การผลิตเพลาท้ายเรือและเพลากลาง

เพลาท้ายเรือและเพลากลางเป็นส่วนประกอบสำคัญในระบบขับเคลื่อนของเรือ ทำหน้าที่ส่งกำลังจากเครื่องยนต์หลักไปยังใบพัด เพื่อขับเคลื่อนเรือไปข้างหน้า

1. เพลาท้ายเรือ

เพลาท้ายเรือเป็นเพลาที่เชื่อมต่อกับใบพัดโดยตรงในระบบขับเคลื่อนของเรือ ตั้งอยู่ที่ท้ายเรือ ทำหน้าที่ส่งกำลังจากเพลากลางหรือเครื่องยนต์หลักไปยังใบพัด เพื่อขับเคลื่อนเรือไปข้างหน้า

หน้าที่

• การส่งกำลัง：ส่งกำลังหมุนจากเพลากลางหรือชุดเกียร์ทดรอบไปยังใบพัด
• การรับภาระ：รับแรงขับ แรงบิด และการสั่นสะเทือนและการกระแทกจากการเดินเรือ
• การซีลและการหล่อลื่น：ป้องกันน้ำทะเลเข้าสู่ตัวเรือผ่านอุปกรณ์ซีลเพลาท้าย (เช่น ซีลน้ำมันหรือซีลน้ำ) และลดแรงเสียดทานผ่านระบบหล่อลื่น

การออกแบบและลักษณะโครงสร้าง

• โครงสร้าง：
  • โดยทั่วไปเป็นเพลารูปทรงกระบอกยาว ความยาวขึ้นอยู่กับขนาดของเรือ (ตั้งแต่ไม่กี่เมตรถึงหลายสิบเมตร)
  • ปลายด้านหนึ่งเชื่อมต่อกับใบพัด และปลายอีกด้านหนึ่งเชื่อมต่อกับเพลากลางหรือชุดเกียร์ผ่านข้อต่อ
  • มักติดตั้งท่อเพลาท้าย (Stern Tube) ซึ่งมีตลับลูกปืน (โดยทั่วไปเป็นตลับลูกปืนหล่อลื่นด้วยน้ำมันหรือน้ำ) รองรับการหมุนของเพลา
• การซีลเพลาท้าย：
  • ซีลหล่อลื่นด้วยน้ำมัน：ใช้ซีลน้ำมันและปลอกกันรั่วเพื่อป้องกันน้ำทะเลซึมเข้าไป
  • ซีลหล่อลื่นด้วยน้ำ：ใช้วัสดุทนการสึกหรอ (เช่น ยางหรือวัสดุผสม) เหมาะสำหรับข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อม
• ตลับลูกปืน：ภายในท่อเพลาท้ายมักมีตลับลูกปืนเพลาท้ายด้านหน้าและด้านหลัง วัสดุส่วนใหญ่เป็นโลหะผสมสีขาว โลหะผสมทองแดง หรือวัสดุผสมโพลีเมอร์
• ขนาด：เส้นผ่านศูนย์กลางออกแบบตามกำลังของเครื่องยนต์หลักและภาระของใบพัด ช่วงทั่วไปคือ 50 มม. ~ 500 มม.

วัสดุ

• เหล็กกล้าตีขึ้นรูป (เช่น 35CrMo, 40CrNiMo)：มีความแข็งแรงสูง (ความต้านทานแรงดึง ≥ 600 MPa) มีความเหนียวสูง เหมาะสำหรับเรือขนาดใหญ่
• สแตนเลส (เช่น 316L, 17-4PH)：ทนต่อการกัดกร่อน เหมาะสำหรับการสัมผัสกับน้ำทะเลในระยะยาว
• การเคลือบพื้นผิว：ส่วนที่สัมผัสกับภายนอกของเพลาท้ายมักชุบโครเมียมหรือเคลือบสารป้องกันการกัดกร่อน ปลอกเพลา (Sleeve) อาจใช้โลหะผสมทองแดงหรือสแตนเลสเพื่อป้องกันการกัดกร่อน

สถานการณ์การใช้งาน

• เรือพาณิชย์ (เช่น เรือบรรทุกสินค้าเทกอง เรือบรรทุกน้ำมัน เรือบรรทุกตู้คอนเทนเนอร์)
• เรือรบ เรือประมง เรือยอชท์ ฯลฯ
• เรือพิเศษ (เช่น เรือดำน้ำ เรือสำรวจวิจัย) ต้องมีการออกแบบเพลาท้ายที่มีความแม่นยำสูงขึ้น

2. เพลากลางเรือ

เพลากลางเป็นเพลาส่งกำลังที่เชื่อมต่อเครื่องยนต์หลัก (หรือชุดเกียร์ทดรอบ) กับเพลาท้าย ตั้งอยู่ในห้องเครื่องของเรือ ทำหน้าที่ส่งกำลังจากเครื่องยนต์หลักไปยังเพลาท้าย

