ในบทความก่อนหน้า เราได้อภิปรายเกี่ยวกับระบบปั๊มไฮดรอลิกและหลักการทำงานโดยรวมของระบบ สรุปสั้นๆ คือ ระบบไฮดรอลิกเป็นเทคโนโลยีขับเคลื่อนที่ถ่ายโอนพลังงานโดยใช้ของเหลวเป็นตัวกลาง โดยจะเปลี่ยนพลังงานกลจากมอเตอร์ไฟฟ้าให้กลายเป็นพลังงานของของเหลว ซึ่งจะถูกส่งผ่านของเหลวไปยังชิ้นส่วนทำงาน องค์ประกอบหลักของระบบไฮดรอลิก ได้แก่ ปั๊มไฮดรอลิก ชิ้นส่วนทำงาน (มอเตอร์ไฮดรอลิก) วาล์ว และถังน้ำมัน
บทความนี้จะเน้นเกี่ยวกับปั๊มไฮดรอลิกและมอเตอร์ไฮดรอลิก รวมอธิบายการทำงานร่วมกันของอุปกรณ์ทั้งสองในระบบไฮดรอลิก เราจะเริ่มด้วยปั๊มไฮดรอลิก
การจำแนกประเภทของมอเตอร์ไฮดรอลิก
มอเตอร์ไฮดรอลิกโดยทั่วมักแบ่งออกเป็นสองกลุ่มใหญ่ ดังนี้
มอเตอร์ไฮดรอลิกความเร็วต่ำแรงบิดสูง (LSHT)
มอเตอร์ไฮดรอลิกความเร็วสูงแรงบิดต่ำ (HSLT)
การเลือกใช้มอเตอร์ไฮดรอลิกความเร็วต่ำทำให้ระบบสามารถสร้างแรงบิดที่สูงขึ้นที่ความเร็วต่ำกว่า ภายในสองกลุ่มนี้สามารถจัดแบ่งต่อตามโครงสร้างเป็นมอเตอร์เกียร์ มอเตอร์ใบพัด และมอเตอร์ลูกสูบ ซึ่งมอเตอร์ลูกสูบสามารถแบ่งย่อยเพิ่มเติมเป็นมอเตอร์ลูกสูบแบบแกนตามยาวและมอเตอร์ลูกสูบแบบรัศมี
การจำแนกประเภทของปั๊มไฮดรอลิก
ประเภททั่วที่พบของปั๊มไฮดรอลิก รวมเช่น
1. ตามความสามารถในการปรับอัตราการไหล
ปั๊มแบบตัวแปร — สามารถปรับอัตราการไหลของทางออกได้ตามต้องการ
ปั๊มแบบแรงดันคงที่ — อัตราการไหลของทางออกมีค่าคงที่
2. ตามโครงสร้าง: ปั๊มเกียร์, ปั๊มใบพัด, ปั๊มลูกสูบ
ปั๊มเกียร์: มีขนาดเล็ก โครงสร้างเรียบง่าย ต้องการความสะอาดของน้ำมันต่ำ และมีต้นทุนต่ำ; อย่างไรก็ตาม เพลาของปั๊มได้รับแรงที่ไม่สมดุลมาก ส่งผลให้เกิดการสึกหรอมาก และมีปริมาณการรั่วซึมสูง
ปั๊มใบพัด: สามารถแบ่งออกเป็นแบบทำงานครั้งเดียวและแบบทำงานสองครั้ง มีอัตราการไหลสม่ำเสมอ การทำงานราบรื่น เสียงรบกวนต่ำ และมีความดันรวมถึงประสิทธิภาพเชิงปริมาตรสูงกว่าปั๊มเกียร์ แต่มีโครงสร้างซับซ้อนกว่าปั๊มเกียร์
ปั๊มลูกสูบ: มีประสิทธิภาพเชิงปริมาตรสูง การรั่วซึมน้อย และสามารถทำงานภายใต้ความดันสูง ทำให้เหมาะสมกับระบบที่ใช้พลังงานไฮดรอลิกขนาดใหญ่ อย่างไรก็ตาม มีโครงสร้างซับซ้อน ต้องการวัสดุและระดับความแม่นยำในการกลึงสูง ต้นทุนสูง และยังต้องการความสะอาดของน้ำมันในระดับสูงด้วย
องค์ประกอบของปั๊มไฮดรอลิก
