แม่แรงระบบไฮดรอลิก

เมื่อครั้งที่แล้วเราได้ทราบถึงความหมายและชนิดของแม่แรงกันไปแล้ว คราวนี้เราจะมาทำความรู้จักกับแม่ชนิดแรกนั้นก็คือ"แม่แรงระบบไฮดรอลิก"กันนะครับ
ก่อนอื่นเรามารู้จักกับระบบไฮดรอลิกกันก่อน ซึ่งผู้ที่คิดค้นระบบนี้ขึ้นมาก็คือ"แบลส ปาสกาล (Blaise Pascal, ค.ศ. ๑๖๒๓-๑๖๖๒)" เป็นนักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส ได้สรุปเป็นกฎไว้ว่า "ของเหลวภายในภาชนะซึ่งมีช่องทะลุถึงกันได้ ความดันในของเหลวที่ระดับเดียวกันจะต้องมีค่าเท่ากัน ในขณะเมื่อไม่มีการไหล" ความดันคือแรงต่อหน่วยเนื้อที่ ถ้ามีกระบอกสูบสองกระบอก มีขนาดใหญ่อันหนึ่งและเล็กอันหนึ่ง มีท่อต่อให้น้ำมันภายในกระบอกทั้งสองไหลถึงกันได้ เมื่อกดลูกสูบเล็กลงน้ำมันจะถูกอัดไปดันให้ลูกสูบใหญ่ลอยขึ้น ถ้าออกแรงกด P บนลูกสูบเล็กซึ่งมีพื้นที่หน้าตัด a จะเกิดแรงยก W ใต้ลูกสูบใหญ่ซึ่งมีพื้นที่หน้าตัด A ตามกฎของปาสกาล ความดันของน้ำมันที่ระดับเดียวกันในกระบอกทั้งสองต้องเท่ากัน นั่นคือ P/a = W/A ดังนั้น ถ้าลูกสูบใหญ่มีพื้นที่หน้าตัดเป็น ๑๐ เท่าของอันเล็ก แรงที่ใช้กดบนลูกสูบเล็กจะเป็นเพียงหนึ่งในสิบของน้ำหนักที่ต้องการยกทางลูกสูบใหญ่เท่านั้น นี่คือหลักเกณฑ์ที่ใช้ในแม่แรงไฮดรอลิกทั้งหลายดังเช่นที่เราเห็นในอู่บริการรถยนต์ และตามข้อดันใบมีดของรถดันเกลี่ยดิน เป็นต้น

ระบบไฮดรอลิก (HYDRAULIC SYSTEM) คือ ระบบการสร้างควบคุมและถ่ายทอดพลังงานกำลังงาน โดยอัดน้ำมันไฮดรอลิกให้มีความสูงเพื่อให้แรงมาก ไปให้อุปกรณ์เปลี่ยนความดันของน้ำมันไฮดรอลิก(Hydraulic Oil) เป็นพลังงานกล (Actuator) หรือ (Hydraulic Cylinder) ไปชุดงาน โดยระบบต้องอาศัยอุปกรณ์หลักๆ ดังนี้

ปั๊มไฮดรอลิก (Hydraulic pump) อุปกรณ์สร้างความดันน้ำมันให้สูงขึ้น
วาล์วไฮดรอลิก (Hydraulic valve) อุปกรณ์ควบคุมแรงดัน , อุปกรณ์ควบคุมการไหล ,อุปกรณ์ควบคุมทิศทาง
อุปกรณ์ Actuator หรือ กระบอกสูบไฮดรอลิก (Hydraulic cylinder)
ท่อไฮดรอลิก (Hydraulic pipe) สำหรับส่งผ่านน้ำมันไฮดรอลิกไปยังอุปกรณ์ไฮดรอลิกต่างๆ
น้ำมันไฮดรอลิก (Hydraulic oil) เป็นของเหลวที่ส่งผ่านความดันให้เป็นพลังงานกล
ถังน้ำมันไฮดรอลิก (Oil tank , Reservoir)

ปั๊มไฮดรอลิก (HYDRAULIC PUMP)เปรียบเสมือนหัวใจของระบบไฮดรอลิก (Hydraulic System) ซึ่งทำหน้าที่เปลี่ยนแปลง พลังงานไฟฟ้า เช่น กำลังจาก มอเตอร์ไฟฟ้าให้เป็นพลังงานของไหลในรูปของอัตราการไหลและความดันซึ่งจะเปลี่ยนเป็นพลังงานกลอีกทีเพื่อนำไปใช้งานที่แรงมากๆ โดยทั่วไปแล้วปั๊มไฮดรอลิก (Hydraulic pump)สามารถแบ่งเป็น2แบบคือ

