dot
dot
dot
การใช้งาน
dot
dot
สาระน่ารู้
dot
dot
รวมลิงค์วิดีโอคลิป
dot
dot
รวมลิงค์เว็บเพื่อนบ้าน
dot




การควบคุมการปนเปื้อนใน Gearbox article

การควบคุมการปนเปื้อนในเกียร์บ็อก (Gearbox)

การบำรุงรักษาเชิงรุกเป็นวิธีที่ใช้กันมาก และเข้าใจกันอย่างกว้างขวางว่าสามารช่วยให้หลายองค์การได้รับผลตอบแทนอย่างคุ้มค่าจากการทำโปรแกรมบำรุงรักษาเชิงรุกนี้  บทความนี้จะบอกเรื่องราวเกี่ยวกับพื้นฐานการปนเปื้อน ซึ่งจะทำให้ท่านเข้าใจและสามารถยืดอายุการใช้งานของเครื่องจักรออกไป ไม่ใช่เฉพาะเรื่องของน้ำมันเกียร์เท่านั้น แต่เป็นของเครื่องจักรทั้งระบบ
เกียร์บ็อกมีหลากหลายรูปแบบ แต่ทั้งหมดต้องการการหล่อลื่นที่ดี เพราะมีชิ้นส่วนที่ต้องเคลื่อนไหวส่งกำลังผ่านการหมุน นั่นหมายถึงการปนเปื้อนของน้ำมันไม่ได้แค่ทำให้อายุของน้ำมันสั้นลงเท่านั้น  แต่จะส่งผลให้ชิ้นส่วนที่มีการเคลื่อนไหวสึกหรอเร็วกว่ากำหนดและเสียหายในที่สุด

การเกาะตัว การขัดสี และกัดกร่อนระหว่างชิ้นส่วนโดยมากเกิดจากความสกปรกของน้ำมัน ซึ่งไม่ก่อให้เกิดการหล่อลื่นที่ดี สิ่งสำคัญสองอย่างของการหล่อลื่นเกียร์บ็อกก็คือ

• ต้องเลือกใช้น้ำมันให้เหมาะสมกับงาน

• น้ำมันต้องสะอาดปราศจากการปนเปื้อน

น้ำมันต้องเหมาะสมกับกับเครื่องจักร และต้องจัดเก็บอย่างดีก่อนที่จะเติมเข้าไปในเครื่องจักร พึงระลึกไว้เสมอว่าการออกแบบและผลิตเกียร์บ็อกได้พัฒนาไปมากในระยะหลังนี้ เทคโนโลยีในการชุบแข็ง และการพัฒนาทางด้านโลหะวิทยา ทำให้ผู้ผลิตสามารถผลิตเกียร์บ็อกที่มีขนาดเล็กลงในขณะที่แรงม้ายังคงเท่าเดิม  อย่างไรก็ตามการพัฒนาแบบนี้ทำให้เกิดภาระบนผิวเฟืองมากขึ้น และผิวที่แข็งนี้มีความหนาน้อย แม้ว่าผิวส่วนที่ชุบแข็งนี้จะสามารถทนต่อการสึกหรอแบบขัดสี (Sliding wear) ได้ดี แต่ก็ไม่ค่อยทนต่อการสึกหรอที่เกิดจากการกลิ้งของอนุภาคขนาดเล็กมากนัก (Rolling wear) การกลิ้งของอนุภาคมักจะเกิดในบริเวณเส้นพิทของเฟือง (Pitch line) ที่เป็นจุดที่ส่งผ่านกำลัง  เมื่อมีอนุภาคแข็งถูกกดในบริเวณนี้จะทำให้ผิวส่วนที่ชุบแข็งเกิดการล้า และหลุดร่อนออกมา  หรือไม่ก็เกิดเป็นหลุมขนาดเล็กโดยที่ขอบของหลุมนี้มีรอยนูนขึ้นมา การเสียรูปแบบพลาสติคของผิวเฟืองที่รอบ ๆ หลุมนี้จะทำให้คุณสมบัติทางกายภาพของวัสดุที่ใช้ทำเฟืองเปลี่ยนไปอย่างมาก และทำให้เฟืองสึกหรอหรือล้าได้ง่ายขึ้น  นอกจากนี้การออกแบบสมัยใหม่ยังได้ออกแบบให้เกียร์บ็อกทำงานที่อุณหภูมิสูงขึ้น จึงมีความเสี่ยงเรื่องการหล่อลื่นไม่เพียงพอมากขึ้น

