design and development of an industrial washing machine …การหม นของถ งซ...

54วิ ศ ว ก ร ร ม ส า ร ม ก .

Design and Development of an Industrial Washing Machine

สุธากร บุญเลิศไพศาล 1

ธัญญะ เกียรติวัฒน์ 2

ประกอบ สุรวัฒนาวรรณ 2

การออกแบบและพัฒนาเครื่องซักผ้า

อุตสาหกรรมแบบปั่นหมาดในตัว

1 นิสิตปริญญาโท สาขาวิชาวิศวกรรมเครื่องกล คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ วิทยาเขตบางเขน 2 รองศาสตราจารย์ ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ วิทยาเขตบางเขน

บทคัดย่อ

เครื่องซักผ้าอุตสาหกรรมแบบเดิมนั้น

เป็นเครื่องซักผ้าที่สามารถบรรจุผ้าที่จะทำการ

ซักได้ในปริมาณมาก ๆ ผ้าที่จะทำการซักก็ได้แก่

ผ้านวม ผ้าปูเตียง ผ้าเช็ดตัว และผ้าปูโต๊ะ ฯลฯ

เป็นต้น ซึ่งที่ใช้ในโรงแรม ห้องพัก และอาคาร

ขนาดใหญู่ เมื่อเสร็จจากกระบวนการซักผ้าใน

แต่ละครั้ง ก็จะมีปัญหาต่อการขนย้ายผ้าออก

จากตัวเครื่องซักผ้าฯ เพราะเนื่องจากผ้าที่เสร็จ

จากการซัก จะมีปริมาณน้ำอยู ่ในเนื ้อผ้าเป็น

จำนวนมาก ส่งผลให้ผ้าที่ผ่านการซักมีมวลที่

เพิ่มมากขึ้นจึงยากลำบากต่อการขนย้าย และ

เมื ่อเสร็จจากขั ้นตอนการซักก็จะนำผ้าเปียก

Design and Development of an Industrial W

ashing Machine

ไปเข้าเครื ่องปั่นผ้าอีกครั ้งเพื่อทำให้ผ้าหมาด

จากนั้นจึงนำไปอบแห้งเพื่อทำให้ผ้าฟูคืนรูปเป็น

ขั้นตอนต่อไป

จากเหตุผลดังกล่าวจึงมีแนวคิดในการ

พัฒนาเครื่องซักผ้าฯ ขึ้นมาใหม่โดยทำการรวม

เครื่องซักผ้าฯ และเครื่องปั่นผ้าให้อยู่ในเครื่อง

เดียวกัน เพื่อลดต้นทุนในการสั่งซื้อเครื่องจักร

และลดขั ้นตอนในการทำความสะอาดผ้าลง

โดยการออกแบบและพัฒนาเคร ื ่องซ ักผ ้า

อุตสาหกรรมต้นแบบนั้น มีขนาดของตัวเครื่อง

เท่ากับ 1,250x1,930x2,000 มิลลิเมตร (กว้างx

ยาวxสูง) ใช้มอเตอร์ไฟฟ้าขนาด 5 แรงม้า เป็น

55ฉบับที่ 76 ปีที่ 24 เมษายน - มิถุนายน 2554

เครื่องต้นกำลัง โดยสามารถบรรจุผ้าเพื่อทำการ

ซักได้ในปริมาณสูงสุด 60 กิโลกรัม และมีรอบ

การหมุนของถังซักในขณะทำการซักผ้าอยู่ที่ 40-

45 รอบต่อนาที รอบของการหมุนในขณะทำการ

ปั่นผ้าหมาดอยู่ในช่วง 400-450 รอบต่อนาที

หลังจากได้ทำการปรับปรุงแก้ไขข้อ-

บกพร่องแล้วจึงได้ทำการทดสอบการใช้งาน

จริงของเครื่องซักผ้าฯ ต้นแบบดังกล่าว โดยให้

พนักงานประจำโรงงานทดสอบการใช้งานจริง

ผลที ่ได้จากการทดสอบพบว่า เครื ่องซักผ้าฯ

ต้นแบบที่ได้ทำการออกแบบและพัฒนานั้นใช้

งานได้อย่างมีประสิทธิภาพและเป็นที่น่าพึงพอใจ

สำหรับผู้ประกอบการ

คำสำคัญ: เครื ่องซักผ้าอุตสาหกรรม

เครื่องซักผ้า การปั่นหมาดผ้า

Abstract

Industr ial washing machines were

originally designed to accommodate the washing

of clothes of various load capacities. Commonly

washed clothes include bed linens, counter-

panes, towels, tablecloths, etc., which are

normally used in hotels, condominiums, and

large building establishments. After washing,

however, transporting clothes out of the machine

poses a big problem as the mass of the soaked

clothes is greatly increased.

