งานสวม มีความสำคัญอย่างไร ?

งานสวม เป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้ในการออกแบบเครื่องจักรทางวิศวกรรม เช่น การประกอบเพลาเข้ากับตัวยึดเพลา การประกอบเพลาเข้ากับตลับลูกปืน เป็นต้น แล้ว สวมอัด, สวมพอดี หรือสวมคลอน และ สวมเผื่อ แต่ละแบบเหมาะสมกับงานแบบไหน และต้องกำหนดค่า tolerance อย่างไร เรามาหาคำตอบไปพร้อม ๆ กันครับ

งานสวม มีกี่ประเภท

งานสวม ในทางวิศวกรรมกรรม แบ่งออกได้เป็น 3 ชนิด ดังนี้

1.สวมเผื่อ (clearance fit)

การประกอบชิ้นงานแบบ สวมเผื่อ (clearance fit) สังเกตเห็นได้ว่าการประกอบแบบนี้ รูจะมีขนาดใหญ่กว่าเพลาเสมอ มักพบเห็นได้ทั่วไปในงานออกแบบ ตัวอย่าง เช่น

• การสวมแบบ loose fit เป็นการสวมที่ไม่ต้องการความแม่นยำในการเคลื่อนที่มากนัก สามารถที่จะถอดเข้าออกเพื่อทำการเปลี่ยนหรือซ่อมบำรุงชิ้นส่วนได้ง่าย ตัวอย่างเช่น การประกอบเพลา เข้ากับ pulley

• การสวมแบบ running fit เป็นการสวมที่ต้องการให้ระยะห่างระหว่างขนาดของเพลาและรูเพลาสามารถเก็บฟิล์มน้ำมันหล่อลื่นได้ ตัวอย่างเช่น การประกอบเพลากับตลับลูกปืน ที่มักจะมีฟิล์มน้ำมันเป็นตัวหล่อลื่นระหว่างอุปกรณ์ทั้งสองชนิด

2.สวมพอดี หรือ สวมคลอน(transition fit)

การประกอบชิ้นงานแบบ สวมพอดี หรือสวมคลอน (transition fit) จะเห็นได้ว่าเพลาอาจมีขนาดเล็กกว่าหรือใหญ่กว่ารูของเพลาก็ได้ ในการประกอบรูปแบนนี้ จำเป็นต้องใช้แรงจากภายนอกเข้ามาช่วยเล็กน้อย เช่น แรงจากการใช้มือกด แรงจากการใช้ค้อนยางตอกเบา ๆ เป็นต้น โดยมีตัวอย่างการประกอบดังนี้

• การสวมแบบ Push fit เป็นการประกอบที่ใช้มือกด โดยใช้แรงกดเพียงเล็กน้อย เช่น การประกอบ locating pin

• การสวมแบบ wringing fit เป็นการประกอบที่ใช้แรงมากยิ่งขึ้นเมื่อเทียบกับ push fit ตัวอย่างเช่น การประกอบ Key ในช่อง Keyhole ของเพลา

3.สวมอัด(interference fit)

การประกอบชิ้นงานแบบ สวมอัด(interference fit) สังเกตเห็นได้ว่ารูเพลาจะมีขนาดเล็กกว่าเพลาเสมอ ซึ่งจำเป็นต้องใช้เครื่องจักรกดชิ้นงานในขณะที่ทำการประกอบ หรือ อาจใช้ความร้อนเข้ามาช่วยเพื่อให้เกิดการขยายตัวของวัสดุในขณะที่ทำการประกอบ โดยในการประกอบงานประเภทนี้จะถอดชิ้นงานออกได้ยากเมื่อทำการประกอบไปแล้ว ตัวอย่างเช่น

• การสวมแบบ shrink or heavy fit เป็นการประกอบแบบที่ใช้ความร้อนเข้ามาเกี่ยวข้องคือ ขยายรูเพลาให้ใหญ่ขึ้น และสวมเพลาในขณะที่รูเพลายังร้อนอยู่หลังจากนั้น ลดอุณหภูมิของรูเพลาลง

• การสวมแบบ medium force fit เป็นการประกอบที่ต้องใช้เครื่องจักรเข้ามาช่วย แรงกดจากมือไม่เพียงพอสำหรับการประกอบ ตัวอย่างเช่น การประกอบยางรถยนต์เข้ากับล้อแม็ก

ตัวอย่างการคำนวณงานสวมรูปแบบต่าง ๆ

1.ตัวอย่างการคำนวณ งานสวมเผื่อ (clearance fit)

กำหนดให้ รูเพลา มีขนาด 29.0 ± 0.5 mm. และ เพลา มีขนาด 27.75 ± 0.5

คำนวนในกรณีที่สวมแบบ maximum clearance

ขนาดของรูเพลา ใหญ่ที่สุด คือ 29.0 + 0.5 = 29.5 mm.

