปรกขน ในขณะทในระบบลมอดไมมปญหา 6. ในโรงงานสวนใหญ ลมอดถกนามาใชประโยชนสาหรบงานอนอยแลว แตสาหรบระบบไฮดรอลกจาเปนตองมชดตนกาลง

(Power Uint) 7. ระบบไอรดรอลกมขอบเขตอณหภมการทางานตา คอ ระหวาง 60-70 องศาเซลเซยส เมอเปรยบเทยบกบระบบลมอดแลว ระบบลมอดมความสามารถในการมใชงานโดยทอณหภมสงถง 160 องศาเซลเซยส

6

สวนประกอบของระบบนวแมตกส

7

สวนประกอบของระบบนวแมตกส

1. ตนกาลง คอ มอเตอรหรอเครองยนต

2. เครองอดอากาศ (compressor) ทาหนาทเปลยนพลงงานไฟฟาเปนพลงงานแรงดน (ลมอด) ทมความดนสง

3. เครองระบายความรอนลมอด (heat exchange) ทาหนาทระบายความรอนลมอดกอนนาไปใช

8

สวนประกอบของระบบนวแมตกส

4. เครองกรองลมทอสงลมอด (main air filter) ทาหนาท

กรองลมอดกอนนาไปใชงาน เนองจากอากาศมความชนและ ฝ นละออง

5. ถงเกบลมอด ทาหนาทเกบกกลมททาการอด และจายลมออกดวยความดนสมาเสมอ

6. เครองทาอากาศแหง (air dryer) ทาหนาทกาจดความชนออกจากลมอด ปองกนการเกดหยดนา

9

สวนประกอบของระบบนวแมตกส

7. อปกรณกรองลม (air filter) ทาหนาทคลายเครองกรองลมทอสงลมอด 8. ชดควบคมและปรบคณภาพลมอด (service unit) ตดตงใกลกบอปกรณทางานหรอเครองจกร เพอกรองความชน ปรบความดนของลมอด และผสมนามนหลอลนกอนใชงาน ประกอบดวย

9. อปกรณควบคมทศทางลมอด ไดแก วาลวชนดตางๆ ทาหนาท

เปลยนทศทางการเคลอนทหรอเปลยนทศทางการทางาน

10

สวนประกอบของระบบนวแมตกส

10. อปกรณทางาน (working element) ทาหนาทเปลยนพลงงานแรงดน(ลมอด)เปนพลงงานกล ไดแก กระบอก

สบ มอเตอรลม

11. อปกรณเกบเสยงหรอตวเกบเสยง (air silencer) ทาหนาทกรองสยงลมหรอเกบเสยงลมอดทออกจากรระบายลมทง

ไมมเสยงดง

11

เครองอดอากาศ (compressor)

• เครองอดอากาศ คอ เครองจกรกลททาหนาทอดอากาศทดดเขามาทมความดนปกตใหมความดนสงขนแลวเกบไวในถงเกบลมอด

เครองอดอากาศสามารถแบงออกเปน 6 ชนด ไดแก 1.เครองอดอากาศชนดลกสบ (piston compressor)

2.เครองอดอากาศชนดไดอะแฟรม (diaphragm compressor) 3.เครองอดอากาศชนดสกร (screw compressor

วามดนปกตใหมความดนสงขนแลวเกบไวในถงเกบลมอด

12

เครองอดอากาศ (compressor)

4.เครองอดอากาศชนดใบพดเลอน(sliding vane rotary compressor) 5.เครองอดอากาศชนดใบพดหมน (root compressor) 6.เครองอดอากาศชนดกงหนหรอกระแสอากาศ (turbo compressor or flow compressor)

13

เครองอดอากาศ (compressor)

เครองอดอากาศชนดลกสบ (piston compressor) เปนชนดทนยมใชมากทสด สามารถอดอากาศไดจาก 4-300 บาร

