Air Clutch

အင္းစိန္ G.T.I တုန္းက၊ Industrial Electronics သင္ေပးခဲ႔တဲ႔၊ ဆရာမနဲ႔ Facebook မွာ၊ ေတြ႔တဲ႔အခါ၊ အေတြ ႔အႀကံဳထဲက၊ အေႀကာင္းေတြကို အေၿခခံၿပီးေရးဖို႔၊ အႀကံေပးတဲ႔အတြက္၊ ဒီ post ေလးကိုေရးၿဖစ္ပါတယ္။ ဒီ post ေလးမွာ၊ ႀကံဳဖူးတဲ႔ Transmission gear box နဲ႔ Air Clutch အေႀကာင္းေလးကိုေဖာ္ၿပ ပါ႔မယ္။ Air clutch ဆိုတာကို၊ (၁၉၃၆) ခုနွစ္မွာ၊ Thomas Fawick ဆိုသူက၊ စတင္တီထြင္ခဲ႔တာၿဖစ္ ပါတယ္။

Direct coupling အေနနဲ႔မသံုးပဲ၊ Clutch ကိုထည္႔သြင္းတတ္ဆင္တဲ႔ ရည္ရြယ္ခၽက္ကေတာ႔၊ primer mover ရဲ႕ out put ကို၊ လိုအပ္တဲ႔အခါ clutch ကို၊ engage လုပ္ၿပီးရယူဖို႔နဲ႔၊ မလိုအပ္တဲ႔အခါ dis-engage လုပ္နိဳင္ဖို႔ၿဖစ္ ပါတယ္။

Fig. Generator with Clutch

တခါက၊ Medium speed 4 stroke, 1200 KW engine မွတဆင္႔၊ Reduction gear box ခံၿပီး၊ Pumps ေတြ ကိုေမာင္းတဲ႔ system မွာ၊ Air clutch ကို သံုးထားတာေတြ႔ခဲ႔ရပါတယ္။ အဲဒီလို Air clutch ေတြကိုသံုးၿပီး၊ Transmission gear box မွတဆင္႔ Generator ေတြကိုလည္းေမာင္းေလ့ရိွပါတယ္။ Generator ေတြကို၊ transmission gear နဲ႔ အသံုးၿပဳတဲ႔အခါ၊ gear box မွာ၊ thrust force ကိုရေစဖို႔၊ Thrust Roller Bering အုပ္စုမွ၊ cylinder bore - cylindrical roller bearing ေတြကို အသံုးၿပဳပါတယ္။ Rooling Bearings အေႀကာင္းကိုေတာ႔၊ ဒီေနရာမွာ ၿပန္ဖတ္နိဳင္ပါတယ္။

Fig. Prime mover's fly wheel, intermediate shaft, plumber block and gear box input clutch assembly  

Fig. Cargo pump transmission gear box

prime mover နဲ႔ gear box ကို၊ intermediate shaft နဲ႔ဆက္သြယ္တဲ႔အခါ၊ plumber block မွာ၊ tapered bore - cylindrical roller bearing ေတြကို အသံုးၿပဳပါတယ္။ အလားတူပဲ၊ pumps ေတြ ကိုေမာင္းနွင္ဖို႔၊ transmission gear box ကိုထည္႔သြင္းတတ္ဆင္တဲ႔အခါ၊ Thrust Roller Bering အုပ္စုမွ၊ cylinder bore နဲ႔ tapered bore cylindrical roller bearing ေတြကို အသံုးၿပဳပါတယ္။ Bearing နံပါတ္မွာ၊ (2) ဆိုတဲ႔ ဂဏန္းနဲ႔ စတဲ႔ Rooling bearings ေတြဟာ၊ Thrust Roller Bearings ေတြၿဖစ္ပါတယ္။

ကၽြန္ေတာ္ႀကံဳခဲ႔ရတာကေတာ႔၊ cylindrical roller bearing ရဲ႕၊ bearing cone ကြဲသြားၿပီး၊ အစအနေတြ gear box ထဲကၽကာ၊ gear teeth ေတြ ပဲ႔ထြက္ကုန္သလို၊ defected bearing ေႀကာင္႔၊ shaft ဟာလည္း mis-alignment ၿဖစ္သြားၿပီး၊ shaft seal ပါ၊ leak ၿဖစ္ကာ၊ gear lubricating oil ေတြ leakage ယိုကၽလာ ပါတယ္။ bearing cone ကြဲသြားတဲ႔ အထိ၊ defected ၿဖစ္တဲ႔အတြက္၊ root of cause ကိုရွာႀကည္႔ရ ပါေတာ႔တယ္။ vibration ေႀကာင္႔ ၿဖစ္နိဳင္သလို၊ mis-alignment ေႀကာင္႔လည္းၿဖစ္နိဳင္ပါတယ္။