ขนาดของเพลา เล็กที่สุด คือ 27.75-0.5 = 27.25 mm.

ดังนั้น allowance ที่เหลือ คือ 29.5-27.25 = 2.25 mm.

คำนวนในกรณีที่สวมได้แบบ minimum clearance

ขนาดของรูเพลา เล็กที่สุด คือ 29.0 – 0.5 = 28.5 mm.

ขนาดของเพลา ใหญ่ที่สุด คือ 27.75+0.5 = 28.25 mm.

ดังนั้น allowance ที่เหลือ คือ 28.5-28.25 = 0.25 mm.

จะสังเกตเห็นว่าค่า clearance ที่ได้เป็น + เสมอ และการสวมแบบ maximum clearance จะมีช่องว่างระหว่างเพลากับรูเพลา มีมากกว่า minimum clearance

2.ตัวอย่างการคำนวณ งานสวมพอดีหรือสวมคลอน (transition fit)

กำหนดให้ รูเพลา มีขนาด 20.0 ± 0.5 mm. และ เพลา มีขนาด 20.0 ± 0.25 mm.

คำนวนในกรณีที่สวมแบบ maximum clearance

ขนาดของรูเพลา ใหญ่ที่สุด คือ 20.0 + 0.5 = 20.5 mm.

ขนาดของเพลา เล็กที่สุด คือ 20.0-0.25 = 19.75 mm.

ดังนั้น allowance ที่เหลือ คือ 20.5-19.75 = 0.75 mm.

คำนวนในกรณีที่สวมแบบ maximum Interference

ขนาดของรูเพลา เล็กที่สุด คือ 20.0 – 0.5 = 19.5 mm.

ขนาดของเพลา ใหญ่ที่สุด คือ 20.0 +0.25 = 20.25 mm.

ดังนั้น allowance ที่เหลือ คือ 19.5-20.25 = -0.25 mm.

จะสังเกตเห็นว่าค่า clearance ที่ได้เป็นได้ทั้ง + และ – ซึ่งหมายถึงการประกอบแบบสวมพอดีนั้นมีโอกาสที่เพลาจะมีขนาดเล็กกว่าหรือใหญ่กว่ารูเพลาได้

3.ตัวอย่างการคำนวณ งานสวมอัด (interference fit)

กำหนดให้ รูเพลา มีขนาด 28.75 ± 0.5 mm. และ เพลา มีขนาด 30.0 ± 0.5 mm.

คำนวนในกรณีที่สวมแบบ maximum Interference

ขนาดของรูเพลา เล็กที่สุด คือ 28.75 – 0.5 = 28.25 mm.

ขนาดของเพลา ใหญ่ที่สุด คือ 30.0 + 0.5 = 30.50 mm.

ดังนั้น allowance ที่เหลือ คือ 28.25-30.50 = -1.25 mm.

คำนวนในกรณีที่สวมแบบ minimum Interference

ขนาดของรูเพลา ใหญ่ที่สุด คือ 28.75 + 0.5 = 29.25 mm.

ขนาดของเพลา เล็กที่สุด คือ 30.0 – 0.5 = 29.50 mm.

ดังนั้น allowance ที่เหลือ คือ 29.25-29.50 = -0.25 mm.

จะสังเกตเห็นว่าค่า clearance ที่ได้เป็น – เสมอ ซึ่งหมายถึงไม่มีช่องว่างภายในที่เกิดจากการประกอบชิ้นงานทั้งสองชิ้น

จบไปแล้วนะครับ สำหรับรูปแบบงานสวมในเชิงวิศวกรรมที่มักพบเจอได้บ่อยในการออกแบบ ในบทความถัดไป เราจะมาดูกันครับว่า สัญลักษณ์บน drawing ที่เกี่ยวข้องกับงานสวมนี้มีอะไบ้าง แล้วตัวหนังสือย่อ H, h, G, g ที่ปรากฎบน drawing นั้นมีความเกี่ยวข้องกับการประกอบอย่างไร ติดตามกันต่อได้ใน ระบบงานสวมและพิกัดความเผื่อ คืออะไร ?

คำศัพท์ที่น่าสนใจ