วิชางานทดลองเครื่องกล

ใบความรู้หน่วยที่ 2 รหัสวิชา 30101-2007 ชื่อวิชา. งานทดลองเครื่องกล หน่วยที่ 2 ชื่อหน่วย งานทดลองสมรรถนะของ เครื่องยนต์ ชื่อเรื่อง งานทดลองสมรรถนะของเครื่องยนต์ จำนวน 16 ชั่วโมง หน่วยที่ 2 งานทดลองสมรรถนะของเครื่องยนต์ imep ” ความดันเฉลี่ยในกระบอกสูบ มีหน่วยเป็น N/m2 A หมายถึง พื้นที่หน้าตัดกระบอกสูบ มีหน่วยเป็น m2 s ” ระยะชัก มีหน่วยเป็น m n ” ความเร็วรอบของเครื่องยนต์ มีหน่วยเป็น rps k ” จำนวนสูบของเครื่องยนต์ สมการดังกล่าวนี้ใช้สำหรับเครื่องยนต์ 2 จังหวะเท่านั้น ส่วนเครื่องยนต์ 4 จังหวะ นั้นความเร็วรอบของเครื่องยนต์ที่ใช้คำนวณจะต้องหารด้วย 2 ทั้งนี้เนื่องจากการทำงานครบ 1 กลวัตรของ เครื่องยนต์ 2 จังหวะกับเครื่องยนต์ 4 จังหวะนั้นแตกต่างกัน กล่าวคือเครื่องยนต์ 2 จังหวะทำงานครบ 1 กล วัตร เครื่องยนต์หมุน 1 รอบ ส่วนเครื่องยนต์ 4 จังหวะทำงานครบ 1 กลวัตรเครื่องยนต์หมุน 2 รอบ ดังนั้น สมการสำหรับคำนวณหากำลังม้าอินดิเคตของเครื่องยนต์ 4 จังหวะจึงเป็น IHP = imep.A.s. .k 2.3.2.2 กำลังม้าเบรก (Brake Horse Power) กำลังม้าเบรกหรือกำลังม้าเพลา คือกำลังงานของเครื่องยนต์ที่วัดจากเพลาข้อเหวี่ยง หรือล้อช่วยแรง ซึ่งเป็นกำลังงานที่พร้อมจะนำไปใช้งานได้ โดยทั่วไปการบอกกำลังม้าของเครื่องยนต์นิยมบอก เป็นกำลังม้าเบรกนี้ การทำงานของเครื่องยนต์นั้น มีชิ้นส่วนที่ต้องเคลื่อนที่ต่างๆมากมาย ซึ่งชิ้นส่วนต่างๆ เหล่านั้นต่างมีแรงเสียดทานเกิดขึ้นขณะเคลื่อนที่ ดังนั้นกว่าที่กำลังที่ได้จากการเผาไหม้ในกระบอกสูบหรือกำลัง ม้าอินดิเคต จะส่งมายังเพลาข้อเหวี่ยงได้ ก็ต้องสูญเสียกำลังส่วนหนึ่งเพื่อเอาชนะแรงเสียดทานดังกล่าว จึงส่งผล ให้กำลังที่เพลาข้อเหวี่ยงมีน้อยกว่ากำลังที่ได้จากการเผาไหม้ในกระบอกสูบ หรือกล่าวได้ว่า กำลังม้าเบรกย่อมมี น้อยกว่ากำลังม้าอินดิเคตเสมอ กำลังม้าเบรกของเครื่องยนต์ สามารถคำนวณหาได้จากสมการดังนี้ BHP = 2π.Te.n

ใบความรู้หน่วยที่ 2 รหัสวิชา 30101-2007 ชื่อวิชา. งานทดลองเครื่องกล หน่วยที่ 2 ชื่อหน่วย งานทดลองสมรรถนะของ เครื่องยนต์ ชื่อเรื่อง งานทดลองสมรรถนะของเครื่องยนต์ จำนวน 16 ชั่วโมง หน่วยที่ 2 งานทดลองสมรรถนะของเครื่องยนต์ โดยที่ BHP หมายถึง กำลังม้าเบรก มีหน่วยเป็น W Te ” แรงบิดของเครื่องยนต์ มีหน่วยเป็น Nm. n ” ความเร็วรอบของเครื่องยนต์ มีหน่วยเป็น rps 2.3.2.3 กำลังม้าเสียดทาน (Friction Horse Power) กำลังม้าเสียดทาน คือกำลังงานที่เครื่องยนต์ต้องสูญเสียไปเพื่อเอาชนะแรงเสียดทาน ของชิ้นส่วนเครื่องยนต์ที่เคลื่อนที่ โดยปกติกำลังม้าเสียดทานจะเปลี่ยนแปลงไปตามความเร็วรอบของเครื่องยนต์ ดังที่ได้กล่าวไว้แล้วว่ากว่าที่กำลังที่ได้จากการเผาไหม้ในกระบอกสูบหรือกำลังม้า อินดิเคต จะส่งมายังเพลาข้อเหวี่ยงได้ ก็ต้องสูญเสียกำลังส่วนหนึ่งเพื่อเอาชนะแรงเสียดทาน ซึ่งกำลังม้าที่เหลือก็ คือกำลังม้าเบรกนั่นเอง ดังนั้นจึงสามารถเขียนความสัมพันธ์ระหว่างกำลังม้าอินดิเคต กำลังเบรก และกำลังม้า เสียดทาน ได้ตามสมการดังนี้ BHP = IHP – FHP หรือ FHP = IHP – BHP เมื่อ FHP หมายถึง กำลังม้าเสียดทาน มีหน่วยเป็น W IHP ” กำลังม้าอินดิเคต มีหน่วยเป็น W BHP ” กำลังม้าเบรก มีหน่วยเป็น W ตัวอย่าง 2.1 เครื่องยนต์ดีเซล 4 จังหวะ 6 สูบ มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางกระบอกสูบ 79 mm ระยะชัก 81 mm เครื่องหนึ่ง ให้แรงบิด 140 Nm ที่ 4,500 rpm โดยมีความดันเฉลี่ยอินดิเคต 7.97 bar จงคำนวณหา ก. กำลังม้าอินดิเคต ข. กำลังม้าเบรก ค. กำลังม้าเสียดทาน วิธีทำ ก. กำลังม้าอินดิเคต จากสมการ IHP = imep.A.s. .k

ใบความรู้หน่วยที่ 2 รหัสวิชา 30101-2007 ชื่อวิชา. งานทดลองเครื่องกล หน่วยที่ 2 ชื่อหน่วย งานทดลองสมรรถนะของ เครื่องยนต์ ชื่อเรื่อง งานทดลองสมรรถนะของเครื่องยนต์ จำนวน 16 ชั่วโมง หน่วยที่ 2 งานทดลองสมรรถนะของเครื่องยนต์ = = 71,198 W = 71.20 kW ตอบ ข. กำลังม้าเบรก จากสมการ BHP = 2π.Te .n = = 65,973 W = 65.97 kW ตอบ ค. กำลังม้าเสียดทาน จากสมการ FHP = IHP – BHP = 71.20 – 65.97 = 5.23 kW ตอบ 2.4 เครื่องมือทดสอบแรงบิดและกำลังม้าของเครื่องยนต์ เครื่องมือที่ใช้ในการทดสอบแรงบิดและกำลังม้าของเครื่องยนต์นั้น โดยพื้นฐานแล้วมิได้เป็น เครื่องมือที่นำไปวัดค่าแรงบิดและกำลังม้าของเครื่องยนต์แล้วแสดงค่าออกมาตรงๆ ทันทีเหมือนกับการวัดความ ยาวด้วยไม้บรรทัด แต่เป็นเครื่องมือที่ใช้วัดค่าต่างๆ ที่เกี่ยวข้อง แล้วนำค่าที่ได้เหล่านั้นไปคำนวณหาแรงบิดและ กำลังม้าด้วยสมการอีกทีหนึ่ง ถึงแม้ว่าในปัจจุบันจะมีผู้ผลิตไดนาโมมิเตอร์ที่สามารถทดสอบแล้วแสดงค่าแรงบิด และกำลังม้าออกมาได้เลยทันที แต่ทั้งนี้ก็ยังต้องอาศัยหลักการพื้นฐานคือจะต้องนำค่าต่างๆ ที่เกี่ยวข้องมา คำนวณ โดยแทนที่จะจดบันทึกแล้วนำมาคำนวณ ก็เปลี่ยนเป็นใช้ระบบคอมพิวเตอร์ทำงานแทน

ใบความรู้หน่วยที่ 2 รหัสวิชา 30101-2007 ชื่อวิชา. งานทดลองเครื่องกล หน่วยที่ 2 ชื่อหน่วย งานทดลองสมรรถนะของ เครื่องยนต์ ชื่อเรื่อง งานทดลองสมรรถนะของเครื่องยนต์ จำนวน 16 ชั่วโมง หน่วยที่ 2 งานทดลองสมรรถนะของเครื่องยนต์ 2.4.1 หลักการทดสอบแรงบิดและกำลังม้าด้วยไดนาโมมิเตอร์ จากที่ได้กล่าวไว้ในหัวข้อ 2.2 แล้วว่า แรงบิดเป็นความพยายามในการทำให้วัตถุหมุน ดังนั้น วัตถุที่หมุนจึงมีแรงบิดเกิดขึ้น เครื่องยนต์นั้นเป็นเครื่องจักรกลที่ผลิตพลังงานกลออกมา ดังนั้นเมื่อเครื่องยนต์ หมุนเครื่องยนต์จึงสามารถผลิตแรงบิดออกมาได้ ขณะเดียวกันหากนำค่าแรงบิดที่เกิดขึ้นคูณกับความเร็วรอบ ของเครื่องยนต์ในขณะนั้น ผลลัพธ์ที่ได้ก็คือกำลังม้าของเครื่องยนต์นั่นเอง ทั้งแรงบิดและกำลังม้าของเครื่องยนต์นี้ สามารถทดสอบได้โดยใช้เครื่องมือที่มีชื่อเรียกว่า “ไดนาโมมิเตอร์ (Dynamometer)” ดังรูป 3-5 รูป 2-3 การทดสอบแรงบิดและกำลังม้าเบรกของเครื่องยนต์ด้วยไดนาโมมิเตอร์ การหาค่าแรงบิดที่ได้จากการใช้ไดนาโมมิเตอร์ทดสอบแรงบิดของเครื่องยนต์นั้น จะใช้ หลักการเบื้องต้นของแรงบิด ซึ่งมีสมการเป็น T = F.r จากรูป 3-5 จะเห็นว่าขนาดของแรง F สามารถอ่านได้จาก เครื่องชั่ง ส่วนระยะ r ซึ่งคือแขนของแรง สามารถวัดได้โดยใช้เครื่องมือวัดความยาวทั่วไป หรือดูจากค่าที่ กำหนดไว้ในรายละเอียดของไดนาโมมิเตอร์นั้นๆ โดยระยะ r นี้จะเรียกว่าความยาวแขนของไดนาโมมิเตอร์ ดังนั้นเมื่อนำขนาดของแรงที่อ่านได้จากเครื่องชั่ง คูณกับความยาวแขนของไดนาโมมิเตอร์ ผลลัพธ์ที่ได้ก็คือ แรงบิดของเครื่องยนต์นั่นเอง เขียนเป็นสมการได้ดังนี้ Te = F.r เมื่อ Te หมายถึงแรงบิดของเครื่องยนต์ มีหน่วยเป็น Nm F ” ขนาดของแรงที่อ่านได้จากเครื่องชั่ง มีหน่วยเป็น N

ใบความรู้หน่วยที่ 2 รหัสวิชา 30101-2007 ชื่อวิชา. งานทดลองเครื่องกล หน่วยที่ 2 ชื่อหน่วย งานทดลองสมรรถนะของ เครื่องยนต์ ชื่อเรื่อง งานทดลองสมรรถนะของเครื่องยนต์ จำนวน 16 ชั่วโมง หน่วยที่ 2 งานทดลองสมรรถนะของเครื่องยนต์ r ” ความยาวแขนของไดนาโมมิเตอร์ มีหน่วยเป็น m สำหรับกำลังม้าของเครื่องยนต์นั้น สามารถหาได้โดยนำแรงบิดที่คำนวณได้ ไปคำนวณโดยใช้สมการ BHP = 2π.Te .n เมื่อ BHP หมายถึงกำลังม้าเบรกของเครื่องยนต์ มีหน่วยเป็น W Te ” แรงบิดของเครื่องยนต์ มีหน่วยเป็น Nm n ” ความเร็วรอบของเครื่องยนต์ มีหน่วยเป็น rps ตัวอย่าง 2.2 ในการทดสอบแรงบิดและกำลังม้าของเครื่องยนต์เครื่องหนึ่ง โดยใช้ไดนาโมมิเตอร์ที่มีความยาวแขน ของไดนาโมมิเตอร์ 0.15 m พบว่าที่ความเร็วรอบของเครื่องยนต์ 3,500 rpm สามารถอ่านค่าแรงที่เครื่องชั่ง ได้ 12.3 kg จงคำนวณหา ก. แรงบิด ข. กำลังม้าเบรก วิธีทำ ก. แรงบิด จากสมการ Te = F.r = (12.3×9.81)(0.15) = 18.10 Nm ตอบ ข. กำลังม้าเบรก จากสมการ BHP = 2π.Te .n = = 6,634 W = 6.63 kW ตอบ

