อัตราทดเกียร์ (ฉบับสั้นๆเข้าใจง่าย!!!!)

สวัสดีครับ หลังจากที่เราได้แชร์ภาพสว่านมือไป ก็มีเพื่อนๆเข้ามาถามเรื่องอัตราทดเกียร์กัน ดังนั้นวันนี้ผมขอมาแชร์เรื่อง อัตราทดเกียร์ (Gear train ratio) ฉบับสั้นๆเข้าใจง่าย!!! เอาไปใช้งานได้ทันที ฉบับสไตล์นายช่างมาแชร์

โดยปกติชุดเกียร์ จะเป็นอุปกรณ์ทางกล (Mechanical System) โดยข้อดีข้อฟันเฟืองคือจะไม่มีการลื่นไถล เหมือนกับสายพาน แต่ก็แลกมาด้วยเสียงที่ดังกว่า และค่าบำรุงรักษาที่สูงกว่าครับ

หน้าที่ของฟันเฟือง (Gear)

หน้าที่หลักของเกียร์คือ การส่งกำลังจากจุดๆหนึ่งไปหาจุดๆหนึ่งครับ (power transmission ) โดยส่วนประกอบจะมี ฟันเฟือง (Gear) มาขับกันเป็นชุดๆ อาจจะเป็นฟันเฟืองชุดเดียว หรือฟันเฟืองหลายๆชุด ก็ได้นะครับ ขึ้นอยู่กับการออกแบบ ด้วยรอบ กำลัง ทิศทางการหมุ่น และพื้นที่ในการใช้งานนะครับ

ขอนิยามสั้นๆก่อนนะครับ อัตราทดเกียร์ คืออัตราส่วนของฟันตามหารด้วยฟันขับ ซึ่งหมายความว่า ยิ่งเฟืองตามใหญ่มากๆ และเฟืองขับเล็กๆ อัตราทดก็จะยิ่งสูงครับ

ประโยชน์ของอัตราทดเกียร์

โดยอัตราทดมีประโยชน์หลักๆคือ

1. ใช้สำหรับทดแรงบิด (Mechanical Advantage) เพื่อที่ว่าจะได้ประหยัดแรงที่เราใส่เข้าไปครับ โดยแรงบิดที่ได้ก็จะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับจำนวนฟันที่ทดไปครับ

2. ใช้สำหรับ เพิ่ม หรือ ลด ความเร็วรอบ (Speed adjustment) เพื่อให้รอบเหมาะสมกับการไปใช้งานนั้นๆ

รูปแบบการต่อเกียร์

การต่อเกียร์จะมีรูปแบบหลักๆ 2 แบบใหญ่ๆคือ

1. ต่อให้อัตราทดมากกว่า 1 (เกียร์ตามจะใหญ่กว่าเกียร์ขับ) การต่อแบบนี้จุดประสงค์หลักๆคือต้องการทดแรงบิดครับ ทำให้ตัวขับออกแรงน้อยลงกว่าเดิมเยอะครับ แต่รอบขาออกจะช้ากว่าขาเข้านะครับ

ขอยกตัวอย่างนะครับ หากเราไปเจอ nameplate เขียนว่า 2.97/1 ให้รู้คร่าวๆเลยว่า เกียร์ตัวนี้ทดรอบทำให้รอบขาออกต่ำ แต่จะทดแรงบิดครับ

ยกตัวอย่างการใช้งาน เช่น เกียร์รถยนต์ (เกียร์ต้นๆ 1-3 ต้องการกำลัง แรงบิดสูงๆ) เครื่องรีดเหล็ก หรือเครื่องมือผ่อนแรงต่างๆ เป็นต้น

2. ต่อให้อัตราทดน้อยกว่า 1 (เกียร์ตามจะเล็กกว่าเกียร์ขับ) การต่อแบบนี้คนออกแบบต้องการความเร็วที่สูงครับ แต่…แรงบิดก็ต้องใช้มากขึ้นตามสัดส่วนกันไปนะครับ

ขอยกตัวอย่างนะครับ หากเราไปเจอ nameplate เขียนว่า 0.56/1 ให้รู้คร่าวๆเลยว่า เกียร์ตัวนี้เพิ่มรอบให้สูงกว่าขาเข้า แต่จะต้องใช้แรงบิดที่มากกว่าปกติครับ

พบได้ในพบพวกอุปกรณ์ต้องการรอบหรือความเร็ว เช่น รถยนต์ (เกียร์ท้ายๆ 5-6 ช่วงเกียร์ท้ายๆที่ต้องการความเร็วของรถยนต์) ปั้ม High speed (10,000 รอบ/นาที) หรือพวก Centrifugal compressor เป็นต้นครับ

การต่อเกียร์หลายๆชุด

แต่การทีเราต้องการทดแรงเยอะๆหรือต้องการรอบสูงๆ หากเราใช้เฟืองตัวเดียว เราจะต้องใช้พื้นที่ขนาดใหญ่มากครับ เพราะต้องออกแบบฟันให้ใหญ่ ดังนั้นในการออกแบบวิศวกรจะใช้การต่อเกียร์หลายๆชุดแทนเพื่อประหยัดพื้นที่ รวมถึง load ที่กระทำบนเกียร์ และเป็นการใช้งบประมาณให้คุ้มค่าที่สุด

แต่หลักการดูอัตราทด เราใช้เทคนิคนี้ครับ ดูเกียร์แต่ละชุด

1. ถ้าแต่ละชุดเป็น เล็กขับใหญ่ ส่วนมากเลยจะเป็นเล็กขับใหญ่เหมือนกันหมด แปลว่า ชุดเกียร์ตัวนี้ทดรอบต้องการแรงบิด ตามรูปด้านบน

ตามรูปด้านบน ชุดที่1 คือเฟืองแดงขับน้ำเงิน (เล็กขับใหญ่) ชุดที่2 คือ เฟืองเหลืองขับเฟืองเขียว (เล็กขับใหญ่)
ซึ่งเป็นการต่อแบบต้องการทดแรงได้เยอะมากครับ และรอบจะออกมาต่ำครับ

2. ในทางกลับกันครับ ถ้าเกียร์เป็นใหญ่ขับเล็กก็จะเหมือนๆกันหมด วิธีดูก็เหมือนด้านบนครับ

แล้วพบกับสาระดีๆแบบนี้ทางด้านงานช่าง งานวิศวกรรม และอุตสาหกรรมได้ที่ นายช่างมาแชร์ นะครับ

Website: www.naichangmashare.com
Facebook: https://www.facebook.com/naichangmashare/
Youtube: https://www.youtube.com/channel/UCmIPiSeg-uy4k8JYSmknp_g
Instragram: https://www.instagram.com/naichangmashare/
Twitter: https://twitter.com/naichangmashare

#นายช่างมาแชร์ #Gear #ฟันเฟือง