Finite element analysis (Impact dynamic)

การวเคราะหความเสยหายของโอลดแฮมรงของปมแบบกนหอยโดยวธไฟไนตเอลเมนต A FAILURE ANALYSIS OF OLDHAM RING OF SCROLL PUMP

BY FINITE ELEMENT METHOD วระยทธ สขวฒน 1

พชย กฤชไมตร2

บทคดยอ

งานวจยน ไดน าสมการพชคณตของปมน าแบบกนหอยมาออกแบบและสรางแบบจ าลองปมน า

แบบกนหอยในโปรแกรมส าเรจ Solid Works แลวจงน าแบบจ าลองดงกลาวไปวเคราะหดวยโปรแกรม

ABAQUS ซงโปรแกรมทางดานการวเคราะหปญหาดวยระเบยบวธไฟไนตเอลเมนต โดยในการวเคราะหจะ

ท าการวเคราะหในสวนของตวใบพดเคลอนทของปมน าแบบกนหอยทมการเคลอนสมพทธกบโอลดแฮมรง

(Oldham Ring) ซงเปนอปกรณปองกนการหมนอสระรอบแกนเพลาขบของใบพดเคลอนท ทงนเนองจาก

ระหวางการเคลอนตามกระบวนการท างานดงกลาวจะเกดการสมผสกนระหวางผวสมผสของชนสวนทง

สอง โดยเปนไปในลกษณะของการชนเชงสมผสแบบพลศาสตร (Contact/Impact Dynamics) และหลงจากท

ไดผลของการวเคราะหดวยระเบยบวธไฟไนตเอลเมนตแลว กน าผลทไดเปรยบเทยบกบการทดสอบจรงวา

ต าแหนงของความเสยหายตางๆทเกดขนมความสอดคลองมากนอยแคไหน และหลงจากนนจงน าผลสรป

ดงกลาวทไดไปประยกตใชในการปรบปรงในการออกแบบปมน าแบบกนหอยในครงตอๆไป

ผลการทดสอบในงานวจยน แสดงใหเหนวาตวโอลดแฮมรง (Oldham Ring) นนจะเกดคาความเคน

มากทสดทมมองศาของการเคลอนทของใบพดกนหอย 0126 ในแตละรอบของวฏจกรการเคลอนทของ

ปมกนหอย โดย โดยคาดงกลาวนเมอเทยบเทยบกบการทดสอบจรง ผลปรากฏวา โอลดแฮมรง (Oldham-

Ring) เกดการเสยรปเนองจากการชนเชงสมผสแบบซ าๆในระหวางการทดสอบ สอดคลองกบต าแหนงและ

บรเวณเดยวกนกบต าแหนงทไดจากการวเคราะหโดยระเบยบวธไฟไนตเอลเมนต

ค าส าคญ : วธไฟไนตเอลเมนต , ปมแบบกนหอย, โอลดแฮมรง

1 นสตปรญญาโท สาขาวชาวศวกรรมเครองกล คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยเกษตรศาสตร วทยาเขตบางเขน 2 ผชวยศาสตราจารย ภาควชาวศวกรรมเครองกล คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยเกษตรศาสตร วทยาเขตบางเขน

Abstract

This research presents design and analysis of a scroll pump. The fixed and orbiting scrolls

mathematical models were used in design and construction of the scroll pump. The coordinates of the

curves along the fixed and orbiting scroll wraps were calculated by the Matlab program. The scroll pump

was modeled by the Solid Work program and analyzed by the ABAQUS program, which uses numerical

analysis by the finite element method. The objective of this research is to use the finite element method to

analyze the failure of the Oldham Ring due to impacting the orbiting scroll inside of the scroll pump. The

relative motion of the orbiting scroll and Oldham Ring have impact/contact dynamics between their

coupled contact surfaces. Any information and data used during the analysis were obtained from

information and data used in design step. The angular velocity data taken from the design step was used in

the analysis step and was calculated from the speed of the motor at 1450 rpm. After obtaining results by

using the finite element method, analysis then predicted the results from the test data and compared for

benefit to better design and developed the scroll pump in later models.

The results demonstrated maximum stress at each cycle of the orbiting motion. Nevertheless, the

comparison between test results and analysis results are required. In conclusion, analysis results

corresponded with the test results for position and area of the failure.

Keyword : Finite Element Method, Scroll Pump, Oldham Ring

ค าอธบายสญลกษณและค ายอ

a = สมประสทธเสนเวยนกนหอย (Spiral Coefficient) r = พกดเชงขว (Polar Coordinates) x = พกดแกน x y = พกดแกน y R = รศมการเคลอนทของใบ Orbit Scroll = สมประสทธกนหอย (Scroll Coefficient) = คาความแตกตางของมมเรมตนการโคง (Discrepancy of Starting Roll Angle) = รศมของวงกลมพนฐาน, ( ) = มมขอเหวยง (Crank Angle) = ต าแหนงมม (Position Angle) E = มอดลสของความยดหยน (Modulus of elasticity) = ความเรวเชงมม (Angular Velocity) = ความเคน (Stress) = ความเครยด (Strain) = ความเคนเฉอน (Shear stress) = คาวามหนาแนน (Density) DOF = ระดบขนความอสระ (Degree of freedom)

ค าน า

ในปจจบนวธการไฟไนตเอลเมนตไดเรมน ามาประยกตกบงานทางดานตางๆในทางวศวกรรมกน

อยางแพรหลาย โดยมจดประสงคหลกคอ เพอลดคาใชจายทปรกตจ าเปนตองใชไปในการทดลอง หรอเพอ

ใชกบงานทไมสามารถทดลองอยางสมบรณได อาทเชน การค านวณสภาวะของอากาศผานล าตวรถยนต

เครองบน และจรวด และค านวณอณหภมบนเครองยนต เครองบน เปนตน จากประสทธภาพของวธการไฟ

ไนตเอลเมนตทสามารถแกปญหาดงกลาว ท าใหวธการนเรมเปนทยอมรบในหมวศวกร นกออกแบบทวไป

อยางไรกตามการใชไฟไนตเอลเมนตโปรแกรมคอมพวเตอรจ าเปนตองใชดวยความรอบคอบแลระมดระวง

ผใชไฟไนตเอลเมนตโปรแกรมคอมพวเตอรจ าเปนตองมความรพนฐานของวธการไฟไนตเอลเมนตอยาง

เพยงพอ

ปมน าแบบกนหอย เปนปมน าชนดใหม จดอยในประเภทปมแบบแทนทของเหลว (Positive -Displacement Pump) การออกแบบปมน าแบบกนหอยน ไดแนวคดและดดแปลงมาจากคอมเพรสเซอรแบบกนหอยในระบบปรบอากาศ ซงปมน าแบบกนหอยทท าการออกแบบและสรางขนนจะประกอบดวยใบพดกนหอย 2 ใบพด ทมลกษณะเสนเวยนกนหอยเหมอนกน แตหมนวนในทศทางตรงกนขาม หนเขาประกบกน โดยเรยกชอใบพดกนหอยทงสองตามลกษณะการท างานไดคอ ใบพดหยดนง (Fixed Scroll) เปนใบพดกนหอยทหยดนงไมเคลอนทตามเพลาขบ (Crank Shaft) และใบพดเคลอนท (Orbiting Scroll) เปนใบพดกนหอยทมการเคลอนทตามทศการหมนของ เพลาขบในลกษณะเยองศนยโดยมตวอปกรณปองกนการหมนรอบแกนเพลาของใบพดแบบเคลอนทดงกลาวซงเรยกวา ตวโอลดแฮมรง (Oldham Ring) โดยในขณะเคลอนทของใบพดกท าใหเกดชองวางขนระหวางใบพด และมขนาดเปลยนแปลงไปตามองศาการหมนของใบพดเคลอนท ท าใหของเหลวถกเพมความดนและจายออกจากปมเพอน าไปใชประโยชนตามวตถประสงคตอไปได [2]

ในงานวจยน ไดท าการออกแบบและวเคราะหผลของความเสยหายทเกดขนของตวโอลดแฮมรง

(Oldham Ring) และใบพดแบบเคลอนท (Orbit Scroll) เนองจากการชนเชงสมผสระหวางผวของชนสวนทง

คโดยใชระเบยบวธไฟไนตเอลเมนต เพอน าผลทไดจากการวเคราะหไปใชประโยชนในดานการออกแบบ

และปรบปรงปมแบบกนหอยใหมสมรรถนะทดยงขนพรอมทงชวยลดตนทนในเรองของการทดสอบปม

ส าหรบการผลตปมในรนตอๆไป

วธการ

1.การออกแบบใบพดกนหอยและตวโอลดแฮมรง

ใบพดกนหอยของปมแบบกนหอยนน ดดแปลงมาจากใบพดกนหอยของคอมเพรสเซอรแบบกน

หอย ซงประกอบดวยใบพดกนหอย 2 ใบพด ทมลกษณะเสนเวยนกนหอยเหมอนกน แตหมนวนในทศทาง

ตรงกนขาม หนเขาประกบกน โดยจะเรยกชอใบพดทงสองตามลกษณะการท างาน คอ ใบพดกนหอยแบบ

หยดนง (Fixed scroll) เปนใบพดทยดตดอยกบตวเรอนปม ไมมการเคลอนท และใบพดกนหอยแบบ

เคลอนท (Orbiting Scroll) มลกษณะการเคลอนทตามการหมนของเพลาขบ (Shaft) โดยจะโคจรเยองศนย

รอบเพลาขบ ใบพดกนหอยทง 2 แบบ ประกอบดวยเสนเวยนกนหอย 2 เสน ไดแก เสนเวยนโคงภายใน

(Inner curve) และ เสนเวยนโคงภายนอก (Outer curve) โดยเสนเวยนโคงทงสองไดมาจากการดดแปลง

สมการพชคณตเสนเวยนกนหอย (Algebraic spiral scroll) ดงตอไปน

1.1 สมการพชคณตเสนเวยนกนหอย สมการพชคณตเสนเวยนกนหอยสามารถเขยนไดทงในรปพกดเชงขว (Polar coordinates) และ

พกดฉาก (Rectangular coordinates) ซงสมการพชคณตเสนเวยนกนหอย ในรปพกดเชงขว ( , )r แสดงดงน [3]

kr a (1) หรอ สมการพชคณตเสนเวยนกนหอย ในรปพกดฉาก ( , )x y ดงน

coskx a (2) sinky a (3)

1.2 สมการพกดเสนเวยนกนหอยของใบพดของปมแบบกนหอย

สมการพกดเสนเวยนกนหอยของใบพดของปมแบบกนหอย [3] สามารถเขยนอยในสมการพกดฉาก ( , )x y โดยแบงออกเปนสมการพกดเสนเวยนกนหอย ส าหรบใบพดกนหอยแบบหยดนง (Fixed scroll) และใบพดกนหอยแบบเคลอนท (Orbiting Scroll) ซงใบพดทงสองยงแบงออกเปน สมการพกดเสนเวยนโคงภายในและเสนเวยนโคงภายนอก ดงสมการท (4) ถง (11) 1.2.1 ใบพดกนหอยแบบหยดนง (Fixed scroll)

เสนเวยนโคงภายใน (cos ( )sin )x (4) (sin ( )cos )y (5) โดยท 3 6

เสนเวยนโคงภายนอก (cos ( )sin )x (6) (sin ( )cos )y (7)

โดยท 5 8 1.2.2 ใบพดกนหอยแบบเคลอนท (Orbiting Scroll) เสนเวยนโคงภายใน (cos ( )sin ) cosx (8) (sin ( )cos ) siny (9) โดยท 4 7 เสนเวยนโคงภายนอก (cos sin ) cosx (10) (sin cos ) siny (11) โดยท 4 7

ตวอยางของเสนเวยนกนหอยของใบพดกนหอย แสดงในภาพท 1 โดยก าหนดใหสมประสทธกนหอย ( ) มคาคงท 10 มม. ซงเสนเวยนกนหอยของใบพดกนหอย ทได จะมลกษณะแตกตางกนไปตามคาความแตกตางของมมเรมตนการโคง ( ) โดยทเสนเวยนกนหอยของใบพดกนหอย ทมคาความแตกตางของมมเรมตนการโคงมาก จะไดใบพดกนหอยทหนากวาใบพดกนหอยทไดจากเสนเวยนกนหอยของใบพดกนหอยทมคาความแตกตางของมมเรมตนการโคงนอย [2]

(ก) (ข) (ค)

ภาพท 1 แสดงเสนเวยนของใบพดกนหอยของปมแบบกนหอย 10 มม. 0.5 เรเดยน, (ก) 0.3 เรเดยน, (ข) 0.5 เรเดยน ,(ค) 0.7 เรเดยน

1.3 โอลดแฮมรง (Oldham Ring) โอลดแฮมรง (Oldham Ring) เปนสวนประกอบหนงของปมน าแบบกนหอย ท าหนาทหลกคอ ปองการหมนรอบแกนเพลาเยองศนยของใบพดกนหอยแบบเคลอนท (Orbit Scroll) แตจะบงคบใหใบพดเคลอนทในลกษณะโคจร( Orbiting Movement) ไปตามแกนเพลาเยองศนยเทานน การเคลอนตวของ โอลดแฮมรงและตวใบพดกนหอยแบบเคลอนทนนจะมการเคลอนทแบบสมพทธซงกนและกนโดย มสมการของต าแหนงของการเคลอนทของใบพดกนหอยแบบเคลอนทและโอลดแฮมรง ดงน 1.3.1 สมการพกดของต าแหนงในการเคลอนทของใบพดกนหอยแบบเคลอนท (Orbit Scroll) เนองจากใบพดกนหอยแบบเคลอนท (Orbit Scroll) จะมลกษณะของการเคลอนทเปนแบบวงกลมมขนาดรศมเทากบขนาดของรศมเยองศนยของแกนเพลาขบ ผวจยจงไดสรางสมการของพกดการเคลอนทดงน

( ) cos( ), ( ) cos( )

( ) sin( ), ( ) sin

x t R t x RR

y t R t y R

โดยท 0 2 1.3.2 สมการพกดของต าแหนงในการเคลอนทของโอลดแฮมรง (Oldham Ring) ในกรณของการเคลอนทของโอลดแฮมรงนนจะเคลอนทในลกษณะของการสมพทธกบการเคลอนทของใบพดกนหอยแบบเคลอนท โดยลกษณะของการเคลอนทของโอลดแอมรงเปนแบบซมเปลฮารโมนค (Simple Harmonic) โดยจะมการกระจด (displacement) ของการเคลอนทเฉพาะในแนวแกน xเทานนโดยผวจยจงไดสรางสมการพกดของต าแหนงในการเคลอนทของโอลดแฮมรง ดงน

( ) cos( ), ( ) cosx t R t x R โดยท 0 2 2.การวเคราะหโดยวธไฟไนตเอลเมนต [1]

2.1 การสรางแบบจ าลองปมแบบกนหอยส าหรบท าการวเคราะห

การสรางแบบจ าลองปมแบบกนหอยนน ไดท าการจ าลองแบบของอปกรณชนสวนตางๆในโปรแกรม Solid Works โดยมรายละเอยดของสวนประกอบตางๆของปมแบบกนหอยดงภาพท 2 ทงนในการวเคราะหโดยวธไฟไนตเอลเมนตนนจะน าชนสวนทมความสมพนธทเกยวเนองกบตวโอลดแฮมรงและใบพดแบบกนหอยเทานนทจะน าไปวเคราะหในโปรแกรม ABAQUS ตอไป โดยชนสวนทดงกลาวดงภาพท 3-5 ประกอบดวย ใบพดกนหอยแบบเคลอนท (Orbit Scroll) ใบพดกนหอยแบบหยดนง (Fixed scroll) โอลดแฮมรง (Oldham Ring) เพลาขบ (Shaft) และฐานยดใบพดแบบหยดนง (Casing)

ภาพท 2 แสดงสวนประกอบตางๆของปมแบบกนหอย ภาพท 3 ชนสวนทเกยวของในงานวจย

ภาพท 4 แสดงสวนประกอบของจรงของปมกนหอย ภาพท 5 แสดงแบบจ าลองของปมแบบกนหอย

การวเคราะหความเสยหายของโอลดแฮมรงของปมแบบกนหอยโดยวธไฟไนตเอลเมนตนนไดจ าลองแบบในโปรแกรม Solid Works และไดเลอกใชวสดเปนอลมเนยม เบอร 7075 เปนวสดในการผลตเปนปมแบบกนหอยรวมทงใชในการก าหนดคณสมบตของวสดใหกบแบบจ าลองเพอท าการวเคราะหดวย โดยคณสมบตของวสดอลมเนยม เบอร 7075 นนแสดงในตารางท 1

