วงจรการใช้มอเตอร์ไฮดรอลิค

วงจรการใช้มอเตอร์ไฮดรอลิก

 มอเตอร์ไฮดรอลิกนับได้ว่ามีบทบาทสำคัญในวงการอุตสาหกรรมในปัจจุบัน โดยเฉพาะในงานการขับโหลดในแนวหมุน ทั้งนี้เนื่องจากมอเตอร์ไฮดรอลิกสามารถทนต่อการทำงานเกินกำลัง สามารถเพิ่มหรือลดความเร็ว อัตราเร่ง แรงบิด สามารถหมุนกลับทิศทางได้ทันทีทันใด หรือสามารถหยุดทันทีทันใดในตำแหน่งที่ต้องการ การนำมอเตอร์ไฮดรอลิกไปใช้งานเพื่อขับโหลดโดยทั่วไปมักเรียกว่า"การส่งผ่านกำลังแบบไฮโดรสแตติก(hydrostatic transmission)" ซึ่งแบ่งได้เป็น 2 แบบคือ

 1. การส่งผ่านกำลังแบบวงรอบเปิด (Open loop)

        การส่งผ่านกำลังแบบวงรอบเปิดประกอบด้วย ถังพักน้ำมัน ปั๊มแบบจ่ายน้ำมันคงที่ วาล์วปลดความดัน และวาล์วควบคุมทิศทาง ชึ่งใช้บังคับทิศทางการหมุนของมอเตอร์ไฮดรอลิก ความเร็วของมอเตอร์จะขึ้นอยู่กับอัตราการจ่ายน้ำมันของปั๊มและปริมาตรของมอเตอร์ ในการทำงานของวงจรน้ำมันจะถูกส่งเข้าสู่วงจรเพื่อทำงานแล้วไหลกลับถังพักก่อนที่จะถูกดูดกลับไปใช้ใหม่ ดังแสดงในรูป

        เมื่อต้องการหยุดการหมุนของมอเตอร์ก็ให้วาล์วควบคุมทิศทางอยู่ตำแหน่งกลางเพื่อปิดกั้นน้ำมันที่ไหลเข้าออกมอเตอร์ ในกรณีที่มอเตอร์มีโหลดไม่มากเราสามารถหยุดการหมุนของมอเตอร์ได้แต่กรณีที่มีโหลดมากๆการหยุด มอเตอร์โดยทันทีทันใดจะทำได้ยากขึ้นเพราะโหลดมีแรงเฉื่อย ซึ่งพยายามหมุนต่อไปชั่วขณะหนึ่งก่อนที่จะหยุด เป็นผลให้ความดันในท่อทางออกของมอเตอร์สูงขึ้นซึ่งเป็นอันตรายแก่ท่อทางอย่างมาก

การป้องกันอันตรายที่จะเกิดขึ้นกับท่อทางอันเนื่องมาจากแรงเฉื่อยของโหลด เราสามารถกระทำได้โดยการเพิ่มเบรกวาล์วเข้าไปในวงจรดังแสดงในรูป แต่เมื่อความดันของไพล็อตมีค่าสูงกว่าความดันที่ปรับตั้งไว้ เบรกวาล์วก็จะเปิดน้ำมันไหลกลับถังพักได้ ดังนั้นการปรับตั้งความดันที่เบรกวาล์วต้องมีความเหมาะสมและสอดคล้องกับโหลด (สำหรับในบางบริษัทผู้จัดจำหน่ายอาจใช้วาล์วปลดความดันหรือ pressure relief valve ทำหน้าที่แทนเบรกวาล์ว)