ใบความรู้หน่วยที่ 2 รหัสวิชา 30101-2007 ชื่อวิชา. งานทดลองเครื่องกล หน่วยที่ 2 ชื่อหน่วย งานทดลองสมรรถนะของ เครื่องยนต์ ชื่อเรื่อง งานทดลองสมรรถนะของเครื่องยนต์ จำนวน 16 ชั่วโมง หน่วยที่ 2 งานทดลองสมรรถนะของเครื่องยนต์ 2.4.2 ชนิดของไดนาโมมิเตอร์ ไดนาโมมิเตอร์ดังที่กล่าวมาในหัวข้อ 3.4.1 เป็นไดนาโมมิเตอร์แบบ Prony Brake ซึ่งเป็น ไดนาโมมิเตอร์แบบพื้นฐานที่มีกลไกไม่ซับซ้อน และง่ายต่อการทำความเข้าใจหลักการวัดแรงบิดและกำลังม้า ของเครื่องยนต์ นอกจากไดนาโมมิเตอร์แบบ Prony Brake แล้ว ยังมีไดนาโมมิเตอร์แบบอื่นๆ อีกตามเกณฑ์การ จำแนกดังนี้ 2.4.2.1 จำแนกตามการติดตั้งทดสอบ จำแนกได้เป็น 3 แบบ คือ (1) Engine Dynamometer เป็นเครื่องทดสอบที่ใช้ทดสอบเครื่องยนต์ที่ไม่ได้ติด ตั้งอยู่บนตัวรถยนต์ หากต้องการทดสอบเครื่องยนต์ที่ติดตั้งอยู่บนรถยนต์จะต้องถอดเครื่องยนต์ออกจากตัวรถ แล้วนำมาติดตั้งเข้ากับเครื่องทดสอบ จึงจะสามารถทดสอบได้ รูป 2-4 Engine Dynamometer (2) Chassis Dynamometer เป็นเครื่องทดสอบที่สามารถใช้ทดสอบเครื่องยนต์ที่ ติดตั้งในรถยนต์ได้เลย โดยไม่จำเป็นต้องถอดเครื่องยนต์ออกจากตัวรถเพื่อนำมาทดสอบ เพียงนำรถยนต์ไปจอด บนเครื่องทดสอบ การทดสอบจะต้องถอดล้อคู่หน้าหรือหลังที่เป็นล้อขับเคลื่อนออก เพื่อทำการสวมอะแดป เตอร์ของ เครื่องทดสอบเข้ากับเพลา ก็สามารถทดสอบแรงบิดและกำลังม้าของเครื่องยนต์ได้

ใบความรู้หน่วยที่ 2 รหัสวิชา 30101-2007 ชื่อวิชา. งานทดลองเครื่องกล หน่วยที่ 2 ชื่อหน่วย งานทดลองสมรรถนะของ เครื่องยนต์ ชื่อเรื่อง งานทดลองสมรรถนะของเครื่องยนต์ จำนวน 16 ชั่วโมง หน่วยที่ 2 งานทดลองสมรรถนะของเครื่องยนต์ รูป 2-5 Chassis Dynamometer (3) Roller Dynamometer เป็นเครื่องมือที่วัดกำลังงานของเครื่องยนต์ที่มีการถ่ายทอดกำลัง งานผ่านเกียร์และเพลาขับหรือเฟืองท้ายมาแล้วเช่นเดียวกับ Chassis Dynamometer แต่ต่างกัน ตรงที่วิธีในการทดสอบ โดย Roller Dynamometer จะมีความสะดวกมากกว่า เพราะไม่ต้องถอดล้อ สามารถ นำรถขึ้นเครื่องทดสอบ เพื่อทดสอบได้เลย เพราะ Dyno แบบนี้จะมีลูกกลิ้งทำหน้าที่รองรับการหมุนของ ล้อ จำลองโหลด และบันทึกค่าต่างๆ Dyno ประเภทนี้ได้รับความนิยมแพร่หลายที่สุด เนื่องจากความสะดวกตามที่บอกไป และยัง สามารถทดสอบค่าต่างๆ ได้ใกล้เคียงกับการขับบนถนนจริงที่สุด ทั้งนี้ค่าที่ได้จะใกล้เคียงกับการทดสอบบนถนน จริงมากน้อยแค่ไหน ขึ้นอยู่กับการเลือกใช้หรือเลือกทดสอบบน Dyno ที่มีประสิทธิภาพด้วย 3.4.2.2 จำแนกตามกลไกการทำงานของไดนาโมมิเตอร์ จำแนกได้ 5 แบบดังนี้ (1) แบบเบรกด้วยเชือกรัด (rope brake) (2) แบบโพรนีเบรก (prony brake) (3) แบบเบรกด้วยน้ำ (water brake) (4) แบบเบรกด้วยไฟฟ้า (electric brake) (5) แบบทรานส์มิสชัน (transmission dynamometer) 2.5 กราฟสมรรถนะของเครื่องยนต์ สมรรถนะของเครื่องยนต์ คือ ความสามารถในด้านต่าง ๆ ของเครื่องยนต์ เช่น กำลังเครื่องยนต์ แรงบิดของเครื่องยนต์อีกทั้งยังรวมไปถึงอัตราความสิ้นเปลืองของเชื้อเพลิง อาจแบ่งออกได้โดยความสัมพันธ์ระหว่างองค์ประกอบที่สำคัญ คือ กำลังของเครื่องยนต์ทอร์ค หรือ แรงบิด ความเร็วของเครื่องยนต์ความสิ้นเปลืองของน้ำมันเชื้อเพลิง

ใบความรู้หน่วยที่ 2 รหัสวิชา 30101-2007 ชื่อวิชา. งานทดลองเครื่องกล หน่วยที่ 2 ชื่อหน่วย งานทดลองสมรรถนะของ เครื่องยนต์ ชื่อเรื่อง งานทดลองสมรรถนะของเครื่องยนต์ จำนวน 16 ชั่วโมง หน่วยที่ 2 งานทดลองสมรรถนะของเครื่องยนต์ รูป 2-6 แสดงเส้นโค้งสมรรถนะเครื่องยนต์ สมรรถนะของเครื่องยนต์ช่วยให้ทราบถึง คุณลักษณะเฉพาะตัวของเครื่องยนต์ เพื่อให้เป็นข้อ เปรียบเทียบของเครื่องยนต์ดังนั้นเราจึงพบว่า บริษัทผลิตและจำหน่ายเครื่องยนต์จะบอกให้ทราบถึง สมรรถนะของเครื่องยนต์นั้นๆ ด้วยปกติจะแสดงความสัมพันธ์ขององค์ประกอบต่างๆ เส้นโค้งนี้เรียกว่า “เส้น โค้งสมรรถนะ” (performance curve) ดังในรูป เป็นโค้งสมรรถนะเครื่องยนต์ดีเซลรุ่นหนึ่ง ให้แรงม้าสูงสุดที่ 170 แรงม้า ที่ความเร็วรอบ 3200 รอบต่อนาทีแรงบิสูงสุดที่ 32.8 ม-กก. ที่ความเร็วรอบ 1800 รอบต่อนาที อัตราความสูญเสียทางกล 15 แรงม้า เนื่องจากโดยปกติแล้วสมรรถนะของเครื่องยนต์ จะขึ้นอยู่กับความเร็วรอบของเครื่องยนต์ เสมอ ดังนั้นการระบุสมรรถนะของเครื่องยนต์จึงต้องระบุความเร็วรอบที่ให้ค่าสมรรถนะนั้นๆ ด้วย ตัวอย่างเช่น เครื่องยนต์ให้แรงบิด 95 Nm ที่ความเร็วรอบ 3,800 rpm เป็นต้น แต่การระบุสมรรถนะที่ความเร็วรอบค่าใดค่า หนึ่งนั้น ก็อาจทำให้เกิดข้อสงสัยว่าที่ความเร็วรอบอื่นๆ สมรรถนะจะเป็นอย่างไร การแสดงสมรรถนะของ เครื่องยนต์ด้วยกราฟสมรรถนะจึงเป็นเรื่องที่มีความจำเป็นที่จะแสดงให้ทราบสมรรถนะที่ความเร็วรอบต่างๆ กราฟสมรรถนะของเครื่องยนต์ เป็นกราฟที่แสดงถึงความสัมพันธ์ระหว่างค่าสมรรถนะในด้านต่างๆ กับความเร็วรอบของเครื่องยนต์ ดังรายละเอียดต่อไปนี้

ใบความรู้หน่วยที่ 2 รหัสวิชา 30101-2007 ชื่อวิชา. งานทดลองเครื่องกล หน่วยที่ 2 ชื่อหน่วย งานทดลองสมรรถนะของ เครื่องยนต์ ชื่อเรื่อง งานทดลองสมรรถนะของเครื่องยนต์ จำนวน 16 ชั่วโมง หน่วยที่ 2 งานทดลองสมรรถนะของเครื่องยนต์ 2.5.1 กราฟสมรรถนะด้านแรงบิด เป็นกราฟที่แสดงความสัมพันธ์ระหว่างแรงบิด (Torque) กับ ความเร็วรอบของเครื่องยนต์ (Revolution) ซึ่งโดยปกติแรงบิดจะมีค่าสูงสุดที่ความเร็วรอบค่าใดค่าหนึ่ง ส่วน ความเร็วรอบที่สูงหรือต่ำกว่านั้น แรงบิดก็จะลดลง ดังรูป 2-6 ปัจจุบันได้มีการพัฒนาเทคโนโลยียานยนต์ให้เครื่องยนต์สามารถให้แรงบิดสูงสุดที่หลายความเร็ว รอบ กล่าวคือแรงบิดสูงสุดไม่ได้อยู่ที่ความเร็วรอบค่าใดค่าหนึ่ง แต่จะมีค่าสูงสุดเป็นช่วงความเร็วรอบ เช่น เครื่องยนต์ให้แรงบิดสูงสุด 250 Nm ที่ช่วงความเร็วรอบ 1,400-2,700 rpm เป็นต้น ซึ่งกราฟสมรรถนะด้าน แรงบิดที่ได้จะมีลักษณะเกือบเป็นเส้นตรงกับแนวระนาบในช่วงที่ให้แรงบิดสูงสุด แรงบิดของเครื่องยนต์ที่มี ค่าสูงสุดต่อเนื่องกันในช่วงความเร็วช่วงหนึ่งนี้ เรียกกันโดยทั่วไปว่า “Flat Torque” 2.5.2 กราฟสมรรถนะด้านกำลังม้า เป็นกราฟที่แสดงความสัมพันธ์ระหว่างกำลังม้าเบรก (Brake Horse Power) กับความเร็วรอบของเครื่องยนต์ ซึ่งโดยปกติกำลังม้าเบรกจะมีค่าสูงสุดที่ความเร็วรอบค่าใดค่า หนึ่ง ส่วนความเร็วรอบที่สูงหรือต่ำกว่านั้น กำลังม้าก็จะลดลง หากเปรียบเทียบกราฟสมรรถนะด้านกำลังม้ากับกราฟสมรรถนะด้านแรงบิดจะพบว่า ความเร็วรอบที่ให้กำลังม้าสูงสุดจะมีค่ามากกว่าความเร็วรอบที่ให้แรงบิดสูงสุด และจะเป็นเช่นนี้เสมอ ที่เป็น เช่นนี้ก็เนื่องจากว่ากำลังม้าเบรกนั้นคำนวณมาจากสมการ Pe = 2π.Te .n ซึ่งจากสมการจะเห็นว่ากำลังม้าขึ้นอยู่ กับ ความเร็วรอบและแรงบิด ดังนั้นกำลังม้าจึงเพิ่มขึ้นตามความเร็วรอบ แต่ที่ความเร็วรอบสูงๆ เมื่อแรงบิดมีค่า ลดลง กำลังม้าก็ย่อมลดลงตามไปด้วย 2.5.3 กราฟสมรรถนะด้านอัตราการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงจำเพาะ เป็นกราฟที่แสดงความสัมพันธ์ ระหว่างอัตราการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงจำเพาะ (Specific Fuel Consumption หรือ s.f.c.) กับความเร็วรอบของ เครื่องยนต์ ซึ่งโดยปกติจะมีค่าน้อยที่สุดที่ความเร็วรอบค่าหนึ่ง ส่วนความเร็วรอบอื่นๆ จะมีค่าเพิ่มขึ้น โดยที่ อัตราการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงจำเพาะ ก็คืออัตราการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงต่อหนึ่งหน่วยกำลังม้า 2.5.4 กราฟสมรรถนะด้านประสิทธิภาพเชิงความร้อน เป็นกราฟที่แสดงความสัมพันธ์ระหว่าง ประสิทธิภาพเชิงความร้อน (Thermal Efficiency) กับความเร็วรอบของเครื่องยนต์ ซึ่งสมรรถนะด้าน ประสิทธิภาพเชิงความร้อนนี้จะกล่าวถึงรายละเอียดในหัวข้อต่อไป

