อาจารย์ วิศวะ มจพ. พัฒนาอุปกรณ์สวมตลับลูกปืนเน้นฟังก์ชั่นขดลวดเหนี่ยวนำความร้อน
ผลงานของ ผศ.พิพิถนนท์ พูลสวัสดิ์ อาจารย์สาขาวิชาวิศวกรรมการผลิตภาควิชาวิศวกรรมการผลิตและหุ่นยนต์คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ(มจพ.) กำลังอยู่ในระหว่างการจดอนุสิทธิบัตร เรื่อง อุปกรณ์ให้ความร้อนตลับลูกปืนด้วยขดลวดเหนี่ยวนำเป็นการใช้หลักการเหนี่ยวนำทางไฟฟ้า ให้สามารถตอบโจทย์ในส่วนของกรรมวิธีการผลิตในการสวมประกอบ เป็นกระบวนการที่มีความรวดเร็ว ไม่สกปรกและสามารถควบคุมอุณหภูมิและให้ความร้อนในส่วนที่ต้องการได้แต่เนื่องจากในปัจจุบันเครื่อง Induction bearing heater สำหรับตลับลูกปืน ที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่มาก ยังมีราคาที่สูงอยู่ซึ่งอาจไม่คุ้มต่อการลงทุนสำหรับตลับลูกปืนขนาดเล็ก ยังมีการสวมอัดตลับลูกปืนด้วยวิธีทางกลโดยการตอกจึงเป็นที่มาแนวคิดและพัฒนาการออกแบบและสร้างเครื่อง Induction heater สำหรับตลับลูกปืนที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางขนาด 30 มิลลิเมตรเส้นผ่านศูนย์กลางไม่เกิน40 มิลลิเมตรอุปกรณ์สวมตลับลูกปืนที่ใช้การความร้อนกับตลับลูกปืนด้วยขดลวดเหนี่ยวนำนั้น ถือได้ว่าเป็นวิธียืดอายุการใช้งานตลับลูกปืนให้ใช้งานยาวขึ้น และลดความเสียหายของชิ้นส่วนที่สวมประกอบ ช่วยประหยัดเวลาในการบำรุงรักษาและประหยัดค่าใช้จ่ายการบำรุงรักษา รวมถึงมีประสิทธิภาพในการใช้งานมากขึ้นโดยได้รับทุนสนับสนุนจากคณะวิศวกรรมศาสตร์ ระยะเวลาในการทำวิจัย 1 ปีผศ.พิพิถนนท์ อธิบายให้ฟังว่า วัตถุประสงค์ของพัฒนาอุปกรณ์สวมตลับลูกปืน เพื่อช่วยในการสวมประกอบตลับลูกปืนกับเพลา โดยไม่ให้เกิดความเสียหาย และให้ได้ฟังก์ชั่นการทำงานที่สมบูรณ์การสวมประกอบตลับลูกปืน(Bearing)เข้ากับเพลาด้วย โดยปกติจะมีค่าพิกัดงานสวมเป็นเกณฑ์กำหนดอยู่แล้ว ชนิดของงานสวมให้เราเลือกว่าจะเลือกงานสวมอัด สวมพอดี ในงานสวมประกอบยังแบ่งออกเป็นเพลาคงที่และรูคว้านคงที่ ซึ่งขึ้นอยู่กับหน้าที่ของชิ้นส่วนส่งกำลังและฟังก์ชั่นการทำงานของเครื่องจักรนั้น ในส่วนของตลับลูกปืนเป็นการสวมชนิดรูคว้านคงที่พิกัดงานสวมมีความสำคัญในการออกแบบและการประกอบ จึงได้เริ่มมีการใช้หลักการการให้ความร้อนโดยตรงกับตลับลูกปืนเพื่อให้แบริ่งเกิดการขยายตัว และสามารถสวมกับเพลาได้ การใช้ความร้อนในการทำให้ตลับลูกปืนขยายตัว ลักษณะเด่นของการพัฒนาอุปกรณ์สวมตลับลูกปืน