  

Fig. Gear box input shaft alignment

Gear box ရဲ႕ input နဲ႔ out put shaft ေတြကို၊ dial gauge သံုးၿပီး alignment စစ္ေဆးႀကည္႔တဲ႔ အခါ၊ primer mover ၿဖစ္တဲ႔ engine fly wheel နဲ႔ gear box ႀကားမွ intermediate shaft ဟာ mis-alignment ၿဖစ္ေနတာ၊ ေတြ႔ရပါတယ္။ intermediate shaft ကို၊ secured ဖမ္းထားတဲ႔ plumber block ဟာေနရာေရြ႔သြားတဲ႔အတြက္ mis-alignment ၿဖစ္ေပါါရတာၿဖစ္ပါတယ္။  

Fig. Crankshaft deflection

Fig. Dial gauge position

Torsional vibration ေႀကာင္႔၊ mis-alignment ၿဖစ္ေပါါရတာလို႔ယူဆၿပီး၊ primer mover ၿဖစ္တဲ႔ engine ကိုပါ စစ္ေဆးရပါေတာ႔တယ္။ engine ရဲ႕ crank case doors ေတြကိုဖြင္႔ၿပီး၊ crank shaft ရဲ႕ crank pin unit တခုၿခင္း ကို၊ dial gauge ကိုသံုးၿပီး၊ crank shaft deflection ယူႀကည္႔တဲ႔အခါ၊ ရရိွလာတဲ႔ readings ေတြဟာ၊ allowable limit အတြင္းမွာရိွတာကိုေတြ႔ရပါတယ္။

Fig. Crankshaft thrust pad measurement

Fly wheel အနီးမွ No. 6 unit crank pin နဲ႔ No. 7 main bearing cap ႀကားမွ၊ thrust pad ရဲ႕ clearance ကို တိုင္းႀကည္႔တဲ႔အခါ၊ 0.86 mm ေလာက္ clearance ရိွေနတာကိုေတြ႔ရပါတယ္။ thrust pad အေနနဲ႔ 0.86 mm ဆိုတာ၊ အေတာ္႔ကို ႀကီးမားတဲ႔ clearance ၿဖစ္ၿပီး၊ crank shaft မွတဆင္႔ torsional vibration ကိုၿဖစ္ေပါါေစတဲ႔ အဓိကအေႀကာင္းရင္း root of cause ပဲၿဖစ္ပါတယ္။

Transmission gear box ရဲ႕ power ဟာ 2 x 250 KW ရိွၿပီး၊ pump (၂) လံုးကိုေမာင္းဖို႔၊ clutch (၂) စံု နဲ႔ အတူ၊ out put shaft (၂) ေခၽာင္းတတ္ဆင္ထားပါ တယ္။ Gear ratio အေနနဲ႔ 1 : 1.818 ရိွၿပီး၊ in put မွာ 650 rpm နဲ႔ out put 550 rpm ရိွပါတယ္။ အသံုးၿပဳထားတဲ႔ Gears ေတြဟာ၊ Parallel Axis Gear အုပ္စုမွ၊ Helical Gears ေတြ ၿဖစ္ပါတယ္။ တတ္ဆင္ထားတဲ႔ pumps ေတြက၊ screw pump ေတြ ၿဖစ္ၿပီး၊ capacity အေနနဲ႔ 350 Cu. meter per hour ရိွပါတယ္။ 

Fig. Helical Gears

Gear ေတြကို၊ Parallel Axis Gears, Perpendicular Axis Gears, Crossed Axis Gear နဲ႕ Planetary Gear ဆိုၿပီး ခြဲၿခားနိဳင္ပါတယ္။ Parallel Axis Gears ေတြမွာ Spur Gears, Helical Gears နဲ႕ Double Helical or Herringbone Gears တို႕ပါဝင္ပါတယ္။

Fig. Parallel Axis Gears

Perpendicular Axis Gears ေတြကို၊ ခြဲၿခားႀကည္႕တဲ႕အခါ Non Intersecting Perpendicular Axis Gear ေတြနဲ႕ Intersecting Perpendicular Axis Gears ေတြဆိုၿပီး၊ ေတြ့ရပါတယ္။ တနည္းအားၿဖင္႕ Worm Gears ေတြနဲ႕ Bevel Gears ေတြဟာ Perpendicular Axis Gears အမၽိဳးအစားေတြၿဖစ္ပါတယ္။