ใบความรู้หน่วยที่ 2 รหัสวิชา 30101-2007 ชื่อวิชา. งานทดลองเครื่องกล หน่วยที่ 2 ชื่อหน่วย งานทดลองสมรรถนะของ เครื่องยนต์ ชื่อเรื่อง งานทดลองสมรรถนะของเครื่องยนต์ จำนวน 16 ชั่วโมง หน่วยที่ 2 งานทดลองสมรรถนะของเครื่องยนต์ อย่างไรก็ตามการแสดงกราฟสมรรถนะของเครื่องยนต์ ที่นิยมทำกันโดยทั่วไป ซึ่งสามารถพบเห็นได้ ตามวารสารทางด้านยานยนต์ เอกสารข้อมูลทางเทคนิคของเครื่องยนต์ หรือตามแหล่งข้อมูลทางอินเทอร์เน็ต มักแสดงสมรรถนะต่างๆ รวมอยู่ในกราฟเดียวกัน ซึ่งก็ช่วยให้ประหยัดพื้นที่การแสดงกราฟ และสามารถ เปรียบเทียบสมรรถนะต่างๆ ได้ง่ายขึ้น 2.6 อัตราการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิง อัตราการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิง คือปริมาณเชื้อเพลิงที่ถูกใช้ไปในการทำงานของเครื่องยนต์ ภายในหนึ่ง หน่วยเวลา เขียนเป็นสมการได้ดังนี้ = เมื่อ หมายถึงอัตราการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิง มีหน่วยเป็น kg/s m ” มวลของเชื้อเพลิงที่ถูกใช้ไป มีหน่วยเป็น kg Δt ” ระยะเวลาที่เครื่องยนต์ทำงาน มีหน่วยเป็น s โดยทั่วไปแล้วในการทดสอบอัตราการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงโดยการวัดมวลของเชื้อเพลิงมักไม่เป็นที่ นิยม แต่จะนิยมใช้การวัดปริมาตรแทน ทั้งนี้เนื่องจากมีความสะดวกมากกว่าการทดสอบโดยการวัดมวล ซึ่งการ ทดสอบอัตราการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงโดยการวัดปริมาตรจะใช้สมการในการคำนวณหาอัตราการสิ้นเปลือง เชื้อเพลิงดังนี้ = เมื่อ หมายถึงอัตราการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิง มีหน่วยเป็นkg/s V ” ปริมาตรของน้ำมันเชื้อเพลิงที่ถูกใช้ไป มีหน่วยเป็น m3 ρ ” ความหนาแน่นของน้ำมันเชื้อเพลิง มีหน่วยเป็น kg/m3 Δt ” ระยะเวลาที่ใช้น้ำมันเชื้อเพลิง มีหน่วยเป็น s

ใบความรู้หน่วยที่ 2 รหัสวิชา 30101-2007 ชื่อวิชา. งานทดลองเครื่องกล หน่วยที่ 2 ชื่อหน่วย งานทดลองสมรรถนะของ เครื่องยนต์ ชื่อเรื่อง งานทดลองสมรรถนะของเครื่องยนต์ จำนวน 16 ชั่วโมง หน่วยที่ 2 งานทดลองสมรรถนะของเครื่องยนต์ ปกติหน่วยที่ใช้วัดอัตราการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิง จะนิยมใช้หน่วยเป็นกิโลกรัม/ชั่วโมง (kg/hr) ดังนั้น หากต้องการเปลี่ยนหน่วยจากกิโลกรัม/วินาที (kg/s) เป็นกิโลกรัม/ชั่วโมง ให้คูณด้วย 3,600 (3,600 วินาที เท่ากับ 1 ชั่วโมง) อัตราการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงดังกล่าวข้างต้น เมื่อนำไปคิดเทียบต่อหนึ่งหน่วยกำลังงานที่เครื่องยนต์ ผลิตได้หรือกำลังม้าของเครื่องยนต์ ค่าที่ได้นี้จะเรียกว่า “อัตราการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงจำเพาะ (specific fuel consumption) ซึ่งสามารถเขียนเป็นสมการได้ดังนี้ s.f.c = เมื่อ s.f.c หมายถึงอัตราการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงจำเพาะ มีหน่วยเป็น kg/kW.hr ” อัตราการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิง มีหน่วยเป็น kg/hr BHP ” กำลังม้าเบรกของเครื่องยนต์ มีหน่วยเป็น kW สำหรับเครื่องมือที่ใช้ในการทดสอบอัตราการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงนั้น อาจใช้เครื่องมือ อย่างง่าย โดยการจับเวลา ที่ใช้ในการไหลของน้ำมันเชื้อเพลิงที่อยู่ในหลอดแก้ววัดปริมาตร แล้วนำข้อมูลที่ได้แทนลงในสมการที่กล่าวมา ข้างต้น นอกจากนี้ยังสามารถใช้เครื่องมือวัดอัตราการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิง ดังรูป 3-16 ซึ่งเป็นเครื่องมือทาง อิเล็กทรอนิกส์ ที่สามารถแสดงผลออกมาเป็นอัตราการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงได้โดยตรง รูป 2-7 เครื่องมือวัดอัตราการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงแบบอิเล็กทรอนิกส์

ใบความรู้หน่วยที่ 2 รหัสวิชา 30101-2007 ชื่อวิชา. งานทดลองเครื่องกล หน่วยที่ 2 ชื่อหน่วย งานทดลองสมรรถนะของ เครื่องยนต์ ชื่อเรื่อง งานทดลองสมรรถนะของเครื่องยนต์ จำนวน 16 ชั่วโมง หน่วยที่ 2 งานทดลองสมรรถนะของเครื่องยนต์ 2.7 ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ โดยปกติคำว่าประสิทธิภาพ จะหมายถึงอัตราส่วนระหว่างความพยายามกับผลที่ได้รับ หรือ Input กับ Output คำว่าประสิทธิภาพนี้เมื่อนำมาใช้กับเครื่องยนต์ เรียกว่าประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ ซึ่งหมายถึง อัตราส่วนระหว่างพลังงานที่เครื่องยนต์ผลิตได้ กับพลังงานที่จ่ายให้กับเครื่องยนต์ เขียนเป็นสมการได้ว่า ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ = ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ จำแนกออกเป็น 2 ชนิดคือ 1. ประสิทธิภาพเชิงความร้อน 2. ประสิทธิภาพเชิงกล โดยมีรายละเอียดดังนี้ 2.7.1 ประสิทธิภาพเชิงความร้อน โดยปกติพลังงานความร้อนที่เกิดจากการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงนั้น จะไม่สามารถเปลี่ยนรูปไป เป็นพลังงานกลได้ทั้งหมด ทั้งนี้เนื่องจากระบบการทำงานของเครื่องยนต์ ที่ต้องมีการระบายความร้อน การหล่อ ลื่น และการระบายไอเสีย ซึ่งส่งผลให้เกิดการสูญเสียความร้อนขึ้น จากความหมายของประสิทธิภาพดังกล่าวข้างต้น เมื่อนำมาใช้กับประสิทธิภาพเชิงความร้อน ของเครื่องยนต์ จะสามารถเขียนเป็นสมการได้ดังนี้ ประสิทธิภาพเชิงความร้อน = ประสิทธิภาพเชิงความร้อน ยังสามารถจำแนกได้เป็น 2 ชนิด คือ 2.7.1.1 ประสิทธิภาพเชิงความร้อนอินดิเคต ประสิทธิภาพเชิงความร้อนอินดิเคต เป็นประสิทธิภาพเชิงความร้อนที่คิดจาก พลังงานกลในกระบอกสูบที่เครื่องยนต์ผลิตได้ ต่อพลังงานความร้อนของเชื้อเพลิงที่จ่ายให้กับเครื่องยนต์

ใบความรู้หน่วยที่ 2 รหัสวิชา 30101-2007 ชื่อวิชา. งานทดลองเครื่องกล หน่วยที่ 2 ชื่อหน่วย งานทดลองสมรรถนะของ เครื่องยนต์ ชื่อเรื่อง งานทดลองสมรรถนะของเครื่องยนต์ จำนวน 16 ชั่วโมง หน่วยที่ 2 งานทดลองสมรรถนะของเครื่องยนต์ เนื่องจากพลังงานกลในกระบอกสูบที่เครื่องยนต์ผลิตได้ อยู่ในรูปของกำลังซึ่งเป็นการคิดเทียบพลังงาน ในหนึ่งหน่วยเวลา เมื่อเป็นดังนี้พลังงานความร้อนของเชื้อเพลิงที่จ่ายให้กับเครื่องยนต์จึงต้องคิดเทียบต่อหนึ่ง หน่วยเวลาด้วย ดังนั้นประสิทธิภาพเชิงความร้อน อินดิเคตจึงสามารถคำนวณหาได้จากสมการดังนี้ ηti = เมื่อ ηti หมายถึงประสิทธิภาพเชิงความร้อนอินดิเคต ไม่มีหน่วย IHP ” กำลังม้าอินดิเคต มีหน่วยเป็น W ” อัตราการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิง มีหน่วยเป็น kg/s Cv ” ค่าความร้อนของน้ำมันเชื้อเพลิง มีหน่วยเป็น J/kg 2.7.1.2 ประสิทธิภาพเชิงความร้อนเบรก ประสิทธิภาพเชิงความร้อนเบรก มีหลักการคิดคล้ายกับประสิทธิภาพเชิงความร้อน อินดิเคต ต่างกันก็ตรงที่ประสิทธิภาพเชิงความร้อนเบรกคิดพลังงานกลที่เครื่องยนต์ผลิตได้ที่เพลาข้อเหวี่ยง ซึ่ง อยู่ในรูปของกำลังม้าเบรก ดังนั้นประสิทธิภาพเชิงความร้อนเบรกจึงสามารถคำนวณหาได้จากสมการดังนี้ ηtb = เมื่อ ηtb หมายถึงประสิทธิภาพเชิงความร้อนเบรก ไม่มีหน่วย BHP ” กำลังม้าเบรก มีหน่วยเป็น W ” อัตราการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิง มีหน่วยเป็น kg/s Cv ” ค่าความร้อนของน้ำมันเชื้อเพลิงมีหน่วยเป็น J/kg

ใบความรู้หน่วยที่ 2 รหัสวิชา 30101-2007 ชื่อวิชา. งานทดลองเครื่องกล หน่วยที่ 2 ชื่อหน่วย งานทดลองสมรรถนะของ เครื่องยนต์ ชื่อเรื่อง งานทดลองสมรรถนะของเครื่องยนต์ จำนวน 16 ชั่วโมง หน่วยที่ 2 งานทดลองสมรรถนะของเครื่องยนต์ 2.7.2 ประสิทธิภาพเชิงกล ดังที่ได้กล่าวไว้ในหัวข้อ 3.3 แล้วว่ากว่าที่กำลังที่ได้จากการระเบิดของไอดีในกระบอกสูบ หรือ ที่เรียกว่ากำลังม้าอินดิเคต จะส่งถ่ายกำลังมาถึงเพลาข้อเหวี่ยงมาเป็นกำลังม้าเบรกได้นั้น จะต้องสูญเสียกำลัง ส่วนหนึ่งเพื่อเอาชนะแรงเสียดทานที่เกิดขึ้น ซึ่งมีผลให้กำลังม้าเบรกมีค่าน้อยกว่ากำลังม้าอินดิเคตเสมอ อัตราส่วนระหว่างกำลังม้าทั้งสองนี้ก็คือประสิทธิภาพนั่นเอง ซึ่งประสิทธิภาพในลักษณะนี้เรียกว่า “ประสิทธิภาพเชิงกล” การคำนวณหาประสิทธิภาพเชิงกลนั้น สามารถคำนวณหาได้จากสมการดังนี้ ηm = เมื่อ ηm หมายถึงประสิทธิภาพเชิงกล ไม่มีหน่วย BHP ” กำลังม้าเบรก มีหน่วยเป็น W IHP ” กำลังม้าอินดิเคต มีหน่วยเป็น W ตัวอย่าง 2.3 เครื่องยนต์เล็กแก๊สโซลีนเครื่องหนึ่ง ให้กำลังม้าอินดิเคต 5.37 kW ที่ 3,900 rpm ถ้าที่ความเร็วรอบ ดังกล่าวนี้ เครื่องยนต์มีกำลังม้าเสียดทาน 0.64 kW และมีอัตราการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิง 2.35 kg/hr โดยเชื้อเพลิง มีค่าความร้อน 41.7 MJ/kg จงคำนวณหา ก. ประสิทธิภาพเชิงความร้อนอินดิเคต ข. ประสิทธิภาพเชิงความร้อนเบรก ค. ประสิทธิภาพเชิงกล วิธีทำ ก. ประสิทธิภาพเชิงความร้อนอินดิเคต จากสมการ ηti =

ใบความรู้หน่วยที่ 2 รหัสวิชา 30101-2007 ชื่อวิชา. งานทดลองเครื่องกล หน่วยที่ 2 ชื่อหน่วย งานทดลองสมรรถนะของ เครื่องยนต์ ชื่อเรื่อง งานทดลองสมรรถนะของเครื่องยนต์ จำนวน 16 ชั่วโมง หน่วยที่ 2 งานทดลองสมรรถนะของเครื่องยนต์ = = 0.1973 = 19.73 % ตอบ ข. ประสิทธิภาพเชิงความร้อนเบรก จากสมการ ηtb = (1) และ BHP = IHP – FHP (2) = 5.37-0.64 = 4.73 kW แทนค่าในสมการ (1) ηtb = = 0.1738 = 17.38 % ตอบ ค. ประสิทธิภาพเชิงกล จากสมการ ηm = = = 0.8808 = 88.08 % ตอบ

ใบความรู้หน่วยที่ 2 รหัสวิชา 30101-2007 ชื่อวิชา. งานทดลองเครื่องกล หน่วยที่ 2 ชื่อหน่วย งานทดลองสมรรถนะของ เครื่องยนต์ ชื่อเรื่อง งานทดลองสมรรถนะของเครื่องยนต์ จำนวน 16 ชั่วโมง หน่วยที่ 2 งานทดลองสมรรถนะของเครื่องยนต์ ตัวอย่าง 2.4 ในการทดสอบสมรรถนะของเครื่องยนต์เครื่องหนึ่ง โดยใช้ไดนาโมมิเตอร์ที่มีรัศมีแขนของไดนาโม มิเตอร์เท่ากับ 0.10 m มีข้อมูลจากการทดสอบดังนี้ - แรงที่อ่านจากเครื่องชั่งสปริง = 8.3 kg - ความเร็วรอบ = 3,700 rpm - ปริมาณเชื้อเพลิงที่ใช้ = 5 cc - ระยะเวลาที่ใช้เชื้อเพลิง = 10.52 s - ความถ่วงจำเพาะของเชื้อเพลิง = 0.72 จงคำนวณหา ก. อัตราการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงจำเพาะ ข. ประสิทธิภาพเชิงความร้อนเบรก ถ้าเชื้อเพลิงที่ใช้มีค่าความร้อน 42 MJ/kg วิธีทำ ก. อัตราการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงจำเพาะ จากสมการ s.f.c = (1) และ = (2) ρ = (s.g.).ρw (3) = (0.72)(1,000) = 720 kg/m3 แทนค่าในสมการ (2) = = 3.42×10-4 kg/s = (3.42×10-4 )(3,600) = 1.23 kg/hr

