เพลา PTO
เพลาขับทุกตัวทำหน้าที่ส่งกำลังจากเครื่องยนต์ของรถแทรกเตอร์ไปยังอุปกรณ์ในไร่ ซึ่งเป็นส่วนสำคัญที่เชื่อมโยงระหว่างแรงม้าและประสิทธิภาพในการทำงานในไร่ คู่มือนี้ครอบคลุมการเลือก การทำงาน ส่วนประกอบ และการใช้งานในทุกประเภทหลักของเพลาขับ
เพลา PTO คืออะไร?
เพลา PTO หรือเพลาส่งกำลัง เป็นเพลาขับเชิงกลที่ส่งกำลังหมุนจากเกียร์ของรถแทรกเตอร์ไปยังอุปกรณ์ที่ต่อพ่วง เช่น เครื่องตัดหญ้า เครื่องอัดฟาง เครื่องไถพรวน หรือปั๊มน้ำ เพลานี้จะเชื่อมต่อผ่านแกนเกลียวมาตรฐานที่ด้านหลัง (หรือด้านกลางหรือด้านหน้า) ของเพลา PTO ของรถแทรกเตอร์ ไปยังเพลาอินพุตของอุปกรณ์ที่ขับเคลื่อน ทำให้เครื่องยนต์ของรถแทรกเตอร์สามารถขับเคลื่อนอุปกรณ์ภายนอกได้โดยไม่ต้องมีเครื่องยนต์แยกต่างหากในเครื่องจักร
ต่างจากเพลาขับแบบตายตัว เพลาขับแบบนี้จะมีข้อต่ออเนกประสงค์ (ข้อต่อยู) ที่ปลายทั้งสองข้าง และมักจะมีข้อต่อคู่ที่ปลายด้านอุปกรณ์ เพื่อรองรับการเบี่ยงเบนเชิงมุมที่เกิดขึ้นเมื่อรถแทรกเตอร์เลี้ยว อุปกรณ์เอียงไปตามพื้นผิวที่ไม่เรียบ หรือท่อด้านในแบบยืดหดได้ยืดและหดตามการเคลื่อนที่ของอุปกรณ์ ชุดเพลาขับทุกชุดต้องสร้างสมดุลระหว่างความต้องการที่ขัดแย้งกันสามประการ ได้แก่ ความสามารถในการรับแรงบิด ช่วงการทำงานเชิงมุม และการชดเชยความยาวตลอดช่วงการทำงาน
ในสภาพแวดล้อมทางการเกษตรและอุตสาหกรรมสมัยใหม่ เพลาขับนี้เป็นส่วนประกอบที่สำคัญต่อความปลอดภัย ฝาครอบด้านนอกที่หมุนได้ — หรือที่เรียกว่าตัวป้องกันหรือปลอก — มีความสำคัญไม่แพ้ตัวเพลาขับเอง เพลาขับที่มีฝาครอบป้องกันอย่างสมบูรณ์พร้อมกรวยปลายที่สมบูรณ์และโซ่ความปลอดภัยที่ใช้งานได้นั้นไม่ใช่สิ่งที่เลือกได้ แต่เป็นข้อกำหนดทางกฎหมายภายใต้กฎระเบียบด้านความปลอดภัยของเครื่องจักรทางการเกษตรในสหภาพยุโรป (EN ISO 5674) สหราชอาณาจักร (PUWER 1998) สหรัฐอเมริกา (ASABE S203) และออสเตรเลีย (AS 4024)
พารามิเตอร์การเลือกหลัก
- ► แรงบิดที่กำหนด (นิวตันเมตร) — แรงบิดต่อเนื่องสูงสุดที่เพลาสามารถส่งผ่านได้โดยไม่เกินขีดจำกัดความล้าตามการออกแบบของแอกและท่อ
