การใช้งานและบำรุงรักษาระบบไฮดรอลิกอย่างถูกวิธี



การใช้งานและบารุงรักษาระบบไฮดรอลิกอย่างถูกวธิ ี

Bangkok Industrial Gas Co., Ltd.



Training Manual
for

การใช้งานและบารุงรักษาระบบไฮดรอลกิ อย่างถูกวธิ ี

Trainer:
Asst. Prof. Den Kogphimai

Date: Friday 2nd October 2020
Time: 09:00 a.m. – 17:00 p.m.

Venue: BIG 3 meeting room 1, 2nd floor,
Hemaraj Industrial Estate, Bowin, Chonburi,

หลกั สูตรอบรม การใชงั านและบาํ รงุ รักษาระบบไฮดรอลิกอยา งถกู วิธี

วทิ ยากร 1
ผู้ช่วยศาสตราจารย์ เด่น คอกพมิ าย
สาขาวชิ าวศิ วกรรมเมคคาทรอนิกส์
มหาวทิ ยาลยั เทคโนโลยรี าชมงคลอสี าน นครราชสีมา

ชอ่ื - นามสกลุ ผชู ว ยศาสตราจารย เดน คอกพิมาย

หนวยงาน สาขาวชิ าวศิ วกรรมเมคคาทรอนกิ ส คณะวิศวกรรมศาสตรแ ละสถาปตยกรรมศาสตร
ประวตั ิการศึกษา มหาวิทยาลยั เทคโนโลยีราชมงคลอีสาน นครราชสีมา
1. วศ.บ. วิศวกรรมเครื่องกล สถาบันเทคโนโลยีราชมงคล ธญั บุรี 2538
2. วศ.ม. วิศวกรรมเครื่องกล มหาวิทยาลัยเชยี งใหม 2542

ประสบการณทํางาน 1. อาจารยประจาํ สาขาวิชาวศิ วกรรมเคร่อื งกล คณะวศิ วกรรมศาสตรและ สถาปตยกรรมศาสตร
ประสบการณฝ ก อบรม
มหาวิทยาลยั เทคโนโลยีราชมงคลอีสาน ตัง้ แตป  2538 – 2554 ทาํ การสอนวิชา

ทางดานระบบนวิ แมตกิ และไฮดรอลิก)

2. อาจารยประจาํ สาขาวชิ าวิศวกรรมเมคคาทรอนิกส คณะวิศวกรรมศาสตรแ ละ สถาปตยกรรมศาสตร

มหาวทิ ยาลยั เทคโนโลยีราชมงคลอสี าน ตัง้ แตป 2554 – ปจจุบัน

3. อาจารยพ ิเศษ สาขาวิชาวิศวกรรมอตุ สาหการ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี ตั้งแตป 2545 - ปจจุบัน

4. เขียนตํารา การควบคุมนวิ แมตกิ สําหรับอตุ สาหกรรมอัตโนมัติ

5. วิทยากรบรรยายทส่ี มาคมสง เสรมิ เทคโนโลยไี ทย ญปี่ ุน เรอื่ ง ระบบนิวแมติก (การใชง านและบํารุงรักษา

อยางถกู วธิ ี)

6. วิทยากรบรรยายท่สี มาคมสง เสริมเทคโนโลยไี ทย ญี่ปนุ เรอ่ื ง ระบบไฮดรอลิก (การใชงานและบาํ รุงรักษา

อยางถูกวิธี)

1. Hydraulic & Pneumatic , Australia 2539

2. Mechatronics and Servo Hydraulic , Festo Germany 2551

3. Train the Trainer Mechatronic and Pneumatic , BoshRexroth Germany 2552

4. Advance Mechatronic , เฟสโต ประเทศไทย 2545 2

การส่งถ่ายกาํ ลงั งานของไหล (Fluid Power)
Air = Pneumatic System

Liquid = Hydraulic System

3

ระบบไฮดรอลกิ

ระบบไฮดรอลิก คอื ระบบการสงผานกําลังจากแหลงตนกําลังไปยังอุปกรณทํางานโดย
ใชน้ํามันไฮดรอลิกเปนตัวกลาง โดยเปล่ียนพลังงานของไหลของนํ้ามันไฮดรอลิกเปนพลังงาน
กล ซ่ึงมกี ารประยุกตใชงานอยู 2 ประเภท คือ ระบบไอดรอลิกในเครื่องจักรกลหนัก (Mobile
Hydraulic) เชน รถตักลอยาง รถแทรกเตอร รถแบคโฮ รถเครน และระบบไฮดรอลิกโรงงาน
อุตสาหกรรม (Industrial Hydraulic) เชน เครือ่ งฉดี พลาสตกิ แทน อดั ไฮดรอลกิ เปน ตน