ตารางท 1 คณสมบตของวสด อลมเนยม 7075 ทใชในการวเคราะห (Property of material)

Property Metric English Mass density 2.81 g/cc 0.102 lb/in3

Modulus of elasticity 71.7 GPa 104000 psi Ultimate Tensile Strength 572 MPa 83000 psi

Tensile Yield Strength 503 MPa 730000 psi Poisson's Ratio 0.33 0.33 Shear Modulus 26.9 GPa 3900 ksi

หลงจากท าการก าหนดคณสมบตของวสดใหกบแบบจ าลองแลว ในขนตอนตอไปกตองท าการแบงแบบจ าลองของปมแบบกนหอยแตละชนสวนออกเปนเอลเมนตยอยๆหรอทเรยกวาท าการ Mesh โดยผวจยไดเลอกใชเอลเมนตในการวจยนเปนแบบเอลเมนตทรงหกหนาแบบ 8 จดตอ (hexahedral element) มการประมาณคาภายในเอลเมนต (Element interpolation) เปนแบบเสนตรง รปแบบ C3D8R: An 8-node linear brick, reduced integration, hourglass control.เนองจากเอลเมนตดงกลาวนมความเหมาะสมทงในเรองของคาของความแมนย าในการประมาณคาของผลเฉลยรวมทงความเหมาะสมในแงของเวลาทจะตองใชไปส าหรบในการค านวณหาผลเฉลยดวย ดงแสดงตามภาพท 6 แสดงภาพสวนประกอบตางๆของปมทไดท าการแบงเปนเอลเมนตยอยๆ

ภาพท 6 แสดงสวนประกอบตางๆของปมทไดท าการแบงเปนเอลเมนตยอยๆ

1.ขนาดของปญหาทท าการวเคราะห (Problem Size)

จ านวนของเอลเมนตทงหมดของทกชนสวน (Number of elements) 73273 เอลเมนต จ านวนของจดตอทงหมด (Number of nodes) 93513 จดตอ จ านวนตวแปรทงหมด (Total number of variables in the model) 280971 ตวแปร (degrees of freedom plus any lagrange multiplier variables)

การก าหนดภาระโหลด (Load) ใหกบแบบจ าลองโดยภาระโหลดไดค านวณอางองจากโหลด

ความเรวของแกนเพลาขบจากมอเตอร ซงมความเรวรอบท 1450 รอบตอนาทโดยคดเปนความเรวเชงมม

ในการขบเคลอนแกนเพลาขบเทากบ 151.80 / secrad ซงจะเปนคาทใชในการก าหนดภาระโหลดใหกบ

แบบจ าลองนนเอง และในสวนของการก าหนดเงอนไขขอบเขต (Boundary Condition) และเงอนไขบงคบ

(Constraints) ใหกบแบบจ าลองนนในงานวจยนไดก าหนดมเงอนไขบงคบตรงบรเวณดานหลงของตวเรอน

ปม (Casing)ไมใหมคาของการเคลอนตวในทกระดบขนของความเสร (Degree of freedom)ในแตละแกน (

, ,x y z ) ดงภาพท 7 แสดงตวอยางการก าหนดภาระความเรวเชงมมและเงอนไขขอบเขตใหกบแบบจ าลอง

ภาพท 7 แสดงตวอยางการก าหนดภาระความเรวเชงมมและเงอนไขขอบเขตใหกบแบบจ าลอง

ผลการศกษาและวเคราะห

1. คาความเคน จากผลลพธของการวเคราะหดวยระเบยบวธไฟไนตเอลเมนตตลอดชวงเวลาของการเคลอนทโดยม

มมของแกนเพลาเรมตนท 090 เทยบกบแกน xหมนตามเขมนาฬกา จะพบวาคาความเคนสงสดทเกดขนบนตวโอลดแฮมรงและใบพดกนหอยแบบเคลอนทนนเกดขนทต าแหนงมมแกนเพลาขบท