ปั๊มไฮดรอลิกส่วนใหญ่ประกอบจากสามส่วนหลัก คือ ข้อต่อ ถังน้ำมันไฮดรอลิก และตัวกรอง
ข้อต่อ
เพลาขับของปั๊มไฮดรอลิกไม่สามารถทนต่อแรงรัศมีหรือแรงตามแนวแกน ดังนับไม่อนุญาตติดตั้งรอก ฟันเฟือง หรือล้อโซ่โดยตรงที่ปลายเพลา โดยทั่วมักเชื่อมต่อเพลาขับกับเพลาปั๊มผ่านข้อต่อ
หากเนื่องจากเหตุการผลิต ทำให้ความร่วมศูนย์ของปั๊มและข้อต่อเกินมาตรฐาน และเกิดการเบี่ยงเบนในระหว่างการติดตั้ง เมื่อความเร็วของปั๊มเพิ่มขึ้น แรงเหวี่งจะเพิ่มขึ้น ซึ่งอาจทำให้ข้อต่อเกิดการเปลี่ยนรูปร่าง การเปลี่ยนรูปร่างนี้ยิ่งเพิ่มแรงเหวี่งมากขึ้น สร้างวงจรที่เลวร้าย สุดท้ายนำไปสู่การสั่นสะเทือนและเสียงดัง ซึ่งส่งผลต่ออายุการใช้งานของปั๊ม นอกจากนี้ ปัจจัยอื่นๆ เช่น หมุดข้อต่อหลวม หรือยางวงแหวนสึกหรอที่ไม่ถูกเปลี่ยนทันเวลา ก็จะส่งผลต่อการเดินเครื่องของปั๊ม
ถังน้ำมันไฮโดรลิก
หน้าที่หลักของถังน้ำมันไฮดรอลิกในระบบไฮดรอลิก ได้แก่ การเก็บน้ำมัน การกระจายความร้อน การแยกอากาศที่ปะปนอยู่ในน้ำมัน และการกำจัดฟอง
เมื่อเลือกถังน้ำมัน ข้อพิจารณาแรกคือความจุของถัง: สำหรับอุปกรณ์เคลื่อนที่ โดยทั่วไปจะเป็น 2-3 เท่าของอัตราการไหลสูงสุดของปั๊ม และสำหรับอุปกรณ์ติดตั้งถาวร จะเป็น 3-4 เท่า ประการที่สอง ให้พิจารณาระดับน้ำมันในถัง: เมื่อกระบอกสูบไฮดรอลิกทั้งหมดของระบบยืดออกเต็มที่ ระดับน้ำมันในถังต้องไม่ต่ำกว่าระดับน้ำมันต่ำสุด; เมื่อลูกสูบหดกลับ ระดับน้ำมันต้องไม่เกินระดับน้ำมันสูงสุด สุดท้าย พิจารณาโครงสร้างของถังน้ำมัน: แผ่นกั้นในถังน้ำมันแบบดั้งเดิมไม่สามารถทำให้สิ่งสกปรกตกตะกอนได้อย่างมีประสิทธิภาพ ดังนั้นควรติดตั้งแผ่นกั้นแนวตั้งตามแกนตามยาวของถังน้ำมัน ควรมีช่องว่างระหว่างแผ่นกั้นนี้กับแผ่นปลายของถังน้ำมัน เพื่อให้พื้นที่ทั้งสองด้านของแผ่นกั้นเชื่อมต่อกันได้ ทางเข้าและทางออกของปั๊มไฮดรอลิกควรจัดวางไว้ที่ปลายด้านหนึ่งของแผ่นกั้นซึ่งไม่ได้ต่อเชื่อมกัน เพื่อให้ระยะห่างระหว่างน้ำมันที่เข้าและน้ำมันที่ไหลกลับไกลที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ในเวลาเดียวกัน ถังน้ำมันยังสามารถระบายความร้อนได้ดีขึ้นด้วย
เครื่องกรองน้ํามัน
