รู้จัก “เพลา” คืออะไร? มีกี่ประเภท? การใช้งานเป็นอย่างไร?
เพลา (Shaft) ชิ้นส่วนที่ทำหน้าที่ส่งกำลังหรือขับเคลื่อนอุปกรณ์ให้เกิดการหมุน ช่วยให้เครื่องมือ เครื่องใช้ ตลอดจนเครื่องจักรหลายชนิดทำงานหรือเคลื่อนที่ได้
อุปกรณ์ชิ้นนี้มีลักษณะเป็นอย่างไร? แบ่งออกเป็นกี่ประเภท? และจะเลือกยังไงให้เหมาะกับการใช้งาน? ตาม KACHA ไปดูกันเลย..
เพลา (Shaft) คืออะไร?
เพลา (Shaft) คือ อุปกรณ์ที่ใช้ส่งกำลังหรือขับเคลื่อนให้เกิดการหมุน โดยทั่วไปจะมีลักษณะเป็นแกนยาว หน้าตัดเป็นวงกลม มีความแข็งแรง ทนต่อการเสียดสี ถือเป็นอุปกรณ์ที่มีความสำคัญ สามารถนำมาติดตั้งและประยุกต์ใช้กับงานได้หลากหลาย เช่น เครื่องมือช่าง เครื่องใช้ไฟฟ้า เครื่องจักรกลในอุตสาหกรรมต่าง ๆ ไม่ว่าจะเป็น อุตสาหกรรมยานยนต์ อุตสาหกรรมการเกษตร ระบบจัดการน้ำ ระบบขนส่งทางอากาศ และอีกมากมาย เรียกได้ว่าเป็นชิ้นส่วนที่ติดตั้งในเครื่องจักรที่ใช้กำลังในการขับเคลื่อนแทบทุกชนิด
เพลา (Shaft) มีกี่ประเภท?
เพลา แบ่งตามลักษณะการใช้งานออกเป็น 6 ประเภท ดังนี้
1) เพลาสปาย (Spline Shaft)
เพลาสปาย (Spline Shaft) เป็นเพลาที่มีลักษณะคล้ายเฟือง นิยมใช้งานกับเฟืองหัวเครื่องกลึง โดยจะใช้ฟันเฟืองในการขับเคลื่อนตัวระหว่างเพลา นิยมใช้งานร่วมกับเฟืองหัวเครื่องกลึง หรือเครื่องจักรที่หมุนได้ เพื่อรับส่งแรงบิดจากเฟืองหลัก เพลาชนิดนี้ต้องมีความแข็งแรง ทนทาน เพื่อให้เคลื่อนที่ได้อย่างราบรื่น วัสดุที่ใช้ในการผลิต ต้องทนทานต่อการกัดกร่อน และทนต่อการเสียดสีได้ดี
2) เพลาเชิงเส้น (Linear Shaft)
เพลาเชิงเส้น (Linear Shaft) มีลักษณะเป็นทรงกระบอก ตรง ผิวเรียบ ทำงานร่วมกับตลับลูกปืน (Bearing) เพื่อรองรับการเคลื่อนที่แบบเชิงเส้นที่ต้องใช้ความแม่นยำสูง ผลิตจากวัสดุหลายประเภท เพื่อรองรับการใช้งานในสภาพแวดล้อมที่ต่างกัน เช่น เพลาที่ผลิตจากอะลูมิเนียม จะมีน้ำหนักเบา เหมาะสำหรับใช้ในงานบิน ส่วนเพลาสแตนเลสจะเหมาะกับงานที่ต้องสัมผัสน้ำและสารเคมี เนื่องจากสแตนเลสไม่เป็นสนิม นอกจากนี้ เพลาเชิงเส้น ยังนิยมนำไปใช้ในงานอุตสาหกรรมเครื่องพิมพ์ เครื่องจักรสิ่งทอ เครื่องจักรกล CNC และ เครื่องจักรกลงาน DIY อีกด้วย
3) เพลาอ่อน (Flexible Shaft)