หน้าที่

• การส่งกำลัง：ส่งกำลังหมุนจากเครื่องยนต์หลักหรือชุดเกียร์ไปยังเพลาท้าย เพื่อขับเคลื่อนใบพัด
• การลดการสั่นสะเทือนและการจัดแนว：ดูดซับการสั่นสะเทือนผ่านข้อต่อและตลับลูกปืนกลาง เพื่อให้มั่นใจว่าการส่งกำลังราบรื่น
• การปรับความยาว：ตามรูปแบบห้องเครื่อง เพลากลางสามารถประกอบด้วยหลายส่วนที่เชื่อมต่อกันด้วยหน้าแปลนหรือข้อต่อ

การออกแบบและลักษณะโครงสร้าง

• โครงสร้าง：
  • ประกอบด้วยเพลารูปทรงกระบอกส่วนเดียวหรือหลายส่วน ความยาวขึ้นอยู่กับระยะทางจากห้องเครื่องไปยังเพลาท้าย (ตั้งแต่ไม่กี่เมตรถึงหลายสิบเมตร)
  • เชื่อมต่อกับเครื่องยนต์หลัก ชุดเกียร์ และเพลาท้ายผ่านหน้าแปลน ข้อต่อ หรือร่องลิ่ม
  • ติดตั้งตลับลูกปืนกลาง (โดยทั่วไปเป็นตลับลูกปืนแบบเลื่อนหรือตลับลูกปืนเม็ดกลม) เพื่อรองรับการหมุนของเพลา
• ข้อกำหนดในการจัดแนว：เพลากลางต้องจัดแนวอย่างแม่นยำ (ค่าเบี่ยงเบน < 0.05 มม./ม.) เพื่อหลีกเลี่ยงการสั่นสะเทือนและการสึกหรอของตลับลูกปืนก่อนเวลาอันควร
• ข้อต่อ：ข้อต่อแบบยืดหยุ่นที่ใช้กันทั่วไป (เช่น แบบยางหรือแบบสปริงเหล็ก) ดูดซับการสั่นสะเทือนของเครื่องยนต์หลัก เพื่อปกป้องระบบเพลา
• ขนาด：เส้นผ่านศูนย์กลางขึ้นอยู่กับกำลังของเครื่องยนต์หลัก (ตั้งแต่หลายสิบมิลลิเมตรถึงหลายร้อยมิลลิเมตร) โดยทั่วไปจะเล็กกว่าเพลาท้ายเล็กน้อย

วัสดุ

• เหล็กกล้าตีขึ้นรูป (เช่น 40Cr, 42CrMo)：มีความแข็งแรงสูง มีความเหนียวสูง เหมาะสำหรับเรือที่มีกำลังสูง
• เหล็กกล้าผสม (เช่น 35CrNiMo)：ใช้ในสถานการณ์ที่มีภาระสูง มีประสิทธิภาพในการต้านทานความล้าที่ดีเยี่ยม
• การเคลือบพื้นผิว：ขัดหรือชุบโครเมียมบนพื้นผิวเพลา เพื่อลดแรงเสียดทาน ฐานรองตลับลูกปืนอาจใช้โลหะผสมทองแดงหรือโลหะผสมสีขาว

สถานการณ์การใช้งาน

• เรือขนาดใหญ่：เพลากลางมีความจำเป็นเมื่อระยะห่างระหว่างเครื่องยนต์หลักและเพลาท้ายยาว (เช่น เรือบรรทุกสินค้าเทกอง เรือบรรทุกน้ำมัน)
• เรือขนาดกลางและขนาดเล็ก：หากเครื่องยนต์หลักอยู่ใกล้กับเพลาท้าย อาจละเว้นเพลากลางและเชื่อมต่อกับเพลาท้ายโดยตรง
• เรือที่มีระบบเพลาหลายชุด：เช่น เรือที่มีใบพัดคู่ แต่ละระบบขับเคลื่อนต้องมีเพลากลางอิสระ

3. ความสัมพันธ์ระหว่างเพลาท้ายและเพลากลาง

• ห่วงโซ่การส่งกำลัง：เครื่องยนต์หลัก → เพลากลาง (ถ้ามี) → เพลาท้าย → ใบพัด ประกอบเป็นระบบขับเคลื่อนที่สมบูรณ์
• การทำงานร่วมกันในการออกแบบ：
  • เส้นผ่านศูนย์กลาง วัสดุ และตลับลูกปืนของทั้งสองจะต้องได้รับการออกแบบให้สอดคล้องกัน เพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพการส่งกำลังและความเสถียรของระบบ
  • เพลาท้ายสัมผัสกับน้ำทะเลโดยตรง จึงต้องมีมาตรการป้องกันการกัดกร่อนที่แข็งแกร่งกว่า เพลากลางอยู่ในห้องเครื่อง โดยเน้นที่การจัดแนวและการลดการสั่นสะเทือน
• การติดตั้งและการสอบเทียบ：เมื่อทำการติดตั้ง ต้องใช้เครื่องมือจัดแนวด้วยเลเซอร์หรือไดอัลเกจ เพื่อให้แน่ใจว่าค่าเบี่ยงเบนของระบบเพลา < 0.05 มม./ม. เพื่อป้องกันการสั่นสะเทือนและการสึกหรอ