ใช้หลักการของเครื่องให้ความร้อนตลับลูกปืนด้วยการเหนี่ยวนำ เมื่อป้อนกระแสไฟเข้าที่ขดลวดเหนี่ยวนำ ซึ่งเปรียบได้กับขดลวดปฐมภูมิของหม้อแปลงไฟฟ้าก็จะมีกระแสไหลผ่านขดลวดซึ่งกระแสนี้จะทำให้เกิดเส้นแรงแม่เหล็กขึ้นเส้นแรงแม่เหล็กที่เกิดขึ้นนี้จะไปตัดกับตลับลูกปืนในที่นี้ตลับลูกปืนเปรียบเหมือนขดลวดที่มีปลายทั้งสองข้างติดถึงกัน ดังนั้นจึงทำให้เกิดกระแสไหลในตลับลูกปืนกระแสนี้เรียกว่า กระแสไหลวน กระแสไฟฟ้านี้จะทำให้เกิดความร้อนในตลับลูกปืนขึ้น ยิ่งมีกระแสไหลวนมากเพียงใดก็จะทำให้ ตลับลูกปืนร้อนมากขึ้นกระแสไหลวนจะมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับ (1)กระแสที่ไหลผ่านขดลวดเหนี่ยวนำถ้ามีกระแสมาก กระแสไหลวนที่เกิดขึ้นในตลับลูกปืนก็จะมากด้วย (2) ค่าสัมประสิทธิ์ (Coefficient) ของการเหนี่ยวนำ และ (3) อัตราส่วน (Ratio) ระหว่างจำนวนของขดลวดเหนี่ยวนำตลับลูกปืน
อย่างไรก็ตาม ผศ.พิพิถนนท์ กล่าวเสริมว่าวิธีการดำเนินงานได้ทำการออกแบบด้านฮาร์ดแวร์ โดยได้ดำเนินพัฒนาและทดสอบประสิทธิภาพเครื่อง/ผลการทดสอบ ทดลองกับตลับลูกปืน รูในเส้นผ่านศูนย์กลาง 30 มิลลิเมตรสวมกับเพลาโดยให้พิกัดงานสวมพอดีและงานสวมอัด ที่อุณหภูมิไม่เกิน 150 องศาเซลเซียส ใช้เวลาประมาณ 5-10 นาที ในการสวมประกอบระหว่างใช้งาน เช่น การหมุน การเลื่อน และถอดเปลี่ยนชิ้นส่วนอุปกรณ์สวมตลับลูกปืน ก็เกิดการสึกหรอก และเป็นสนิมได้หากการพัฒนาอุปกรณ์ให้ความร้อนตลับลูกปืนด้วยขดลวดเหนี่ยวนำ ยังช่วยในเรื่องของการลดการชำรุดประหยัดเวลาและค่าใช้จ่ายการบำรุงรักษา โดยที่ไม่ต้องเปลี่ยนเพลาหรือเฟืองทำให้การหมุนคล่องตัว และช่วยตรวจสอบเปลี่ยนอุปกรณ์ใหม่เมื่อเกิดการสึกหรอหรือชำรุดก็สะดวกขึ้นรวมถึงมีประสิทธิภาพในการใช้งานมากขึ้น การใช้ความร้อนตลับลูกปืนด้วยขดลวดเหนี่ยวนำ ยังเป็นเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมด้วยการพัฒนาอุปกรณ์ให้ความร้อนตลับลูกปืนด้วยขดลวดเหนี่ยวนำสามารถเป็นต่อยอดพัฒนาไปสู่อุตสาหกรรมด้านการผลิตชิ้นส่วน อุตสาหกรรมชิ้นส่วนยานยนต์ และหากนำไปทำในเชิงพาณิชย์ได้โอกาสและทิศทางเป็นไปได้มาก เนื่องจากต้นทุนของเครื่องราคาไม่สูง โดยงบประมาณไม่เกินสองหมื่นบาท เฉพาะค่าวัสดุและอุปกรณ์สอบถามรายละเอียดได้ที่ ภาควิชาวิศวกรรมการผลิตและหุ่นยนต์คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้
ที่มา: มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ
