รอบรู้โครงสร้างและประสิทธิภาพรอก Pulley Design

“รอก” Pulley คือ ล้อซึ่งหมุนด้วยแกนระหว่างแผ่นด้านข้างรอก ออกแบบเพื่อใช้เปลี่ยนทิศทางในการดึงเชือก หรือทำระบบรอกทดแรง Mechanical Advantage เพื่อช่วยในการดึงขึ้นหรือยกวัตถุสิ่งของ ในการใช้งานเชือกอย่างเป็นระบบ รอกถือเป็นอุปกรณ์หลักในการใช้ทดแรงเพื่อช่วยดึงขึ้น

ล้อของรอก เรียกว่า sheave ออกแบบมาเพื่อรองรับเชือกหรือให้เชือกวิ่งผ่าน ล้อรอกส่วนมากมักทำจากอลูมิเนียม แต่ก็มีล้อรอกซึ่งทำจากสแตนเลส สำหรับใช้งานร่วมกับสายเคเบิลโลหะอีกด้วย

การวัดขนาดรอก

ขนาดของรอก ถูกกำหนดโดยเส้นผ่าศูนย์กลางของล้อรอก ซึ่งเป็นจุดที่เชือกหรือสายเคเบิลสัมผัสกับรอก ซึ่งหลายคนยังเข้าใจผิด และวัดขนาดของรอก จากแผ่นด้านข้างหรือส่วนที่กว้างที่สุดของตัวรอก การวัดรอกทำอย่างไร ตัวอย่างเช่น ล้อรอกมีขนาด 2 นิ้ว วัดจากระยะของล้อรอก ตรงจุดที่เชือกสัมผัสกับล้อรอกด้านใน ขนาดที่เหมาะสมของรอกก็ขึ้นอยู่กับขนาดเชือกที่ใช้ด้วยเช่นกัน แต่เดิมรอกถูกออกแบบให้มีขนาดใหญ่ และมักจะเป็นเรื่องปกติ ที่รอกจะมีขนาดใหญ่กว่าเส้นผ่าศูนย์กลางของเชือกถึง 8 เท่า เหตุเพราะแต่เดิมเชือกที่มีจำหน่ายและผลิตอย่างแพร่หลาย มักทำจากเส้นใยธรรมชาติ เช่น เชือกปอ เชือกป่าน เชือกใยยักษ์ หรือเชือกมะนิลา Manila และเชือกเหล่านี้มีปลอกเชือกเป็นเกลียว หากรอกมีขนาดเล็กกว่าเชือก เกลียวของเชือกจะเสียดสีและทำให้รอกสึกหรอได้ง่าย จึงเน้นใช้รอกขนาดใหญ่กว่าเชือกเป็นหลัก

แต่ในปัจจุบันเทคโนโลยีการผลิตเชือกพัฒนาอย่างต่อเนื่อง เชือกมีแนวโน้มที่จะมีขนาดเล็กลง แต่ยังคงความแข็งแรง การใช้เชือกเส้นใยธรรมชาติ ที่มีอัตราการยืดตัวสูงกว่า ทนทานน้อยกว่าและทำให้รอกสึกหรอได้ง่ายจึงเริ่มลดลง การทำงานบนที่สูง Work at Height หรือการใช้เชือกเข้าถึงพื้นที่ Rope Access หรือการช่วยเหลือกู้ภัยด้วยเชือก Rope Rescue ปัจจุบันหันมาใช้เชือกใยสังเคราะห์แบบมีแกนในและแกนนอกเป็นส่วนมาก ซึ่งเชือกใยสังเคราะห์ไม่ว่าจะเป็นไนลอนหรือโพลีเอสเตอร์ จะอ่อนตัวและยืดหยุ่นมากกว่า รอกจึงไม่จำเป็นต้องมีขนาดใหญ่เกินจำเป็นอีกต่อไป

ขนาดของรอกที่สัมพันธ์กับเชือก

เชือกในปัจจุบันมีโครงสร้างเชือกแบบมีแกนในและแกนอก ขนาดของรอกควรใหญ่กว่าเส้นผ่าศูนย์กลางเชือกไม่น้อยกว่า 3 เท่า ตัวอย่างเช่น เชือกขนาดครึ่งนิ้ว 1/2 นิ้ว (13 มม.) แนะนำให้ใช้ล้อรอกขนาด 1.5 นิ้ว เพื่อขนาดรอกและเชือกที่พอดี ไม่เล็กหรือใหญ่จนเกินไป เกิดความสมดุลกับการใช้งาน หรือหากต้องการให้รอกมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น ควรเพิ่มขนาดโดยใช้รอกที่ใหญ่กว่าเส้นผ่าศูนย์กลางเชือกเป็น 4 เท่า แต่ต้องไม่ลืมว่าขนาดรอกที่ใหญ่ขึ้น น้ำหนักของอุปกรณ์โดยรวมในระบบเชือก ก็จะมากขึ้นตามไปด้วย