ด้วยเหตุผลข้างต้นและการเปลี่ยนแปลงอื่นๆ ในการออกแบบเกียร์บ็อก ทำให้การควบคุมการปนเปื้อนในเกียร์บ็อกเป็นเรื่องที่ต้องให้ความสำคัญเป็นอย่างยิ่ง  ไม่ใช่แค่ให้ความสำคัญเรื่องการปนเปื้อนของระบบไฮดรอลิก ลูกปืน และเครื่องจักรที่มีความเร็วรอบสูงเหมือนที่เคยทำเท่านั้น  การควบคุมการปนเปื้อนในน้ำมันเกียร์จะทำให้เกิดผลดีหลายข้อ เช่นทำให้มีความเชื่อถือ (reliability) สูงขึ้น และลดต้นทุนในการซ่อมบำรุงได้

ระบุที่มาของการปนเปื้อน

โดยรวม สิ่งปนเปื้อนคือสิ่งแปลกปลอมที่เข้าไปในระบบและเป็นอันตรายกับเครื่องจักร หรือมีผลทำให้ประสิทธิภาพหรือการทำงานของเครื่องจักรเปลี่ยนแปลงไป  สิ่งปนเปื้อนที่พบโดยทั่วไปได้แก่ อนุภาคแข็ง ความชื้น อุณหภูมิที่สูงขึ้น และอากาศ  ส่วนสิ่งปนเปื้อนอื่นๆ ได้แก่ ผลของปฏิกริยาทางเคมี และสารอื่น ๆ ที่ได้รับจากสิ่งแวดล้อม
จุดที่สิ่งปนเปื้อนเข้าไปในระบบได้ ได้แก่ ซีล และช่องหายใจ (Breather)  ส่วนจุดอื่นซึ่งอาจจะพบน้อยกว่าคือผลที่เกิดจากการซ่อมบำรุง  เช่น การเติมน้ำมัน การถ่ายน้ำมัน ส่วนระดับการปนเปื้อนนี้จะมากหรือน้อยก็ขึ้นกับสภาพแวดล้อมในการทำงานของเกียร์บ็อก

ในสิ่งแวดล้อมที่ชื้นมีละอองน้ำ  การปนเปื้อนด้วยความชื้นจะมากเป็นพิเศษ แต่การปนเปื้อนด้วยฝุ่นผงจากภายนอกจะน้อยลง  ในทางกลับกันหากสิ่งแวดล้อมแห้ง ร้อน และมีลมพัด การปนเปื้อนด้วยความชื้นก็น้อยลง แต่การปนเปื้อนด้วยผงที่มีซิลิก้าเป็นส่วนประกอบจะมากขึ้น  นอกจากนี้ยังเป็นเรื่องของอุตสาหกรรมแต่ละประเภทซึ่งมีลักษณะเฉพาะด้วย เช่น อาจปนเปื้อนด้วย ผงถ่านหิน ผงแร่เหล็ก สารเคมีในโรงงานปิโตรเคมี หรือโรงงานกระดาษเป็นต้น  ปัจจัยอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องคือ กิจกรรมที่อยู่ในบริเวณใกล้เคียง เช่น ผงซีเมนต์จากโครงการก่อสร้างที่จะมีผลมากเมื่ออากาศแห้งและมีลมพัด

