ไฮดรอลิคของโลดเดอร์

            เมื่อพูดถึงแต่แบ็กโฮ  เราก็มักจะลืมตัวโลดเดอร์ไป   ซึ่งมีสำคัญไม่ยิ่งหย่อนกว่าแบ็กโฮเลย   กระบอกไฮดรอลิคของโลดเดอร์ทำงานเป็นคู่  จึงจะเกิดสมดุล เพราะต้องยกถังขนาดใหญ่

            บริษัท Caterpillar  ผู้ผลิตแบ็กโฮรายใหญ่  ออกแบบโลดเดอร์อยู่  2  แบบ   คือ 1.  เป็นถังยึดสีเหลือง  ( Single tilt)  และ 2. ถังขนานสีดำ ( Parrallel lift)   ทั้งสองแบบใช้กระบอกไฮดรอลิคยก   โดยด้านหนึ่งของลูกสูบยึดกับเทรกเตอร์  และอีกด้านหนึ่งยกถัง  เฉพาะถังขนานสีดำ   จะมีกระบอกสูบเพิ่มขึ้นพิเศษอีกคู่ยึดกับถัง  เพื่อทำให้ถังสามารถขนานกับพื้นได้ตลอด

            กลไกที่ต่อกับถังขนานสีดำ แยกเป็นแปดส่วน    (eight-bar-linkage)  เพิ่มประสิทธิภาพของการขน     กล่าวคือ เมื่อ กระบอกไฮดรอลิคยกถังดำขึ้น  ถังจะต้องขนานกับพื้นดินอยู่เสมอ  ไม่เอียง  ยกตัวอย่างเช่น  ใช้ขนส้ม  เมื่อยกขึ้น ผลส้มจะได้ไม่ตกลงจากถัง   แต่ถ้าเป็นถังเหลือง  คงตกระเนระนาดเต็มพื้นไปหมด เป็นต้น

โลดเดอร์ทำงานได้หลายแบบ

            เทคโนโลยีที่น่าสนใจหนึ่งของแบ็กโฮคือ  ไรท์คอนโทรล ( ride control)   เมื่อแบ็กโฮแบกรับน้ำหนักเต็มที่ และกำลังเคลื่อนที่  เนื่องจากน้ำหนักที่มาก  เมื่อเทียบกับล้อที่มีขนาดเล็ก  ทำให้รถขาดความเสถียรภาพ เวลาวิ่งจะไม่นิ่มและสั่นสะเทือน

            ระบบไรท์คอนโทรล ใช้ ตัวดูดซํบแรงสั่นสะเทือน  (Shock  absorber)    มันจะผลักน้ำมันในลูกสูบให้ไหลย้อนกลับไปยัง  แอคคิวมูเลเตอร์ ( Accumulator)  ภายในบรรจุแก๊สไนโตรเจน  เมื่อแก๊สถูกอัดกระแทก  ทำหน้าที่เหมือนสปริง  ดูดซับการสั่นสะเทือน  และลดการสั่นสะเทือนลง  ทำให้แบ็กโฮกลับเข้าสู่สมดุลได้อย่างรวดเร็ว

ควบคุมแบ็กโฮโลดเดอร์

            อุปกรณ์ไฮดรอลิคของแบ็กโฮมีหลายชิ้น  เฉพาะแขนของแบ็กโฮมีจุดหมุน ถึง  4  จุด  (บางรุ่นมีถึง  5  จุด)   โลดเดอร์มีจุดหมุน  2  ถึง  3  จุด  การควบคุมด้วยตัวคนเดียวจึงไม่ใช่เรื่องง่าย  ทั้งยังต้องควบคุม ตัวสเตบิไลเซอร์  และหมุนแทรกเตอร์ไปรอบๆด้วย

แบ็กโฮควบคุมด้วยจอยสติก 2  อัน

            จอยสติกทั้งสอง มีหน้าที่ดังนี้

·       จอยสติกตัวซ้าย เลื่อนแขนบูม  และ เลื่อนแบ็กโฮจากด้านหนึ่งไปอีกด้านหนึ่ง

·       จอยสติกตัวขวา  เลื่อนแขนสติก  และถังขุด

·       โยกจอยสติกเข้าหาตัว  เลื่อนแขนบูมหรือแขนสติก  เข้าหาตัว   ถ้าดันจอยสติกออกจากตัว  จะเลื่อนแขนบูมหรือแขนสติก ออกจากตัว