ความกว้างล้อรอกสำคัญอย่างไร

เหตุใดจึงควรให้ความสำคัญกับความกว้างของล้อรอก ถ้าคุณใช้เชือกที่มีขนาดเล็กกว่าล้อรอกหรือขนาดที่พอดี เชือกจะอยู่บนล้อรอก ไม่เกิดปัญหาขณะใช้งาน แต่หากคุณใช้เชือกที่มีขนาดใหญ่กว่าล้อรอก ถึงแม้ว่าเชือกดูพอดีกับรอก แต่เมื่อเชือกรับน้ำหนักในขณะใช้งาน เชือกจะเกิดการแผ่ขยายตัว และแบนออกด้านข้าง จนไปสัมผัสกับแผ่นด้านข้างรอก ทำให้เกิดการเสียดสีและแรงเสียดทาน ยิ่งทำให้การทดแรงไม่เกิดประสิทธิภาพ และรอกเกิดการสึกหรอจากด้านใน ทั้งเชือกและรอกก็จะมีอายุการใช้งานลดลงอีกด้วย

ชนิดของรอก Bushings และลูกปืน Bearings ประสิทธิภาพที่คุณเลือกได้

ล้อรอกที่หมุนไปบนแกนนั่น จะทำงานได้ต้องอาศัยแหวน Bushings หรือลูกปืน Bearings เพื่อให้เกิดการหมุนที่ราบรื่น โครงสร้างล้อรอกมีรูปแบบที่แตกต่างกันดังนี้ :

• รอกที่ใช้แหวนพลาสติก Plastic Bushings: แหวนของล้อรอกที่ทำจากพลาสติก เป็นรอกที่มีราคาถูกที่สุด เหมาะสำหรับใช้งานเบาๆ หรือยกวัตถุสิ่งของที่มีน้ำหนักไม่มาก ไม่ควรนำไปใช้รับน้ำหนักที่มากเกินไป อาจทำให้เสียรูปจนล้อหักหรือแตกและหยุดหมุนได้ สำหรับการใช้ยกบุคคลไม่ควรใช้ล้อรอกประเภทนี้ เนื่องจากอาจเสี่ยงต่อการชำรุดได้ง่าย
• แหวนโลหะชุบน้ำมันหรือจารบี Oilite Bushing: ล้อรอกที่ทำจากแหวนทองเหลืองหรือเหล็ก แต่เดิมถูกออกแบบเพื่อใช้กับเครื่องปั้มน้ำ แหวนประเภทนี้จะคุณภาพดีกว่าแหวนพลาสติกอยู่บ้าง เนื่องจากใช้วัสดุที่แข็งกว่า จึงไม่เสียรูปทรงหรือแตกง่ายในขณะรับน้ำหนัก แต่ยังมีปัญหาจาก แหวนที่ไม่ปิดผนึก มีช่องให้สิ่งสกปรกต่างๆ สามารถเข้าไปภายในล้อรอกได้ง่าย จึงยากต่อการทำความสะอาด และอาจเกิดการสะสมของสนิมภายใน ทำให้เกิดแรงเสียดทานเพิ่มขึ้นด้วย ตัวล้อรอกยังไม่ได้ถอดออก เพื่อทำความสะอาดคราบสกปรกต่างๆได้ จุดเด่นของรอกที่ใช้แหวนโลหะชุบน้ำมันหรือจารบี Oilite Bushing คือมีราคาถูกกว่าล้อรอกชนิดลูกปืนปิดผนึก Sealed Ball Bearings เหมาะสำหรับใช้รับน้ำหนักเบาถึงปานกลางและถ้าได้รับการบำรุงรักษาอย่างถูกต้อง ล้อรอกชนิดนี้ก็ยังเป็นตัวเลือกที่ดีกว่ารอกที่ใช้แหวนพลาสติก
• ล้อรอกชนิดลูกปืนปิดผนึก Sealed Ball Bearings: เป็นล้อรอกที่มีขั้นตอนการผลิตที่ซับซ้อน ต้องใช้ลูกปืนคุณภาพสูงและทนทาน กว่าการใช้แหวนสวมบนแกน Bushings ภายในล้อจะประกอบไปด้วยลูกปืนเล็กๆ จำนวนมาก ล้อรอกจะวิ่งได้ลื่นไหลกว่า ลดแรงเสียดทานได้ดีกว่า จุดเด่นของล้อรอกชนิดลูกปืนปิดผนึก Sealed Ball bearings คือไม่จำเป็นต้องได้รับการบำรุงรักษา ไม่จำเป็นต้องหยอดน้ำมันหรือจารบี และการใช้งานยังมีประสิทธิภาพที่สูงกว่าล้อรอกชนิดแหวนพลาสติก Plastic Bushings หรือแหวนโลหะชุบน้ำมัน Oilite Bushing หลายเท่า