การจัดการกับต้นตอของการปนเปื้อน

หัวข้อข้างล่างนี้เป็นจุดที่สำคัญที่จะทำให้การควบคุมการปนเปื้อนประสบความสำเร็จ เราควรจะพิจารณาทั้งเรื่องการป้องกันการปนเปื้อน และการแยกสารปนเปื้อนออกจากน้ำมัน โดยคร่าว ๆ การแยกสารปนเปื้อนออกจากน้ำมันจะมีต้นทุนสูงกว่าการป้องการกันปนเปื้อน 10 เท่า  ควรพิจารณาหัวข้อข้างล่างนี้แล้วปรึกษากับผู้ผลิตหากต้องการให้เพิ่มลักษณะบางอย่างในเกียร์บ็อกตัวใหม่  สำหรับเกียร์บ็อกที่มีอยู่แล้วอาจต้องทำการดัดแปลงในสถานที่ที่ใช้งาน หากจำเป็นให้ปรึกษาผู้เชี่ยวชาญเพื่อให้ทุกอย่างง่ายขึ้น

ไม่ว่าท่านจะลงมือทำเอง หรือวางแผนปรับปรุงเรื่องการควบคุมการปนเปื้อนให้พิจารณาสิ่งต่อไปนี้

• ซีล  ลิปซีล (Lip seal) เป็นซีลที่มีราคาถูกแต่ต้องเปลี่ยนบ่อย ๆ  ความสามารถในการซีลป้องกันการรั่วไหลของน้ำมัน และป้องกันน้ำและสิ่งสกปรกเข้าไปในระบบจะด้อยกว่าซีลที่เป็นแบบแลบบะริน (Labyrinth seal)  แม้ว่าซีลแบบ แลบบะริน จะแพงกว่าในตอนแรก แต่จะป้องกันน้ำและสิ่งสกปรกได้ดีกว่า รวมทั้งลดการสูญเสียจากการรั่วซึมของน้ำมัน, ปัญหาปนเปื้อนในการผลิต และสิ่งแวดล้อม  หากเทียบเรื่องอายุการใช้งานแล้วซีลแบบ แลบบะริน จะมีต้นทุนต่ำกว่า เพียงแต่ต้องหลีกเลี่ยงการฉีดน้ำแรงดันสูงไปที่ซีลโดยตรง หากหลีกเลี่ยงไม่ได้ เช่นใน อุตสาหกรรมอาหาร และยา ที่จำเป็นต้องใช้น้ำทำความสะอาดบ่อย ๆ ควรติดตั้งตัวป้องกันซีลเพิ่มเติม

• ช่องหายใจ (Breathers) ในเกียร์บ็อกรุ่นเก่า ๆ ช่องหายใจเป็นเพียงท่อเปิดที่มีปลายงอลงด้านล่าง  เกียร์บ็อกรุ่นใหม่จะติดตั้งปลั๊กช่องหายใจ มันสามารถป้องกันการปนเปื้อนขนาดใหญ่ เช่นเศษหิน เศษผ้า แมลงที่จะตกเข้าไปในเกียร์บ็อก แต่ไม่สามารถป้องกันสิ่งปนเปื้อนที่มีขนาดเล็กกว่า 10 ไมครอนได้  ส่วนมากการปรับปรุงช่องหายใจสามารถลดการปนเปื้อนจากอนุภาคแข็งและน้ำได้  เราทำได้หลายวิธี เช่น ติดตั้งตัวกรองช่องหายใจที่ละเอียด 1 ไมครอนเพื่อกรองอนุภาคที่มากับอากาศให้มากที่สุด ความจริงแล้วไส้กรองแบบ Spin-on ก็สามารถใช้แทนตัวกรองช่องหายใจได้ ดังรูป 1

                                   

รูปที่ 1- Spin-On Filter/Breather

ในสิ่งแวดล้อมที่มีความชื้นสูง แนะนำให้ติดตั้งช่องหายใจที่สามารถดูดความชื้นได้  แม้ว่าจะมีสองแนวคิดในเรื่องนี้ คือว่า บางคนคิดว่าควรปล่อยอากาศภายในเกียร์บ็อกให้ออกสู่บรรยากาศโดยตรง คนอื่น ๆ คิดว่าควรเอาอากาศที่แห้งและอุ่น ๆ ผ่านสารดูดความชื้นเพื่อให้สารดูดความชื้นใช้งานได้นานขึ้น อย่างไรก็ตาม หากเปรียบเทียบกับถังน้ำมันไฮดรอลิก จะพบว่ามีอากาศเข้าและออกจากเกียร์บ็อกน้อยมาก  ส่วนใหญ่เราต้องการช่องหายใจเพื่อให้อากาศเข้าออกได้เมื่อเติมน้ำมัน, มีน้ำมันรั่วออกจากเกียร์บ็อก หรือ เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงปริมาตรของน้ำมันเนื่องจากอุณหภูมิที่เปลี่ยนไป