·       โยกจอยสติกตัวซ้ายไปทางซ้าย  จะสวิงแบ็กโฮทั้งหมดไปทางซ้าย และถ้าโยกทางขวา  จะสวิงแบ็กโฮไปทางขวา

·       โยกจอยสติกตัวขวาไปทางซ้าย   กวักถังขุดเข้า  และถ้าโยกไปทางขวา  จะเงยถังขุดออก

แขนของแบ็กโฮทำงานได้ในวงกว้าง

            ผู้ควบคุมรถแบ็กโฮต้องได้รับการฝึกฝน เหมือนกับการฝึกหัดขับรถ   แรกเริ่มผู้เริ่มฝึกจะรู้สึกแปลกกับอุปกรณ์ต่างๆที่อยู่รอบตัว  และต้องจดจำการใช้งานในเบื้องต้น ขับผิดบ้างถูกบ้าง อยู่หลายวัน แต่เมื่อฝึกใช้ซ้ำไปมาทุกๆวันจนชำนาญคล่องแคล่ว  การกระทำจะเป็นไปโดยอัตโนมัติ   ตอนนี้ไม่ต้องมัวพะวงอุปกรณ์รอบข้างอีกแล้ว  ขับได้ปร๋อ  เช่นเดียวกันกับรถแบ็กโฮ  แรกๆก็เงอะงะ  หลังจากชำนาญ สามารถควบคุมได้ดังใจ

            ส่วนเทคนิคต่างๆของการขุด ให้มีประสิทธิภาพสูงสุด  การวางมุมของถังขุด  ควรจะเป็นเท่าไร กับดินลักษณะใด   ผู้ควบคุมจะเรียนรู้จากการใช้งานได้เอง

โลดเดอร์ถูกควบคุมด้วยจอยสติกเพียงตัวเดียว

            การควบคุมโลดเดอร์ทำได้ง่าย  เพราะมีแค่  ยก ตัก  และเท  ตัวควบคุมใช้จอยสติกทางขวามือเพียงตัวเดียว   ถ้าดึงจอยสติกเข้าหาตัว  โลดเดอร์ถูกยกขึ้น   ผลักจอยสติกออก  โลดเดอร์ถูกยกลง  ถ้าต้องการเท ให้โยกจอยสติกไปทางขวา   ต้องการตัก ให้โยกไปทางซ้าย

            การควบคุมโลดเดอร์ง่ายกว่าการควบคุมแบ็กโฮ  อย่างไรก็ตาม ผู้ควบคุมต้องฝึกฝนให้เกิดความชำนาญ เพราะต้องควบคุมการเคลื่อนที่ของรถด้วย  ซึ่งมีทั้งพวงมาลัย  คันเร่ง  เบรก และเกียร์  ทั้งโลดเดอร์ และแทรกเตอร์ ได้กำลังจากเครื่องยนต์เดียวกัน

ส่วนที่ใช้ควบคุมแบ็กโฮ  เมื่อคุณโยกจอยสติกตัวซ้าย ทำให้แขนบูมเลื่อนจากข้างหนึ่งไปอีกข้างหนึ่ง  จอยสติกตัวขวา  ใช้เลื่อนแขนสติก  และถังขุด   และจอยสติกตัวกลางสองตัว เป็นตัวควบคุม ขาสเตบิไลเซอร์

            ผู้ควบคุมที่ชำนาญและมีประสบการณ์  สามารถควบคุมแบ็กโฮได้อย่างแคล่วคล่องว่องไว  และทราบได้ว่า ต้องขุดอย่างไรจึงจะมีประสิทธิภาพสูงสุด   และยังคาดการณ์ได้ว่า ขั้นตอนต่อไปควรทำอย่างไร   เปรียบเทียบได้กับการขับรถ  ถ้าผู้ขับขี่ทราบว่า ข้างหน้าเปิดไฟแดงไว้  เขาอาจจะชะลอความเร็วของรถ  โดยไม่ต้องหยุดรถก็ได้ เมื่อถึงไฟแดงก็เขียวพอดี  ไปต่อได้เลย

ปั๊มไฮดรอลิค (Hydraulic Pumps)

