แย่แหละ ช่างถามแบบนี้ แล้วคนธรรมดาอย่างผมจะตอบอย่างไรดี
ตอบแบบนี้แล้วกันครับ
"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""
สมดุลดี... พลัง และ ความเหนียว ย่อมดี
Engine Balancing เป็น 1 ในวัฒนธรรมประเพณีที่สืบทอดกันมายาวนาน
นับตั้งแต่ที่รถยนต์แปรเปลี่ยนสภาพไปเป็นตัวแสบเฉพาะกิจนอกถนนเมื่อหลายทศวรรษที่ผ่านมา
เรื่องของการบาลานซ์เครื่องยนต์เนี่ย จะว่าไปแล้วมันก็มีต้นกำเนิดมาจากพวกตัวแข่งทั้งหลายนี่แหล่ะ...
ก็เพราะว่า 4 ล้อตัวแสบเหล่านี้ เป็นฝ่ายถูกกระทำให้ต้องรับสภาพกับการใช้งานที่หนักหนาสาหัสอย่างต่อเนื่อง
และยาวนาน... เกินกว่ารถบ้านๆจะทนไหว
คิดดูว่าถ้าเกิดมีอะไรที่หมุน ติ้วๆๆๆ อยู่ในเครื่องยนต์ เกิดไม่เสถียรขึ้นมา... อะไรจะเกิดขึ้น... หึ ๆ
เล็กๆน้อยๆก็ต้องมีเสียงเขก , สั่นเป็นเจ้าเข้า ฯลฯ จึงไม่แปลกที่บรรดาวิศวกรตัวแข่งทั้งหลาย
จะหันมาวิจัยและพัฒนาในเรื่องของการบาลานซ์น้ำหนักกันอย่างเต็มที่
อย่างรถบ้านๆที่เราๆเค้นคันเร่งกันอยู่ ก็ใช่ว่าจะไม่ได้รับการบำบัดเรื่องสมดุลมาจากโรงงาน
เพียงแต่พอดนแรงอย่างเรา ต้องการ Upgrade แรงม้า-แรงบิด ด้วยการประเคนสิ่งต่างๆเข้าไปให้เพียบ
ไอ้ชิ้นส่วนโรงงานก็เริ่มจะรับไม่ไหว ( ก็เค้าไม่ได้ออกแบบมาให้วิ่งภารกิจแรงๆแบบนั้น )
เพราะอะไร... เราทำทุกทางเพื่อเพิ่มน้ำมัน - อากาศ และประกายไฟที่รุนแรงยิ่งกว่าเดิม ?
ทั้งหมดก็เพื่อให้ได้มาซึ่งการจุดระเบิด ที่จะสามารถถีบหัวลูกสูบได้อย่างบ้าพลังยิ่งกว่าเดิม
ที่กล่อง ECU ( และส่วนควบอื่นๆ ) จากโรงงาน จะสามารถรับไหว...
ก็อย่างที่รู้ๆกันอยู่แล้ว... ว่าชิ้นส่วนโรงงานยังไม่สามารถเข้าถึงซึ่งความแข็งแรง และ ความเบาของชิ้นส่วนต่างๆได้มากนัก
ด้วยข้อจำกัดในส่วนของต้นทุนการผลิตนั่นเอง... ไม่ใช่ว่าทางผู้ผลิตไม่สามารถ เพียงแต่การเพิ่มความแข็งแรงให้กับวัสดุ
รวมไปถึงการทำให้ชิ้นส่วนต่างๆเบาลงโดยไม่เสียความแข็งแรงของโครงสร้างนั้น มันต้องใช้งบไม่น้อย...
แค่น้ำหนักลูกสูบไม่กี่ "กรัม" ที่มาก หรือ น้อยกว่าสูบอื่น
ก็เกิดความสึกหรอกที่จะเกิดกับ แบริ่ง ในระยะยาว และ การคลายตัวของน็อตยึดฟลายวีล ซึ่งนั่นเป็นสิ่งที่ไม่ควรเกิด
Engine Balancing... Balance of Power (ตอนที่ 2)
เครื่องหมุนเสถียรขึ้น... แล้วได้อะไร ?