ใบความรู้หน่วยที่ 2 รหัสวิชา 30101-2007 ชื่อวิชา. งานทดลองเครื่องกล หน่วยที่ 2 ชื่อหน่วย งานทดลองสมรรถนะของ เครื่องยนต์ ชื่อเรื่อง งานทดลองสมรรถนะของเครื่องยนต์ จำนวน 16 ชั่วโมง หน่วยที่ 2 งานทดลองสมรรถนะของเครื่องยนต์ จากสมการ BHP = 2π.Te .n (4) Te = F.r (5) = (8.3×9.81)(0.10) = 8.14 Nm. แทนค่าในสมการ (4) BHP = 2π(8.14) = 3,153.95 W BHP = 3.15 kW แทนค่าในสมการ(1) s.f.c = = 0.39 kg/kW.hr ตอบ ข. ประสิทธิภาพเชิงความร้อนเบรก จากสมการ ηtb = = = 0.2196 = 21.96 % ตอบ

แบบฝึกเสริมทักษะหน่วยที่ 2 รหัสวิชา 30101-2007 ชื่อวิชา. งานทดลองเครื่องกล หน่วยที่ 2 ชื่อหน่วย งานทดลองสมรรถนะของ เครื่องยนต์ ชื่อเรื่อง งานทดลองสมรรถนะของเครื่องยนต์ จำนวน 16 ชั่วโมง หน่วยที่ 2 งานทดลองสมรรถนะของเครื่องยนต์ สอนครั้งที่ 2 ตอนที่ 1 ให้นักเรียนเติมคำลงในช่องว่างให้ได้ความสมบูรณ์คะแนนเต็ม 5 คะแนน 1. สมรรถนะของเครื่องยนต์หมายถึง ................................................................................................ .......... 2. กาลังของเครื่องยนต์คือ ................................................................................................................. ......... 3. เครื่องมือพิเศษที่ใช้ในการหาแรงม้าที่ได้จากกระบอกสูบคือ..................................................................... 4. แรงม้า คือ ............................................................................................................ .................................... 5. เครื่องยนต์ที่มีขนาดเท่ากันเครื่อง 2 จังหวะ จะมีกำลัง………………………………..ของเครื่องยนต์4 จังหวะ ตอนที่ 2 ให้ทำเครื่องหมายถูก (√) หน้าข้อความที่ถูกต้องและเครื่องหมายผิด (x) หน้าข้อความที่ไม่ถูกต้อง คะแนนเต็ม 5 คะแนน ..........1. แรงม้าของเครื่องยนต์จะเพิ่มโดยตรงเมื่อ กำลังดันเฉลี่ยเพิ่มขึ้นนั้นคืออัตราส่วนความอัดเพิ่มขึ้น ..........2. เมื่ออัตราการเร่งของเครื่องเพิ่มขึ้น เครื่องที่มีความเร็วสูงจะสามารถเผาไหม้เชื้อเพลิงได้เร็วกว่าและมี กำลังสูงกว่าเครื่องที่มีความเร็วต่ำถึงแม้จะมีขนาดเท่ากัน ..........3. การคำนวณหาแรงม้ากระบอกสูบของเครื่องยนต์สามารถหาได้จากสูตร IHP= PmANK/4500 ..........4. จากสูตรหาแรงม้ากระบอกสูบ Pm หมายถึงจำนวนรอบของเครื่องยนต์ ..........5. แรงม้ากระบอกสูบ มาจากภาษาอังกฤษ Indicated Horse power ตอนที่ 3 ให้ทำเครื่องหมาย () ลงหน้าข้อที่ถูกที่สุดเพียงข้อเดียว คะแนนเต็ม 5 คะแนน โจทย์สำหรับตอบคำถามข้อ 1-3 เครื่องยนต์ 4 สูบ 4 จังหวะ มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางลูกสูบ 75 mm. มี ระยะชัก 70 mm. ทำงานที่ ความเร็วรอบ 3,800 รอบต่อนาที โดยมีความดันเฉลี่ยอินดิเคตเท่ากับ 9.5 kg/cm² 1. พื้นที่หน้าตัดลูกสูบมีค่าตามข้อใด ก. 38.48 m² ข. 38.48 cm² ค. 44.18 m² ง. 44.18 cm²

แบบฝึกเสริมทักษะหน่วยที่ 2 รหัสวิชา 30101-2007 ชื่อวิชา. งานทดลองเครื่องกล หน่วยที่ 2 ชื่อหน่วย งานทดลองสมรรถนะของ เครื่องยนต์ ชื่อเรื่อง งานทดลองสมรรถนะของเครื่องยนต์ จำนวน 16 ชั่วโมง หน่วยที่ 2 งานทดลองสมรรถนะของเครื่องยนต์ 2. แรงม้าทางทฤษฎีในหน่วย kg.m/min มีค่าตามข้อใด ก. 55.82 x10³ ข. 223.29 x10³ ค. 446.57x10³ ง. 938.12 x10³ 3. แรงม้าทางทฤษฎีในหน่วย hp. มีค่าตามข้อใด ก. 12.40 ข. 49.62 ค. 99.24 ง. 198.47 จากภาพ เส้นโค้งสมรรถนะ (Performance curve) ตอบคำถามข้อ 4-5 4. แรงม้ากระบอกสูบที่ความเร็วรอบ 2400 รอบ/นาที มีค่าตามข้อใด ก. 30 hp. ข. 105 hp. ค. 135 hp. ง. 180 hp. 5. แรงบิดสูงสุดมีค่าตามข้อใด ก. 34 ม.กก ที่ 3200 รอบ/นาที ข. 33.5 ม.กก 1800 รอบ/นาที ค. 32.5 ม.กก ที่ 1600 รอบ/นาที ง. 30 ม.กก ที่ 800 รอบ/นาที

แบบฝึกเสริมทักษะหน่วยที่ 2 รหัสวิชา 30101-2007 ชื่อวิชา. งานทดลองเครื่องกล หน่วยที่ 2 ชื่อหน่วย งานทดลองสมรรถนะของ เครื่องยนต์ ชื่อเรื่อง งานทดลองสมรรถนะของเครื่องยนต์ จำนวน 16 ชั่วโมง หน่วยที่ 2 งานทดลองสมรรถนะของเครื่องยนต์ สอนครั้งที่ 3 ตอนที่ 1 ให้นักเรียนเติมคำลงในช่องว่างให้ได้ความสมบูรณ์คะแนนเต็ม 5 คะแนน 1. Dynamometer คือ................................................................................................ ......................................... 2. แรงม้าเครื่องยนต์คือ ........................................................................................................................................ 3. เครื่องมือที่วัดกำลังงานของเครื่องยนต์ที่มีการถ่ายทอดกำลังงานผ่านเกียร์และเพลาขับหรือเฟืองท้ายมาแล้ว แต่ไม่ต้องถอดล้อคือ ............................................................................................................................................. 4. แรงม้าความฝืด คือ ............................................................................................................................. .............. 5. สูตรการคำนวณหาแรงม้าเบรก......................................................................................................................... ตอนที่ 2 ให้ทำเครื่องหมายถูก (√) หน้าข้อความที่ถูกต้องและเครื่องหมายผิด (x) หน้าข้อความที่ไม่ถูกต้อง คะแนนเต็ม 5 คะแนน ..........1. แรงม้าเบรก (BHP) ย่อมาจาก Brake Horse Power ..........2. Dynamometer สำหรับการทดสอบรถยนต์แบ่งได้เป็น 4 ประเภท .........3. Roller Dynamometer แบ่งแยกย่อยได้อีกตามรูปแบบและคุณสมบัติในการใช้งานคือแบบ Single Roller หรือแบบลูกกลิ้งเดี่ยว และแบบ Twin Roller ..........4. Chassis Dynamometer ได้รับความนิยมแพร่หลายที่สุด เนื่องจากความสะดวก และยังสามารถ ทดสอบค่าต่างๆ ได้ใกล้เคียงกับการขับบนถนนจริงที่สุด ...... ...5. แรงม้าเบรก = แรงม้าทฤษฎี – แรงม้าเสียดทาน

แบบฝึกเสริมทักษะหน่วยที่ 2 รหัสวิชา 30101-2007 ชื่อวิชา. งานทดลองเครื่องกล หน่วยที่ 2 ชื่อหน่วย งานทดลองสมรรถนะของ เครื่องยนต์ ชื่อเรื่อง งานทดลองสมรรถนะของเครื่องยนต์ จำนวน 16 ชั่วโมง หน่วยที่ 2 งานทดลองสมรรถนะของเครื่องยนต์ ตอนที่ 3 ให้ทำเครื่องหมาย () ลงหน้าข้อที่ถูกที่สุดเพียงข้อเดียว คะแนนเต็ม 5 คะแนน 1. เครื่องทดสอบที่ใช้ทดสอบกำลังงานของเครื่องยนต์โดยตรงที่ไม่มีการผ่านโหลดคือข้อใด ก. Engine Dynamometer ข. Chassis Dynamometer ค. Roller Dynamometer ง. Single Roller Dynamometer 2. ข้อใดอธิบายวิธีการใช้งานเครื่องทดสอบแรงม้าได้ถูกต้อง ก. Engine Dynamometer วัดกำลังงานของเครื่องยนต์ที่มีการถ่ายทอดกำลังงานผ่านเกียร์และเพลาขับ หรือเฟืองท้ายมาแล้ว ข. Chassis Dynamometer ใช้ทดสอบกำลังงานของเครื่องยนต์โดยตรงที่ไม่มีการผ่านโหลด เรียกว่าการ วัดกำลังงานที่หน้าฟลายวีล ค. Roller Dynamometer วัดกำลังงานของเครื่องยนต์ที่มีการถ่ายทอดกำลังงานผ่านเกียร์และเพลาขับ หรือเฟืองท้ายมาแล้ว ง. Single Roller Dynamometer ใช้ทดสอบกำลังงานของเครื่องยนต์โดยตรงที่ไม่มีการผ่านโหลด เรียกว่า การวัดกำลังงานที่หน้าฟลายวีล 3. ใช้เครื่องมือตามข้อใดสำหรับทดลองแรงม้าเพื่อผู้ผลิตรถยนต์ใช้เป็นข้อมูลกำลังงานของเครื่องยนต์ให้ผู้บริโภค ทราบ ก. Engine Dynamometer ข. Chassis Dynamometer ค. Roller Dynamometer ง. Single Roller Dynamometer 4. การคำนวณหาแรงม้าเบรกใช้สูตรตามข้อใด ก. BHP = PmLAN/ k ข. BHP = 2πLNPT ค. BHP = PmLANk ง. BHP = 2πNT 5 เครื่องยนต์ดีเซล 4จังหวะเครื่องหนึ่งมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางพูลเลย์125 cm นำมาทดสอบกำลังด้วยวิธี เชือกรัด ที่ความเร็วรอบ 120 rpm เชือกมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 3.5 cm น้ำหนักถ่วงที่ปลายเส้นเชือก 48 kg กำลังดึงของ เครื่องชั่งอ่านได้โดยเฉลี่ย 2.5 kg ขนาดของแรงม้าเบรกของเครื่องยนต์มีค่าตามข้อใด ก. 3.89 HP ข. 3.95 HP ค. 4.58 HP ง. 4.89 HP

แบบฝึกเสริมทักษะหน่วยที่ 2 รหัสวิชา 30101-2007 ชื่อวิชา. งานทดลองเครื่องกล หน่วยที่ 2 ชื่อหน่วย งานทดลองสมรรถนะของ เครื่องยนต์ ชื่อเรื่อง งานทดลองสมรรถนะของเครื่องยนต์ จำนวน 16 ชั่วโมง หน่วยที่ 2 งานทดลองสมรรถนะของเครื่องยนต์ สอนครั้งที่ 4 ตอนที่ 1 ให้นักเรียนเติมคำลงในช่องว่างให้ได้ความสมบูรณ์คะแนนเต็ม 5 คะแนน 1. ประสิทธิภาพทางกล (Mechanical efficiency) หมายถึง.............................................................................. 2. ความสิ้นเปลืองน้ำมันเชื้อเพลิงหมายถึง............................................................................................................. 3. ประสิทธิภาพทางความร้อน คือ......................................................................................................................... 4. ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์หมายถึง............................................................................................................. .... 5. สูตรการคำนวณหาประสิทธิภาพทางกล .......................................................................................................... ตอนที่ 2 ให้ทำเครื่องหมายถูก (√) หน้าข้อความที่ถูกต้องและเครื่องหมายผิด (x) หน้าข้อความที่ไม่ถูกต้อง คะแนนเต็ม 5 คะแนน ...........1. Specific fuel Consumption คือความสิ้นเปลืองน้ำมันเชื้อเพลิง ...........2. ปริมาณความร้อนที่ได้จากการสันดาปของเชื้อเพลิง จะเปลี่ยนเป็นพลังงานกลทั้งหมด ...........3. เครื่องยนต์ดีเซลที่ได้รับการออกแบบดีขณะที่อยู่ในภาระเต็มที่ความร้อนที่สูญเสียไปกับน้ำระบาย ความร้อน หรืออากาศประมาณ 25-30% ...........4. เครื่องยนต์ที่มีประสิทธิภาพทางกลสูงเปอร์เซ็นต์การสูญเสียความร้อนมีน้อย ...........5. การหาค่าประสิทธิภาพทางกล จำเป็นต้องทราบงานหรือแรงม้าของเครื่องยนต์ที่ได้น้ำหนักของ เชื้อเพลิงต่อชั่วโมงและค่าความร้อนของเชื้อเพลิง ตอนที่ 3 ให้ทำเครื่องหมาย () ลงหน้าข้อที่ถูกที่สุดเพียงข้อเดียว คะแนนเต็ม 5 คะแนน 1. การคำนวณหาประสิทธิภาพทางกลของเครื่องยนต์ต้องมีข้อมูลตามข้อใด ก. แรงม้าเบรก แรงม้าเสียดทาน ข. แรงม้าเบรก แรงม้าทางทฤษฎี ค. แรงม้าทางทฤษฎี แรงม้าเสียดทาน ง. แรงม้าเบรก แรงม้าทางทฤษฎี แรงม้าเสียดทาน