4

การเปรียบเทยี บขนาดต้นกาํ ลัง

DIESEL ELECTRIC HYDRAULIC

5

ขอดี ขอ ดี/ขอ เสยี ของระบบไฮดรอลิก
1.
2. สามารถสง ผานกําลงั ไดมาก โดยใชเ คร่ืองจกั รขนาดเลก็
3. สามารถควบคุมการทํางานไดง า ย
4. มคี ณุ สมบตั ิหลอลน่ื อยใู นตัว
5. น้ํามันไฮดรอลิกจะนําความรอ นออกจากระบบได
อายกุ ารใชงานนาน

ขอเสีย

1. พลังงานไฮดรอลิกไมพรอ มจะใชง านไดท นั ที ไมเ หมอื นระบบไฟฟา
2. อปุ กรณของระบบไฮดรอลิกตอ งทาํ อยา งละเอียด จึงมีราคาแพง
3. จะสกปรก เม่อื เกดิ การรวั่ ในระบบ
4. การบํารงุ รักษาและตรวจซอ มคอ นขางจะยุงยาก
5. มีโอกาสตดิ ไฟได

6

การประยุกต์ใช้งาน

7
7

กฎของปาสคาล

1. ความดันทเ่ี กดิ จากของไหล ทีอ่ ยูในภาชนะปด จะมคี า เทา กนั ทกุ ทิศทกุ ทาง
2. ทิศทางของความดันจะต้งั ฉากกบั ผิวของภาชนะ
3. ความดนั ของของไหลจะมคี า เทากนั ในระดบั เดยี วกัน

F = PxA
เมอ่ื F = Force

P = Pressure
A = Area

8

ความสมั พนั ธระหวา งแรงกบั ความดนั

แรง/ภาระงาน พ้นื ที่หนา ตดั A ความดัน P

คงท่ี มาก นอย
นอ ย มาก
9

10

หนวยของแรง ความดนั และพ้ืนที่

ปรมิ าณ หนว ย SI หนวย เมตรกิ หนวย อังกฤษ

แรง (Force , F) N (kg.m/s2) kg lb

พ้นื ท่ี (Area , A) m2 cm2 in2

ความดัน (Pressure , P) Pa (N/m2 ) kg/cm2 lb/in2 (psi)
bar,kPa,Mpa

11

ความดนั บรรยากาศที่ระดับนาํ้ ทะเล

ความดนั บรรยากาศ Patm ท่รี ะดับน้าํ ทะเล มคี าเทา กบั

1.013 bar (1 bar = 105 N/m2 )

101.3 kN/m2

1.033 kg/cm2

14.7 lb/in2 (psi)

10.34 m H2O ความดันอยูในรปู ความสูง (Pressure Head)
29.92 in Hg

760 mm Hg

12

การเปลยี! นหน่วยความดนั

เม!ือต้องการเปลย!ี นหน่วยความดนั จากหน่วยหน!ึงเป็ นอกี หน่วยหน!ึงจะต้องเอาค่าคงที!
(=1) คูณ ค่าทต!ี ้องการเปลยี! นหน่วย เช่น จงเปลยี! นหน่วยความดนั 1000 Psi ให้เป็ น bar

ซึ!งในทางปฏบิ ัติ 68.9 bar » 70 bar » 70 kg/cm2

13

14

ความดนั เกดิ จากการไหลผา นสงิ่ กีดขวาง

ไม่บีบ บีบเลก็ นอ้ ย

บีบมาก 15

ความดันเกดิ จากการไหลผานส่ิงกดี ขวาง

16

การเกดิ ความดนั ในระบบไฮดรอลิก

เปิ ดสุด เปิ ด 1/2

ปิ ดสุด 17

การเกดิ ความดนั จากอุปกรณใหงาน

18

อตั ราการไหล

อตั ราการไหลคือปรมิ าณของไหลท่ีเคล่ือนที่ผา นจดุ ๆหนงึ่ ในหนง่ึ
หนว ยเวลาวัดเปน ปรมิ าตรตอเวลา เชน ลิตรตอนาที (LPM) หรือ

cc/rev เปน ตน

1 GPM = 3.785 LPM 19

ผลของอัตราการไหล

เมือ่ อัตราการไหลตางกนั พ้ืนที่เทา กนั เม่อื ใหอตั ราการไหลเทากนั แตพ นื้ ทไี่ ม
อตั ราการไหลมาก จะทาํ ใหเ คลอื่ นทีเ่ รว็ เทา กัน พ้นื ที่มากกจ็ ะเคล่ือนที่ชากวา

