การศึกษา วิเคราะห์ และออกแบบ Ortho-Planar Spring เพื่อใช้ในการปล่อยก๊าซออกซิเจนกระป๋อง

เลขที่สัญญารับทุน : MSD59I0018

การศึกษา วิเคราะห์ และออกแบบ Ortho-Planar Spring เพื่อใช้ในการปล่อยก๊าซออกซิเจนกระป๋อง

ผู้วิจัย : นางสาวฤทัย ไกรภัสสร์พงษ์

อาจารย์ที่ปรึกษา : ผศ.ดร.ธีรนุช จันทโสภีพันธ์

สังกัด : วิศวกรรมเครื่องกล วิศวกรรมศาสตร์ เทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี

ผู้ประกอบการ : บริษัท สมาร์ท ดี วิชั่น จำกัด

ติดต่อ : ruetai.g@gmail.com

 

        การออกแบบกลไกเปิดปิดกระป๋องออกซิเจนโดยใช้กลไกยืดหยุ่นมาแทนที่มีวัตถุประสงค์ เพื่อลดชิ้นส่วนและขั้นตอนการประกอบ เพื่อที่จะลดต้นทุนการผลิต

        งานวิจัยนี้กล่าวถึงการออกแบบสปริงชนิด Ortho-planar ซึ่งใช้สำหรับเกทวาล์วแบบปกติปิด โดยวาล์วนี้จะถูกใช้ เป็นวาล์วเปิดปิดกระป๋องออกซิเจน ทั้งนี้โค้ดจากโปรแกรม MATLAB ถูกเขียนขึ้นเพื่อออกแบบ สปริงชนิด Ortho-planar โดยใช้คำนวณแบบสามมิติเพื่อหาโครงสร้างที่เหมาะสมที่สุด การหาโครงสร้าง ที่เหมาะสมนั้นใช้กระบวนการ Reduced gradient method ทั้งนี้กำหนดให้การทำให้มวลน้อยที่สุดเป็น สมการเป้าหมาย (Objective function) และจำกัดระยะเคลื่อนที่ของแต่ละส่วนของชิ้นงาน โดยระยะเคลื่อนที่มาจากการคำนวณหาอัตราไหลของก๊าซออกซิเจน จากการคำนวณหาโครงสร้างที่เหมาะสมนั้นได้รูปร่างของสปริงชนิด Ortho-planar ซึ่งชิ้นงานได้ถูกผลิตขึ้นตามรูปร่าง ที่ออกแบบไว้ จากนั้นได้ทดสอบสปริงชนิด Ortho-planar ว่าสามารถป้องกันการรั่วซึมได้หรือไม่เมื่อไม่มีแรงภายนอก มากระทำ ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าแผ่นวาล์วจะสามารถป้องกันการรั่วซึมและทำหน้าที่เป็นวาล์วเปิดปิดกระป๋อง ออกซิเจนเมื่อแผ่นวาล์วถูกขัดให้เรียบและมีความดันภายในกระป๋องมากกว่าหรือเท่ากับ 2 บาร์เกจ จากนั้นจึงทำการ ทดสอบหาพฤติกรรมของสปริงจากการเก็บข้อมูลความสัมพันธ์ระหว่างแรงและระยะเคลื่อนที่ ผลปรากฏว่าความสัม- พันธ์ระหว่างแรงและระยะเคลื่อนที่ของสปริงไม่เป็นแบบเส้นตรงเนื่องจากความแข็งของสปริงเพิ่มขึ้นเมื่อระยะเคลื่อนที่ เพิ่มขึ้น ทั้งนี้ระยะเคลื่อนที่ของสปริงยังอยู่ในช่วงแรกและมีลักษณะ เป็นเส้นตรงและความแข็งของสปริงมีค่าเท่ากับ 2 นิวตันต่อมิลลิเมตร งานวิจัยนี้จะต้องใช้แรง 1 นิวตัน มากระทำเพื่อให้ได้อัตราเร็วของก๊าซออกซิเจนตามที่ต้องการ สมมติฐานว่าวัสดุมีคุณสมบัติเป็นเส้นตรงจึงสามารถใช้ได้ในการคำนวณ หากมีการเปลี่ยนความดันภายในหรืออัตราไหล ของก๊าซก็จะสามารถคำนวณ ระยะเคลื่อนที่ได้จากสมการของไหลและหาแรงที่จะต้องใช้กดสปริงจากกราฟความสัมพันธ์ ระหว่างแรงและระยะเคลื่อนที่

 

    

 

คำสำคัญ

กลไกยืดหยุ่น  เกทวาล์วแบบปกติปิด  Ortho-Planar Spring  Topology Optimization

Attachments