แบบฝึกเสริมทักษะหน่วยที่ 2 รหัสวิชา 30101-2007 ชื่อวิชา. งานทดลองเครื่องกล หน่วยที่ 2 ชื่อหน่วย งานทดลองสมรรถนะของ เครื่องยนต์ ชื่อเรื่อง งานทดลองสมรรถนะของเครื่องยนต์ จำนวน 16 ชั่วโมง หน่วยที่ 2 งานทดลองสมรรถนะของเครื่องยนต์ 2. การทดสอบเครื่องยนต์เครื่องหนึ่งแรงม้าที่วัดได้จากปลายเพลาเท่ากับ 135 hp แรงม้าทางทฤษฎีที่ผลิตได้ใน กระบอกสูบเท่ากับ 150 hp ประสิทธิภาพทางกลมีค่าตามข้อใด ก. 85% ข. 90% ค. 95% ง. 100% 3. เครื่องยนต์ที่มีประสิทธิทางกลสูงส่งผลตามข้อใด ก. ประหยัดน้ำมันเชื้อเพลิง ข. ลดการบำรุงรักษาเครื่องยนต์ ค. สิ้นเปลืองน้ำมันเชื้อเพลิงมากขึ้น ง. เพิ่มรายจ่ายในการบำรุงรักษาเครื่องยนต์ 4. อัตราส่วนระหว่างปริมาณหรือน้ำหนักของเชื้อเพลิง ที่เผาไหม้หมดไปในช่วงเวลาหนึ่ง ต่อกำลังที่ได้จาก เชื้อเพลิงคือความหมายตามข้อใด ก. สมรรถนะของเครื่องยนต์ ข. ประสิทธิภาพทางความร้อน ค. ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ ง. ความสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงจำเพาะ 5 จากสมการการหาค่าประสิทธิภาพทางความร้อน ตัวแปรใดไม่ถูกต้อง ก. hp = แรงม้าเครื่องยนต์ ข. mf = มวลของเชื้อเพลิงที่ใช้มีหน่วยเป็น kg/h ค. n = ความเร็วรอบเครื่องยนต์ มีหน่วยรอบต่อนาที ง. cv = ค่าความร้อนของเชื้อเพลิง มีหน่วยเป็น kcal

แบบฝึกเสริมทักษะหน่วยที่ 2 รหัสวิชา 30101-2007 ชื่อวิชา. งานทดลองเครื่องกล หน่วยที่ 2 ชื่อหน่วย งานทดลองสมรรถนะของ เครื่องยนต์ ชื่อเรื่อง งานทดลองสมรรถนะของเครื่องยนต์ จำนวน 16 ชั่วโมง หน่วยที่ 2 งานทดลองสมรรถนะของเครื่องยนต์ สอนครั้งที่ 5 ใบงาน หน่วยการเรียนที่ 2 งานทดลองสมรรถนะของเครื่องยนต์ ใบงานที่ 1 งานใช้เครื่องวิเคราะห์สมรรถนะในรถยนต์ (Tech 2) คำสั่ง 1. นักเรียนแบ่งกลุ่ม 3-5 คน ศึกษาขั้นตอนการปฏิบัติงานตามใบงาน 2. ติดตั้งและต่อสายเครื่องมือวิเคราะห์ให้ถูกต้อง 3. บันทึกข้อมูลรุ่น ปี เครื่องยนต์ 4. บันทึกผลการปฏิบัติงาน และให้ครูผู้สอนตรวจสอบ จุดประสงค์ ต้องการให้ผู้เรียนมีความสามารถดังนี้ 3. ใช้เครื่องมือวิเคราะห์สมรรถนะเครื่องยนต์ได้ถูกต้อง 4. วิเคราะห์สมรรถนะเครื่องยนต์จากเครื่องมือได้ถูกต้อง 5. อ่านข้อมูล แก้ไขรหัสปัญหาของเครื่องยนต์ได้ถูกต้อง เครื่องมือและอุปกรณ์ 1. เครื่องยนต์สำหรับทดสอบ 2. เครื่องวิเคราะห์สมรรถนะในรถยนต์ (Tech 2) ลำดับขั้นตอนการปฏิบัติงาน 1. เตรียมเครื่องมือ อุปกรณ์ 2. ต่อสายพ่วงสัญญาณ Tech 2 3. บันทึกข้อมูลเครื่องยนต์ 4. เข้าโหมดวินิจฉัย ดูรหัสปัญหาเครื่องยนต์ 5. แก้ไขปัญหา และลบรหัสปัญหา 6. เข้าโหมดรายการข้อมูล วิเคราะห์สมรรถนะเครื่องยนต์

แบบฝึกเสริมทักษะหน่วยที่ 2 รหัสวิชา 30101-2007 ชื่อวิชา. งานทดลองเครื่องกล หน่วยที่ 2 ชื่อหน่วย งานทดลองสมรรถนะของ เครื่องยนต์ ชื่อเรื่อง งานทดลองสมรรถนะของเครื่องยนต์ จำนวน 16 ชั่วโมง หน่วยที่ 2 งานทดลองสมรรถนะของเครื่องยนต์ แบบประเมินผลการปฏิบัติงานและพฤติกรรมการเรียนรู้ ใบงาน การใช้เครื่องวิเคราะห์สมรรถนะเครื่องยนต์ Tech 2 ชื่อ-สกุล.............................................................................กลุ่มที่....................ระดับชั้น.................... คำชี้แจงครูผู้สอนสังเกตพฤติกรรมการปฏิบัติงานของผู้เรียนแล้วประเมินผลการปฏิบัติงาน และพฤติกรรมการ เรียนรู้ โดยทำเครื่องหมาย ✓ลงในช่องคะแนน รายการประเมิน คะแนน หมายเหตุ 3 2 1 ตอนที่ 1 ด้านกระบวนการ 1. การเตรียมพร้อมของเครื่องมือ 2. ศึกษาขั้นตอนการปฏิบัติงานก่อนการปฏิบัติงาน 3. ความถูกต้องในการใช้เครื่องมือ อุปกรณ์ ตอนที่ 2 ด้านผลงาน การปฏิบัติงาน 4. ความถูกต้องของการติดตั้งเครื่องมือ 5. ความถูกต้องของการบันทึกค่าขอ้มูลของเครื่องยนต์ 6. ความถูกต้องของการวิเคราะห์ค่าตามรายการข้อมูล 7. การอ่านและแก้ไขปัญหา ตอนที่ 3 ด้านพฤติกรรมการทำงาน 8. ตรงต่อเวลา 9. ปฏิบัติงานด้วยความประณีต 10. มีระเบียบวินัยในการปฏิบัติงาน รวมคะแนน

แบบฝึกเสริมทักษะหน่วยที่ 2 รหัสวิชา 30101-2007 ชื่อวิชา. งานทดลองเครื่องกล หน่วยที่ 2 ชื่อหน่วย งานทดลองสมรรถนะของ เครื่องยนต์ ชื่อเรื่อง งานทดลองสมรรถนะของเครื่องยนต์ จำนวน 16 ชั่วโมง หน่วยที่ 2 งานทดลองสมรรถนะของเครื่องยนต์ การประเมินผลการปฏิบัติงาน ความหมายของคะแนน 3 = ปฏิบัติงานสมบูรณ์ดีมาก ตามข้อกำหนด 2 = ปฏิบัติงานสมบูรณ์พอใช้ มีข้อบกพร่อง เล็กน้อย 1 = ปฏิบัติงานไม่สมบูรณ์มีข้อบกพร่องหลายจุด เกณฑ์การประเมิน คะแนนอยู่ระหว่าง 70-100% = ผลการปฏิบัติงาน อยู่ในระดับดี คะแนนอยู่ระหว่าง 50-69% = ผลการปฏิบัติงาน อยู่ในระดับพอใช้ คะแนนต่ำกว่า 50% = ผลการปฏิบัติงานอยู่ใน ระดับปรับปรุง ลงชื่อ.........................................ผู้ประเมิน (........................................) ครูผู้สอน วันที่.........เดือน....................พ.ศ..............

แผนการจัดการเรียนรู้ที่ 3 สอนครั้งที่ 6-8 เรื่อง งานทดลองคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ

แผนการจัดการเรียนรู้ที่ 3 ชื่อวิชา. งานทดลองเครื่องกล เวลาเรียนรวม 72 ชั่วโมง ชื่อหน่วย งานทดลองคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ สอนครั้งที่ 6-8 ชื่อเรื่อง งานทดลองคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ จำนวน 12 ชั่วโมง หัวข้อเรื่อง 1. งานทดสอบการรับแรงดึง 2. งานทดสอบการรับแรงอัด 3. งานทดสอบการรับแรงเฉือน 3.1 งานทดสอบโดยการเฉือนตรง 3.2 งานทดสอบแรงเฉือนบิด 4. งานทดสอบความแข็งของวัสดุ สาระสำคัญ คุณสมบัติเชิงกลของวัสดุนั้นเป็นคุณสมบัติที่แสดงถึงความสามารถในการต้านทานต่อภาระต่างๆ ที่มา กระทำกับวัสดุ เช่น ความสามารถในการรับแรงดึง ความสามารถในการรับแรงอัด ความสามารถในการรับแรง เฉือน เป็นต้น ซึ่งในบทนี้จะได้กล่าวถึงรายละเอียดของคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุที่สำคัญๆ รวมถึงวิธีการทดสอบ คุณสมบัติเหล่านั้นด้วย และในการเลือกใช้วัสดุให้เหมาะสมกับลักษณะงานในทางวิศวกรรมนั้น สิ่งสำคัญอย่างยิ่ง ที่นำไปใช้พิจารณาเลือกวัสดุก็คือคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ สมรรถนะหลัก (สมรรถนะประจำหน่วย) 1. แสดงความรู้เกี่ยวกับงานทดลองคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ สมรรถนะย่อย (สมรรถนะการเรียนรู้) สมรรถนะทั่วไป (ทฤษฏี) 1. แสดงความรู้เกี่ยวกับความเค้นและความเครียด 2. แสดงความรู้เกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างความเค้นและความเครียด 3. แสดงความรู้เกี่ยวกับมอดูลัสของความยืดหยุ่น สมรรถนะที่พึงประสงค์ (ทฤษฏี) เมื่อผู้เรียนได้ศึกษาเนื้อหาในบทนี้แล้ว ผู้เรียนสามารถ 1. อธิบายความเค้นและความเครียดได้ถูกต้อง 2. อธิบายความสัมพันธ์ระหว่างความเค้นและความเครียดได้ถูกต้อง 3. อธิบายมอดูลัสของความยืดหยุ่นได้ถูกต้อง

แผนการจัดการเรียนรู้ที่ 3 ชื่อวิชา. งานทดลองเครื่องกล เวลาเรียนรวม 72 ชั่วโมง ชื่อหน่วย งานทดลองคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ สอนครั้งที่ 6-8 ชื่อเรื่อง งานทดลองคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ จำนวน 12 ชั่วโมง สมรรถนะทั่วไป (ปฏิบัติ) 1. แสดงทักษะในการทดสอบแรงดึง 2. แสดงทักษะในการทดสอบแรงอัด 3. แสดงทักษะในการทดสอบแรงเฉือน 4. แสดงทักษะในการทดสอบความแข็ง สมรรถนะที่พึงประสงค์ (ปฏิบัติ) เมื่อผู้เรียนได้ศึกษาเนื้อหาในบทนี้แล้ว ผู้เรียนสามารถ 1. ทดสอบแรงดึงได้ถูกต้อง 2. ทดสอบแรงอัดได้ถูกต้อง 3. ทดสอบแรงเฉือนได้ถูกต้อง 4. ทดสอบความแข็งของวัสดุได้ถูกต้อง