โดยทั่วไป สิ่งปนเปื้อนที่มีขนาดอนุภาคต่ำกว่า 10 μ ไมครอน จะมีผลต่อปั๊มน้อยมาก แต่เมื่อขนาดอนุภาคเกิน 10 μ ไมครอน โดยเฉพาะเมื่อเกิน 40 μ ไมครอน จะส่งผลกระทบอย่างมากต่ออายุการใช้งานของปั๊ม อนุภาคสิ่งปนเปื้อนแข็งในน้ำมันไฮดรอลิกมีแนวโน้มที่จะเร่งการสึกหรอของพื้นผิวชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่สัมพัทธ์กันภายในปั๊ม ดังนั้น จำเป็นต้องติดตั้งไส้กรองน้ำมันเพื่อลดระดับความปนเปื้อนของน้ำมัน ความละเอียดของการกรองที่แนะนำมีดังนี้: 10~15 μ ไมครอน สำหรับปั๊มลูกสูบแบบแกนกลาง 25 μ ไมครอน สำหรับปั๊มใบพัด และ 40 μ ไมครอน สำหรับปั๊มเฟือง การใช้ไส้กรองน้ำมันที่มีความแม่นยำสูงสามารถยืดอายุการใช้งานของปั๊มไฮดรอลิกได้อย่างมาก
บทความ แปลว่า อะไหล่
มอเตอร์ไฮดรอลิกคือองค์ประกอบขับเคลื่อนที่เปลี่ยนพลังงานความดันของของเหลวให้กลายเป็นพลังงานกล เพื่อส่งออกแรงบิดและการเคลื่อนไหวหมุน และมีบทบาทสำคัญในระบบไฮดรอลิก
มอเตอร์ไฮดรอลิกส่วนใหญ่แบ่งออกเป็นสองประเภท คือ มอเตอร์แรงบิดต่ำและมอเตอร์แรงบิดสูง ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีไฮดรอลิกอย่างต่อเนื่องไปสู่ความดันสูงและกำลังสูง รวมกับความสำคัญที่เพิ่มขึ้นต่อสิ่งแวดล้อม ทำให้ actuators ไฮดรอลิกถูกเรียกร้องมีคุณลักษณะเช่น เสียงต่ำ มลภาวะต่ำ และการดำเนินงานที่เรียบลื่น ดังเหตุนี้ มอเตอร์แรงบิดสูงได้กลายเป็นหนึ่งในแนวโน้มการพัฒนา
จากมุมมองของการแปลงพลังงาน ปั๊มไฮดรอลิกและมอเตอร์ไฮดรอลิกเป็นส่วนประกอบไฮดรอลิกที่สามารถกลับผิ่น: เมื่อป้อนของเหล็กทำงานเข้าไปในปั๊มไฮดรอลิกใดก็สามารถเปลี่ยนเป็นสภาวะการทำงานของมอเตอร์ไฮดรอลิก; ในทางกลับ เมื่อเพลาหลักของมอเตอร์ไฮดรอลิกถูกหมุนด้วยแรงบิดภายนอกก็สามารถเปลี่ยนเป็นสภาวะการทำงานของปั๊มไฮดรอลิก นี่เป็นเพราะทั้งสองมีองค์ประกอบโครงสร้างพื้นฐานเดียวกัน นั่นคือ ช่องที่สามารถปิดผิ่นสนิทและมีปริมาตรที่เปลี่ยนผันเป็นระยะ พร้อมกลไกการจ่ายน้ำมันที่สอดคล้อง
บทบาทของปั๊มไฮดรอลิกในระบบไฮดรอลิก
พูดอย่างง่ายๆ ปั๊มไฮดรอลิกคืออุปกรณ์ที่เปลี่ยนพลังงานกลเป็นพลังงานไฮดรอลิก ระบบส่งกำลังไฮดรอลิกใช้ปั๊มไฮดรอลิกหลายประเภทเพื่อเอาชนะแรงต้านทานและสร้างกำลังขับ
ตัวอย่างเช่น ในระบบไดรฟ์ไฮดรอลิก เช่น เครื่องจักรขุดดิน ปั๊มไฮดรอลิกทำหน้าที่จ่ายแรงดันที่จำเป็นในการยกยานพาหนะหรือวัตถุหนัก เครื่องจักรก่อสร้างขนาดใหญ่ส่วนใหญ่จะติดตั้งปั๊มไฮดรอลิก ซึ่งเป็นชิ้นส่วนหลักของระบบไฮดรอลิก