มราคาถก ประสทธภาพด สงลมได 2-500 ลกบาศกเมตร/นาท

สามารถจาแนกชนดตามจานวนชนของการอดอากาศไดอก เชน

ชนดลกสบอดชนเดยว(single stage) ความดน 4-10 บาร

ชนดลกสบอดสองชน(double stage) ความดน 15-30

บาร

14

เครองอดอากาศชนดลกสบ (piston compressor)

15

เครองอดอากาศชนดไดอะแฟรม (diaphragm compressor)

การทางานคลายกบชนดลกสบเพยงแตใชแผนไดอะแฟรมในการ

ดดและอดอากาศแทนการใชลกสบ

16

เครองอดอากาศชนดสกร (screw compressor)

การทางานใชการหมนขบกนของเพลาทมลกษณะเปนสกร 2 เพลา โดยตวหนงมฟนเปนเสนนน อกตวหนงเปนเสนเวา ฟน

เพลาหมนขบเขาหากนทาใหเกดการอดอากาศ

17

เครองอดอากาศชนดใบพดเลอน (sliding vane rotary compressor) การทางานใชแรงเหวยงหนศนยกลางในการทาใหใบพดเลอนเกด

การเลอนเขาออกในรองใบพด

18

เครองอดอากาศชนดใบพดหมน (root compressor)

การทางานใชการหมนเขาหากนของใบพด 2 เพลา โดยใบพดทง

สองเพลาจะรบอากาศจากทางลมเขาแลวกวาดลมไปดานทาง

ลมออก แตปรมาตรดานทางลมออกจะเทากบดานทางลมเขาไม

เกดการอดจากการลดปรมาตรเหมอนชนดใบพดเลอน แตเกด

การอดอากาศเนองจากการเพมปรมาณอากาศใหกบดานทาง

ลมออกจนมปรมาณและความดนทมากพอทเอาชนะความดน

ดานทางลมออกทมอยแลว

19

เครองอดอากาศชนดใบพดหมน (root compressor)

20

เครองอดอากาศชนดกงหนหรอกระแสอากาศ (turbo compressor or flow compressor)

การทางานอาศยหลกการใชกงหนในการเปลยนความเรวลม(พลงงานจลน)เปนลมอด(พลงงานความดน)

ม 2 ชนด ไดแก

1. เครองอดอากาศชนดเรเดยลโฟลว หรอเซนตรฟวกล

(radial-flow or centrifugal compressor) อาศยแรงเหวยงหนศนยกลางในการทาใหอากาศเกดความดน

2. เครองอดอากาศชนดแอกเซยลโฟลว (axial-flow compressor)

21

เครองอดอากาศชนดกงหนหรอกระแสอากาศ (turbo compressor or flow compressor)

22

การบารงรกษาเครองอดอากาศ

1. ควรตดตงในบรเวณทไมมฝ นละออง แหงและมอณหภมตา เพราะอากาศทเยนจะไดปรมาณลมอดทมาก

2. ตดตงชดกรองอากาศดานดดเขาและทาความสะอาดไสกรองสมาเสมอ

3. ตรวจดระดบนามนหลอลนและเปลยนถายนามนหลอลนทก 500 ชวโมงการทางาน

4. ตรวจหารอยรวตามขอตอตางๆอยางนอยปละครง

5. ระบายนาในถงเกบลมอดหรอในทอออกเมอเลกงาน

23

ขอดของลมอด

1. ลมอดสะอาดและมความปลอดภย หากมการรวกไมเปนอนตราย สามารถปลอยสบรรยากาศไดโดยไมมผลเสย