แผนการจัดการเรียนรู้ที่ 3 ชื่อวิชา. งานทดลองเครื่องกล เวลาเรียนรวม 72 ชั่วโมง ชื่อหน่วย งานทดลองคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ สอนครั้งที่ 6-8 ชื่อเรื่อง งานทดลองคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ จำนวน 12 ชั่วโมง กิจกรรมการเรียนการสอน ในการจัดการเรียนการสอนรายวิชางานทดลองเครื่องกลได้กำหนดกิจกรรมการเรียนการสอนให้ ผู้เรียนเกิดการเรียนรู้โดยใช้วิธีการจัดการเรียนรู้ฐานสมรรถนะเชิงรุก (Active Learning Competency Based) ด้านเทคนิคการจัดการเรียนการสอนแบบ MAIP โดยมีขั้นตอนในการดำเนินกิจกรรมการเรียนการสอน ดังนี้ กิจกรรมการเรียนการสอน (สอนครั้งที่ 6 ) เวลา 4 ชั่วโมง/สัปดาห์ 1. ผู้สอนชี้แจงเรื่องที่จะศึกษาและจุดประสงค์เชิงพฤติกรรมประจำหน่วยที่ 3 เรื่อง งานทดลองคุณสมบัติเชิงกล ของวัสดุ 2. ผู้สอนแสดงตัวอย่างเกี่ยวกับคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ 3. ผู้สอนถ่ายทอดความรู้เกี่ยวกับงานทดลองคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ 4. ผู้สอนแสดงใบงานเรื่องงานทดสอบแรงดึงและอธิบายขั้นตอนวิธีการในการปฏิบัติงานตามใบงาน 5. ผู้สอนให้ผู้เรียนปฏิบัติงานตามใบงานเรื่องงานทดสอบแรงดึง 6. ผู้สอนประเมินผลการปฏิบัติงานของผู้เรียนและให้ผู้เรียนสรุปสาระสำคัญของเรื่องที่เรียนประจำสัปดาห์ กิจกรรมการเรียนการสอน (สอนครั้งที่ 7 ) เวลา 4 ชั่วโมง/สัปดาห์ 1. ผู้สอนแจ้งจุดประสงค์การเรียนประจำสัปดาห์ และนำเข้าสู่บทเรียน 2. ผู้สอนถ่ายทอดความรู้ในหน่วยที่ 3 เกี่ยวกับงานทดสอบแรงอัด 3. ผู้สอนแสดงใบงานเรื่องงานทดสอบแรงอัดและอธิบายขั้นตอนวิธีการในการปฏิบัติงานตามใบงาน 4. ผู้สอนให้ผู้เรียนปฏิบัติงานทดสอบแรงอัดตามใบงาน 5. ผู้สอนประเมินผลการปฏิบัติงานของผู้เรียนและให้ผู้เรียนสรุปสาระสำคัญของเรื่องที่เรียนประจำสัปดาห์ กิจกรรมการเรียนการสอน (สอนครั้งที่ 8 ) เวลา 4 ชั่วโมง/สัปดาห์ 1. ผู้สอนแจ้งจุดประสงค์การเรียนประจำสัปดาห์ และนำเข้าสู่บทเรียน 2. ผู้สอนถ่ายทอดความรู้ในหน่วยที่ 3 เกี่ยวกับงานทดสอบแรงเฉือน และงานทดสอบความแข็งของวัสดุ 3. ผู้สอนแสดงใบงานเรื่องงานทดสอบแรงเฉือนและอธิบายขั้นตอนวิธีการในการปฏิบัติงานตามใบงาน 4. ผู้สอนให้ผู้เรียนปฏิบัติงานทดสอบแรงเฉือน และงานทดสอบความแข็งของวัสดุตามใบงาน 5. ผู้สอนประเมินผลการปฏิบัติงานของผู้เรียนและให้ผู้เรียนสรุปสาระสำคัญของเรื่องที่เรียนประจำสัปดาห์

แผนการจัดการเรียนรู้ที่ 3 ชื่อวิชา. งานทดลองเครื่องกล เวลาเรียนรวม 72 ชั่วโมง ชื่อหน่วย งานทดลองคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ สอนครั้งที่ 6-8 ชื่อเรื่อง งานทดลองคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ จำนวน 12 ชั่วโมง สื่อการสอน 1. ใบความรู้เรื่องการทดลองคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ 2. ใบงานการทดลองคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ 3. แบบทดสอบก่อนเรียน แบบฝึกหัด แบบทดสอบหลังเรียนการทดลองคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ 4. สื่อนำเสนอ PowerPoint งานทดลองคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ งานที่มอบหมาย/กิจกรรม ให้นักศึกษาทำแบบฝึกเสริมทักษะตามใบงานท้ายหน่วยการเรียนที่ 3 การวัดและประเมินผล วัดผล/ประเมินผล วิธีการ เครื่องมือ เกณฑ์ 1. สมรรถนะที่พึง ประสงค์ - ทำแบบฝึกเสริมทักษะ ท้ายหน่วย - แบบฝึกเสริมทักษะ ท้ายหน่วย - ผ่านเกณฑ์ร้อยละ 70 2. คุณลักษณะอันพึง ประสงค์ (Attitude) - ประเมินคุณลักษณะ อันพึงประสงค์ - แบบประเมิน คุณลักษณะอันพึง ประสงค์ - ผ่านเกณฑ์ร้อยละ 80

ใบความรู้หน่วยที่ 3 รหัสวิชา 30101-2007 ชื่อวิชา. งานทดลองเครื่องกล หน่วยที่ 3 ชื่อหน่วย งานทดลองคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ ชื่อเรื่อง งานทดลองคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ จำนวน 12 ชั่วโมง หน่วยที่ 3 งานทดลองคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ 3.1 บทนำ คุณสมบัติเชิงกลของวัสดุนั้นเป็นคุณสมบัติที่แสดงถึงความสามารถในการต้านทานต่อภาระต่างๆ ที่มา กระทำกับวัสดุ เช่น ความสามารถในการรับแรงดึง ความสามารถในการรับแรงอัด ความสามารถในการรับแรง เฉือน เป็นต้น ซึ่งในบทนี้จะได้กล่าวถึงรายละเอียดของคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุที่สำคัญๆ รวมถึงวิธีการทดสอบ คุณสมบัติเหล่านั้นด้วย และในการเลือกใช้วัสดุให้เหมาะสมกับลักษณะงานในทางวิศวกรรมนั้น สิ่งสำคัญอย่างยิ่ง ที่นำไปใช้พิจารณาเลือกวัสดุก็คือคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ 3.2 คุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ คุณสมบัติของวัสดุในงานอุตสาหกรรม ได้แก่ 1. คุณสมบัติทางเคมี (Chemical Properties) เป็นคุณสมบัติที่เกี่ยวกับปฏิกิริยาทางเคมีของวัสดุ การ เลือกวัสดุเพื่อนำไปใช้ในงานช่าง จะต้องคำนึงถึงคุณสมบัติทางเคมีของวัสดุ ได้แก่ ความทนทานต่อการกัดกร่อน ความทนทานต่ออุณหภูมิ ซึ่งต้องคำนึงถึงส่วนผสมทางเคมีตามความต้องการในการใช้งาน 2. คุณสมบัติทางฟิสิกส์ (Physical Properties) เป็นคุณสมบัติที่ไม่เกี่ยวกับแรงที่มากระทำ แต่เกี่ยวกับ คุณภาพ หรือคุณลักษณะของเนื้อวัสดุ ได้แก่ การนำไฟฟ้า ความหนาแน่น สัมประสิทธิ์การขยายตัว และความ ต้านทานไฟฟ้า เป็นต้น 3. คุณสมบัติทางกล (Mechanical Properties) เป็นคุณสมบัติที่เกี่ยวกับปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นของวัสดุ เมื่อ มีแรงจากภายนอกมากระทำ ได้แก่ ความแข็งแรง ความสามรถในการยืดตัว ความเหนียว เป็นต้น 3.3 คุณสมบัติทางกล คุณสมบัติทางกลของวัสดุเป็นคุณสมบัติที่มีความสำคัญมาก ดังนั้นในการเลือกใช้วัสดุ จะต้องแน่ใจว่า วัสดุนั้นสามารถรับแรงที่มากระทำได้เพียงพอ คุณสมบัติทางกลที่สำคัญ ได้แก่ 3.3.1 ความแข็งแรง (Strength) คือ ความสามารถในการรับแรง โดยวัสดุไม่เสียรูปทรง แตกร้าว หรือพังทลาย ทั้งนี้ ขึ้นอยู่กับความ แข็งแรงของวัสดุ โดยวัดเป็นแรงต่อพื้นที่หน้าตัดของวัสดุที่รับแรง มีหน่วยเป็นปอนด์ (PSI) หรือนิวตันต่อตาราง เมตร (N/m2 ) โดยแบ่งเป็น

ใบความรู้หน่วยที่ 3 รหัสวิชา 30101-2007 ชื่อวิชา. งานทดลองเครื่องกล หน่วยที่ 3 ชื่อหน่วย งานทดลองคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ ชื่อเรื่อง งานทดลองคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ จำนวน 12 ชั่วโมง หน่วยที่ 3 งานทดลองคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ 1. ความแข็งแรงทางแรงดึง (Tensile Strength) คือ แรงที่มากระทำอยู่ในลักษณะการดึง (Tensile) และแนวแรงตั้งฉากกับพื้นที่หน้าตัดของวัสดุทำให้วัสดุออกแรงต้านเพื่อไม่ให้เกิดการขาดออกจากกัน 2. ความแข็งแรงทางแรงกด (Compressive Strength) คือ แรงที่มากระทำอยู่ในลักษณะการ กดอัด (Compressive) และแนวแรงตั้งฉากกับพื้นที่หน้าตัดของวัสดุ ทำให้วัสดุออกแรงต้านทานเพื่อไม่ให้เกิด การแตกหัก 3. ความแข็งแรงทางแนวเฉือน (Shear Strength) คือ แรงที่มากระทำอยู่ในลักษณะการเฉือน (Shear) แนวแรงจะขนานกับพื้นที่หน้าตัดของวัสดุ ทำให้วัสดุออกแรงต้านเพื่อไม่ให้ถูกเฉือนขาดออกจากกัน 4. ความแข็งแรงในการรับแรงบิด (Torsion Strength) คือ ความสามารถของวัสดุในการ ต้านทานต่อการถูกบิดให้หมุนไปตามทิศทางของแรงที่มากระทำ 3.3.2 ความเค้น (Stress) เมื่อชิ้นส่วนของเครื่องจักรหรือโครงสร้างต่าง ๆ ได้รับแรงจากภายนอกมากระทำจะเกิดแรงต้าน ภายในจากวัสดุที่ใช้ทำชิ้นส่วนเหล่านั้นขึ้น แรงต้านที่เกิดขึ้นนี้เรียกว่า ความเค้นการวัดค่าความเค้นจะวัดเป็น แรงต่อพื้นที่หน้าตัดของชิ้นส่วนที่รับแรง ความเค้นมี 3 ชนิดความเค้นแรงดึง , ความเค้นแรงกดและความเค้น เฉือน ถ้าความเค้นที่เกิดขึ้นมีค่าต่ำกว่าค่าความแข็งแรงของวัสดุ แสดงว่า ชิ้นส่วนนั้นสามารถใช้งานต่อไปได้ แต่ ถ้าความเค้นที่เกิดขึ้นมีค่าสูงกว่าค่าความแข็งแรงของวัสดุ แสดงว่าชิ้นส่วนนั้นไม่สามารถนำไปใช้งานได้ ถ้าหาก นำไปใช้งานจะเกิดความเสียหายขึ้น การคำนวณหาค่าความเค้นที่เกิดขึ้น สามารถคำนวณได้โดยอาศัยสูตร ดังนี้ = F A เมื่อ = ความเค้น F = แรงที่มากระทำต่อวัสดุ A = พื้นที่หน้าตัดของวัสดุ

ใบความรู้หน่วยที่ 3 รหัสวิชา 30101-2007 ชื่อวิชา. งานทดลองเครื่องกล หน่วยที่ 3 ชื่อหน่วย งานทดลองคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ ชื่อเรื่อง งานทดลองคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ จำนวน 12 ชั่วโมง หน่วยที่ 3 งานทดลองคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ 3.3.3 ความเครียด (Strain) การเปลี่ยนแปลงขนาดของวัสดุ เมื่อมีแรงมากระทำการวัดค่าความเครียดจะวัดเป็นขนาดที่เปลี่ยนไป ต่อขนาดเดิม ความเครียดมี 3 ชนิด คือ ความเครียดแรงดึง ความเครียดแรงกด และความเครียดเฉือน การหาค่าความเครียด สามารถคำนวณได้จากสูตร ดังนี้ = เมื่อ = ความเครียด = ค่าความเปลี่ยนของขนาดวัสดุ = ขนาดเดิมของวัสดุ 1. ความแข็งแรงของผิว (Hardness) คือ ความสามารถต้านทานต่อการถูกขูดขีด หรือกดให้เป็น รอย โดยมาตรการวัดจะเทียบกับเพชร ซึ่งเป็นวัสดุที่แข็งที่สุด 2. ความสามารถในการยืดตัว (Ductility) คือ ความสามารถในการยืด แผ่ขยายออกตัวเป็นแผ่น บาง ๆ โดยไม่เกิดการแตกร้าวได้ง่าย 3. ความเหนียว (Toughness) คือ ความต้านทานต่อการแตกหักของวัสดุความเหนียวจึงเป็น ความสามารถของวัสดุในการที่จะดูดซึมพลังงานที่เกิดขึ้นจากแรงภายนอกที่มากระทำ การวัดค่าความเหนียว ของวัสดุ อาศัยการทดสอบทางแรงกระแทก (Impact) 4. ความสามารถในการเปลี่ยนรูป (Malleability) คือ การที่วัสดุเปลี่ยนรูปอย่างถาวร เมื่อได้รับ แรงกดโดยไม่เกิดความเสียหายดังนั้น วัสดุที่มีความสามารถในการเปลี่ยนรูปที่ดี สามารถนำมาทำการรีดขึ้นรูป หรือการตีขึ้นรูปด้วยค้อนตี โดยไม่เกิดการแตกหักได้ดี