ประสิทธิภาพของรอกกับการลดแรงเสียดทาน

ประสิทธิภาพของรอกคิดเป็นเปอร์เซ็นต์ หมายถึงความสามารถที่รอกช่วยลดแรงเสียดทาน เป็นหัวใจหลักในการเลือกซื้อรอก รอกที่ล้อรอกทำจากแหวนโลหะชุบน้ำมัน Oilite Bushing จะมีประสิทธิภาพการทำงานประมาณ 60-75% จาก 100% เมื่อเทียบกับรอกขนาดเดียวกัน ที่ทำจากล้อรอกชนิดลูกปืนปิดผนึก Sealed Ball Bearings ซึ่งมีประสิทธิภาพสูงถึง 75-90% โดยปกติเมื่อรอกรับน้ำหนักโหลดที่เพิ่มขึ้น ประสิทธิภาพการทำงานของรอกจะลดลง ยิ่งใช้รอกที่ไม่ได้มาตรฐานหรือประสิทธิภาพต่ำกว่า 50% ก็เท่ากับรอกไม่ได้ช่วยทดแรงให้คุณเลย กลับสิ้นเปลืองแรง และเป็นภาระในการใช้แรงดึงที่มากขึ้น เช่น ใช้ระบบรอกลากไปบนพื้นราบ , ใช้รอกประกอบเชือกถูไปบนเนิน, ขอบอาคาร, ปากถ้ำ, ปล่องท่อต่างๆ การใช้ชุดรอกโดยไม่แขวนรอก ไว้บนจุดยึดในแนวดิ่งที่เหมาะสม จะยิ่งทำให้การยกน้ำหนักเป็นได้ยาก หรือต้องใช้แรงดึงมากกว่าการไม่ใช้รอกเสียด้วยซ้ำ และยังลดอายุการใช้งานอุปกรณ์ เพิ่มความสึกหรอโดยไม่จำเป็นอีกด้วย

เลือกอย่างไร ไม่เปลืองแรง

หลักการพิจารณาเลือกรอกเพื่อใช้งานให้เหมาะสม อาจไม่สามารถเลือกและดูจากรูปในอินเตอร์เน็ตได้เพียงอย่างเดียว บางครั้งจะเห็นประสิทธิภาพได้ ก็ต่อเมื่อทดลองใช้งานจริงแล้วเท่านั้น รอกเป็นอุปกรณ์ที่ไม่สามารถแสวงเครื่อง เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพเทียบเท่ากับรอกคุณภาพสูงได้ ผู้ใช้งานมือใหม่หรือเริ่มต้นมองหารอกทดแรง อาจต้องลองผิดลองถูก หรือลงทุนเพิ่มในภายหลัง เพื่อให้ได้รอกที่มีประสิทธิภาพดี และประหยัดแรงกว่าเดิม อุปกรณ์บางอย่างอาจจะเหมาะสมที่จะเน้นราคาประหยัด แต่หากเป็นรอกซึ่งต้องใช้ทดแรง หรือยกบุคคลขึ้นลง ในงานที่มีความเสี่ยงแล้ว แนะนำให้คุณมองเลือกซื้อรอกคุณภาพดี เพื่อประหยัดแรงและลดความเสี่ยง อย่ากลัวว่ารอกดีดีจะต้องมีราคาสูงเสมอไป ในฐานะผู้แทนจำหน่ายจากโรงงานผลิตรอก ที่มีชื่อเสียงระดับโลก เรามีศูนย์ฝึกอบรมมาตรฐานสากล และมีรอกทดแรงเกือบทุกชนิด ซึ่งได้รับมาตรฐานความปลอดภัยที่ทั่วโลกยอมรับ ให้คุณเลือกอย่างประหยัดและคุ้มค่าครับ