นอกจากอุปกรณ์ขนาดใหญ่แล้ว ยังมีปั๊มไฮดรอลิกขนาดเล็กที่ใช้ขับเคลื่อนเครื่องมือไฮดรอลิกต่างๆ เช่น เครื่องตัด เครื่องอัด และเลื่อยไฮดรอลิก เป็นต้น เครื่องมือเหล่านี้ทั้งหมดต้องอาศัยปั๊มไฮดรอลิกในการทำงานอย่างมีประสิทธิภาพ
ความแตกต่างระหว่างปั๊มไฮดรอลิกกับปั๊มทั่วไป
ความแตกต่างที่ใหญ่ทั้งหมดระหว่างปั๊มไฮดรอลิกกับปั๊มทั่วทั่วอยู่ในวิธีการทำงาน ปั๊มทั่วทั่วมักรักษาอัตราการไหลของของเหลวคงที่ ในขณะที่อัตราการไหลของปั๊มไฮดรอลิกมีความสัมพันธ์อย่างใกล้กับความดันของภาระ
ยิ่งกว่านั้น หน้าที่ของพวกเขาก็ต่างกัน ปั๊มไฮดรอลิกต้องเอาชนะความดันที่เกิดจากภาระของระบบ ในขณะที่ปั๊มทั่วทั่วมีหน้าที่เพียงแค่ลำเลียงหรือหมุนเวียนของเหลวอย่างต่อเนื่อง
หน้าที่ของมอเตอร์ไฮดรอลิก
มอเตอร์ไฮดรอลิกเป็นองค์ประกอบตัวหมุนที่สร้างการเคลื่อนที่ หรือเรียกอีกชื่อคือ แอคทูเอเตอร์หมุน หน้าที่หลักคือแปลงพลังงานไฮดรอลิกเป็นพลังงานกล เพื่อขับเคลื่อนภาระให้เคลื่อนที่
กำลังขับออกของมอเตอร์ไฮดรอลิกถูกกำหนดโดยความตกของความดันและอัตราการไหลของน้ำมันไฮดรอลิก กล่าวอีกนัยคือ กำลังขับออกของมอเตอร์ไฮดรอลิกสัดส่วนโดยตรงกับความเร็วการหมุนของมัน
หลักการทำงานร่วมระหว่างปั๊มไฮดรอลิกและมอเตอร์ไฮดรอลิก
หลังจากที่เข้าใจหน้าที่ของปั๊มไฮดรอลิกและมอเตอร์ไฮดรอลิกแล้ว ลองมาดูว่าอุปกรณ์ทั้งสองทำงานร่วมกันในระบบอย่างไร
ขั้นตอนแรก ปั๊มไฮดรอลิกจะเปลี่ยนพลังงานกลจากเครื่องต้นกำลัง (เช่น มอเตอร์ไฟฟ้าหรือเครื่องยนต์ดีเซล) ให้เป็นพลังงานไฮดรอลิก ซึ่งมีอยู่ในรูปของน้ำมันไฮดรอลิกที่ไหล
ต่อมา มอเตอร์ไฮดรอลิกจะรับพลังงานไฮดรอลิกที่สร้างโดยปั๊มไฮดรอลิก และแปลงกลับเป็นพลังงานกลอีกครั้ง เพื่อนำไปใช้ขับเคลื่อนภาระให้ทำงาน
หลังจากกระบวนการแปลงพลังงานนี้เสร็จสิ้นโดยมอเตอร์ไฮดรอลิก ระบบโดยรวมก็จะมีพลังงานกลที่จำเป็นสำหรับการดำเนินงาน ระบบไฮดรอลิกถูกใช้อย่างแพร่หลายในชีวิตประจำวันของเรา เช่น ลิฟต์ เครื่องจ่ายน้ำมัน และสิ่งอำนวยความสะดวกในสวนสนุก ต่างก็อาศัยการทำงานร่วมกันของปั๊มไฮดรอลิกและมอเตอร์ไฮดรอลิก
คำถามที่พบบ่อย (FAQ)
1. ความแตกต่างระหว่างปั๊มไฮดรอลิกกับมอเตอร์ไฮดรอลิกคืออะไร
คำตอบ: ปั๊มไฮดรอลิกเปลี่ยนพลังกลเป็นพลังไฮดรอลิก (ของเหลวภายความดัน) ในขณะที่มอเตอร์ไฮดรอลิกเปลี่ยนพลังไฮดรอลิกกลับเป็นพลังกล (แรงบิดและการเคลื่อนที่แบบหมุน)
2. ประเภทหลักของมอเตอร์ไฮดรอลิกคืออะไร?