Develop ing an industr ia l washing

machine that combines the original industrial

machine and a high speed spinning machine is

therefore imperative to not only making it less

laborious and t ime-consuming, but also

reducing its overall capital costs. The new

machine prototype with a dimension of

1,250x1,930x2,000 mm (width x length x

height) and powered by a 5 hp electric motor

was developed and tested in this study. The

machine has a load capacity of 60 kg, a wash

bucket rotation of 40-45 rpm and a spin

rotation of 400-450 rpm.

The prototype was modif ied and

fine-turned to correct all its limitations and

shortcomings. The results of the preliminary

test operation revealed that by incorporating

the spinner into the prototype, Its washing

efficiency as greacy improved. Furthermore, it

could also provide a cost-effective option for

laundry service entrepreneurs.

Keywords: industrial washing machine,

washing machine, spin

บทนำ

การทำความสะอาดผ้าในปริมาณมาก ๆ

แบบครบวงจรนั้น จำเป็นที่จะต้องมีกระบวน-

การทำความสะอาดผ้าอย่างเป็นระบบ ซึ่งจะ

ต้องมีเครื ่องจักรที ่เกี ่ยวข้องกับการทำความ

สะอาดผ้าหลากหลายชนิด เพื ่อจะได้แบ่ง

หน้าที ่ในการทำความสะอาดในแต่ละกระ-

บวนการได้อย่างต่อเนื่อง อาทิเช่น เครื่องซักผ้า

อุตสาหกรรม เครื่องปั่นผ้าหมาด เครื่องอบผ้า

และเครื่องรีดผ้า เป็นต้น


เนื่องจากภายในสถานประกอบการจะ

ต้องมีเครื ่องจักรที ่เกี ่ยวข้องกับการทำความ

สะอาดผ้าหลากหลายชนิด และเครื่องจักรแต่ละ

เครื่องจะต้องสั่งซื ้อในราคาที่สูง การใช้งานก็

ค่อนข้างจำกัด ทางผู้ประกอบการจึงมีความคิด

ที ่จะสร้างเครื ่องจักรต้นแบบ โดยนำหน้าที ่

หลักการทำงานที ่สอดคล้องรวมไว้ในเครื ่อง

เดียวกัน เพื่อลดต้นทุนในการสั่งซื้อเครื่องจักร

และลดขั้นตอนการทำความสะอาดผ้าลง

จากเหตุผลดังกล่าวผู้ดำเนินงานวิจัยจึง

มีแนวคิดที่จะออกแบบและพัฒนาเครื่องซักผ้า

อุตสาหกรรมต้นแบบให้สามารถซักผ้าและ

ทำการปั่นผ้าหมาดได้อย่างต่อเนื ่องในเครื ่อง

เดียว

วิธีการดำเนินงานวิจัย

1. ศึกษารายละเอียดของเครื่อง

ซักผ้าอุตสาหกรรมแบบเดิม

โดยศึกษารายละเอียดและรวบรวม

ข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับตัวเครื่องจาก บริษัท ศิวะ

เทคโนโลยี จำกัด เลขที่ 55/5 หมู่ 4 ถนนพุทธ-

มณฑลสาย 7 ต.หอมเกร็ด อ.สามพราน จ.นครปฐม

2. ออกแบบและพัฒนาเครื่องซักผ้า


2.1 การออกแบบชิ้นส่วนประกอบ

ของเคร ื ่องซ ักผ ้าต ้นแบบ ที ่

สามารถปั ่นผ้าหมาดได้ในตัว

โดยอาศัยหลักการการออกแบบ

ชิ้นส่วนเครื่องจักรกล

2.2 การออกแบบระบบก ันส ั ่ น

สะเทือนของเครื่องซักผ้าอุตสา-

หกรรมต้นแบบ เพื่อดูดซับแรง

วิบัติ

2.3 การวิเคราะห์ความแข็งแรงของ

เครื ่องซักผ้าอุตสาหกรรมต้น-

แบบแต่ละช ิ ้นส ่วนเพ ื ่อให ้ม ี

ความมั่นใจในความปลอดภัย

ก่อนการสร้างจริง

3. สร้างตัวเครื่องซักผ้าอุตสาหกรรม

แบบปั่นหมาดในตัว

หลังจากทำการออกแบบและพัฒนาตัว

เครื่องซักผ้าฯ จนได้มาซึ่งแบบพิมพ์เขียวแล้ว จึง

ทำการสร้างชิ้นส่วนประกอบสำคัญทั้งหมดออก

มา แล้วทำการประกอบให้เป็นตัวเครื่องในภาย

หลัง

4. ทดสอบการใช้งานจริง

สำหร ับข ั ้นตอนสุดท ้ายจะเป ็นการ

ทดสอบประสิทธิภาพของเครื่องซักผ้าฯ ต้นแบบ

ว่ามีความสะอาด และความหมาดในเนื ้อผ้า

มากน้อยเพียงใด

ผลการวิจัย

1. ผลการศึกษารายละเอียดของ

เครื่องซักผ้าอุตสาหกรรมแบบเดิม

จากการศึกษารวบรวมข้อมูลที ่เกี ่ยว-

ข้องกับเครื่องซักผ้าอุตสาหกรรมแบบเดิม ดัง

ภาพที่ 1 สามารถจุผ้าที่จะทำความสะอาดได้


มากถึง 70 กิโลกรัม ใช้น้ำสะอาด 180 ลิตร

ต้นกำลังเครื่องซักผ้าฯ ใช้มอเตอร์ไฟฟ้า 3 แรงม้า

ทำงานที่ความเร็วรอบ 1,420 รอบต่อนาที และมี

ชุดเฟืองทดรอบ 1:20 เพื่อลดความเร็วรอบของ

มอเตอร์ไฟฟ้าลงให้ได้ความเร็วรอบที่เหมาะสม

ต่อการซักผ้า โดยถังซักจะหมุนไปกลับด้วย

ความเร็วรอบประมาณ 25-30 รอบต่อนาที และ

ใช้เวลาในการซักผ้าทั้งสิ้นประมาณ 20 นาที

วัสดุที่ใช้ในการสร้างเครื่องซักผ้าฯ

แบบเดิม

1. เหล็กกล้า SS400 มีค่าความต้านแรง

ดึงคราก (Yield Strength) เท่ากับ 230 N/mm2

และมีค ่าความต้านแรงดึงสูงส ุด (Ultimate

Tensile Strength) เท่ากับ 415 N/mm2 ใช้ทำแผ่น

ยึดตัวถังด้านข้าง

2. เหล็กล้า JIS G3192 มีค่าความต้าน

แรงดึงครากเท่ากับ 250 N/mm2 และมีค่าความ

ต้านแรงดึงสูงสุดเท่ากับ 400 N/mm2 ใช้ทำคาน

เหล็กยึดโครงสร้างตัวเครื่องซักผ้าฯ

3. เหล็กกล้าไร้สนิม AISI304 มีค่าความ

ต้านแรงดึงครากเท่ากับ 206.807 N/mm2 และ

มีค่าความต้านแรงดึงสูงสุด เท่ากับ 517.017

N/mm2 ใช้ทำถังซัก ตัวถังนอก

ภาพที่ 1 เครื่องซักผ้าอุตสาหกรรมแบบเดิม

ภาพที่ 2 กลไกการข ับเคล ื ่อนถ ังซ ักของ

เครื่องซักผ้าอุตสาหกรรมแบบเดิม

ภาพที่ 3 วัสดุที่ใช้สร้างเครื่องซักผ้าฯ แบบเดิม


2 . ผลการออกแบบและพัฒนา

เครื่องซักผ้าอุตสาหกรรมแบบปั่นหมาดใน

ตัว

กำหนดเกณฑ์การออกแบบตัวเครื ่อง

ดังนี้

- เพิ่มความสามารถในการปั่นหมาดผ้า

เข้าไปในเครื่องซักผ้าฯ ต้นแบบ โดย

ใช้ความเร็วรอบประมาณ 450-500

รอบต่อนาที

- ออกแบบตัวเครื่องให้สามารถนำผ้าที่

ต้องการซักทำความสะอาดเข้าทาง

ด้านหน้าและนำผ้าออกทางด้านหลัง

เครื่อง

- การออกแบบเครื่องซักผ้าฯ ต้นแบบ

จะพยายามปรับปรุงจากเครื ่องซัก

ผ้าฯ แบบเดิม

2.1 ผลการออกแบบชิ้นส่วนประกอบ

ของเครื่องซักผ้าฯ ต้นแบบ

โครงสร้าง ที่ออกแบบประกอบไปด้วย

แผ่นเหล็กหนา 15 มิลลิเมตร สองแผ่น ตั้งขนาน

กันในแนวดิ่ง นอกจากนี้ยังมีเหล็กรูปพรรณมา

ช่วยยึดแผ่นเหล็กทั้งสอง เพื่อเสริมความแข็งแรง

ของโครงสร้างหลัก ดังแสดงในภาพที่ 4 [2,5]

แผ่นเหล็กยึดตัวถังนอกซ้ายและขวา

ของเครื่องซักผ้าฯ ต้นแบบ มีการออกแบบ

ให้ไม ่ม ีความซับซ้อนมากจนเกินไป ทั ้งน ี ้

เพื่อประโยชน์ต่อการผลิตที่ง่ายขึ้น ดังภาพที่ 5

โครงสร้างปิดบังตัวเครื่อง มีหน้าที ่

ปิดบังชิ้นส่วนอุปกรณ์ที่ส่งผลอันตรายในการใช้

งาน และยังมีหน้าที ่ในการจัดเก็บอุปกรณ์

ควบคุมต่าง ๆ ให้เป็นสัดส่วน โดยเหล็กที่ใช้ทำ

โครงสร้างฯ นั้นมีทั้งหมด 5 ชนิดดังนี้ เหล็กฉาก

50x50x5 เหล็กฉาก 75x75x9 เหล็กรูปตัว C

75x40x5 เหล็กรูปตัว C 150x75x9 และเหล็กรูป

ตัว H 100x100x17 ดังภาพที่ 6

ภาพที่ 4 ขนาดมิติของโครงสร้างเครื่องซักผ้า

อุตสาหกรรมต้นแบบ

ภาพที่ 5 ขนาดมิติของแผ่นเหล็กยึดตัวถังนอก

ขวา


การออกแบบตัวถังด้านนอก ใช้เหล็ก-

กล้าไร้สนิม AISI 304 แบบแผ่นมาตรฐาน 3 ฟุต

x8 ฟุต หนา 2 มิลลิเมตร ม้วนเป็นรูปทรงกระ-

บอกเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกเท่ากับ 770

มิลลิเมตร ความยาวตัวถังเท่ากับ 914 มิลลิ-

เมตร และเจาะช่องทางนำผ้าเข้าออกสองทาง

กว้าง 670 มิลลิเมตร ดังภาพที่ 7

การออกแบบถังซัก นำแผ่นตะแกรง

เหล ็กกล้าไร ้สน ิมมาม้วนเป ็นทรงกระบอก

เส้นผ่านศูนย์กลางเท่ากับ 600 มิลลิเมตร ซึ่งมี

ขนาดที่เล็กลงกว่าเดิม และมีความยาวของถังฯ

เท่ากับ 800 มิลลิเมตร แต่ความสามารถในการ

จุผ้าจะลดลงเหลือประมาณ 60 กิโลกรัม เพราะ

เนื่องจากการเลือกใช้วัสดุเพื่อนำมาผลิตตัวถัง

นอกนั ้นมีขนาดมาตรฐานที ่ เล ็กลงกว่าเดิม

ภายในถังซักมีปีกซักอยู่ 4 ปีก มีช่องทางนำผ้า

เข้าออก 1 ช่องทาง ขนาดของเพลาที่ติดกับถัง

ซัก มีขนาดใหญ่ขึ ้นเป็น 63.5 มิลลิเมตร ดัง

แสดงในภาพที่ 8 [5]