สำหรับงานที่มีการเปลี่ยนแปลงปริมาตรน้ำมันในถังน้อยมาก เช่นเกียร์บ็อกนี้ การใช้ช่องหายใจแบบที่สามารถขยายตัวได้  (expansion chamber) เป็นทางเลือกหนึ่ง เพราะสามารถปิดกั้นน้ำมันจากบรรยากาศภายนอกได้ ถุงด้านในของมันจะขยายหรือหดตัวตามการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิภายในเกียร์บ็อก

• ช่องหายใจ/ไส้กรอง/ช่องเก็บตัวอย่าง  หากเราต้องทำการเก็บตัวอย่างน้ำมันบ่อย หรือต้องการกรองน้ำมันบ่อย ๆ  การมีช่องต่อหลาย ๆ อย่างไว้เป็นเรื่องดี โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อบริเวณที่ทำงานนั้นแคบ  เราต้องการความมั่นใจว่าน้ำมันต้องสะอาดก่อนที่จะเติมเข้าไปในเกียร์บ็อกโดยการเติมผ่านเครื่องกรองน้ำมัน  หรือใช้น้ำมันที่ได้บรรจุและซีลไว้อย่างดีที่มาพร้อมกับใบรับรองความสะอาด  ช่องเติมน้ำมันก็ต้องสะอาดและจะดีมากหากมีการติดตั้งข้อต่อสวมเร็วที่มีฝาครอบกันฝุ่นเข้ากับช่องเติมน้ำมัน  คล้ายๆ กับช่องเก็บตัวอย่างน้ำมันที่ต้องระวังการปนเปื้อนจากภายนอกเป็นพิเศษ

รูปที่ 2- Breather/Filter/Sampler Combo


• เครื่องกรองน้ำมันแบบเคลื่อนที่ได้  (Portable Off-line Filtration)  ในขณะที่เกียร์บ็อกบางตัวมีปั๊มขนาดเล็กอยู่แล้ว หรืออาจจะมีไส้กรองด้วยในตัว แต่เกียร์บ็อกส่วนใหญ่มักจะไม่มีกรอง  การดัดแปลงหรือติดตั้งเครื่องกรองเข้ากับเกียร์บ็อกเป็นเรื่องยากและต้องหยุดเครื่องจักรเป็นเวลานาน  กรณีนี้เราสามารถใช้เครื่องกรองแบบเคลื่อนที่ช่วยได้  โดยการติดตั้งติดตั้งข้อต่อสวมเร็ว (Quick-connect fitting) เข้าที่ช่องเติม และช่องถ่ายน้ำมัน เพื่อเป็นจุดเชื่อมต่อกับเครื่องกรอง  ให้เลือกเครื่องกรองน้ำมันที่เหมาะสมกับระดับความสะอาดที่ต้องการและควรเลือกไส้กรองที่สามารถดูดซับความชื้นได้บ้าง  จะดีที่สุดหากเรามีเครื่องกรองเฉพาะของน้ำมันแต่ละประเภททั้งนี้เพื่อหลีกเลี่ยงการปนเปื้อนของน้ำมันต่างชนิดกันที่ตกค้างในเครื่องกรอง
การเลือกอัตราการไหลของเครื่องกรอง  สำหรับน้ำมันที่มีความหนืดสูงควรเลือกเครื่องกรองที่มีอัตราการไหลน้อย ๆ  และต้องให้น้ำมันผ่านเครื่องกรองอย่างน้อย 5-7 เท่าของปริมาตรน้ำมันในเกียร์บ็อกเพื่อให้มั่นใจว่าน้ำมันจะสะอาดอย่างเพียงพอ   นอกจากนี้ต้องคำนึงถึงความปลอดภัยด้วยกล่าวคือเครื่องกรองต้องมีระบบปล่อยความดันเมื่อความดันสูงเกินไป เพื่อป้องกันการระเบิดของถังกรอง