คำตอบ: มอเตอร์ไฮดรอลิกแบ่งออกเป็นสองประเภทหลักคือ
มอเตอร์ความเร็วต่ำแรงบิดสูง (LSHT)
มอเตอร์ความเร็วสูงแรงบิดต่ำ (HSLT)
นอกจากนี้ ตามโครงสร้าง ยังรวมมอเตอร์เกียร์ มอเตอร์ใบพัด และมอเตอร์ลูกสูบ (รวมประเภทลูกสูบแบบแกนและลูกสูบแบบรัศมี)
3. ปั๊มไฮดรอลิกทั่วที่พบบ่อยและวิธีการจำแนกประเภทคืออะไร?
คำตอบ: ปั๊มไฮดรอลิกมักจำแนกตามสองวิธีดังนี้
ความสามารถในการปรับอัตราการไหล: ปั๊มตัวแปร (สามารถปรับ) และปั๊มคงที่ (อัตราการไหลคงที่)
ประเภทโครงสร้าง: ปั๊มเกียร์ ปั๊มใบพัด และปั๊มลูกสูบ
ปั๊มเกียร์: มีขนาดเล็ก โครงสร้างเรียบง่าย ต้นทุนต่ำ แต่มีการสึกหรอและรั่วซึมสูง
ปั๊มใบพัด: การไหลสม่ำเสมอ การทำงานราบรื่น เสียงรบกวนต่ำ ประสิทธิภาพสูงกว่าปั๊มเกียร์ แต่มีโครงสร้างซับซ้อน
ปั๊มลูกสูบ: มีประสิทธิภาพเชิงปริมาตรสูง การรั่วซึมต่ำ สามารถทำงานภายใต้ความดันสูง เหมาะสำหรับระบบที่ต้องการกำลังสูง แต่มีต้นทุนสูง และต้องการความสะอาดของน้ำมันสูง
4. ส่วนประกอบของระบบปั๊มไฮดรอลิกมีอะไรบ้าง?
คำตอบ: ระบบปั๊มไฮดรอลิกโดยทั่วไปประกอบด้วย:
ข้อต่อ (เชื่อมต่อเพลาขับกับเพลาปั๊ม)
ถังน้ำมันไฮดรอลิก (เก็บน้ำมัน กระจายความร้อน แยกอากาศ และลดฟอง)
ตัวกรอง (ลดอนุภาคสิ่งปนเปื้อนในน้ำมัน)
เพื่อให้มั่นใจในความน่าเชื่อถือของระบบ จำเป็นต้องจัดตำแหน่งข้อต่อให้เหมาะสม ขนาดและความออกแบบของถังน้ำมันต้องเหมาะสม และเลือกตัวกรองที่มีความละเอียดถูกต้อง
5. มอเตอร์ไฮดรอลิกทำหน้าที่อะไรในระบบ?