ภาพที่ 6 ลักษณะของโครงสร้างเหล็กเมื ่อ

ประกอบเข้ากับฐานรองรับตัวเครื่อง

ภาพที่ 7 ขนาดมิติของถังสแตนเลสด้านนอก

การหาแรงบิดสูงสุดที่ใช้หมุนถังซัก

และการเลือกขนาดของมอเตอร์ไฟฟ้า เนื่อง

จากการทำงานของเครื ่องซักผ้าอุตสาหกรรม

ต้นแบบมีช่วงการทำงานของเครื่องซักผ้าฯ ที่

ภาพที่ 8 ขนาดมิติของถังซัก หมายเหตุ แบบจำลอง 3 มิติของถังซัก จะไม่

แสดงรูที่ทำการเจาะรอบตัวถังซัก อันเนื่องจากศักยภาพ

ของเครื่องคอมพิวเตอร์ที่ใช้ในการประมวลผลมีไม่เพียงพอ


แตกต่างกันมากกว่า 2 ช่วงความเร็วรอบ ดังนั้น

จึงเลือกใช้อินเวอร์เตอร์ควบคุมการทำงานของ

มอเตอร์ไฟฟ้า และการที่จะทำให้ถังซักหมุนได้

นั ้น จะต้องมีแรงบิด (Torque) กระทำต่อแกน

เพลาถังซัก โดยที่แรงบิดดังกล่าวต้องเอาชนะ

น้ำหนักของถังซัก น้ำหนักของผ้าที่ซัก และแรง-

ต้านอื่นๆ ภายในระบบ จึงจะทำให้ถังซักเริ ่ม

หมุน และเมื่อทราบแรงบิดเริ่มต้น ก็จะสามารถ

พิจารณาเลือกใช้มอเตอร์ในการขับเคลื่อนถังซัก

ได้อย่างถูกต้องและมีประสิทธิภาพ [5]

การหากำลังที่ใช้ในการขับเคลื่อนเครื่อง

ซักผ้าฯ ต้นแบบสามารถหาได้จาก

T = Iα (1)

โดยที่ T = โมเมนต์บิด

I = โมเมนต์ความเฉื่อย

α = ความเร่งเชิงมุม

จากการคำนวณตามสมการข้างต้น

ค่าแรงบิดมีค่าเท่ากับ 33.573 N.m

กำลังที่ต้องใช้ในการขับเพลาสามารถ

คำนวณหาได้จาก

(2)

โดยที่ e = ประสิทธิภาพในการถ่ายทอดกำลัง

กำลังที่ต้องใช้ในการขับเพลามีค่าเท่า

กับ 3.348 กิโลวัตต์ หรือ 4.488 แรงม้า ดังนั้นจึง

เลือกใช้มอเตอร์ขนาด 5 แรงม้า หรือ 3,730 วัตต์

ความเร็วรอบ 1,450 รอบต่อนาที

การคำนวณหาขนาดของล้อสาย-

พานลิ่มและขนาดของสายพานลิ่มที่เหมาะ

สม จากทฤษฎีได้เลือกใช้ขนาดเส้นผ่านศูนย์-

กลางพิตช์ของล้อสายพานเล็กเท่ากับ 132 มิลลิ-

เมตร ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางพิตช์ของล้อ

สายพานใหญ่เท่ากับ 400 มิลลิเมตร โดยล้อ

สายพานลิ่มทั้งสองมีระยะห่างเท่ากับ 741.12

มิลลิเมตร ดังภาพที่ 9 และเลือกใช้สายพานลิ่ม

หน้าตัด “B” จำนวน 3 เส้น [2,6]

ภาพที่ 9 แสดงระยะห่างของจุดกึ ่งกลางล้อ

สายพานลิ่มขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางพิตช์ของ

Small Pulley และ Large Pulley

2.2 ผลการออกแบบระบบกันสั่น

สะเทือนของเครื่องซักผ้าอุตสาหกรรม

ต้นแบบ

การเลือกใช้ถุงลม (Airmount) หน้าที่

หลักของถุงลม คือ การรองรับน้ำหนักของตัว

เครื่องโดยตรงและช่วยไม่ให้ตัวเครื่องเกิดการ

กระแทกกับพื้น ดังนั้นจึงเลือกใช้ถุงลม Firestone

แบบถุงลมสองชั้น Style Number: 25 [4]


การเลือกใช้โช๊คอัพ (Shock Absorber)

เพื่อดูดซับแรงเนื่องจากการสั่นสะเทือนของตัว

เครื่องให้กลับเข้าสู่สภาวะการสั่นที่น้อยที่สุดได้

เร็ว โดยเลือกโช๊คอัพหน้ารถกระบะที่มีจำหน่าย

ตามท้องตลาด (โช๊คอัพหน้ารถกระบะโดยทั่วไป

มีค่าความหน่วงของโช๊คอัพประมาณ 5,000–

10,000 Ns/m) [4]

การหาขนาดการสั ่นของเครื ่องซักผ้า

อุตสาหกรรมต้นแบบเมื่อการหมุนไม่สมดุล

(3)

เมื่อ

M = มวลของตัวเครื่องซักและมวลของผ้า

(kg)

m = มวลของผ้าที่ทำการซักสูงสุด (kg)

d = ระยะเยื้องศูนย์ของผ้าที่ซัก (cm)