การถ่วงสมดุลเพื่อให้ทุกชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวเป็นวงกลม มีน้ำหนักในแต่ละส่วนเท่าๆกันนั้น
นอกจากจะทำให้การหมุนแต่ละรอบ "นิ่ง" ขึ้น คล่องขึ้นแล้ว แน่นอนว่าอาการ สั่น จากการทำงานของเครื่องยนต์ จะต้องเบาลง
และนึกไม่ถึงกับผลพลอยได้ที่ตามมาคือ " สมรรถนะที่เพิ่มขึ้น ! "
ความทนทานและความคุ้มค่าในระยะยาวของเงิน ที่จะต้องเสียไปกับการบำรุงรักษาเครื่องยนต์ สิ้นเปลืองเชื้อเพลิง น้อยลง !
ความร้อนที่เกิดจากการเสียดสีของโลหะน้อยลง ลดโอกาสที่น้ำมันเครื่องรั่วไหล...
และสุดท้าย กับการลดซึ่งข้อขัดข้องในการทำงานร่วมกันของชิ้นส่วนต่างๆได้เป็นอย่างดี...
โดยชิ้นส่วนที่มักจะตกเป็นผู้ต้องหา ก็มักจะไม่พ้น เพลาข้อเหวี่ยง ก้านสูบ และลูกสูบนั่นเอง...
ซึ่งจะเห็นได้ว่า ชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวโดยการหมุนรอบตัวเองนั้น มีแต่เพลาข้อเหวี่ยงชิ้นเดียวเท่านั้น
...แต่อย่าลืมว่า ลูก และก้าน ต้องทำหน้าที่ถ่ายทอดแรงจุดระเบิด เพื่อไปผลัก ดัน ให้เพลาข้อเหวี่ยงหมุนไปด้วย
ความต่างของน้ำหนักจากลูก และ ก้านที่ติดตัวมา ( ไม่ว่าจะมาก หรือ น้อยกว่าสูบอื่นก็ตาม )
จะส่งผลให้ความสมดุลขณะที่เพลงข้อเหวี่ยงหมุนตัวเสียไปทันที แม้ว่าข้อเหวี่ยงจะถ่วงมาเป็นอย่างดีแล้วก็เถอะ...
โดยเฉพาะอย่างยิ่งในรอบสูงๆนี่ รู้เรื่องเลย...
อย่างนักแข่ง NASCAR ซึ่งต้องใช้รอบเครื่องอยู่แถวๆ 7,000-7,200 รอบ/นาที
มีนักแข่งบางคนที่ระบุว่า การสั่นของเครื่องยนต์ในรอบสูงๆ ถึงขนาดทำให้ประสาทตาเบลอในขณะทำการแข่งขันได้เลย
ซึ่งจะส่งผลต่อสมาธิที่ต้องใช้ในการแข่งขันอย่างยิ่ง...
Engine Balancing... Balance of Power (ตอนที่ 3)
Bob Weight...
Bob Weight =
100%ของน้ำหนักที่วัตถุหมุน (Rotating Weight) + 50%ของน้ำหนักที่เกิดจากการเคลื่อนที่ ขึ้น - ลง (Reciprocating Weight)
หาก Resciprocating Weight เกินกว่า 50% ก็จะเกิดอาการ Overbalancing หรือเสียสมดุลนั่นเอง...