- ► ความเร็วรอบ PTO (รอบต่อนาที) — 540 รอบต่อนาที (6 ฟันเฟือง, 1 3/8 นิ้ว) สำหรับอุปกรณ์มาตรฐาน; 1,000 รอบต่อนาที (21 ฟันเฟือง, 1 3/8 นิ้ว หรือ 1 3/4 นิ้ว) สำหรับระบบขับเคลื่อนความเร็วสูง
- ► ความยาวเมื่อพับเก็บ / ความยาวเมื่อยืดออก — ต้องอนุญาตให้เครื่องมือเคลื่อนไหวได้เต็มช่วงโดยไม่ติดขัดหรือแยกออกจากกันที่ข้อต่อ
- ► ระบบป้องกันการโอเวอร์รัน/โอเวอร์โหลด — คลัตช์แรงเสียดทาน สลักนิรภัย หรือตัวจำกัดแรงบิดแบบแรตเช็ต เพื่อป้องกันทั้งระบบขับเคลื่อนของรถแทรกเตอร์และเกียร์ของอุปกรณ์จากแรงกระแทก
- ► สไปลน์มาตรฐาน — ขนาด 1 3/8" Z6 (ASABE/ISO 500 Cat.1), 1 3/4" Z6 (Cat.2), 1 3/8" Z21 (Cat.3N), 1 3/4" Z20 (Cat.4) สำหรับต่อกับเพลาส่งกำลัง (PTO) ของรถแทรกเตอร์
- ► มุมการทำงานร่วม — ข้อต่อยูแบบมาตรฐานทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพที่มุมไม่เกิน 15°; ข้อต่อมุมกว้างช่วยให้สามารถใช้งานได้ที่มุม 45°–80° สำหรับการเลี้ยวในพื้นที่แคบในสวนผลไม้และการใช้งานเพลาส่งกำลังด้านหน้า (PTO)
ประเภทของเพลา PTO
ครอบคลุมทุกระดับกำลังแรงม้าของรถแทรกเตอร์ ประเภทอุปกรณ์ และข้อกำหนดด้านการป้องกัน ตั้งแต่รถแทรกเตอร์อเนกประสงค์ขนาดกะทัดรัดไปจนถึงเครื่องจักรขนาดใหญ่สำหรับงานเพาะปลูกเป็นแถว
เพลา PTO สำหรับเครื่องอัดฟางทรงสี่เหลี่ยม
เพลา PTO สำหรับเครื่องอัดฟางทรงกลม
เพลา PTO สำหรับเครื่องผสมอาหารสัตว์
เพลาขับ PTO อเนกประสงค์
เพลา PTO ทำงานอย่างไร?
เพลา PTO ทำงานบนหลักการทางกลที่เรียบง่าย แต่รายละเอียดทางวิศวกรรมนั้นเป็นตัวกำหนดความสามารถในการรับแรงบิด ระดับการสั่นสะเทือน อายุการใช้งาน และความปลอดภัยของผู้ปฏิบัติงาน ห้าขั้นตอนต่อเนื่องกันจะกำหนดการไหลของกำลังทั้งหมดทุกครั้งที่ใช้งาน PTO ของรถแทรกเตอร์
การทำงานของระบบ PTO ของรถแทรกเตอร์
ผู้ใช้งานดึงคันโยก PTO ของรถแทรกเตอร์ เพื่อเชื่อมต่อเอาต์พุตของเกียร์เข้ากับเพลา PTO แรงบิดของเครื่องยนต์ — ที่ 540 หรือ 1,000 รอบต่อนาที — จะพร้อมใช้งานที่ร่องฟันด้านหลังของชุดขับเคลื่อนนี้เพื่อส่งต่อ
การส่งกำลังแบบข้อต่อยู
ข้อต่อยูนิเวอร์แซลด้านท้ายรถแทรกเตอร์รับแรงบิดและส่งผ่านไปยังชุดคานขวางและลูกปืนไปยังท่อส่งกำลัง โดยรองรับการเยื้องศูนย์เชิงมุมเล็กน้อยระหว่างปลาย PTO ของรถแทรกเตอร์กับแกนกลางของเพลา