ใบความรู้หน่วยที่ 3 รหัสวิชา 30101-2007 ชื่อวิชา. งานทดลองเครื่องกล หน่วยที่ 3 ชื่อหน่วย งานทดลองคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ ชื่อเรื่อง งานทดลองคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ จำนวน 12 ชั่วโมง หน่วยที่ 3 งานทดลองคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ รูปที่ 3.1 การรีดขึ้นรูปวัสดุ 3.4 การทดสอบวัสดุ จากที่กล่าวมาแล้วว่า ในการเลือกวัสดุมาใช้งาน นั้น จำเป็นต้องทราบถึงคุณสมบัติของวัสดุเสียก่อน การที่ เราจะทราบคุณสมบัติของวัสดุได้จะต้องอาศัยวิธีการทดสอบวัสดุซึ่งเป็นการศึกษาถึงพฤติกรรมของวัสดุ ภาวะใต้ สภาวะที่กำหนด การทดสอบวัสดุแบ่งออกได้ 2 ลักษณะ คือ 1. การทดสอบแบบทำลาย ( Destructive Testing) การทดสอบลักษณะนี้ ชิ้นวัสดุทดสอบ (Specimen) ที่มาทำการการทดสอบ จะเกิดการชำรุดเสียหาย ไม่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ การทดสอบทำลายส่วนมากใช้ สำหรับทดสอบเพื่อหาคุณสมบัติทางกลของวัสดุ 2. การทดสอบแบบไม่ทำลาย (Nondestructive Testing) การทดสอบลักษณะนี้ชิ้นวัสดุทดสอบจะไม่เกิด การชำรุดเสียหาย ปกติจะใช้สำหรับตรวจสอบหาข้อบกพร่องในวัสดุ และผลิตภัณฑ์ การทดสอบวัสดุแบบทำลาย การทดสอบแบบทำลาย มีอยู่หลายชนิด ในที่นี้จะกล่าวเฉพาะการทดสอบที่มีความสำคัญบางชนิด ได้แก่

1. การทดสอบทางแรงดึง (Tensile Test) เป็นการทดสอบเพื่อที่จะหาค่าความแข็งแรงของวัสดุ ได้แก่ ความ ยืดหยุ่น , ความแข็งแรงทางแรงดึงสูงสุด , ความแข็งแรงที่จุดคราก (Yield Strength) ใบความรู้หน่วยที่ 3 รหัสวิชา 30101-2007 ชื่อวิชา. งานทดลองเครื่องกล หน่วยที่ 3 ชื่อหน่วย งานทดลองคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ ชื่อเรื่อง งานทดลองคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ จำนวน 12 ชั่วโมง หน่วยที่ 3 งานทดลองคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ รูปที่ 3.2 ชิ้นวัสดุทดสอบแรงดึง ในการทดสอบจะทำการดเพิ่มแรงแรงดึงขึ้นทีละน้อย และทำการบันทึกค่าความเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นระ หว่าความเค้นขึ้นทีละน้อย และทำการบันทึกค่าความเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นระหว่างความเค้น (Stress) และ ความเครียด (Strain) จนกระทั่งชิ้นทดสอบขาดออกจากกัน จากนั้น นำมาเขียนกราฟแสดงความสัมพันธ์ ระหว่างความเค้นและความเครียด

ใบความรู้หน่วยที่ 3 รหัสวิชา 30101-2007 ชื่อวิชา. งานทดลองเครื่องกล หน่วยที่ 3 ชื่อหน่วย งานทดลองคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ ชื่อเรื่อง งานทดลองคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ จำนวน 12 ชั่วโมง หน่วยที่ 3 งานทดลองคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ รูปที่ 3.3 กราฟความสัมพันธ์ระหว่างความเค้นและความเครียด จากกราฟสามารถนำมาอธิบายพฤติกรรมของวัสดุภายใต้สภาวะต่างๆ ทางแรงดึงได้ดังนี้ ช่วง 0 - A ลักษณะของเส้นกราฟเป็นเส้นตรง ความสัมพันธ์ระหว่างความเค้นและความเครียดจะเป็น สัดส่วนกัน ถ้าปล่อยแรงดึงออกวัสดุจะกลับสู่สภาพเดิม จุด A เรียกว่า จุดจำกัดความเป็นส่วน (Proportional Limit) ช่วง A – B ลักษณะของเส้นกราฟจะเป็นเส้นโค้งสั้นๆ ความสัมพันธ์ระหว่างความเค้นกับความเครียดที่ เกิดขึ้นไม้เป็นสัดส่วนกัน ถ้าปล่อยแรงดึงออกวัสดุจะกลับสูงสภาพเดิมจุด เรียกว่า จุดคราก (Yield strength) ช่วง C – E ลักษณะของเส้นกราฟจะเป็นเส้นโค้งยาว วัสดุที่อยู่ภายใต้แรงดึงในช่วงนี้จะเกิดการ เปลี่ยนแปลงขนาดอย่างถาวร ถ้าปล่อยแรงดึงออกวัสดุจะไม่กลับคืนสู่สภาพเดิม จุด D เป็นจุดที่มีความแข็งแรง ทางแรงดึงสูงสุด (Ultimate Strength) จุด E เป็นจุดที่วัสดุเกิดการขาดออกจากกัน (Breaking Point)

ใบความรู้หน่วยที่ 3 รหัสวิชา 30101-2007 ชื่อวิชา. งานทดลองเครื่องกล หน่วยที่ 3 ชื่อหน่วย งานทดลองคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ ชื่อเรื่อง งานทดลองคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ จำนวน 12 ชั่วโมง หน่วยที่ 3 งานทดลองคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ รูปที่ 3.4 แสดงการขาดของวัสดุลักษณะต่าง ๆ 2. การทดสอบทางแรงกด (Compression Test) เป็นการทดสอบเพื่อหาค่าความแข็งแรงของวัสดุ รูปที่ 3.5 การทดสอบทางแรงกด 3. การทดสอบทางแรงกระแทก (Impact Test) เป็นการทดสอบเพื่อศึกษาถึงพฤติกรรมของวัสดุภายใต้ แรงที่มากระทำ โดยแรงที่มากระทำนั้นอยู่ในลักษณะแรงเคลื่อนที่ (Dynamic Load) จุดมุ่งหมายหลักของการ ทดสอบแรงกระแทก เพื่อที่จะหาความสามารถของวัสดุในการดูดซึมพลังงานที่เกิดจากแรงมากระทำ ซึ่งเป็น ตัวกำหนดคุณสมบัติทางด้านความเหนียว (Toughness) ของวัสดุ

ใบความรู้หน่วยที่ 3 รหัสวิชา 30101-2007 ชื่อวิชา. งานทดลองเครื่องกล หน่วยที่ 3 ชื่อหน่วย งานทดลองคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ ชื่อเรื่อง งานทดลองคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ จำนวน 12 ชั่วโมง หน่วยที่ 3 งานทดลองคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ รูปที่ 3.6 เครื่องทดสอบแรงกระแทก การทดสอบแรงกระแทก มีอยู่ 2 แบบ ซึ่งต่างกันตรงวิธีการจับยึดชิ้นวัสดุทดสอบ 3.1. แบบชาร์ปี้ (Charpy) 3.2. แบบไอซอด (Izod) 4. การทดสอบความแข็ง (Hardness Test) การทดสอบความแข็งที่ใช้ในอุตสาหกรรม มีอยู่หลายวิธีดังนี้ 4.1. การทดสอบความแข็งแบบบริเนล (Brinell Hardness) การทดสอบวิธีนี้ทำโดยการกดลูกบอลเหล็กกล้าขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 10 มิลลิเมตรลงบนผิววัสดุที่ทำ การทดสอบ โดยใช้แรงกด 3,000 สำหรับวัสดุแข็ง และ 500 กิโลกรัมสำหรับวัสดุอ่อน ทำการกดประมาณ 30 วินาที หลังจากนั้น ทำการวัดขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางของรอยกดเพื่อนำมาคำนวณหาค่าความแข็ง

ใบความรู้หน่วยที่ 3 รหัสวิชา 30101-2007 ชื่อวิชา. งานทดลองเครื่องกล หน่วยที่ 3 ชื่อหน่วย งานทดลองคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ ชื่อเรื่อง งานทดลองคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ จำนวน 12 ชั่วโมง หน่วยที่ 3 งานทดลองคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ รูปที่ 3.7 รอยกดจากการทดสอบความแข็ง รูปที่ 3.8 เครื่องทดสอบความแข็งบริเนล

ใบความรู้หน่วยที่ 3 รหัสวิชา 30101-2007 ชื่อวิชา. งานทดลองเครื่องกล หน่วยที่ 3 ชื่อหน่วย งานทดลองคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ ชื่อเรื่อง งานทดลองคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ จำนวน 12 ชั่วโมง หน่วยที่ 3 งานทดลองคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ 4.2. การทดสอบความแข็งแบบบร๊อคเวล (Rockwell Hardness Test) การทดสอบความแข็งวิธีนี้ อาศัยหัวกด 2 ชนิด คือหัวกดเพชรที่มีลักษณะทรงกรวยและหัวกดลูกบอล เหล็กกล้าขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 1/16 และ 1/8 นิ้วแรงที่ใช้กด 60 , 100 และ 150 กิโลกรัม ขึ้นอยู่กับสเกล มาตรฐาน และหัวกดที่ใช้ รูปที่ 3.9 เครื่องทดสอบความแข็งแบบบร๊อคเวล 4.3. การทดสอบความแข็งแบบวิคเกอร์ (Vickers Hardness Test ) การทดสอบความแข็งวิธีนี้อาศัยหัวกดเพชรรูปปิรานิด ซึ่งมีมุม 136 ทำการลงบนวัสดุจากนั้นวัดพื้นที่ ของรอยกดที่เกิดขึ้น 4.4. การทดสอบความแข็งแบบชอร์ (Shore Stereoscope Test) การทดสอบวิธีนี้ทำโดยการปล่อยก้อนน้ำหนักจากระดับความสูงที่กำหนดไว้ให้ลงมากระทบวัสดุที่ทำ การทดสอบ ก้อนน้ำหนักจะกระดอนกลับขึ้นไป ซึ่งจะทำการวัดความสูงนี้ไว้ โดยมีสเกลวัดค่าความสูงตั้งแต่ 1 ถึง 100 ลักษณะ 4.5. การทดสอบความล้า (Fatigue Testing)

ใบความรู้หน่วยที่ 3 รหัสวิชา 30101-2007 ชื่อวิชา. งานทดลองเครื่องกล หน่วยที่ 3 ชื่อหน่วย งานทดลองคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ ชื่อเรื่อง งานทดลองคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ จำนวน 12 ชั่วโมง หน่วยที่ 3 งานทดลองคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ 4.5. การทดสอบความล้า (Fatigue Testing) ความเสียหายของชิ้นส่วนเครื่องจักรและโครงสร้างต่าง ๆ บางครั้งมีผลเนื่องมาจากการรับแรงที่มา กระทำซ้ำ ๆ กันตลอดเวลา ทำให้ค่าความเค้นสะสมเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ และค่อย ๆ ขยายเพิ่มขึ้นทีละน้อยจนถึงจุด ที่ทำให้เกิดความเสียหายขึ้น การทดสอบแบบไม่ทำลาย การทดสอบแบบไม่ทำลาย จะมีลักษณะเป็นการตรวจสอบหาจุดบกพร่องของวัสดุและผลิตภัณฑ์เป็นส่วน ใหญ่ การทดสอบแบบไม่ทำลายมีอยู่หลายชนิด ได้แก่ 1. การทดสอบด้วยตาเปล่า (Visual Examination Test) การทดสอบวิธีนี้เป็นวิธีที่เก่าที่สุดและใช้มากในการตรวจสอบหาจุดบกพร่องที่เกิดขึ้นบนผิววัสดุ เช่น ตรวจสอบรอยร้าว เป็นต้น 2. การทดสอบโดยการฉายรังสี (Radiographic Tests) การทดสอบวิธีนี้ ทำโดยการฉายรังสีผ่านวัสดุที่ทำการทดสอบ จุดบกพร่องของวัสดุจะปรากฏภาพออกมาให้ เห็น 3. การทดสอบด้วยคลื่นเสียง (Ultrasonic Tests) อาศัยคลื่นเสียงส่งผ่านไปยังชิ้นทดสอบ ถ้าภายในชิ้นทดสอบมีจุดบกพร่องเกิดขึ้น คลื่นเสียงจะไปกระทบ และจะส่งคลื่นกลับมายังเครื่องวัด รูปที่ 3.10 การทดสอบด้วยคลื่นเสียง