ตอ สงแวดลอมและไมกอใหเกดอนตราย

2. มปรมาณไมจากด

3. การเกบลมอดไวในถง ทาใหสามารถใชงานไดตามตองการและอปกรณทางานไดอยางตอเนอง

24

ขอดของลมอด

8. สามารถควบคมความเรว ความดน ดวยอปกรณทงายและราคาถก

9. สามารถใชงานเกนกาลง (over load) โดยอปกรณไมเกดความเสยหาย

10. ระบบสามารถทาใหอปกรณทางาน(ลกสบ)สามารถเคลอนทดวยความเรวสงไดประมาณ 1-2 เมตร/วนาท หรอ 10

เมตร/วนาท สาหรบลกสบแบบพเศษ

25

ขอเสยของลมอด

1. ลมอดมความชนและฝ นละออง จงตองมอปกรณกรองความชนและฝ นละอองกอนนาไปใชงาน

2. ลมอดมเสยงดงขณะระบายทง จงตองมอปกรณเกบเสยง

3. ความดนของลมอดเปลยนแปลงตามอณหภม ทาใหลกสบเคลอนทไมสมาเสมอ

4. ลมอดทางานไดทความดนจากด ประมาณ 7 bar

5. ลมอดเปนตวกลางทราคาแพงเมอเปรยบเทยบกบระบบ

เปลยนแปลงพลงงานอน ๆ

26

ไฮดรอลก

(HYDRAULIC)

ทมาและความหมาย : คาวา hydraulic (ไฮดรอลก) มา

จากรากศพทของกรก จากคาวา (Hydraulikos) หรอ

(Hydor) หมายถง นา และคาวา au หรอ (aulos) หมายถง ทอวชาไฮดรอลก คอ วชาทเกยวกบคณสมบตทาง

กลศาสตรของการไหลของของเหลวทถกอดดวยความดน

อาจจะกลาวไดวาไฮดรอลก (Hydraulic) จะคลายคลงกบ

นวเมตกสเพยงแตเปลยนตวกลางจากลมไปเปน (Fluid Mechanics)

27

ระบบไฮดรอลก (HYDRAULIC SYSTEM)

คอ ระบบการสรางควบคมและถายทอดพลงงานกาลงงาน โดย

อดนามนไฮดรอลกใหมความสงเพอใหแรงมาก ไปใหอปกรณ

เปลยนความดนของนามนไฮ

28

สวนประกอบระบบไฮดรอลก

(HYDRAULIC SYSTEM)

29

สวนประกอบระบบไฮดรอลก

(HYDRAULIC SYSTEM)

. ปมไฮดรอลก (Hydraulic pump) อปกรณสรางความดน

นามนใหสงขน . วาลวไฮดรอลก (Hydraulic valve) อปกรณควบคม

แรงดน , อปกรณควบคมการไหล ,อปกรณควบคมทศทาง . อปกรณ Actuator หรอ กระบอกสบไฮดรอลก

(Hydraulic cylinder)

30

สวนประกอบระบบไฮดรอลก

(HYDRAULIC SYSTEM)

• ทอไฮดรอลก (Hydraulic pipe) สาหรบสงผานนามนไฮ

ดรอลกไปยงอปกรณไฮดรอลกตางๆ • นามนไฮดรอลก (Hydraulic oil) เปนของเหลวทสงผาน

ความดนใหเปนพลงงานกล • ถงนามนไฮดรอลก (Oil tank , Reservoir)

31

ปมไฮดรอลก (Hydraulic pump)

(Hydraulic pump)สามารถแบงเปน2แบบ

• ชนดปรมาตรคงท (Fix displacement) คอ ชนดทปรมาตรของของเหลวทถก สงออกจากปมแตละวงจรของการ

เคลอนทจะคงทตลอดเวลา ไมสามารถเปลยนแปลงได • ชนดปรมาตรเปลยนแปลง (Variable displacement)

คอ ชนดทปรมาตรของ ของเหลวทถกสงออกจากปมแตละวงจร

ของการเคลอนทสามารถเปลยนแปลงไดโดยการปรบตงกลไก

ภายในของปม

32

ปมไฮดรอลก (Hydraulic pump)