การปรับความยาวแบบยืดหดได้
ขณะที่รถแทรกเตอร์เคลื่อนที่สัมพันธ์กับอุปกรณ์ระหว่างการทำงาน ท่อด้านนอกและด้านในจะเลื่อนเข้าหากันหรือแยกออกจากกัน รักษาการเชื่อมต่อทางกลที่ไม่ขาดตอนตลอดช่วงระยะการทำงาน รูปทรงของท่อ (สามเหลี่ยม มะนาว หรือดาว) ป้องกันการหมุนระหว่างท่อด้านในและด้านนอก
ระบบป้องกันการโอเวอร์โหลด
หากแรงบิดเกินขีดจำกัดที่กำหนดไว้ ไม่ว่าจะเป็นจากการกระแทกของใบมีด การติดขัดของวัสดุ หรือการต้านทานอย่างกะทันหัน กลไกคลัตช์ (แบบลื่นไถล สลักนิรภัย หรือแบบเฟืองวงล้อ) จะจำกัดแรงที่ส่งผ่าน เพื่อป้องกันทั้งชุดเกียร์ของอุปกรณ์และเพลาส่งกำลัง PTO ของรถแทรกเตอร์จากความเสียหายจากความล้า
ใช้งานไดรฟ์เอาต์พุต
ข้อต่อยู (หรือข้อต่อมุมกว้าง) ที่ปลายด้านอุปกรณ์จะส่งกำลังหมุนไปยังเพลาอินพุตของอุปกรณ์ เช่น เกียร์ของเครื่องตัดหญ้า ล้อช่วยแรงของเครื่องอัดฟาง ใบพัดปั๊ม หรือโรเตอร์ของเครื่องไถพรวน ทำให้เส้นทางกำลังเชิงกลจากเครื่องยนต์ไปยังเครื่องมือทำงานสมบูรณ์ ฝาครอบด้านนอกที่อยู่กับที่จะหมุนไปพร้อมกับชุดประกอบด้านใน แต่จะถูกยึดไว้โดยอิสระด้วยโซ่ความปลอดภัยที่ปลายแต่ละด้าน
กายวิภาคของเพลา PTO
ชุดเพลาส่งกำลังมาตรฐานทุกชุดประกอบด้วยกลุ่มส่วนประกอบหลักเจ็ดกลุ่ม เกรดของวัสดุและความแม่นยำของขนาดในแต่ละกลุ่มเป็นตัวกำหนดความสามารถในการรับแรงบิด อายุการใช้งาน และการปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านความปลอดภัยโดยตรง
แอก (ด้านรถแทรกเตอร์และด้านอุปกรณ์)
แผ่นเหล็กดัดขึ้นรูปเชื่อมต่อกับแกน PTO ของรถแทรกเตอร์และเพลาอินพุตของอุปกรณ์ต่อพ่วงผ่านรูที่มีร่องและร่องล็อค (สปริงพินหรือปลอกปลดเร็ว) ส่วนหูของแผ่นเหล็กดัดขึ้นรูปจะรับชุดข้อต่อยูและตลับลูกปืน และเป็นส่วนประกอบที่มีความเค้นสูงสุดในชุดประกอบ
ข้อต่ออเนกประสงค์ (U-Joints)
ข้อต่อยูแบบตีขึ้นรูปที่มีตลับลูกปืนเข็ม 4 ตัว ช่วยให้กำลังการหมุนส่งผ่านมุมเบี่ยงเบนได้สูงสุด 15° (แบบมาตรฐาน) หรือสูงสุด 80° (ข้อต่อยูแบบมุมกว้าง) ตลับลูกปืนเข็มของข้อต่อยูใช้จาระบีหล่อลื่น และเป็นชิ้นส่วนที่สึกหรอและต้องเปลี่ยนบ่อยที่สุดในระบบส่งกำลังทุกชนิด
ท่อโปรไฟล์ (ด้านในและด้านนอก)