1.ชนิดปริมาตรคงที่ (Fix displacement) คือ ชนิดที่ปริมาตรของของเหลวที่ถูก ส่งออกจากปั๊มแต่ละวงจรของการเคลื่อนที่จะคงที่ตลอดเวลา ไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้

2.ชนิดปริมาตรเปลี่ยนแปลง (Variable displacement) คือ ชนิดที่ปริมาตรของ ของเหลวที่ถูกส่งออกจากปั๊มแต่ละวงจรของการเคลื่อนที่สามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยการปรับตั้งกลไกภายในของปั๊ม

ปั๊มไฮดรอลิกที่นิยมใช้กันอยู่ในปัจจุบันจะมีทั้งชนิดปริมาตรคงที่และ ชนิดปริมาตรเปลี่ยนแปลงโดยทั่วๆไปแล้วปั๊มไฮดรอลิกนิยม แบ่งตามลักษณะโครงสร้างของปั๊ม ซึ่งจะแบ่งออกเป็น 3แบบ คือ ปั๊มแบบเฟืองเกียร์ (Gear pump) ,ปั๊มแบบใบพัด (Vane pump) และ ปั๊มแบบลูกสูบ (Piston pump)

ปั๊มไฮดรอลิกแบบเฟืองนี้เป็นชนิดปริมาตรคงที่ (Fixed displacement) สำหรับระบบไฮดรอลิกในปัจจุบัน ปั๊มแบบเฟืองจะเป็นที่นิยมมากเพราะเป็นแบบที่ไม่ยุ่งยากและราคาถูก ซึ่งที่มีใช้กันอยู่สามารถจำแนกได้ดังนี้

ปั๊มชนิดเฟืองนอก (External gear pump) ประกอบด้วยเฟืองที่มีฟันด้านนอก ขบกันคู่หนึ่ง สวมพอดีอยู่ในเสื้อปั๊ม (Pump body or pump housing) เฟืองตัวหนึ่งจะยึดติดกับเพลาที่ต่อเข้ากับตัวขบซึ่งอาจจะเป็นเครื่องยนต์ หรือมอเตอร์ไฟฟ้าก็ได้ เพลานี้จะมีแบริ่งหรือบูช (bearing or bushing)รองรับกับเสื้อปั๊ม ส่วนเฟืองอีกตัวหนึ่งก็จะติดกับเพลาซึ่งหมุนได้อิสระ โดยจะมีแบริ่งหรือบูชรองรับกับเสื้อปั๊มเช่นกัน ที่เสื้อปั๊มจะมีทางน้ำมันไฮดรอลิกเข้าและทางน้ำมันไฮดรอลิกออกด้วย การทำงานของปั๊มไฮดรอลิกแบบนี้เมื่อเฟืองตัวที่ติดกับตัวขับถูกขับให้หมุน ก็จะทำให้เฟืองอีกตัวหนึ่งที่ขบกันหมุนไปด้วย การที่เฟืองทั้งสองสวมพอดีอยู่ในเสื้อปั๊มนั้น น้ำมันที่ทางเข้าของปั๊มก็จะถูกกวาดเข้าไปอยู่ระหว่างฟันเฟืองและ เสื้อปั๊ม โดยไม่มีการรั่วไปไหนจนกระทั่งถึงทางออก น้ำมันที่ถูกกักไว้ในร่องฟันเฟืองก็จะถูกส่งออกไป ส่วนเฟืองทั้งสองขบกันอยู่ตลอดเวลา ก็จะทำหน้าที่เป็นที่ป้องกันไม่ให้น้ำมันไฮดรอลิกที่ทางออกไป ย้อนกลับไปที่ ช่องทางเข้าปั๊ม

แม่แรงไฮดรอลิค หรือ เจค ที่เรียกตามภาษาชาวบ้าน ในท้องตลาดมีหลากหลายชนิดแต่ละชนิดก็มีการใช้งานที่แตกต่างกันออกไปขึ้นอยู่กับว่าเราจะเอาไปใช้งานประเภทไหน เช่น แม่แรงยกรถแบบตะเฆ้ แม่แรงแบบนี้จะมีฐานกว้างและมีล้อไว้เพื่อลากเคลื่อนย้ายไปมา เป็นที่นิยมตามศูนย์ซ่อมรถและตามลานจอดรถทั่วไป