• เครื่องกรองน้ำมันที่ติดตั้งถาวร (Permanent Off-line Filtration)  ในเกียร์บ็อกที่มีขนาดใหญ่ มีน้ำมันมาก หรือต้องการรักษาระดับความสะอาดเป็นพิเศษ ต้องมีการติดตั้งเครื่องกรองแบบถาวร  ผลดีของการติดตั้งนี้คือสามารถกรองน้ำมันได้ตลอดเวลาไม่ว่าเกียร์บ็อกจะทำงานหรือหยุดทำงาน แม้ว่าการกรองในขณะที่เกียร์บ็อกทำงานจะให้อัตราการไหลที่ดีกว่าก็ตาม  นอกจากนี้หากมีการติดตั้งตัวระบายความร้อนออกจากน้ำมันด้วยก็จะเป็นการดี เพราะจะทำให้อายุการใช้งานของน้ำมันนานขึ้น มีสมรรถนะในการหล่อลื่นดีขึ้น

การเลือกที่จะใช้เครื่องกรองแบบเคลื่อนที่ หรือแบบติดตั้งถาวรนั้น ขึ้นอยู่กับความจำเป็นในการผลิต, ความปลอดภัย, ผลที่ตามมาหากเกียร์บ็อกเสียหาย,  การเข้าไปทำการกรองแต่ละครั้งเป็นเรื่องยุ่งยากขนาดไหน  การยืดอายุของเกียร์บ็อกก็สามารถทำได้ในงบประมาณที่ไม่มากนัก ทั้งนี้จะยืดอายุได้มากหรือน้อยขึ้นอยู่กับระดับความสะอาดของน้ำมันที่เปลี่ยนไป   การกำหนดเป้าหมายระดับความสะอาดของน้ำมันไม่ควรกำหนดโดยเกียร์บ็อกแต่ละตัว แม้ว่าในความเป็นจริงเกียร์บ็อกบางตัวไม่จำเป็นต้องสะอาดมากก็ตาม  น้ำมันในเกียร์บ็อกไม่จำเป็นต้องสะอาดมากเหมือนน้ำมันไฮดรอลิกก็จริง แต่การตั้งเป้าหมายที่จะลดระดับการปนเปื้อนจาก ISO */23/20  เป็น ISO */16/13  ก็เป็นเรื่องที่สมเหตุสมผล และหากสามารถรักษาความสะอาดของน้ำมันที่ระดับนี้ได้ก็จะทำให้อายุการใช้งานของเกียร์บ็อกยาวนานขึ้นอย่างน้อยสามเท่า

ความสะอาดของเกียร์บ็อกในช่วงที่เริ่มเดินเครื่องเป็นเรื่องจำเป็นมากที่จะเพิ่มความวางใจว่ามันจะใช้งานได้นาน  การพบสิ่งตกค้างจากการผลิตในเกียร์บ็อกเช่น ผงทราย เศษโลหะจากการขึ้นรูป เป็นเรื่องไม่ปกติ  ผู้ผลิตบางรายระบุว่าหากต้องการความสะอาดเป็นพิเศษต้องมีค่าใช้จ่ายเพิ่มเติม  ท่านก็ควรจะระบุไปในใบสั่งซื้อด้วย  และอย่างน้อยในการจัดซื้อเกียร์บ็อกลูกใหม่ ลูกค้าต้องมั่นใจว่าได้ระบุให้ผู้ผลิตติดตั้งตัวกรองช่องหายใจและใช้ซีลที่ดีที่สุด ช่องเปิดทุกจุดต้องมีปลั๊กอุด เพลาและเฟืองต้องเคลือบบาง ๆ ด้วยจาระบี หรือ ฟิล์มน้ำมัน ซึ่งจะต้องฟลัชล้างให้สะอาดก่อนการใช้งาน   ให้ใช้เครื่องกรองน้ำมันแบบเคลื่อนที่อีกตัวมาล้างเกียร์บ็อกก่อนที่จะใช้งาน  วิธีที่ดีที่สุดคือใช้น้ำมันประเภทเดียวกันที่มีความหนืดน้อยมาล้าง เพื่อให้มั่นใจว่าสิ่งตกค้างได้ตามจุดอับต่าง ๆ ได้ถูกชะล้างออกมาและได้ถูกกรองออกไป  ถ้าท่านต้องการให้ผู้ผลิตทำการล้างก็ต้องมั่นใจว่าเขาได้ทำอย่างถูกต้องและมีเอกสารรับรองระดับความสะอาด แม้อาจจะต้องมีค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมบ้าง แต่มันก็คุ้มค่ามากเมื่อเทียบกับผลเสียที่จะตามมาหากไม่ได้ล้าง