0126 ส าหรบวงกลมหนงหนวยหรอท 1.8 ส าหรบมมทแกนเพลาเคลอนทไปไดนบจากจดเรมตนท 090 ส าหรบวงกลมหนงหนวย ทศตามเขมนาฬกา และพบวาคาความเคนสะสมทเกดขนในบรเวณทชนสวนทงสองเกดการสมผสระหวางกนนนมแนวโนมสงผลใหเกดคาความเคนบนตวโอลดแฮมรงเพมสงขนเรอยๆซงจะท าใหมโอกาสเกดความเสยหายตรงบรเวณดงกลาวไดสง ดงภาพท 8 ถงภาพท 11 แสดงบรเวณทมคาความเคนสงสดในแตละรอบของวฏจกรการเคลอนของใบพดกนหอย

ภาพท 8 แสดงต าแหนงคาความเคน

สงสดทเกดขนบนชนงานทวเคราะห

ภาพท 9 แสดงต าแหนงคาความเคน

สงสดทเกดขนบนโอลดแฮมรง

หากน าเอลเมนตใดๆทกอใหเกดคาความเคนสงสดทเกดขนบนตวโอลดแฮมรงและใบพดกนหอย

แบบเคลอนท มาแสดงใหอยในรปของกราฟของคาความเคนตลอดชวงระยะเวลาของการเคลอนทในแตละ

รอบวฏจกร จะไดดงภาพท 12 ถงภาพท 14 โดยแสดงคาความเคนสงสดทเกดขนบนตวโอลดแฮมรงและ

ใบพดกนหอยแบบเคลอนท

ภาพท 12 แสดงคาความเคนสงสดทเกดขนบนตวโอลดแฮมรงตลอดวฏจกรของการเคลอนท

ภาพท 10 แสดงการกระจายตวของคา

ความเคนบนชนงานทวเคราะห

ภาพท 11 แสดงการกระจายตวของคา

ความเคนบนโอลดแฮมรง

ภาพท 13 แสดงคาความเคนสงสดทเกดขนบนใบพดกนหอยตลอดวฏจกรของการเคลอนท

ภาพท 14 การเปรยบเทยบเคนสงสดทเกดขนบนใบพดกนหอยและตวโอลดแฮมรง

ดงนนจากกราฟของคาความเคนสงสดทเกดขนบนชนสวนโอลดแฮมรงและใบพดกนหอยแบบ

เคลอนทในแตละรอบวฏจกรของการเคลอนทของแกนเพลาขบ สามารถแสดงไดดงภาพท 15 ซงแสดงคา

ความเคนสงสดในแตละมมองศาของการเคลอนทในแตละรอบของแกนเพลาขบ โดยจะพบวาคาความเคนม

แนวโนมสงขนในชวงของมมองศาท 072 ถง 0270 ในแตละรอบวฏจกรของการเคลอนทของ

แกนเพลาขบและจะกระท าทบรเวณผวสมผส อนเนองมาจากคาความเคนสะสมในแตรอบของการเคลอนท

ทเกดการชนเชงสมผสแบบพลศาสตร (Impact/Contact dynamic) ดงนนแนวโนมของคาความเคนดงกลาวน

มความเปนไปไดสงทอาจกอใหเกดความเสยหายตรงบรเวณต าแหนงดงกลาวบนโอลดแฮมรงได

ภาพท 15 คาความเคนสงสดบนตวโอลดแฮมรงในแตละมมองศาของการเคลอนทในแตละรอบวฏจกร

2. เปรยบเทยบผลกบการทดลอง

ในงานวจยนไดท าการออกแบบและสรางชดการทดสอบปมแบบกนหอยดงภาพท 16 แสดงปมแบบกนหอยและชดทดสอบปแบบกนหอยและหลงจากไดผลจากการวเคราะหโดยวธไฟไนตเอลเมนตแลว เมอน าผลทไดไปเปรยบเทยบกบผลจากการท าการทดสอบปมน าแบบกนหอย ซงเมอไดท าการทดสอบปมแบบกนหอยไดระยะเวลาหนง หลงจากนนไดท าการแยกชนสวนปมแบบกนหอยออกมาเพอตรวจสอบความเสยหาย พบวาบรเวณสลกโอลดแฮมรง (Oldham ring) มการสกหรอ อนเนองมาจากการเสยดสกนระหวางตวโอลดแฮมรงนกบรองของใบพดกนหอยแบบเคลอนท ท าใหบรเวณสลกของตวโอลดแฮมรงมขนาดเลกลงอยางเหนไดชดสอดคลองกบผลทไดจากการวเคราะหโดยวธไฟไนตเอลเมนตดงภาพท 17-18แสดงการเปรยบเทยบผลของความเสยหายทไดจากการวเคราะหกบผลทไดจากการทดสอบจรง