ω = ความเร็วเชิงมุมของถังซัก (rad/s)

k = ค่าคงที่ของสปริง (N/m)

c = ค่าความหน่วง (Ns/m)

เมื่อนำค่าต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องแทนค่าลง

ในสมการ (3) ผลจากทฤษฎีจะทำให้ทราบว่าตัว

เครื่องซักผ้าฯ ต้นแบบจะมีขนาดของ amplitude

การสั่นสูงสุดประมาณ 5 มิลลิเมตร

ภาพที่ 10 ลักษณะทางกายภาพของถุงลม Style

Number: 25

2.3 ผลการวิเคราะห์ความแข็งแรงของ

เครื่องซักผ้าอุตสาหกรรมต้นแบบ

การวิเคราะห์ความแข็งแรงจะดำเนิน

การวิเคราะห์ภายใต้แรงที่กระทำแบบแรงสถิต

(Static Loading) โดยแสดงผลวิเคราะห์ความแข็ง

แรง อย่างพอสังเขปดังต่อไปนี้

ผลการวิเคราะห์ความแข็งแรงของโครง-

สร้างเครื่องซักผ้าอุตสาหกรรมต้นแบบ โดยจะ

กำหนดจุดยึดบริเวณด้านล่างฐานโครงสร้าง

และบริเวณที่ยึดติดกับตัวถังด้านนอกทั้งสอง

ด้าน และมีแรงกระทำต่อโครงสร้าง ดังแสดงใน

ภาพที่ 12 [1,3]

ผลการวิเคราะห์การกระจายของความ-

เค้น (Stress Distribution) ภายในโครงสร้าง

เครื่องซักผ้าฯ ต้นแบบได้จัดแสดงไว้ในภาพที่ 14

ภาพที่ 11 ตำแหน่งการติดตั้งถุงลมและโช๊คอัพ


จะเห็นได้ว่าบริเวณฐานรองรับมอเตอร์ จะมีค่า

ของความเค้น Von Mises มากที่สุดเท่ากับ 17.5

MPa รองลงมาคือบริเวณที่รองรับแกนเพลาของ

ถังซักด้านขวาและด้านซ้ายตามลำดับ โดยมีค่า

ความเค้น Von Mises ไม่เกิน 10.2 MPa

การกระจายของความเค้น Von Mises

ภายในตัวถังด้านนอกดังภาพที่ 15 มีค่ามาก

ที่สุดตรงบริเวณด้านล่างของตัวถัง เท่ากับ 45.3

MPa แต่อย่างไรก็ตามยังมีค่าน้อยกว่าค่าความ

ต้านแรงคราก σy ของวัสดุที่ใช้

การกระจายของความเค้นภายในถังซัก

ดังแสดงในภาพที่ 16 จะเห็นได้ว่าการกระจาย

ของความเค้น Von Mises ที่มีค่ามากจะอยู่ตรง

บริเวณด้านข้างของเพลาทั้งสองด้าน โดยมีค่า

ความเค้นมากที่สุดเท่ากับ 6.6 MPa แต่ก็ยังมีค่า

น้อยกว่าค่าความต้านแรงคราก σy ของวัสดุที่ใช้

ภาพที่ 12 แสดงภาพผังวัตถุอิสระของโครง-

สร้างเครื่องซักผ้าอุตสาหกรรมต้นแบบ

ภาพที่ 13 แสดงผลการวิเคราะห์ความแข็งแรง

ของโครงสร้างเครื่องซักผ้าอุตสาหกรรมต้นแบบ

ภาพที่ 14 แสดงผลการวิเคราะห์การกระจาย

ความเค้นของโครงสร้างเครื ่องซักผ้าอุตสาห-

กรรมต้นแบบ



ความเค้นของตัวถังด้านนอก


ความเค้นของตัวถังซัก

หลังจากออกแบบเครื่องซักผ้าอุตสาห-

กรรมต้นแบบ และทำการวิเคราะห์ความแข็งแรง

โครงสร้างและชิ้นส่วนประกอบต่าง ๆ แล้ว ผู้

ดำเนินงานวิจัยจึงได้ทำการทบทวนแบบ และจัด

ทำแบบพิมพ์เขียว (Mechanical Drawings)

ตารางที่ 2.1 สรุปผลการวิเคราะห์ความแข็งแรงของเครื่องซักผ้าอุตสาหกรรมต้นแบบ

วิเคราะห์ความแข็งแรง วัสดุ

ค่าความ

ต้านแรง

คราก (MPa)