เมื่อไหร่ก็ตามที่มีการเปิดเกียร์บ็อกออกมาเพื่อซ่อมบำรุง ท่านจะเห็นสิ่งสกปรกในเกียร์บ็อกได้อย่างชัดเจน และควรล้างห้องเกียร์ให้สะอาดก่อนประกอบกลับเข้าด้วยกันอีกครั้ง 

การบำรุงรักษาน้ำมันเกียร์เป็นเรื่องใหม่  เพราะเกียร์บ็อกสมัยใหม่ต้องการน้ำมันที่สะอาดมากขึ้น  ดังนั้นถ้าหากท่านต้องการเครื่องจักรที่ไว้ใจได้ ท่านต้องใส่ใจเรื่องการควบคุมการปนเปื้อนในน้ำมันในเกียร์บ็อกให้มากขึ้น

 

 Reference : Controlling Gearbox contamination, Machinery Lubrication magazine.

Share




สาระน่ารู้

ระบบไฮดรอลิค
ส่วนประกอบของน้ำมันหล่อลื่น
น้ำมันต้องสะอาดแค่ไหน ? article
ผลต่อเครื่องจักร article
การกรองแบบ In-line และ By-pass article
ทำไมต้องกรองละเอียด
น้ำมันสะอาดช่วยประหยัดเงิน
NAS 1638 และ ISO 4406
ตารางเปรียบเทียบ ISO และ NAS
การบำรุงรักษาน้ำมันไฮดรอลิค
6 ข้อผิดพลาดในการใช้งานระบบไฮดรอลิค article
การกรองน้ำมันเกียร์ article
เกียร์บ็อกร้อนเกินไป article
การคำนวณเวลาในการกรอง
Filtroil กับอายุของน้ำมัน article
การจัดการน้ำมันหล่อลื่น
การแยกน้ำออกจากน้ำมัน article
Water Glycol article
งานดึงลวด
การอบชุบโลหะด้วยความร้อน
น้ำมันชุบแข็ง
Coolant Oil Skimmer
น้ำมันถ่ายเทความร้อน article
การบำรุงรักษาน้ำมันหล่อเย็น
การแยกตะกอนออกจากน้ำมันหล่อเย็น
เรื่องน่ารู้น้ำมันหล่อเย็น
งานฉีดพลาสติก
อันตรายจากหมอกละอองน้ำมัน (Oil mist)
ระบบหล่อลื่นเทอร์ไบน์ article
โคลนหรือตะกอนในน้ำมันคูลแลนท์
หลักการทำงานของเครื่องแยกละอองน้ำมันด้วยไฟฟ้าสถิต
การจัดการเศษโลหะจากงานขึ้นรูปโลหะ (chip management)
ผลของคุณภาพน้ำมันเชื้อเพลิงต่อเครื่องยนต์
Dust and Mist Collector
น้ำมันเทอร์ไบน์ และการบำรุงรักษา article
ประเภทของงานบำรุงรักษา article
กรองแบบบายพาสสำหรับเครื่องยนต์
Beta Ratio article
Mesh to Micron article
Micro deburring and finishing