Fig. Perpendicular Axis Gears

Fig. Crossed Axis Gears

Fig. Planetary Gears

Gear အသစ္ေတြမွာရင္၊ အခၽိန္ေပးၿပီး ေစာင္႔ရမွာၿဖစ္တဲ႔အတြက္။ အသစ္မလဲေတာ႔ပဲ grinding လုပ္ကာ ၿပန္သံုးခဲ႔ပါတယ္။ ပဲ႔ထြက္သြားတဲ႔ ေနရာေတြမွာ၊ ဖို႔ထားတဲ႔ အသားဟာ အေႀကာင္းတစံုေႀကာင္႔၊ ၿပန္ပဲ႔ထြက္ သြားနိဳင္တဲ႔အတြက္၊ re-built ၿပန္မလုပ္ေတာ႔ပါဘူး။ ဆိုးဆိုးရြားရြားအေနအထားအထိ၊ ပဲ႔ထြက္သြားတဲ႔ အခါ၊ gear အသစ္လဲဖို႔၊ လိုပါလိမ္႔မယ္။ အသစ္ရဖို႔၊ အခၽိန္ေပးၿပီး၊ မေစာင္႔နိဳင္ရင္ေတာ႔၊ Gear ကို၊ Material analysis လုပ္ကာ၊ material composition အတိုင္း၊ strength တန္ဖိုး အနီးစပ္ဆံုး၊ raw metal ကိုရွာၿပီး၊ machine ခုတ္ကာ၊ fabrication လုပ္နိဳင္ပါတယ္။

Fig. Pressure regulating unit

တတ္ဆင္ထားတဲ႔ Clutch ကေတာ႔၊ maximum pressure 7 bar သာရိွတဲ႔၊ Control air ကိုသံုးထားတဲ႔၊ Clutch ပဲၿဖစ္ပါတယ္။ Control air ကိုေတာ႔ main air vessel မွ၊ maximum pressure 30 bar ရိွတဲ႔၊ main air ကို၊ pressure regulating unit တတ္ဆင္ၿပီးရယူပါတယ္။

Fig. Element Unit

Fig. RD coupling

Air clutch မွာ၊ ပါဝင္တဲ႔အဓိက အစိတ္အပိုင္း (၂) ခုကေတာ႔ Element unit နဲ႔ RD coupling လို႔ေခါါတဲ႔၊ Reduction coupling တို႔ပဲၿဖစ္ပါတယ္။ RD coupling ဟာ၊ primer mover ရဲ႕ out put shaft မွာ၊ direct coupling အေနနဲ႔ တတ္ဆင္ထားတဲ႔၊ unit ၿဖစ္ပါတယ္။ ‘RD’ coupling ကို၊ အတြင္းမွာ synthetic rubber ၿဖစ္တဲ႔၊ neoprene နဲ႔ ၿပဳလုပ္ထားၿပီး၊ အေပါါမွ metal drum နဲ႔ အုပ္ထားတဲ႔အတြက္၊ torsional vibration ကိုခံနိဳင္ရည္ ရိွပါတယ္။

Transmission gear box ရဲ႕ input shaft မွာေတာ႔၊ element unit ကို၊ direct coupling အေနနဲ႔ တတ္ဆင္ထား ပါတယ္။ အလားတူ transmission gear box ရဲ႕ out put shaft မွာ၊ RD coupling ကို တတ္ဆင္ထားၿပီး၊ pumps ေတြရဲ႕ input လို႔ေခါါတဲ႔၊ driven shaft မွာ element unit ကို၊ direct coupling အေနနဲ႔တတ္ဆင္ထား ပါတယ္။

Fig. Element unit - neoprene cord actuating tube and fraction pads

Element unit ရဲ႕အတြင္းဖက္မွာ၊ fraction pads ေ တြကို၊ ထည္႔သြင္းတတ္ဆင္ထားပါတယ္။ fraction pads ေတြ ရဲ႕အေပါါမွာေတာ႔၊ neoprene cord actuating tube ကိုတတ္ဆင္ထားၿပီး၊ cord actuating tube ကို၊ metal housing drum နဲ႔အေပါါမွ အုပ္ထားပါတယ္။ Air regulating unit မွ၊ maximum pressure 7 bar ခန္႔ရိွတဲ႔၊ pressurized air ကို၊ neoprene cord actuating tube အတြင္းသို႔၊ ေပးသြင္း လိုက္တဲ႔အခါ၊ tube ဟာ၊ expand ကားသြားၿပီး၊ fraction pads ေတြကို RD coupling surface ဖက္သို႔ တြန္းထုတ္ပါတယ္။ fraction pads ေတြ RD coupling နဲ႔ ကပ္သြားတဲ႔အခါ၊ transmission gear box ရဲ႕ input shaft ဟာ၊ စတင္လည္ပတ္ ပါတယ္။