คำตอบ: มอเตอร์ไฮดรอลิกจะรับของเหลวที่มีแรงดัน เปลี่ยนพลังงานไฮดรอลิกเป็นพลังงานกล และส่งออกแรงบิดและการเคลื่อนไหวแบบหมุน พลังงานขาออกขึ้นอยู่กับการตกของความดันในของเหลวและอัตราการไหล ดังนั้นเมื่ออัตราการไหลหรือความดันเปลี่ยนแปลง พลังงานขาออกของมอเตอร์จะเปลี่ยนแปลงตามไปด้วย
6. ปั๊มไฮดรอลิกและมอเตอร์ไฮดรอลิกทำงานร่วมกันอย่างไร
คำตอบ: ในระบบไฮดรอลิก:
ปั๊มไฮดรอลิกจะเปลี่ยนพลังงานกลที่ได้จากเครื่องต้นกำลัง (เช่น มอเตอร์ไฟฟ้าหรือเครื่องยนต์ดีเซล) ให้เป็นพลังงานของของเหลว
มอเตอร์ไฮดรอลิกจะรับของเหลวนี้ที่มีแรงดันและเปลี่ยนมันกลับมาเป็นพลังงานกลเพื่อขับเคลื่อนภาระ
ผ่านกระบวนการเปลี่ยนแปลงพลังงานนี้ ระบบสามารถสร้างผลลัพธ์ทางกลที่ต้องการได้
7. ทำไมความสะอาดของน้ำมันและการกรองจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งในระบบไฮดรอลิก
คำตอบ: อนุภาคของแข็งในน้ำมันไฮดรอลิก (โดยเฉพาะที่มีขนาดใหญ่กว่า 10 μ ไมครอน โดยเฉพาะที่ใหญ่กว่า 40 μ ม) สามารถทำให้เกิดการสึกหรอของชิ้นส่วนภายในปั๊มและมอเตอร์มากขึ้น ส่งผลให้ประสิทธิภาพและความทนทานลดลง การติดตั้งตัวกรองที่มีความละเอียดเหมาะสม (เช่น 10-15 μ ไมครอน สำหรับปั๊มลูกสูบแบบแกนกลาง 25 μ ม. สำหรับปั๊มแบบใบพัด 40 μ ม. สำหรับปั๊มเฟือง) สามารถช่วยรักษาระบบให้มีความน่าเชื่อถือได้อย่างมีประสิทธิภาพ
8. หากปั๊มไฮดรอลิกของฉันมีเสียงดังหรือสั่นสะเทือน ฉันควรตรวจสอบอะไรบ้าง
คำตอบ: สาเหตุทั่วไป ได้แก่
- การจัดตำแหน่งปั๊มกับคัปปลิ้ง/เพลาไม่ตรงกัน
- ความเร็วหรือภาระงานเกินค่าที่กำหนด
- การรั่วของอากาศหรือการเกิดฟองอากาศในท่อทางดูด
- ความสะอาดของน้ำมันไม่เพียงพอ หรือปริมาณ/ชนิดของน้ำมันไม่ถูกต้อง
- การสึกหรอหรือความเสียหายของคัปปลิ้งหรือชิ้นส่วนภายในปั๊ม
การแก้ไขปัญหาเหล่านี้ช่วยลดเสียงรบกวน การสั่นสะเทือน และยืดอายุการใช้งานของปั๊ม
9. ปั๊มไฮดรอลิก "สร้าง" ความดันในระบบหรือไม่
คำตอบ: ที่จริงแล้ว ไม่ใช่ทั้งหมด หน้าที่หลักของปั๊มไฮดรอลิกคือการผลิตอัตราการไหล ส่วนความดันจะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่ออัตราการไหลนี้พบกับแรงต้านทานในระบบ (เช่น โหลด วาล์ว หรือแอคทูเอเตอร์) ดังนั้นจึงไม่ถูกต้องนักที่จะกล่าวว่าปั๊มเป็นผู้สร้างความดันเพียงอย่างเดียว
10. มีตัวชี้วัดประสิทธิภาพใดบ้างสำหรับปั๊มและมอเตอร์ไฮดรอลิก
คำตอบ: ตัวชี้วัดประสิทธิภาพที่สำคัญ ได้แก่
- ประสิทธิภาพเชิงปริมาตร: อัตราการไหลจริง ÷ อัตราการไหลเชิงทฤษฎี
- ประสิทธิภาพเชิงกล/ไฮดรอลิก: แรงบิดตามทฤษฎี ÷ แรงบิดจริง (หรือสัมพันธ์กับการสูญเสียเชิงกล)
- ประสิทธิภาพโดยรวม: ประสิทธิภาพเชิงปริมาตร × ประสิทธิภาพเชิงกล/ไฮดรอลิก