การคำนวณไม่ยาก แต่อาจจะต้องเสียเวลาหาตัวเลขของค่าต่างๆ ดังนี้
- Rotating Weight มาจากน้ำหนักของเพลาข้อเหวี่ยงก้านสูบฝั่งสลักข้อเหวี่ยง (รวมประกบแบริ่ง และน็อตยึด) แบริ่ง
และน้ำมันหล่อลื่น ( ปกติค่ามาตรฐานจะอยู่ประมาณ 4 กรัม )
- Reciprocating Weight ซึ่งจะประกอบไปด้วยน้ำหนักของลูกสูบ สลักสูบ-แหวนล็อคสลัก
ก้านสูบฝั่งสลักลูกสูบและแหวนลูกสูบ
ซึ่งตรงนี้จะออกวิชาการนิดนึง เพราะมันจะต้องอาศัยตัวเลขที่ไม่ได้ติดมาด้วย แม้แต่ในคู่มือ...
ทั้งนี้ ก็เนื่องมาจากความไม่สมดุลของเครื่องยนต์ มันจะแบ่งออกได้เป็น 2 ย่านกำลัง คือ ที่รอบต่ำ และ ที่รอบสูง
ซึ่งการที่จะทำให้เพลาข้อเหวี่ยงมีความสมดุลอย่างดีเยี่ยมทั้ง 2 ย่านกำลังนั้น เป็นไปได้ยากอย่างยิ่ง
... พูดง่ายๆเลยว่า จะต้องเลือกซักช่วงหนึ่ง เพื่อที่จะถ่วงสมดุลเพลาข้อเหวี่ยง ให้เครื่องยนต์ สั่นน้อยลง
ซึ่งตรงนี้จะต้องมีค่า Bob Weight มาเกี่ยวข้อง ก็คือ
สมมติว่า Rotating Weight ที่ 100% และ Reciprocating Weight ที่ 50 %
การสั่นสะเทือนที่รอบสูง จะมากกว่าที่รอบต่ำ การเพิ่มค่า Reciprocating Weight ให้มากขึ้น ก็จะช่วยให้
การสั่นสะเทือนที่รอบสูงนั้น ลดลง
อย่างที่กล่าวเมื่อตอนที่แล้ว
ทีมแข่ง NASCAR ใช้ค่า Bob Weight ที่ Rotat W. ที่ 100% และ Recip W. ที่ 50 %
ปรากฏว่า นักแข่งถึงกับตาพร่า ขณะออกสตาร์ท (ที่รอบสูงๆ)
นอกจากนี้ยังอาจก่อให้เกิดอาการร้าวกับชิ้นส่วนที่เป็นโลหะ (ที่มีความหนาไม่มากนัก) อย่างฝาครอบวาล์ว หรือท่อร่วมไอดี
หลังจากนั้นทีมก็แก้ตัวเลขของ Recip W. ใหม่ เป็น 52% ผลปรากฏว่า ที่รอบสูงการสั่นสะเทือนลดลง
จากนั้นก็เพิ่มไปเป็น 53% และ 54% ตามลำดับ... ก็ได้ผลเป็นที่น่าพอใจ
เนื่องจากการสั่นสะเทือน ย้ายจากรอบสูง ลงสู่ รอบต่ำ ได้อย่างน่าพอใจ
แต่ทั้งนี้ทั้งนั้น ไม่ได้หมายความว่าค่า Recip W.จะต้องตายตัวเสมอไป ขึ้นอยู่กับย่านกำลังที่ต้องใช้ในขณะแข่งขันด้วย
ว่าเน้นเฉพาะรอบสูง หรื อกลาง-สูง ซึ่งตรงนี้ไม่สามารถระบุเป็นค่าตายตัวได้
ส่วนวิธีการที่จะเพิ่มค่าตัวเลข ของค่านู้นค่านี้ ก็ไม่ต้องห่วง... เค้าปิดเป็นความลับ...