ปมไฮดรอลกทนยมใชกนอยในปจจบนจะมทงชนดปรมาตรคงท

และ ชนดปรมาตรเปลยน แปลงโดยทวๆไปแลวปมไฮดรอลกน

ยม แบงตามลกษณะโครงสรางของปม ซงจะแบงออกเปน 3แบบ

• ปมแบบเฟองเกยร (Gear pump )

• ปมแบบใบพด (Vane pump)

• ปมแบบลกสบ (Piston pump )

33

• ปมแบบเฟองเกยร (Gear

ปมไฮดรอลก (Hydraulic pump)

External Gear pump

34

ปมไฮดรอลก (Hydraulic pump)

• ปมแบบใบพด (Vane pump)

35

ปมไฮดรอลก (Hydraulic pump)

• ปมแบบลกสบ (Piston pump )

36

นามนไฮโดรลค

นามนไฮโดรลคจะทาหนาทเปนตวกลางในการถายทอดแรงไป

ยงสวนตาง ๆ ของระบบไฮดรอลค ซงเปนอปกรณทใชสาหรบ

งานถายทอดกาลง ตลอดจนทาหนาทเปนซล ปองกนการรวไหล

ของระบบ ซงจะทาใหอตราการไหล หรอความดนของระบบ

ลดลง (Leakage Flow Rate)

37

นามนไฮโดรลค

คณสมบตของนามนไฮดรอลค 1. ความหนดพอเหมาะ และดชนความหนดสง 2. มจดขนแขงตา (Pour Point) 3. คณภาพของนามนจะตองไมคอยเปลยนแปลงถงแม

อณหภมในการทางานจะสง 4. มคณภาพการหลอลนทด และไมทาปฏกรยากบยาง ซล

ปะเกน และส 5. ตานทานการเกดออกซเดชนไดดเยยม

38

นามนไฮโดรลค

6. ตานทานการเกดสนม 7. ตานทานการเกดฟอง 8. มความสามารถในการแยกตวจากนาไดด 9. มความสามารถในการอดตวตา 10. ไมจบตวเปนกอนหรอยางเหนยว

39

ถงนามนไฮดรอลค

40

ถงนามนไฮดรอลค

• หนาทของถงนามนไฮดรอลกมดงตอไปน 1. เปนทเกบและพกนามน 2. เปนทขจดสงสกปรกตาง ๆ เชน เศษผงชนสวนของอปกรณไฮดรอลก นา หรอเศษผงอน ๆ ทตดมากบนามนไฮดรอลก 3. เปนทระบายความรอนของนามนไฮดรอลก

4. เปนทขจดฟองอากาศทเกดจากนามนไหลพงกลบถงนามน

41

ถงนามนไฮดรอลค

42

ถงนามนไฮดรอลค

.การออกแบบขนาดของตวถงนามนไฮดรอลกนนควรจะเผอขนาดของถงนามนไวสาหรบเปนพนทวางดานบนของถงนามน

ประมาณ 10 % ของปรมาณนามน ทงนเพอใหฟองอากาศเลด

ลอดตวหนขนออกจากนามน .ทอไหลกลบของนามนไฮดรอลกควรอยสงจากพนดานลางของ

ถงนามนประมาณ 2 นว และทปลายทอไฮดรอลกควรเปนรปปากเฉยง เขาหาผนงของถงนามน ทงนเพราะวาเมอนามนไหล

กลบมานนจะไดวงเขาหาผนงกอน

43

เปรยบเทยบระบบนวแมตกสกบระบบไฮโดรลก

44

Common Symbol

45

Common Symbol

เสนและหวลกศรทเขยนเปนสญลกษณของวาลวควบคม

ทศทาง

46

Common Symbol

47

Common Symbol

48

Common Symbol

49

Common Symbol

50

Common Symbol

51

Common Symbol

52

Hydraulic Control TB HTC

53