ใบความรู้หน่วยที่ 3 รหัสวิชา 30101-2007 ชื่อวิชา. งานทดลองเครื่องกล หน่วยที่ 3 ชื่อหน่วย งานทดลองคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ ชื่อเรื่อง งานทดลองคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ จำนวน 12 ชั่วโมง หน่วยที่ 3 งานทดลองคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ 4. การทดสอบด้วยแม่เหล็ก (Magnetic Tests) เป็นการวิเคราะห์ถึงคุณลักษณะทางแม่เหล็กของวัสดุ ซึ่งมีความสัมพันธ์กับส่วนผสมของวัสดุ ดังนั้น ถ้า คุณลักษณะทางแม่เหล็กของวัสดุนั้น ในการทดสอบจะใช้ผงเหล็กในการสังเกตการเปลี่ยนแปลงของสนาน แม่เหล็กที่เกิดขึ้น รูปที่ 3.11 การตรวจสอบรอยร้าวโดยการทดสอบแม่เหล็ก สรุปเนื้อหา คุณสมบัติของวัสดุ 1. คุณสมบัติทางเคมีเป็นคุณสมบัติที่เกี่ยวกับปฏิกิริยาทางเคมีของวัสดุ 2. คุณสมบัติทางฟิสิกส์ เป็นคุณสมบัติที่ไม่เกี่ยวกับแรงที่มากระทำ แต่เกี่ยวกับคุณภาพหรือคุณลักษณะ ของเนื้อวัสดุ 3. คุณสมบัติทางกล เป็นคุณสมบัติที่เกี่ยวกับปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นของวัสดุ เมื่อมีแรงจากภายนอกมากระทำ การทดสอบแบบทำลาย (Destructive Testing) การทดสอบลักษณะนี้ ชิ้นวัสดุทดสอบ (Specimen) ที่มาทำการการทดสอบ จะเกิดการชำรุดเสียหาย ไม่ สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้การทดสอบทำลายส่วนมากใช้สำหรับทดสอบเพื่อหาคุณสมบัติทางกลของวัสดุ การทดสอบแบบไม่ทำลาย (Nondestructive Testing) การทดสอบลักษณะนี้ชิ้นวัสดุทดสอบจะไม่เกิดการชำรุดเสียหาย ปกติจะใช้สำหรับตรวจสอบหา ข้อบกพร่องในวัสดุ และผลิตภัณฑ์

แบบฝึกเสริมทักษะหน่วยที่ 3 รหัสวิชา 30101-2007 ชื่อวิชา. งานทดลองเครื่องกล หน่วยที่ 3 ชื่อหน่วย งานทดลองคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ ชื่อเรื่อง งานทดลองคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ จำนวน 12 ชั่วโมง หน่วยที่ 3 งานทดลองคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ สอนครั้งที่ 6 ตอนที่ 1 ตอนที่ 1 กำหนดให้วัตถุได้รับแรงกระทำตามภาพที่กำหนดให้ จงเขียนชนิดของความเค้นและความเครียดที่ เกิดขึ้น ลงในช่องว่างใต้ภาพให้ถูกต้อง

แบบฝึกเสริมทักษะหน่วยที่ 3 รหัสวิชา 30101-2007 ชื่อวิชา. งานทดลองเครื่องกล หน่วยที่ 3 ชื่อหน่วย งานทดลองคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ ชื่อเรื่อง งานทดลองคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ จำนวน 12 ชั่วโมง หน่วยที่ 3 งานทดลองคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ ตอนที่ 2 ตอนที่ 2 จงเติมคำหรือข้อความลงในช่องว่างที่กำหนดให้ ให้ถูกต้อง 1. จุด……………….เป็นจุดที่วัสดุขาดออกจากกัน 2. จุด...................มีชื่อเรียกว่า Ultimate tensile strength เป็นจุดที่มี...........................สูงสุด 3. จุด...................เป็นจุดสุดท้ายที่แรงกับส่วนที่ยืดออกเป็นปฏิภาคโดยตรงต่อกัน 4. จุด...................เป็นจุดที่วัสดุยืดออกโดยไม่ต้องเพิ่มแรง ซึ่งมีชื่อเรียกว่า…………………………………………………… 5. จุด....................เป็นจุดสุดท้ายที่วัสดุจะกลับมามีความยาวเท่าเดิมได้เมื่อปล่อยแรง ซึ่งจุดนี้มีชื่อเรียกว่า ………............................................................................................................................... ...................................... 6. ช่วงที่แรงกับส่วนที่ยืดออกเป็นปฏิภาคโดยตรงต่อกัน คือช่วง……………………………………………………………….... 7. ช่วงที่วัสดุยืดออกอย่างถาวร คือช่วง................................................................................................................. ตอนที่ 3 จงแสดงวิธีทำ 1. 1. ลวดเส้นหนึ่งมีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 8 mm ยาว 1.5 m เมื่อใช้ลวดเส้นนี้แขวนวัตถุที่มีน้ำหนัก 850 N พบว่าลวดยืดออก 5 mm จงคำนวณหา ก. ความเค้น

แบบฝึกเสริมทักษะหน่วยที่ 3 รหัสวิชา 30101-2007 ชื่อวิชา. งานทดลองเครื่องกล หน่วยที่ 3 ชื่อหน่วย งานทดลองคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ ชื่อเรื่อง งานทดลองคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ จำนวน 12 ชั่วโมง หน่วยที่ 3 งานทดลองคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ ข. ความเครียด ค. มอดุลัสของความยืดหยุ่น 2. ในการทดสอบแรงดึงของวัสดุชนิดหนึ่งซึ่งมีพื้นที่ภาคตัดเป็นวงกลม ปรากฏผลดังนี้ - แรงดึงสูงสุด = 32 kN - ความยาวพิกัดเดิม = 28 mm - ความยาวพิกัดสุดท้าย = 31 mm โดยมีกราฟความสัมพันธ์ระหว่างความเค้นกับความเครียดดังรูป จงคำนวณหา ก. ความเค้นแรงดึงสูงสุด ข. เปอร์เซ็นต์การยืด ค. โมดุลัสของความยืดหยุ่น

แบบฝึกเสริมทักษะหน่วยที่ 3 รหัสวิชา 30101-2007 ชื่อวิชา. งานทดลองเครื่องกล หน่วยที่ 3 ชื่อหน่วย งานทดลองคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ ชื่อเรื่อง งานทดลองคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ จำนวน 12 ชั่วโมง หน่วยที่ 3 งานทดลองคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ สอนครั้งที่ 7 ตอนที่ 1 ตอนที่ 1 จงพิจารณาข้อความต่อไปนี้ แล้วเขียนเครื่องหมาย ✔ ลงในช่องว่างหน้าข้อความที่กล่าวถูกต้อง และ เขียนเครื่องหมาย X ลงในช่องว่างหน้าข้อความที่กล่าวผิด ………1. การทดสอบการอัด เป็นวิธีที่นิยมทำมากกว่าการทดสอบแรงดึง ………2. การทดสอบการรับแรงอัดของวัสดุที่เปราะจะใช้แรงอัดจนวัสดุนั้นแตก ………3. การทดสอบการรับแรงอัดของวัสดุเหนียว จะใช้แรงอัดจนวัสดุนั้นเป็นแผ่นแบนๆ ………4. ข้อจำกัดประการหนึ่งในการทดสอบการอัดคือชิ้นทดสอบมีโอกาสโก่งงอได้ง่าย ………5. ช่วงพิกัดความยืดหยุ่นของการทดสอบการรับแรงอัด กับการทดสอบแรงดึง มักจะแตกต่างกันอย่าง ชัดเจน ………6. เมื่อชิ้นทดสอบได้รับแรงอัดจนขยายตัวออกด้านข้าง ความเสียดทานที่ผิวสัมผัสของชิ้นทดสอบจะทำให้ ง่ายต่อการคำนวณ ………7. ในทางปฏิบัตินิยมเลือกใช้ชิ้นทดสอบการอัดที่มีความยาวเป็น 2 เท่าของส้นผ่าศูนย์กลาง ………8. ชิ้นทดสอบการอัดขนาดสั้น เหมาะสำหรับการทดสอบโลหะแบริ่ง ……...9. กราฟของการทดสอบการอัดมีลักษณะโค้งลงเมื่อวัสดุรับแรงอัดจนเกิดพิกัดความยืดหยุ่น ……..10. ความแข็งแรงอัดสูงสุดของวัสดุเปราะ คือความเค้นที่ทำให้วัสดุยุบตัวจนมีความสูงเท่ากับหนึ่งในสาม ของความสูงเดิมก่อนทดสอบ ตอนที่ 2 จงแสดงวิธีทำ ข้อมูลจากการทดสอบการอัดของวัสดุชนิดหนึ่ง มีดังนี้ - ความยาวพิกัดเดิม = 30 mm - ความยาวพิกัดสุดท้าย = 23 mm - แรงอัดสูงสุดก่อนวัสดุแตก = 35 kN จงคำนวณหา 1. ความแข็งแรงอัดสูงสุด 2. เปอร์เซ็นต์การยุบตัว

แบบฝึกเสริมทักษะหน่วยที่ 3 รหัสวิชา 30101-2007 ชื่อวิชา. งานทดลองเครื่องกล หน่วยที่ 3 ชื่อหน่วย งานทดลองคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ ชื่อเรื่อง งานทดลองคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ จำนวน 12 ชั่วโมง หน่วยที่ 3 งานทดลองคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ สอนครั้งที่ 8 ตอนที่ 1 จงเติมคำหรือข้อความลงในช่องว่างที่กำหนดให้ ให้ถูกต้อง 1. การทดสอบโดยการเฉือน แบ่งเป็นกี่ลักษณะ อะไรบ้าง………………………………………………………………………….. 2. แรงเฉือนตรง แบ่งเป็นกี่ชนิด อะไรบ้าง…………………………………………………………………………………………………. 3. การทดสอบโดยการเฉือน จะต้องให้วัสดุอยู่ภายใต้แรงเฉือน จนวัสดุมีการเปลี่ยนแปลงอย่างไร…………………… 4. อุปกรณ์ทดสอบแบบ Johnson ใช้สำหรับทดสอบโดยการเฉือนตรงชนิดใด……………………………………………… 5. อุปกรณ์ทดสอบโดยการเฉือนตรงที่ใช้กับเครื่องทดสอบอเนกประสงค์ ใช้สำหรับทดสอบโดยการเฉือนตรง ชนิดใด………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ตอนที่ 2 จงแสดงวิธีทำ 1. 1. ชิ้นทดสอบขนาดภาคตัดรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า กว้าง 25 mm ยาว 50 mm ถูกนำไปทดสอบโดยการเฉือนตรง แบบเฉือนเดี่ยว ผลการทดสอบพบว่าแรงเฉือนสูงสุดเท่ากับ 30 kN จงคำนวณหาความแข็งแรงเฉือนสูงสุด 2. 2. การทดสอบวัสดุชนิดหนึ่งซึ่งมีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 5.5 mm โดยการเฉือนตรงแบบเฉือนคู่ พบว่าแรงเฉือน สูงสุดมีค่าเท่ากับ 18 kN จงคำนวณหาความแข็งแรงเฉือนสูงสุด ตอนที่ 3 ตอนที่ 3 จงพิจารณาข้อความต่อไปนี้ แล้วเขียนเครื่องหมาย ✔ลงในช่องว่างหน้าข้อความที่กล่าวถูกต้อง และ เครื่องหมาย X ลงในช่องว่างหน้าข้อความที่กล่าวผิด ……………1. ความแข็งหมายถึงความสามารถในการยืดหยุ่นตัวได้ของวัสดุ ……………2. วิธีทดสอบความแข็งที่นิยมใช้คือการทำให้วัสดุเกิดรอยแตกร้าว ……………3. การทดสอบความแข็งแบบบริเนลล์ จะใช้หัวกดแบบทรงกลม ……………4. การหาค่าความแข็งโดยวิธีเปิดตาราง จะต้องใช้กล้องไมโครสโคปสเกลวัดขนาดรอยกด ……………5. สัญลักษณ์ของความแข็งแบบบริเนลล์คือ HV ……………6. สัญลักษณ์ HRC หมายถึงความแข็งรอคเวลล์ สเกล C ……………7. การวัดความโตของรอยกด เป็นการทดสอบความแข็งแบบรอคเวลล์ ……………8. การทดสอบความแข็งแบบวิคเกอร์ส ใช้หัวกดจัตุรัสที่ทำจากเพชร

แบบฝึกเสริมทักษะหน่วยที่ 3 รหัสวิชา 30101-2007 ชื่อวิชา. งานทดลองเครื่องกล หน่วยที่ 3 ชื่อหน่วย งานทดลองคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ ชื่อเรื่อง งานทดลองคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ จำนวน 12 ชั่วโมง หน่วยที่ 3 งานทดลองคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ ……………9. การวัดขนาดความลึกของรอยบุ๋ม เป็นการทดสอบความแข็งแบบวิคเกอร์ส ………….10. การทดสอบความแข็งแบบวิคเกอร์ส มีหลักการคล้ายกับการทดสอบความแข็งแบบบริเนลล์ ตอนที่ 1 ตอนที่ 2 ตอนที่ 4 จงนำอักษรหน้าข้อความด้านขวามือ เติมลงในช่องว่างหน้าข้อความด้านซ้ายมือที่มีความสัมพันธ์กัน มากที่สุด …………1. ใช้หัวกดจัตุรัสที่ทำจากเพชร …………2. วัดขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางของรอยกด แล้วนำไปหาค่าความแข็ง จากตาราง …………3. วัดขนาดเส้นทแยงมุมของรอยกด แล้วนำไปหาค่าความแข็งจาก ตาราง …………4. แยกออกเป็นหลายสเกล เช่น สเกล A, สเกล B, สเกล C เป็นต้น …………5. 21HRC …………6. 150HB …………7. 345HV …………8. 170HB 2.5/62.5 ..……….9. ใช้หัวกดแบบลูกบอล และวัดขนาดความลึกของรอยกดเพื่อหาค่า ความแข็ง ………..10. ใช้หัวกดแบบลูกบอล และวัดขนาดความโตของรอยกดเพื่อหา ค่าความแข็ง A. การทดสอบความแข็งแบบ บริเนลล์ B. การทดสอบความแข็งแบบ รอคเวลล์ C. การทดสอบความแข็งแบบ วิคเกอร์ส D. สัญลักษณ์ความแข็งแบบวิค เกอร์ส E. สัญลักษณ์ความแข็งแบบ รอคเวลล์ F. สัญลักษณ์ความแข็งแบบวิค เกอร์ส

แผนการจัดการเรียนรู้ที่ 4 สอนครั้งที่ 9-12 เรื่อง งานทดลองกลศาสตร์ของไหล