ค่าความเค้น

Von Mises

สูงสุด

(MPa)

ระยะการ

เคลื่อนตัว

สูงสุด (mm)

ค่าความ

ปลอดภัยต่ำ

สุด

โครงสร้างเครื่องฯ 3 ชนิดหลัก* 206.807-250 17.5 0.1220 13.13

Plate-R SS400 230 19.4 0.0353 11.89

Plate-L SS400 230 12.1 0.0169 19.04

โครงสร้างปิดบังฯ พร้อมฐาน


JIS G3192 250 14.5 0.6630 17.24

ตัวถังด้านนอก AISI 304 206.807 45.3 0.2780 4.56

ถังซัก AISI 304 206.807 6.6 0.0092 31.42 หมายเหต ุ*โครงสร้างของเครื่องซักผ้าอุตสาหกรรมต้นแบบ ประกอบด้วยวัสดุ 3 ชนิดหลักที่สำคัญ ดังนี้ JIS G3192, SS400

และ AISI 304 โดยมีค่าความต้านแรงคราก (Yield Strength) เรียงตามลำดับจากมากไปน้อย คือ 250 MPa, 230 MPa และ

206.807 MPa

3. ผลการสร้างตัวเครื่องซักผ้าอุตสาหกรรมแบบปั่นหมาดในตัว

กระบวนการสร้างเครื่องซักผ้าอุตสาห-

กรรมต้นแบบ เริ่มจากการสร้างชิ้นส่วนประกอบ

สำคัญเป็นส่วน ๆ แล้วนำมาประกอบเข้าด้วยกัน


ภาพที่ 17 ภาพรวมของเครื่องซักผ้าฯ ต้นแบบ

โดยเริ ่มจากการสร้างแผ่นเหล็กยึดตัวถังด้าน

นอกทั้ง 2 ด้านก่อน แล้วจึงสร้างตัวถังด้านนอก

ต่อจากนี้ก็ทำการสร้างถังซัก สร้างฐานเครื่องซัก

พร้อมกับการสร้างโครงสร้างปิดบังตัวเครื ่อง

แล้วนำชิ้นส่วนปลีกย่อย กลไกขับเคลื่อนและ

อุปกรณ์ต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องเข้ามาติดตั้งกับตัว