20

ความสมั พนั ธร ะหวา งอตั ราการไหล ความเรว็ พ้นื ทีห่ นา ตดั

21

ลักษณะการไหลในทอ ทาง

22

ความเรว็ ของนํา้ มันแปรผันตามขนาดของทอ

23

ตวั อยา ง การเลอื กขนาดทอ ทางน้ํามนั ไฮดรอลกิ

24

Port Sizing

25

Pipe

26

พลงั งานท่ีสญู เสยี ถูกเปล่ียนเปนความรอน

27

สูตรสาํ เรจ็ ทใี่ ชในการคํานวณเลอื กขนาดอปุ กรณไ ฮดรอลกิ

สูตรหรือสมการพน้ื ฐานท่ใี ช เมอื่ กระบอกสูบเปนอปุ กรณท าํ งาน

F = PxA -------- 1 Q = AxV -------- 4
P = F/A -------- 2 V = Q/A -------- 5
A = F/P -------- 3 A = Q/V -------- 6

F = PxA ========> แรงทไ่ี ดจ ากกระบอกสูบ 28

เมือ่ F คือ แรงทไ่ี ดจ ากกระบอกสูบ lbs, kg (f), N
P คอื ความดนั ทาํ งานทีเ่ กดิ ขึ้นจรงิ psi, kg/cm2, bar
A คือ พืน้ ท่ีหนาตดั ของกระบอกสูบ in2, cm2
F = P x Abore <---------- ตอนเคลอื่ นท่อี อก
F = P x (Abore- Arod) <---------- ตอนเคลอ่ื นทีเ่ ขา

Q = A x V ========> ขนาดปมเพือ่ ใชกับกระบอกสบู

Q = อตั ราสง นาํ้ มันของปม gallon/min (GPM)
liter/min (LPM)

1 gallon = 231 in3 1 gallon = 3.785 Litre
1 Litre = 1,000 cc (cm3)
1 Litre = 0.001 m3 1 m3 = 1,000 Litre

A = พืน้ ที่หนา ตัดกระบอกสูบ in2, cm2, mm2
V = ความเร็วในการไหล in/sec, in/min
V = S/t (ระยะชกั / เวลา) mm/sec, cm/sec

Q = AV = AS/t = Vol/t

29

อัตราสงนํ้ามนั ของปม ทีค่ วามเรว็ รอบตา งๆ

! = "!. #!. $%!
คา่ คงที

!(&')) = "!(/+,01- ). #!(2/0+1,). $%!
231

!(6')) = "!(/7071- ). #!(2/0+1,). $%!
1000

30

V=9 ความเรว็ กระบอกสูบ

ความเร็วน้ํามันในทอ ทางที่เลือกใช

": = ! ": = ความเร็วกระบอกสูบ
! = ความเร็วกระบอกสูบ
9: 9: = พ!ืนทีหนา้ ตดั กระบอกสูบ

"น!าํ มนั = ! "น!าํ มนั = ความเร็วน!าํ มนั ในท่อทาง
9ท่อ = พ!ืนทีหนา้ ตดั ภายในท่อ
9ท่อ

ขอกาํ หนดความเรว็ น้าํ มันในทอทาง

สาํ หรบั ระบบไฮดรอลกิ ทที่ าํ งานความดันไมเ กิน 3000 psi

ทอดูด 2 - 4 ft/sec : 0.6 - 1.2 m/sec 31
ทอ ไหลกลบั 10 - 15 ft/sec : 3 - 4.3 m/sec
ทอ ความดัน 15 - 20 ft/sec : 4.5 - 6 m/sec

วงจรไฮดรอลิก

1. ระบบวงจรแบบเปด (Open loop)

32

MOBILE HYDRAULIC
ระบบไฮดรอลกิ แบบวงจรแบบปิ ด (Closed loop)

35

อปุ กรณ์ไฮดรอลกิ ของ Pump Skid

แสดงตัวอยางชดุ จายกําลัง (POWER UNIT)

37

หนาทีถ่ งั พักน้ํามนั ไฮดรอลกิ (RESERVIOR)

เปนทเ่ี กบ็ และพักนาํ้ มัน
เปน ท่ีขจดั สิ่งสกปรกตางๆและนา้ํ ท่ปี นมากบั นาํ้ มนั

เปน ที่ระบายความรอนของนา้ํ มนั ในระบบ
เปน ทข่ี จดั ฟองอากาศ

38

อปุ กรณป ระกอบถังพกั

39

ชุดระบายความรอน (Oil Cooler)