 รูปที่ 12.14 การส่งผ่านกำลังแบบวงรอบเปิด

  อย่างไรก็ตามการใช้เบรกวาล์วที่ผ่านมานั้นเรายังไม่ได้กล่าวถึงปัญหาของโพรงอากาศที่เกิดขึ้นเมื่อให้มอเตอร์หยุดหมุน กล่าวคือมอเตอร์ไฮดรอลิกไม่สามารถที่จะหยุดหมุนได้ทันทีเมื่อสั่งให้หยุดแต่จะมีแรงเฉื่อยอันเนื่องมาจากโหลด ชึ่งการหมุนต่อดังกล่าวจะทำให้ด้านน้ำมันเข้ามอเตอร์กลายเป็นสูญญากาศอันเป็นสาเหตุให้เกิดฟองอากาศหรือคาวิเตชัน เพราะฉะนั้นจึงจำเป็นที่จะต้องป้องกันเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นด้วยการต่อท่อน้ำมันเข้าทางเข้าของมอเตอร์ไฮดรอลิก (ผ่านเช๊ควาล์ว) ดังแสดงด้วยตัวอย่างวงจรในรูป

รูปที่ 12.15 การใช้เบรกวาล์วในจรจรการใช้มอเตอร์ไฮดรอลิก

2. กาส่งผ่านกำลังแบบวงรอบปิด (closed loop)

        กาส่งผ่านกำลังแบบวงจรปิด ประกอบด้วยปั๊มหลักซึ่งเป็นปั๊มแบบปรับอัตราการจ่ายน้ำมันได้ ในบางกรณีอาจมีปั๊มช่วยตัวเล็กเพิ่มเข้าไปในระบบเพื่อคอยเติมน้ำมันอันเนื่องมาจากการรั่วของปั๊มและมอเตอร์ ชึ่งโดยทั่วไปปั๊มที่เสริมเข้ามาจะทำหน้าที่เสริมน้ำมันทางด้านความดันสูงและด้านความดันต่ำ ในขณะที่ส่งน้ำมันเข้าไปในระบบยังมีน้ำมัน (ความดัน) อย่างเพียงพอ น้ำมันที่ถูกส่งเข้าไปก็จะถูกระบายออกทางวาล์วปลดความดัน ส่วนถังพักน้ำมันที่ใช้จะมีขนาดเล็กกว่าปกติเนื่องจากน้ำมันส่วนใหญ่จะคงหมุนเวียนอยู่ในระบบ นอกจากนั้นในบางกรณีอาจใช้ชุดระบายความร้อนของน้ำมันตั้งเข้าไปในระบบด้วยโดยติดตั้งเข้ากับช่องระบาย (case drain) ของปั๊ม

        การใช้เบรกวาล์ว 2 ตัว ชึ่งต่อกับทิศทางน้ำมันเข้าและออกของมอเตอร์ไฮดรอลิก (ชนิดหมุนได้ทั้งสองทิศทาง) อาจเรียกชื่ออีกอย่างได้ว่า "cross-over relief valve"การทำงานของวงจรในรูปนี้สามารถนำเอาความดันย้อนกลับ ของเบรกวาล์วแต่ละตัวไปหยุดหรือหน่วงการหมุนของมอเตอร์ในแต่ละทิศทางได้ ส่วนการป้องกันการเกิดโพรงอากาศที่เกิดขึ้นในมอเตอร์จะมีการดึงน้ำมันจากปั๊มเสริมผ่านเช็ควาล์วในแต่ละทิศทางชึ่งสัมพันธ์กับการเบรกหรือหยุด

        หากกล่าวไปแล้วการส่งผ่านกำลังไฮโดรสแตติกแบบวงรอบปิดนั้น มีข้อได้เปรียบอยู่หลายประการ คือ การเบรกสามารถทำได้อย่างรวดเร็ว สามารถกับทิศทางการหมุนได้อย่างทันทีทันใด ถังพักน้ำมันขนาดเล็กกว่าปกติ แรงบิดเอาต์พุตของมอเตอร์คงที่ และสามารถปรับย่านแรงบิด/ความเร็วได้อย่างต่อเนื่อง

รูปที่ 12.16 การส่งผ่านกำลังแบบวงรอบปิด

ข้อมูลจาก

http://www.loeitech.ac.th/~napat/circuithydraulic/usedmotorhydaulic.htm