Fig. Rotor seal 

Pressurized air ကို၊ element unit အတြင္းသို႔ေပးသြင္းတဲ႔အခါ၊ gear box shaft ရဲ႕ element unit တတ္ဆင္ ထားၿခင္း မရိွတဲ႔ shaft ဖက္အၿခမ္း၊ တနည္းအားၿဖင္႔ non-driven end မွာတတ္ဆင္ထားတဲ႔ rotor seal မွတဆင္႔ေပးသြင္းပါတယ္။ ball bearing ထည္႔သြင္းတတ္ဆင္ထားတဲ႔အတြက္၊ rotor seal ရဲ႕ အတြင္းဖက္ အစိတ္အပိုင္းေတြသာ၊ shaft နဲ႔ အတူလိုက္ပါလည္ပတ္ေနမွာၿဖစ္ပါတယ္။ အၿပင္ အစိတ္အပိုင္း ကေတာ႔ လည္ပတ္ေနၿခင္းမရိွတဲ႔အတြက္၊ stationary unit အေနနဲ႔ Air regulating unit မွ၊ pressurized air ကို တိုက္ရိုက္ေပးသြင္းနိဳင္ပါတယ္။ 

 

shaft မွာ air passage ထည္႔သြင္းထားတဲ႔ အတြက္၊ non-driven end မွတဆင္႔ ဝင္လာတဲ႔ pressurized air ဟာ၊ driven end ဖက္မွ၊ Element unit ရဲ႕ metal housing drum သို႔ေပးသြင္းပါတယ္။ metal housing drum ဟာ pressurized air ကို၊ cord actuating tube အတြင္း၊ ဝင္ေရာက္ေစၿခင္းေႀကာင္႔ tube ဟာ၊ expand ကားသြားတာ ၿဖစ္ပါတယ္။

Air clutch ေတြကို၊ transmission gear box နဲ႔တြဲသံုးတဲ႔၊ Generator နဲ႔ Pumps ေတြမွာသာမက၊ Can Making Process, Metal Forming Process, Rubber Processing, Commercial Laundry, Oil Field, Tire Building နဲ႔ Paper Mill စတဲ႔လုပ္ငန္းေတြမွာပါအသံုးၿပဳႀကပါတယ္။ RD coupling နဲ႔ Element ဟာ synthetic rubber ၿဖစ္တဲ႔၊ neoprene နဲ႔ၿပဳလုပ္ထားတဲ႔အတြက္၊ torsional vibration ကို ခံနိဳင္ရည္ရိွ သလို၊ ေတာ္ရံုတန္ရံု mis-alignment ၿဖစ္ရံုနဲ႔၊ မပၽက္စီးနိဳင္တာ၊ ေတြ႔ရပါတယ္။

ဒါေပမယ္႔ synthetic rubber ကိုသံုးထားတဲ႔အတြက္၊ သက္တမ္းအားၿဖင္႔ အမၽားဆံုး (၅) နွစ္ခံသာခံၿပီး၊ RD coupling ကြဲအက္တတ္သလို၊ cord actuating tube လည္း ကြဲအက္တတ္တာကို၊ ေတြ႔ရပါတယ္။ အကယ္၍ အေႀကာင္းတစံုတခုေႀကာင္႔ synthetic rubber ကြဲအက္တဲ႔အခါ၊ Clutch ကိုအသံုးမၿပဳပဲ၊ direct coupling အေနနဲ႔ တိုက္ရိုက္အသံုးၿပဳနိဳင္ဖို႔၊ fitting plate ေတြထည္႔သြင္းတတ္ဆင္ထားေလ့ ရိွပါတယ္။ Element unit ကို၊ သက္တမ္းေစ႔ အၿပင္ နွစ္အနည္းငယ္ပိုကာ၊ သံုးခၽင္ရင္ေတာ႔ pressurized air ကို၊ maximum 7 bar အထိမသံုးပဲ၊ 4. 8 ~ 5. 6 bar ေလာက္မွာ regulating unit မွ၊ maintain လုပ္ကာ အသံုးၿပဳပါလို႔၊ အႀကံေပးပါရေစ ခင္ဗၽား။

Credit to : ကိုထြန္း, ကိုေပါတာလူး

Image credit to : http://www.rikind.com/, http://hfoplant.blogspot.com/, http://www.maritime.org/, http://www.macequipment.com/

Remark : All images herein this website are for use of educational purpose only. The owner of this web site is not responsible for the consequences in case of violation to copyright, trademark, patent or other intellectual property rights of any third party.