ท่อเหล็กดึงเย็นที่มีรูปทรงสามเหลี่ยม รูปไข่ รูปดาว หรือรูปทรงกลมมีร่อง ช่วยให้ท่อด้านในเลื่อนไปตามแนวแกนภายในท่อด้านนอกได้ในขณะที่ส่งแรงบิดโดยไม่ลื่นไถล ความแม่นยำของรูปทรงจะกำหนดความราบรื่นในการยืดหดของชุดประกอบภายใต้ภาระ และกำหนดโมเมนต์ดัดสูงสุดของท่อที่ชุดประกอบสามารถต้านทานได้
แผ่นกั้นนิรภัยและกรวยท้าย
ฝาครอบพลาสติกด้านนอกสามารถหมุนได้อย่างอิสระรอบเพลาขับ และถูกยึดให้หยุดนิ่งเมื่อเทียบกับพื้นดินด้วยโซ่หรือตัวยึดนิรภัยที่ปลายแต่ละด้าน ความสมบูรณ์ของฝาครอบเป็นข้อกำหนดด้านความปลอดภัยตามกฎหมายในทุกเขตอำนาจศาล หากฝาครอบชำรุดหรือหายไป จะทำให้เครื่องจักรไม่เป็นไปตามข้อกำหนดสำหรับการใช้งานทางการเกษตรหรือเชิงพาณิชย์
ตัวจำกัดแรงบิด / คลัตช์โอเวอร์โหลด
ตัวจำกัดแรงบิดซึ่งติดตั้งอยู่ระหว่างโครงยึดอุปกรณ์และท่อด้านใน ทำหน้าที่เป็นตัวดูดซับแรงกระแทกของระบบขับเคลื่อนทั้งหมด ตัวจำกัดแรงบิดแบบจานเสียดทาน สลักเฉือน และลูกเบี้ยวแบบแรทเช็ตนั้นแตกต่างกันในวิธีการรีเซ็ต ความสามารถในการทำซ้ำ และต้นทุน — การเลือกใช้ขึ้นอยู่กับความถี่ของการโอเวอร์โหลดและต้นทุนในการซ่อมแซมอุปกรณ์หรือเกียร์ของรถแทรกเตอร์
คลัตช์โอเวอร์รันนิ่ง
คลัตช์แบบลูกกลิ้งและลูกเบี้ยวทางเดียว หรือคลัตช์แบบสปริง ที่ติดตั้งอยู่ในแอกด้านท้ายของรถแทรกเตอร์ ช่วยให้ชุดขับเคลื่อนหมุนเร็วขึ้นกว่าที่เพลาขับหมุน เมื่อกำลังจาก PTO ถูกตัด ซึ่งจะช่วยป้องกันไม่ให้เกียร์ของรถแทรกเตอร์หมุนย้อนกลับเนื่องจากล้อช่วยแรงหรือโรเตอร์ของอุปกรณ์ยังคงหมุนอยู่
หัวฉีดจาระบีและข้อต่อหล่อลื่น
ข้อต่อยูแต่ละตัวจะมีหัวอัดจาระบีสำหรับหล่อลื่นตลับลูกปืนเข็ม บางชุดประกอบอาจมีจุดอัดจาระบีที่ท่อเลื่อนด้วย การอัดจาระบีตามระยะเวลาที่เหมาะสม — โดยทั่วไปทุกๆ 8-10 ชั่วโมงการทำงานในสภาพการใช้งานจริง — เป็นการบำรุงรักษาที่สำคัญที่สุดเพียงอย่างเดียวในการยืดอายุการใช้งานของข้อต่อ
เพลา PTO ใช้ในงานอะไรบ้าง?
ส่วนประกอบสำคัญนี้พบได้ในอุปกรณ์ภาคสนามที่ขับเคลื่อนด้วยรถแทรกเตอร์ทุกประเภท ต่อไปนี้คือสถานการณ์การใช้งานที่มีปริมาณมากที่สุด 5 อันดับแรกทั่วโลก โดยแต่ละสถานการณ์มีข้อกำหนดเฉพาะสำหรับชุดขับเคลื่อนที่แตกต่างกัน