Engine Balancing... Balance of Power (ตอนจบ)
น้ำหนักรวมของ " ลูก - ก้าน "
หัวข้อนี้จะพูดถึงเรื่อง ลูก , ก้าน , และเครื่องเคียง ซึ่งก็จะประกอบไปด้วย สลักลูกสูบ , แหวนล็อคสลัก , แหวนลูกสูบทั้งชุด
เพื่อนำมาพิจารณาหาความต่างของน้ำหนักของลูก และก้านที่ข้อเหวี่ยงที่ต้องแบกรับในแต่ละสูบ
ลำดับแรกคือ การจับคู่ของลูก , ก้าน และเครื่องเคียงที่กล่าวไปข้างต้น
เพื่อให้ได้ค่าเฉลี่ยของแต่ละสูบที่ใกล้เคียงกันมากที่สุด แต่ของก้านสูบจะมีการชั่งน้ำหนักแยกเป็น 2 ฝั่ง
คือ ฝั่งสลักข้อเหวี่ยง , และสลักลูกสูบ
ซึ่งจะแยกออกจากกันโดยสิ้นเชิง ซึ่งจะต้องใช้เครื่องมือชั่ง โดยเฉพาะ
เมื่อได้น้ำหนักก้านในแต่ละฝั่ง ของแต่ละสูบแล้ว ก็จะมาทำการคำนวณหาค่าความต่างนั้น
ก้านของสูบไหนที่แบกพิกัดเกินกว่าชาวบ้าน ก็จะถูกจับเข้าแท่น เพื่อให้เครื่องมิลลิ่ง (CNC Milling Machine) กัด
เอาน้ำหนักส่วนที่เกินออกทันที ซึ่งค่าที่ใช้ก็จะเล่นกันเป็น กรัม เพื่อความละเอียดสูงสุด
ส่วนจะกัดออกเท่าไหร่ ก็เอาค่าของก้านที่เบาที่สุด เป็นเกณฑ์...
แต่ถ้าเป็นของแต่งประเภท Aftermarket ( ที่มีมาตรฐานสูงๆ ) ทั้งหลาย ผู้ผลิตก็จะออกแบบ คำนวณ
และใช้เครื่องจักร-กรรมวิธีการผลิต และขึ้นรูปขั้นสูง
เพื่อให้ได้มาซึ่งค่าเฉลี่ยของน้ำหนักของแต่ละชิ้นส่วน ที่แทบจะหาส่วนต่างไม่เจอมาให้อยู่แล้ว
พูดง่ายๆว่า... น้ำหนักของ ลูก-ก้าน ที่เป็นของแต่ง แบรนด์ดังๆทั้งหลายเนี่ย... แทบไม่ต่างกันเท่าไหร่เลย
" ข้อเหวี่ยง "
หลังจากที่จัดการ... จนได้มา ซึ่งน้ำหนักที่เท่าๆกันของ ลูก - ก้าน แล้ว... ก็มาถึงคราวของเพลาข้อเหวี่ยงกันบ้าง...
ซึ่งข้อเหวี่ยงจะต่างจากก้าน หรือลูกตรงที่มีทั้งการลด และเพิ่มน้ำหนัก
ไม่เหมือนกับก้าน หรือ ลูก ที่มีแต่เอาออกอย่างเดียว !
ทั้งนี้ ก็เนื่องมาจาก เพลาข้อเหวี่ยงทั้งชิ้น ไม่ได้เป็นทรงกระบอกแต่อย่างใด
เพราะเพลาข้อเหวี่ยง 1 แท่ง จะต้องเป็นรูปทรง ยึกๆยักๆ
ซึ่งประกอบไปด้วย
แขนเพลาข้อเหวี่ยง (Crank Trow)
สลักข้อเหวี่ยง (Connecting-Rod Journal)
ตุ้มถ่วงน้ำหนัก (Counter weight)
จึงไม่ต้องแปลกใจ ที่หากจะต้องถ่วงสมดุลเพลาข้อเหวี่ยงแล้ว ทำไมจึงต้องมีการกัดออก และ เสริมเพิ่มเข้าไป
แต่ก่อนที่จะเอาเพลาข้อเหวี่ยงไปขึ้นแท่น จะต้องเอาไปเข้าเครื่อง Computerized Crank Balancer
หรือ Balance Machine เสียก่อน เพื่อทำการวิเคราะห์ หาจุดที่ยังไม่สมดุล ส่วนจะกัดออก หรือต้องเพิ่มน้ำหนัก
เครื่องมันจะแจ้งออกมาเอง อย่างบางสำนัก เค้าจะจับเพลาข้อเหวี่ยงขึ้นแท่น แล้วหมุนที่ความเร็ว 500/นาที
โดยจะมีเซ็นเซอร์จับการเคลื่อนไหว แล้วส่งข้อมูลไปยังระบบอีกที...