40

หนาทขี่ องนํ้ามนั ไฮดรอลิก

1. สง ถายกําลังงาน 3. การระบายความรอ น

2. หลอล่นื อุปกรณไ ฮดรอลิก 4. เปนซลี กันรวั่

41

ชนิดของนํา" มันไฮดรอลกิ

นํา" มนั ปิ โตรเลยี ม นํา" มันทนไฟ

นํา" มนั ไฮดรอลกิ ทว!ั ไป นํา" มันทผี! ลติ จากสารเคมีสังเคราะห์
นํา" มนั เทอร์ไบน์ นํา" มนั ทม!ี นี ํา" ผสมอยู่

นํา" มันไฮดรอลกิ ชนิดพเิ ศษ

42

ตารางแสดงอุณหภูมิทาํ งานของนํา" มนั ชนิดต่างๆ

43
44

ปม ไฮดรอลกิ (Hydraulics Pump)

ทําหนาท่ีสรา งอตั ราการไหลของน้าํ มนั ไฮดรอลกิ เพื่อใหร ะบบสามารถ
นาํ ไปใชง านไดใ นทกุ สภาวะการทาํ งาน

45

การแบง ชนดิ ของปม ไฮดรอลิก

46

>> ปม เฟอ งฟนนอก (Gear Pump)

47

>> ปม เวนปรับอตั ราการไหลได

48

>> ปม เวนปรบั อัตราการไหลดวยไพลอต

49

ปมลกู สูบวางแนวเดยี วกับเพลา

50

Piston Pump Pressure Compensator

51

การควบคุมป#ัมไฮดรอลกิ แบบ Pressure Compensator and Load Sensing

Main Hydraulic Pump and Circuit

53

ประสิทธิภาพเชิงปริมาตรป"ัมไฮดรอลกิ

สมการคํานวนอตั ราการไหลของปั#ม (Pump Flow rate) 67

GPM = Displacement(in3/rev)´ RPM
231

LPM = Displacement(cc/rev)´ RPM
1000

GPM คอื อตั ราการจายน้ํามนั ของปมไฮดรอลกิ หนวย Gallon/min
LPM คอื อัตราการจายนํา้ มนั ของปมไฮดรอลกิ หนว ย Liter/min
คา คงท่ใี นการแปลงหนว ย

1 gallon = 231 in3
1Litre = 1000 cc
1gallon = 3.785 Litre

อุปกรณทาํ งาน (Actuator)

56

กระบอกสบู ทํางานสองทาง

57

สมการคํานวณหาขนาดกระบอกสูบ

58

แผนภูมหิ าขนาดกระบอกสูบ (หนว ยเมตรกิ )

59

มอเตอรไ ฮดรอลกิ

60

มอเตอรแบบเฟองหรอื เกยี ร

62

มอเตอรแ บบลูกสูบแนวแกน

63

มอเตอรแ บบลูกสบู รศั มี

64

การประยกตุ ์ใช้งานมอเตอร์ไฮดรอลกิ

65

สมการคาํ นวณหาขนาดมอเตอรไฮดรอลกิ

66

แผนภูมหิ าขนาดมอเตอรไ ฮดรอลกิ (หนว ยเมตรกิ )

67

Hydraulic Motor

Hydraulic Motor-Fuel Pump Hydraulic Motor-Vaporizer Fan
Hydraulic Motor-Boost Pump
68

วาล์วควบคุมไฮดรอลกิ

69

ประเภทของวาลวควบคมุ ไฮดรอลกิ

70

71

เช็ควาลว หรอื วาลวกันกลบั

72

วงจรใชงานไพลอตเชค็ วาลว กันตก

73

สัญลักษณของวาลวควบคุมทศิ ทาง

34 2
12
123

VALVE 1 2 ทางเข้า-ออก 4 ทศิ ทาง VALVE 2 / 1 ทางเข้า-ออก 2 ทศิ ทาง
4/ 3 ห้องวาล์ว 3 ตําแหน่ง 2 ห้องวาล์ว 2 ตาํ แหน่ง

สัญลกั ษณ์วาล์ว ความหมาย

วาลว์ ควบคุม 1 ตาํ แหน่ง

10 วาลว์ ควบคุม 2 ตาํ แหน่งเป็นตาํ แหน่งปกติ 1 ตาํ แหน่งและทาํ งาน 1 ตาํ แหน่ง

12 วาลว์ ควบคุม 2 ตาํ แหน่งเป็นตาํ แหน่งทาํ งานท!งั 2 ตาํ แหน่ง

1 0 2 วาลว์ ควบคุม 3 ตาํ แหน่งมีตาํ แหน่งกลางเป็นตาํ แหน่งพกั และมีตาํ แหน่งทาํ งาน 2 ตาํ แหน่ง