            ไฮดรอลิกปั๊ม เปรียบเสมือนหัวใจของระบบไฮดรอลิก เนื่องจากเป็นอุปกรณ์ที่เปลี่ยนพลังงานจากการหมุนของเพลาซึ่งถูกขับโดยมอเตอร์ไฟฟ้าหรือเครื่องยนต์ เป็นแรงดันน้ำมันไฮดรอลิกเคลื่อนไปตามท่อและอุปกรณ์ไฮดรอลิกที่นำมาติดที่ตัวปั๊ม ปั๊มที่ต่อเข้ากับเครื่องยนต์หรือมอเตอร์ไฟฟ้าโดยตรง เมื่อเครื่องยนต์หรือมอเตอร์ไฟฟ้าหมุน ปั๊มก็จะทำงานไปด้วย  เราแบ่งปั๊มออกเป็น 2  ประเภทดังนี้

·       ปั๊มแบบเกียร์

            เกียร์ปั๊ม (Gear Pump) เกียร์ปั๊มหรือปั๊มแบบฟันเฟือง เป็นปั๊มที่นิยมใช้กันมาในปัจจุบัน จุดเด่นของปั๊มนี้คือ มีขนาดเล็กและเบา, มีโครงสร้างไม่สลับซับซ้อน, ดูแลรักษาง่ายและเสียได้ยาก, อัตราการไหลของปั๊มที่สูงประมาณ 1-200 ซีซีต่อรอบ จำนวนรอบของปั๊มประมาณ 600-4,000 รอบต่อนาที ซึ่งเกียร์ปั๊มจะแบ่งอีกเป็น 2 ประเภทคือ

1)      ปั๊มแบบเฟืองใน (Internal Gear Pump) คือปั๊มที่เกียร์จะขบกันอยู่ภายในตัว ปั๊มแบบเฟืองในจะมีความดันอยู่ที่ 1,400 – 3,000 เมกะปาสคาล อัตราการไหลอยู่ที่ 20-64 ซีซีต่อรอบ ความเร็วรอบ 200 – 2,500 รอบต่อนาที

รูปหลักการทำงานของเกีย์ปั๊มแบบเฟืองใน (Internal Gear Pump)

หลักการทำงานของเกียร์ปั๊มแบบเฟืองใน (Internal Gear Pump)

            น้ำมันไฮดรอลิกจะถูกส่งเข้ามาทาง In แล้วเข้ามาเติมในส่วนของช่องว่าง เมื่อปั๊มเริ่มหมุนตัว เฟืองและตัวโรเตอร์จะเริ่มทำการหมุนเพื่อผลักดันน้ำมันในจังหวะการอัด ทำให้มีความเร็วและอัตราการไหลสูงขึ้น

รูปขั้นตอนการทำงานของเกียร์ปั๊มแบบเฟืองใน (Internal Pump)

2)      เกียร์ปั๊มแบบเฟืองนอก (External Gear Pump) คือเกียร์ปั๊มที่มีเกียร์สองตัวโดยที่ฟันของเกียร์ทั้งสองตัวนั้นขบกัน ปั๊มแบบเฟืองนอกจะมีความดันอยู่ที่ 2,000 – 4,200 เมกะปาสคาล อัตราการไหลประมาณ 0.6 – 90 ซีซีต่อรอบ

รูปหลักการทำงานของเกียร์ปั๊มแบบเฟืองนอก (External Gear Pump)

หลักการทำงานของเกียร์ปั๊มแบบเฟืองนอก (External Gear Pump)

            น้ำมันไฮดรอลิกจะถูกส่งเข้ามาทาง In แล้วเข้ามาเติมในส่วนของช่องว่าง เมื่อปั๊มเริ่มหมุนตัว เฟืองทั้งสองตัวจะเริ่มหมุน และผลักดันน้ำมันไฮดรอลิกในจังหวะการอัด ทำให้มีความเร็วและอัตราการไหลสูงขึ้น

รูปหลักการทำงานของเกียร์ปั๊มแบบเฟืองนอก (External Gear Pump)

·       ปั๊มแบบลูกสูบที่ปรับความจุได้

            ปั๊มแบบลูกสูบที่ปรับความจุได้  ประกอบขึ้นจากลูกสูบหลายอัน บรรจุอยู่ในทรงกระบอกขนาดใหญ่  ลักษณะคล้ายกับลูกโม่ของปืนพก   เครื่องยนต์ต่อกับทรงกระบอก และหมุนทรงกระบอก ทำให้กระบอกสูบยืดและหด  โดยปลายของกระบอกสูบทุกอันต่อกับแผ่นจาน (Swash plate)  เมื่อทรงกระบอกหมุน  แผ่นจานทำมุมเอียงจะหมุนตาม  และผลักให้กระบอกสูบชักเข้าและออก  ในรูปภาพเมื่อแผ่นจานดึงกระบอกสูบออก  มันจะเกิดสูญญากาศดูดน้ำมันออกจากถัง   และเมื่อกระบอกสูบถูกอัดเข้า  น้ำมันไฮดรอลิค  จะถูกอัดเข้าไปในระบบ