เพื่อจัดการคำนวณหาจุดสมดุล ที่อาจจะต้องกัดเอาโลหะตรงจุดใดทิ้ง หรือเพิ่มน้ำหนักในจุดที่ยังเบาเกินไป
ในกรณีที่ต้องกัด-เจีย เพื่อเอาน้ำหนักออก ก็จะใช้กรรมวิธีเช่นเดียวกับลูก และ ก้านสูบ
คือ จับเข้าเครื่อง มิลลิ่ง ขึ้นแท่นกลึง หรือ ใช้เครื่องเจีย และอีกวิธีหนึ่งที่นิยมกัน ก็คือเจาะรูบริเวณตุ้มถ่วงน้ำหนัก
เพื่อคว้านเอาเนื้อโลหะทิ้ง ส่วนการเพิ่มน้ำหนัก เค้าจะไม่ใช้วิธีพอกเพิ่มแต่อย่างใด
แต่จะเล่นด้วยการเจาะรู (ต้องขนานไปกับแนวเพลาข้อเหวี่ยงด้วย) แล้วอุดรูนั้นด้วย Mallory Metal
ซึ่ง Mallory Metal นี้ ผลิตจาก ทังสเตนอัลลอย ซึ่งหนักกว่าตะกั่ว 1.5 เท่า และ หนักกว่าเหล็ก 2.33 เท่า...
คำนวณดูเล่นๆว่า เอาเนื้อโลหะออกจากตุ้มถ่วงวน้ำหนัก (Counter weight) ด้วยการเจาะรูออกไป 120 กรัม
แล้วใช้ Mallory Metal โปะรูนั้นเข้าไปให้ได้ขนาดเท่าเดิม น้ำหนักตรงจุดนั้นจะเพิ่มอีก 160 กรัม เป็น 280 กรัม
ซึ่งเหมาะอย่างยิ่งกับบรรดาเพลาข้อเหวี่ยงเบาพิเศษ (Ultra Light Crankshafts) แต่ราคาก็สูงเอาเรื่อง...
... ส่วนตะกั่วก็มีใช้กันบ้าง แต่(ที่เมืองนอก)ไม่นิยม เนื่องจากตะกั่ว เป็นโลหะมีพิษ ถึงแม้จะหนักกว่าเหล็ก
แต่ก็ยังเบากว่า Mallory Metal คือประมาณ 75% ของน้ำหนักของ Mallory Metal ในปริมาตรที่เท่ากัน
ซึ่งนั่นก็หมายความว่า ถ้าต้องการให้มีน้ำหนักที่เพิ่มเข้าไปนั้น เท่าๆกับที่ใช้ Mallory Metal
จะต้องใช้ปริมาณของแท่งตะกั่วที่มากกว่า ยกตัวอย่าง.
แท่งโลหะที่จะต้องใส่เข้าไปในตุ้มถ่วงน้ำหนัก ขนาด1/2 x 1 นิ้ว ถ้าใช้ตะกั่ว จะต้องใช้ถึง 7 แท่ง...
.... แต่ถ้าใช้ Mallory Metal จะใช้เพียงแค่ 4 แท่งเท่านั้น...
แต่ถ้ามองอีกแง่นึง... ตะกั่วมันก็ถูกกว่า
ขอขอบคุณข้อมูลมาจาก Vios Club มากๆๆครับ