เพลาอ่อน (Flexible Shaft) เป็นเพลาที่มีความยืดหยุ่นในตัวสูง ประกอบด้วยลวดสลิง หรือ ขดลวดหมุน ที่มีความยืดหยุ่น แต่มีความแข็งแรงพอสมควร เพลาอ่อนเป็นอุปกรณ์ที่ ส่งกำลังได้เพียงเล็กน้อย ใช้กับอุปกรณ์หรือเครื่องใช้ขนาดเล็ก เช่น โรตารี่แบบมือถือ อุปกรณ์ทะลวงท่อ หรือเป็นส่วนประกอบของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เครื่องมือ ทันตกรรม เครื่องมือแพทย์ และอุตสาหกรรมอื่น ๆ ได้
4) เพลาหมุน (Rotary Shaft)
เพลาหมุน (Rotary Shaft) ลักษณะเป็นก้านยาว ทำงานด้วยการหมุนรอบแกน เพื่อส่งแรงบิดไปยังชิ้นส่วนอื่นคล้ายเพลาเชิงเส้น แต่ได้รับการออกแบบให้มีความทนทาน เพื่อรับแรงบิดที่มากกว่า เพลาหมุนบางชนิด มีช่องหรือรูตามแนวแกนเพื่อประกอบกับชิ้นส่วนอื่น ๆ เช่น เฟืองเกียร์ ตลับลูกปืน เพลาชนิดนี้นิยมนำมาใช้ใน พัดลม เครื่อง CNC และเครื่องจักรอุตสาหกรรม
5) เพลาขับ (Drive Shaft)
เพลาขับ (Drive Shaft) เป็นเพลาที่ใช้ในการส่งกำลังแรงบิดและการหมุนกำลัง ทำหน้าที่เป็นจุดเชื่อมต่อระหว่างแหล่งกำเนิดแรงบิดและอุปกรณ์ปลายทางที่มีระยะห่างกันมาก ได้รับความนิยมในอุตสาหกรรมการผลิต ลักษณะเป็นแกนโลหะแท่งยาว วัสดุส่วนมากเป็นเหล็กกล้าพิเศษ แข็งแรง ทนทาน ลักษณะพิเศษอีกอย่างหนึ่ง คือ มีอุปกรณ์ลดการสั่นสะเทือน ยึดติดบนยางรอง เมื่อเพลาขับเกิดการบิดตัวหรือสั่นรุนแรง แรงเฉื่อยของอุปกรณ์ลดการสั่นสะเทือน จะช่วยให้เพลาหมุนด้วยความเร็วคงที่
6) เพลาข้อเหวี่ยง (Crank Shaft)
เพลาข้อเหวี่ยง (Crank Shaft) เป็นส่วนสำคัญในระบบกันสะเทือน ส่วนมากจะพบในรถยนต์หรือรถจักรยานยนต์ ทำหน้าที่เชื่อมต่อท้ายกับโครงสร้างหลัก เป็นฐานให้ล้อท้ายสามารถเคลื่อนที่ขึ้นลงได้ตามลักษณะของถนน นอกจากนี้ยังทำงานร่วมโช้คกับสปริง (จักรยานยนต์) เพื่อลดการสั่นสะเทือน จากการขับขี่บนถนนที่ขรุขระ ทั้งยังช่วยให้ล้อท้ายเคลื่อนที่ได้ตามปกติเราจึงควรตรวจสอบให้ดีเพราะหากเพลาข้อเหวี่ยงเสียหาย จะส่งผลต่อการเคลื่อนที่ ตลอดจนประสิทธิภาพในการขับรถ
วิธีเลือกเพลาให้เหมาะกับการใช้งาน
1) ประเภทและการใช้งาน
การเลือกประเภทของเพลาให้มีความเหมาะสมต่อลักษณะการใช้งานเป็นสิ่งสำคัญ เพราะเพลาแต่ละประเภทแต่ละแบบ มีคุณสมบัติและรองรับการใช้งานที่แตกต่างกัน
2) วัสดุที่ใช้ในการผลิต
วัสดุที่ใช้ผลิตเพลา ต้องมีความแข็งแรง ทนต่อการเสียดสีได้ดี โดยทั่วไปผลิตจาก เหล็กอ่อน แต่หากต้องการความแข็งแรงเป็นพิเศษ อาจจะต้องเลือก เหล็กกล้าผสมนิกเกิล นิกเกิลโครเมียม หรือ เหล็กโครเมียมวานาเดียม ช่วยเพิ่มแรงส่งกำลัง ให้หมุนเร็วขึ้น สามารถต้านทานแรงไม่ให้เพลาคดหรือโค้งงอได้ นอกจากวัสดุหลักแล้ว วัสดุที่ใช้ในการชุบสี ช่วยให้เพลาทนต่อสภาพแวดล้อม เช่น การกัดกร่อนจากสารเคมี สนิม รอยขีดข่วนจากการเสียดสี เป็นต้น