0.00E+00

5.00E+07

1.00E+08

1.50E+0890 องศา

72 องศา 54 องศา

36 องศา 18 องศา 360 องศา







108 องศา

Maximum Von Mises Stress Cycle No. 1

7.00E+07

8.00E+07

9.00E+07

1.00E+0890 องศา









108 องศา


9.00E+07

9.50E+07

1.00E+08

1.05E+0890 องศา









108 องศา


8.00E+079.00E+071.00E+081.10E+081.20E+08










108 องศา


ภาพท 16 แสดงปมแบบกนหอยและชดทดสอบปมแบบกนหอย

ภาพท 17 แสดงการเปรยบเทยบผลของความเสยหายทไดจากการวเคราะหกบผลทไดจากการทดสอบจรง

ภาพท 18 แสดงการเปรยบเทยบผลของความเสยหายทไดจากการวเคราะหกบผลทไดจากการทดสอบจรง

บรเวณท

เสยหาย

บรเวณท

เสยหาย

สรปและวจารณ จากการวเคราะหผลทไดจากการวเคราะหโดยวธไฟไนตเอลเมนตมความเปนไปไดสงทชนสวน

ของปมคอ โอลดแฮมรง (Oldham ring) เกดความเสยหาย อนเนองมาจากการชนเชงสมผสขณะมการ

เคลอนทแบบสมพทธกบใบพดกนหอยแบบเคลอนท สงผลใหผวหนาของคสมผสระหวางโอลดแฮมรงและ

ใบพดเกดการสกหรอ และเมอเปรยบเทยบกบผลจากการทดสอบจรง ผลทไดมความสอดคลองเปนอยางมาก

ทงในแงของต าแหนงและบรเวณทเกดความเสยหายโดยเหนไดชดเจนวา โอลดแฮมรงมความเสยหายเกดขน

โดยมขนาดเลกลงจากเดมทไดออกแบบไวเปนอยางมาก

ขอเสนอแนะ

ผลทไดจากการเปรยบโดยวธไฟไนตเอลเมนตและการทดสอบจรงพบวาบรเวณและต าแหนงทเกดความเสยหายนนมความสอดคลองกนมาก และหากน าผลทไดดงกลาวไปประยกตเพอปรบปรงปมแบบกนหอยในรนตอไปควรด าเนนการแกไขในสาเหตทอาจกอใหเกดความเสยหายกบปมแบบกนหอยดงน คอ สาเหตหลกของการชนเชงสมผสระหวางโอลดแฮมรงและใบพดกนหอยแบบเคลอนทนน สวนใหญเกดจากความไมสมดล (unbalance) ของแรงทเนองจากการหมนของใบพดของปม ทงนการแกปญหาดงกลาวนนควรท าการวเคราะหความสมดลของมวล (mass balance) เพอท าการปรบปรงแกไขใหปมสามารถท างานไดถงขดความสามารถทไดออกแบบไวและยงพบวายงมแรงเสยดทานเกดขนบรเวณผวสมผสระหวางสวนทประกบดานหนาและดานหลงของโอลแฮมรงของและใบพดเคลอนทตามล าดบ ซงเปนแรงเสยดทานทท าใหเกดแรงตานการเคลอนทของใบพดกนหอยแบบเคลอนท ดงนนบรเวณดงกลาวควรปรบปรงใหมการลดพนทสมผส (contacted area) ใหนอยลงแตยงคงท าหนาทไดดงเดม

เอกสารอางอง

[1] ปราโมทย เดชะอ าไพ.2537. ไฟไนตเอลเมนตในงานวศวกรรม. ส านกพมพจฬาลงกรณมหาวทยาลย

, กรงเทพฯ.

[2] ธนา ภเผอกรตน. 2548. การวเคราะหความเสยหายของใบพดกนหอยของปมแบบกนหอยโดย

วธสมาชกจ ากด. วทยานพนธปรญญาโท, มหาวทยาลยเกษตรศาสตร.

[3] Kritmaitree, P. 2002. Study of Volumetric Scroll Pump for the Cold Moderator System.

Ph.D. Thesis, Utsunomiya University.

Documents

Finite element analysis (Impact dynamic)