ภาพที่ 18 ตัวเครื่องซักผ้าอุตสาหกรรมแบบปั่น

หมาดในตัว ภาพที่ 19 อุปกรณ์ต่าง ๆ ที่ติดตั้งบนตัวเครื่อง

4. ผลการทดสอบการใช้งานจริง

ในการทดสอบจะใช ้ผ ้าขนหนูชน ิด

หนาขนาด 30x60 นิ้ว จำนวน 50 ผืน มวล 50

กิโลกรัม และใช้น้ำแต่ละขั้นตอน 140 ลิตร ซึ่ง

จะพิจารณาส่วนต่าง ๆ ดังนี้


1. ความสามารถในการซักทำความ

สะอาดผ้า

2. ความสามารถในการปั่นผ้าให้หมาด

3. ความเร็วรอบของถังซักขณะใช้งาน

4. การสั่นสะเทือนของตัวเครื่องขณะใช้

งาน

5. ระยะเวลาการซักผ้าจนเสร็จสิ้นทุก

ขั้นตอน

ขั้นตอนการทำงานของเครื่องซักผ้า


การทำงานของเครื่องซักผ้าฯ จน

เสร็จสิ้นกระบวนการ ใช้เวลา 45-55 นาที

- การซักผ้าปรับได้ 3 ช่วง คือ 15 20

และ 25 นาที

- หมุนไปกลับใช้เวลาช่วงละ 50 วินาที

- หยุดหน่วงเวลา 10 วินาที

ภาพที่ 20 แผนผังขั้นตอนการทำงานของเครื่องซักผ้าอุตสาหกรรมแบบปั่นหมาดในตัว


สรุปผลการวิจัย

1. เวลาเฉลี่ยที่ใช้ในการนำผ้าเข้าเครื่อง

ซักผ้าฯ เท่ากับ 1.397 นาที ส่วนเวลาเฉลี่ยที่นำ

ผ้าออกจากตัวเครื่องเมื่อเสร็จสิ้นกระบวนการ

เท่ากับ 2.06 นาที ซึ่งเวลาในการนำผ้าออกจาก

ตัวเครื่องจะใช้เวลามากกว่าเพียงเล็กน้อย เนื่อง

จากมีความชื้นแทรกอยู่ในเนื้อผ้า

ภาพที่ 21 ผ้าขนหนูในถังซักเพื่อซักทดลอง

ภาพที่ 22 แสดงการติดตั้งอุปกรณ์ประยุกต์เพื่อ

วัดระยะการสั่นสะเทือน

2. ผ้าที ่ทำการซักมีมวลเพิ ่มขึ ้นประ-

มาณ 3 เท ่าจากมวลเด ิมโดยเฉลี ่ยเท ่าก ับ

152. 92 กิโลกรัม เนื่องจากผ้าอมน้ำ เมื่อเสร็จ

จากขั้นตอนปั่นผ้าหมาด มวลของผ้าจะลดลง

เฉลี่ยเหลือ 71.67 กิโลกรัม ซึ ่งสามารถรีดน้ำ

ออกจากเนื ้อผ้าได้ถ ึง 81.25 กิโลกรัม หรือ

ประมาณ 81.5 ลิตร คิดเป็นเปอร์เซ็นต์ประมาณ

78.94% ซึ่งเป็นสาเหตุสำคัญที่ช่วยลดภาระการ

ขนย้ายผ้าออกจากตัวเครื่อง

3. ความเร็วรอบสูงสุดในการหมุนถังซัก

ในช่วงการซักผ้าเท่ากับ 44 รอบต่อนาที โดย

สามารถวัดการสั่นสะเทือนสูงสุด ในแนวการ

กระจัดขึ้นลงได้ 5 มิลลิเมตร ส่วนในช่วงการปั่น

ผ้าหมาดวัดความเร็วรอบได้เท่ากับ 448 รอบต่อ

นาที และวัดการสั่นในแนวการกระจัดขึ้นลงได้

เท่ากับ 8 มิลลิเมตร เมื่อเปรียบเทียบการสั่น

สะเทือนสูงสุดจากการคำนวณตามทฤษฎีที่มีค่า

เท่ากับ 5 มิลลิเมตรแล้ว จะเห็นได้ว่ามีค่าการ

สั่นที่แตกต่างกันไม่มากนัก

4. เวลาการทำงานแต่ละช่วงของการ

ทดสอบการใช้งานจริง ค่อนข้างใกล้เคียงกันโดย

เวลาการซักผ้าใช้เวลาเฉลี่ย 44.3 นาที และช่วง

การปั่นผ้าให้หมาดใช้เวลาเฉลี่ย 9.3 นาที ส่วน

ความสะอาดของผ้าที่นำมาทดสอบการใช้งาน

จริงของเครื่องซักผ้าอุตสาหกรรมต้นแบบนั้นอยู่

ในระดับที่ดีมาก

กิตติกรรมประกาศ

ขอขอบคุณภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล

คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตร-


ศาสตร์ สำหรับความรู้อันเป็นประโยชน์ต่องาน

ทางด้านวิศวกรรมและสถานที่ในการทำวิจัย

ขอขอบคุณ บริษัท ศิวะ เทคโนโลยี จำกัด ที่

เอื้อเฟื้อสถานที่ ข้อมูลในการทำวิจัย และให้การ

สนับสนุนในด้านงานวิจัยนี้เป็นอย่างดี

เอกสารอ้างอิง

[1] ปราโมทย์ เดชะอำไพ. 2550. ไฟไนต์

เอลิเมนต์ในงานวิศวกรรม. สำนักพิมพ์

จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, กรุงเทพฯ.

[2] วริทธิ์ อึ๊งภากรณ์ และ ชาญ ถนัดงาน.

2535. การออกแบบเคร ื ่องจ ักรกล.

พิมพ์ครั้งที่ 10. บริษัท ซีเอ ็ดยูเคชั ่น

จำกัด, กรุงเทพฯ.

[3] Lewis, P.E. and J.P. Ward. 1991. The

Finite Element Method, Principles

and Applications. Addison-Wesley

Publishing Company, Cornwall.

[4] Rao, S.S. 2004. Mechanical Vibrations.

4th ed. Pearson Prentice Hall, United

States of America.

[5] T. Kiatiwat. 2006. Handout Machine

Design 1. Mechanical Engineering

Department of Kasetsart University,

Bangkok, Thailand.

[6] T. Kiatiwat. 2006. Handout Machine

Design 2. Mechanical Engineering

Department of Kasetsart University,

Bangkok, Thailand.

design and development of an industrial washing machine …การหม นของถ งซ...

Documents