วันพุธที่ 28 พฤษภาคม พ.ศ. 2557

งานเครื่องกลและเครื่องยนต์

เครื่องกล 
         ได้แก่อุปกรณ์ที่ช่วยให้การทำงานสะดวกขึ้น เช่น งานในการยกของหนัก เครื่องกลจะช่วยให้ยกได้โดยใช้แรงที่น้อยลง เป็นต้น เครื่องกลพื้นฐานที่จัดเป็นเครื่องกลอย่างง่าย มี 6 อย่างได้แก่ คาน ลิ่ม รอก พื้นเอียง สกรู และล้อกับเพลา การอธิบายว่าเครื่องกลต่างๆ ช่วยให้ใช้แรงน้อยลงหรือทำงานได้สะดวกขึ้นนั้น อาจอาศัยหลักการของงาน เนื่องจากงานและพลังงานเป็นปริมาณที่คงตัว เครื่องกลจะไม่ช่วยให้เราทำงานได้มากกว่าที่เราทำงานให้กับเครื่องกล แต่อาจสูญเสียงานไปเล็กน้อย


          สำหรับระบบเครื่องกลที่ดี งานของแรงเสียดทานจะมีความน้อยเมื่อเทียบกับงานที่เครื่องกลกระทำ จึงอาจประมาณว่า


ประสิทธิภาพของเครื่องกลหาได้จาก



         ในทางปฏิบัติ ระบบจะมีการสูญเสียพลังงานไปบ้างกับความเสียดทานภายในระบบของเครื่องกล โดยงานที่เอาชนะความเสียดทานไม่สามารถนำคืนกลับมาใช้ให้เป็นประโยชน์ประสิทธิภาพจึงมีค่าน้อยกว่า 1 หรือน้อยกว่า 100 เปอร์เซ็นต์

         สำหรับรอกที่ติดตั้งดังภาพ (15) จะเห็นว่าการใช้รอกช่วยในการยกวัตถุที่มีมวลมากๆ สาสารถทำได้โดยใช้แรงเพียงครึ่งเดียว


                                               ภาพ 15 : รอก

จากภาพ (15) ออกแรง F ที่เชือกทำให้ปลายเชือกเคลื่อนที่ในระยะทาง s และทำให้วัตถุมวล m เคลื่อนที่ได้ระยะทาง h ดังนั้น ถ้าพิจารณาการทำงานของระบบรอก งานที่ให้แก่ระบบรอกคือ Fs ส่วนงานที่ได้จากระบบรอก คือ Wh และถ้าไม่มีการสูญเสียพลังงานจากความฝืดของรอก จากกฎการอนุรักษ์พลังงานจะได้ว่า



สำหรับการหาค่า F นั้นถ้าใช้หลักการของสมดุลก็คำนวณหาค่าที่ต้องการได้ หรือใช้กฎการอนุรักษ์พลังงานจะช่วยในการตรวจสอบความถูกต้องของคำตอบและความเป็นไปได้ของค่าต่างๆ ในที่นี้
F มีค่าเท่ากับความตึงของเชือกซึ่งจะเท่ากับครึ่งหนึ่งของน้ำหนัก หรือคิดจากงานซึ่ง s เป็นสองเท่าของ h ซึ่งให้ค่าของแรงที่ใช้เท่ากับ (รอกตัวบนเพียงช่วย
ให้ใช้แรงสะดวกขึ้น) ในทางปฏิบัติ Fs จะมากกว่า Wh เนื่องจากต้องทำงานบางส่วนเอาชนะแรงเสียดทานต่างๆ นั่นคือ F จะมากกว่า W/2 อัตราส่วนของการเคลื่อนที่ คือ เรียกว่า อัตราส่วนความเร็ว (velocity ratio) และถือเป็นการได้เปรียบเชิงกลเชิง ทฤษฎี (สำหรับตัวอย่างนี้คือ 2/1)

สำหรับเครื่องกลแบอื่นๆ จะสามารถหาการได้เปรียบเชิงกล แรงที่ต้องใช้ ฯลฯ จากการพิจารณาแรงในสมดุลและหลักการที่พลังงานเป็นปริมาณที่อนุรักษ์

                     ภาพ 16 : ตัวอย่างเครื่องกลประเภทคานและพื้นเอียง


หากต้องการยกวัตถุหลักเพียงเล็กน้อย เราอาจใช้คานช่วยงัด โดนใช้แขนข้างที่ออกแรงยาว หรือถ้าต้องการยกขึ้นที่สูง เราอาจใช้แรงที่น้อยกว่าการยกต่างๆ โดยการเข็นขึ้นพื้นเอียง เครื่องมือใช้ที่อำนวยความสะดวกในการใช้งาน ได้ใช้หลักการของเครื่องกลอยู่แล้ว เช่น หัวค้อนที่ใช้ถอนตะปู กรรไกร คีมตัดเหล็ก แม่แรงยกรถ ไขควง เป็นต้น



   เครื่องยนต์ หมายถึง เครื่องจักรหรือเครื่องมือกลที่สามารถเปลี่ยนพลังงาน
   ความร้อนเป็นพลังงานกล

            เครื่องยนต์เป็นส่วนหนึ่งในเครื่องต้นกลังที่สำคัญ ซึ่งนิยมใช้กันอย่างแพร่
หลาย ในปัจจุบัน เนื่องจากสามารถจัดส่งกำลังให้กับส่วนต่าง ๆ เพื่อให้เกิดการ
 ขับเคลื่อนหรือทำงานได้จึงถือได้ว่าเครื่องยนต์เป็นสิ่งหนึ่ง ที่สามารถทำประโยชนื
์ให้กับมนุษย์ได้อย่างมหาศาล

 เครื่องยนต์ดังกล่าวได้แก่

1. เครื่องจักรไอน้ำ ( steam engine )
2 .เครื่องยนต์สเตอริง ( stering engine )
3. เครื่องยนต์สูบอิสระ ( free piston engine )
4. เครื่องยนต์ แก๊สโซลีน ( gasoline engine )
5. เครื่องยนต์ แกีสเหลว ( LP.gas engine )
6. เครื่องยนต์ดีเซล ( diesel engine )
7. เครื่องยนต์โรตารี่ ( rotary engine )
8. เครื่องยนต์กังหันเก๊ส ( gas turbine engine )