ปั๊มแบบลูกสูบที่ปรับความจุได้

            ปั๊มแบบลูกสูบที่ปรับความจุได้  สามารถปรับจำนวนน้ำมันที่อยู่ในปั๊มได้  โดยการเปลี่ยนมุมของจาน   ถ้าแผ่นจานวางอยู่ในแนวเดียวหรือขนานกับทรงกระบอก (มุมเป็นศูนย์)  จะไม่มีการปั๊มน้ำมันออก   และถ้าเอียงทำมุมน้อย  ความแตกต่างของน้ำมันในลูกสูบทางซ้ายกับขวามีน้อย  ก็จะปั๊มน้ำมันออกไปได้น้อย  ถ้าเอียงมาก สามารถปั๊มน้ำมันออกไปได้มาก

            มุมของแผ่นจานจึงใช้ควบคุมปริมาณของน้ำมันในระบบไฮดรอลิคได้  เมื่อเซนเซอร์วัดความดันที่อยู่ในกระบอกไฮดรอลิค  และต้องการปรับอัตราการไหลของน้ำมัน   มันจะส่งสัญญาณไฟฟ้าไปที่อุปกรณ์ควบคุมเพื่อปรับมุมของแผ่นจาน  ข้อดีของปั๊มมีดังนี้

1)      การเปลี่ยนมุมของจานให้ประสิทธิภาพดีกว่า    เมื่อระบบไฮดรอลิคต้องการน้ำมันน้อยลง  ปั๊มพวกนี้สามารถปรับเปลี่ยน และตอบสนองได้ทัน   ถ้าไม่มีการทำงาน ปั๊มสามารถหยุดการจ่ายน้ำมันได้ทันที

2)      เครื่องยนต์มีความเร็วรอบไม่คงที่   ถ้าความเร็วรอบมาก กำลังจะได้มาก  ถ้าความเร็วน้อย กำลังจะน้อย   การปรับมุมสามารถรองรับการเปลี่ยนแปลงความเร็วรอบของเครื่องยนต์ได้ดีกว่า

            กำลังของแบ็กโฮได้จาก  อัตราการไหล คูณด้วยความดันของน้ำมันไฮดรอลิค   แรงดันมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับภาระที่กระบอกไฮดรอลิคต้องรับ   ถ้ายกของหนักต้องใช้แรงดันมากกว่า ยกของเบาเป็นต้น

ปั๊มไฮดรอลิค

            ถ้าปั๊มไม่สามารถเปลี่ยนความจุได้   อัตราการไหลของน้ำมันจะคงที่  ทุกๆความเร็วรอบของเครื่องยนต์   และเนื่องจาก  อัตราการไหลคูณกับความดันสูงสุดของน้ำมัน ไม่สามารถเกินกำลังของเครื่องยนต์ได้  ระบบไฮดรอลิคที่ใช้ปั๊มประเภทนี้ จึงต้องใส่วาวล์ป้องกันความดันสูงสุดไว้    เมื่อแรงดันเกินกว่าค่าหนึ่ง  วาวล์จะเปิดและปล่อยให้น้ำมันไหลย้อนกลับเข้าถังเก็บ  เป็นการสูญเสียพลังงานโดยเปล่าประโยชน์

            ปั๊มที่สามารถเปลี่ยนค่าความจุได้   จะไม่มีปัญหานี้  ระบบมีตัวเซนเซอร์ตรวจวัดความดันของกระบอกไฮดรอลิค  ถ้าระบบไม่ต้องการความดันมาก  ปั๊มจะเพิ่มอัตราการไหล โดยปรับมุมของจานให้เอียงมากขึ้น  กระบอกสูบไฮดรอลิคเลื่อนได้เร็ว  แต่มีแรงกระทำน้อย   แต่ถ้าระบบต้องการแรงดันสูง  ปั๊มจะลดอัตราการไหล  คูณกับความดันสูงสุดไม่เกินจากกำลังของเครื่องยนต์