3) ค่าพิกัดความเผื่อ
เป็นค่ากำหนดขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของเพลา แสดงข้อมูลในอักษรและตัวเลขที่กำหนดขึ้น เพื่อนำไปใช้งานในการประกอบชิ้นงาน เช่น สวมเผื่อ (Clearance fit) สวมคลอน (Transition fit) สวมอัด (Interference fit) ฯลฯ ซึ่งค่าความเผื่อเราต้องคำนวณให้มีความเหมาะสมกับอุปกรณ์ที่ใช้ร่วมด้วย หากหลวมเกินไป จะทำให้ความแม่นยำลดลง เคลื่อนที่ง่าย ในขณะเดียวกันหากเลือกที่แบบพอดี อาจแม่นยำสูงก็จริง แต่ก็ทำให้เคลื่อนที่ได้ยาก
เพลา (Shaft) กับปัญหาที่พบบ่อย
เพลา (Shaft) เป็นอุปกรณ์ที่ทำงานร่วมกันกับ เฟือง (Gear) และ ตลับลูกปืน (Bearing) ส่วนใหญ่ปัญหามักจะเกิดจาก ช่องว่างระหว่างตัวลิ่มและร่องลิ่ม ชิ้นส่วนหลวมหรือแน่นเกินไป ทำให้เกิดแรงกระแทกขณะที่เพลาเริ่มหมุน ส่งผลให้เกิดความเสียหายเร็วขึ้น หากเพลานั้น ๆ มียางหุ้ม ก็อาจจะเกิดจากยางหุ้มขาด ทำให้หัวเพลาสะบัดจาระบีออก ฝุ่นและทรายสะสมในหัวเพลา รวมถึงจาระบีที่ช่วยหล่อลื่น เสื่อมสภาพหรือหมดอายุ ปัญหาอื่นที่พบมากเช่นกัน คือ จุดยึดและโครงสร้างเปลี่ยน จากอุบัติเหตุหรือการซ่อมแซมเครื่องจักร วิธีแก้ปัญหา คือ ถ้าเพลาทำงานแบบสลับทิศทางการหมุน ไม่ควรใส่ลิ่มที่อัดเกินไปเพราะจะไปดันเฟือง ให้เกิดการเยื้องศูนย์ ส่งผลต่อการขบของฟันเฟือง นอกจากนี้ ต้องหมั่นสังเกตการรั่วของน้ำมัน เพราะการทำงานของเพลา จำเป็นต้องอาศัยน้ำมันหล่อลื่น เพื่อให้เคลื่อนที่หรือหมุนได้อย่างลื่นไหล
จะเห็นว่า เพลา เป็นส่วนสำคัญในระบบการขับเคลื่อน หากเราเลือกเพลาที่ดี มีคุณภาพ เหมาะกับลักษณะงาน รวมถึงมีวิธีการดูแลรักษาอย่างถูกต้อง ก็จะทำให้อุปกรณ์ เครื่องจักร หรือเครื่องยนต์นั้น ๆ ขับเคลื่อนและใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพ และในทางตรงกันข้าม หากเราเลือกใช้เพลาที่ไม่ได้มาตรฐาน หรือเลือกประเภท ขนาด ไม่พอดีกับโครงสร้าง ก็จะส่งผลให้ประสิทธิภาพของเครื่องใช้เหล่านั้นลดลง หรืออาจจะใช้งานไม่ได้ ดังนั้น เราควรศึกษาข้อมูลและคำนวณค่าที่เกี่ยวข้องให้ละเอียดก่อนการเลือกซื้อ
บทความที่น่าสนใจ
ขอบคุณข้อมูลจาก : Misumi
KACHA ผู้จัดจำหน่ายเครื่องมือช่าง อุปกรณ์ก่อสร้าง รับสร้างโกดังสำเร็จรูป พร้อมสต็อกสินค้ารองรับทุกการสั่งซื้อ คลิกเพื่อดูสินค้าของเรา