เลข 0 หมายถึง ตาํ แหน่งพกั หรือตาํ แหน่งปกติหรือตาํ แหน่งกลาง ( ตาํ แหน่งทีวาลว์ ยงั ไม่ถูกเลือน )
เลข 1 หมายถึง ตาํ แหน่งทาํ งานที 1
เลข 2 หมายถึง ตาํ แหน่งทาํ งานที 2

74

การกาํ หนดรหัสของวาล์ว

สัญลกั ษณ์รูอปุ กรณ์ ความหมาย

P รูต่อน!าํ มนั เขา้ วาลว์

A,B รูต่อน!าํ มนั ออกจากวาลว์ ไปใชง้ าน

T รูต่อน!าํ มนั ไหลกลบั ถงั พกั ( ท"ีต่อจากวาลว์ ควบคุมทิศทาง )
Dr , L รูระบายน!าํ มนั จากการร"ัวซึมภายในอุปกรณ์ เช่น รูระบายน!าํ มนั จากวาลว์ ควบคุม

ความดนั

X,Y,Z รูต่อน!าํ มนั เขา้ วาลว์ เพ"ือผลในการบงั คบั ใหว้ าลว์ เกิดการทาํ งาน

75

ตัวอยา งวาลว ควบคุมทิศทางแบบตางๆ

76

วาล์วควบคุมทศิ ทางแบบ Mono block (Hand Valve)

ประเภทของวาล์วควบแบบ Mono block

วาลวควบคมุ ทศิ ทางทํางานดว ยโซลินอยด

79

วาลวควบคมุ ทิศทางทาํ งานดวยโซลินอยดและไพลอต

80

Directional Control Valve

81

Remote Control Valve Joystick

82

วาลว ควบคมุ ความดนั

83

ชนิดของวาลว ควบคมุ ความดัน

1. วาลวจํากดั ความดนั RELIEF VALVE
2. วาลวลดแรงดัน REDUCING VALVE
3. วาลวควบคมุ ความดันแบบเอนกประสงค PRESSURE CONTROL VALVE

- วาลวจดั ลําดบั การทํางาน SEQUENCE VALVE
- วาลว ควบคุมอัตราเรงของน้ําหนัก COUNTERBLANCE VALVE
- วาลว ลดภาระโหลด UNLOADING VALVE

84

วาลวจํากัดความดันแบบกระทาํ โดยตรง (Direct Acting Relief Valve)

ทาํ หนาทคี่ วบคมุ และรักษาความดันของน้ํามันไฮดรอลกิ ใหเ หมาะสมกบั การ
ใชงานของอปุ กรณทํางาน

สัญลกั ษณ์

85

86

โครงสร้างและการทาํ งานของ Relief Valve แบบ Pilot Operate

Screw in Cartridge Valves

การกาํ หนดรูวาล์ว

CAVITY PORTING

2 - Way 3 - Way

SOLENOID VALVES 4 - Way

u Pressure ratings up to 350 bar
(5000 psi)

u Flows up to 225 l/min (60 gpm)
u Single solenoid 2-position and

double solenoid 3-position valves
u Sizes 8, 10, 12, 16 & 20
u Poppet and spool type including

bi-directional poppet valve.

PRESSURE CONTROLS

u Pressure ratings up to 415 bar (6000 psi)
u Flows up to 300 l/min (80 gpm)
u Functions include:

- Direct and pilot operated relief valves
- Direct and pilot operated reducing valves
- Unloading valves
- Sequence valves
- Accumulator discharge valves.

FLOW CONTROLS

u Pressure ratings up to 350 bar
(5000 psi)

u Flows up to 570 l/min (150 gpm)
u Functions include:

- Needle valves
- Adjustable and non-adjustable

pressure compensated valves
- Priority flow controls
- Velocity fuses
- Flow dividers and combiners.

PROPORTIONAL VALVES

u Pressure ratings up to 280 bar
(4000 psi)

u Flows up to 160 l/min (42 gpm)

u Functions include:

- Direct acting proportional flow
control valves

- Valvistor proportional flow
control valves

- Proportional relief valves

- Proportional relief / reducing
valves.

VALVISTOR PRINCIPLE

CHECK VALVES

u Pressure ratings up to 350 bar
(5000 psi)

u Flows up to 225 l/min (60 gpm)
u Functions include:

- Direct check valves
- Pilot operated check valves
- Dual pilot operated check valves.