กีฬา Formula 1 กับ Tribology 

ฟอร์มูล่าวัน (F1) เป็นกีฬาที่เสี้ยววินาทีอาจเป็นตัวกำหนดระหว่างการเป็นแชมป์กับอันดับสอง เพื่อให้แน่ใจว่าเครื่องยนต์สมรรถนะสูงเหล่านี้ทำงานอย่างเต็มประสิทธิภาพ ทุกองค์ประกอบและปัจจัยต้องได้รับการพิจารณาอย่างละเอียด รวมถึงปัจจัยที่เกี่ยวข้องกับแรงเสียดทาน การหล่อลื่น และการสึกหรอ นี่คือที่มาของวิทยาศาสตร์ไตรโบโลยี (Tribology) ซึ่งมีบทบาทสำคัญในการแข่งขัน F1 ที่เต็มไปด้วยความเร็ว โดยไตรโบโลยีมีอิทธิพลอย่างมากในการกำหนดประสิทธิภาพ ประสิทธิผล และอายุการใช้งานของรถแข่ง F1 ในทุก ๆ ด้าน

ประสิทธิภาพและประสิทธิผลของเครื่องยนต์

หัวใจสำคัญของรถ F1 ทุกคันคือเครื่องยนต์ที่ซับซ้อนและมีแรงม้าสูง ไตรโบโลยีมีความสำคัญอย่างยิ่งในการทำให้เครื่องยนต์ทำงานได้อย่างราบรื่นและมีประสิทธิภาพ เมื่อส่วนประกอบเช่นลูกสูบ ข้อเหวี่ยง และวาล์วทำงานร่วมกัน จะเกิดแรงเสียดทานที่ส่งผลให้พลังงานสูญเสียและการสึกหรอมากขึ้น ทีม F1 ใช้เวลาและทรัพยากรอย่างมากในการศึกษาพฤติกรรมแรงเสียดทานในเครื่องยนต์ เพื่อพัฒนาน้ำมันหล่อลื่นที่ลดการสูญเสียพลังงานเหล่านี้

น้ำมันเครื่องในรถ F1 ต้องทำหน้าที่หล่อลื่นชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวกว่า 300 ชิ้น ทนทานต่อแรง g ที่สูง และจัดการกับปัญหาแรงเสียดทานในสนามแข่ง F1 ทั้งหมดนี้ต้องทำพร้อมกับการลดการสึกหรอและรักษาประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ได้อย่างดีเยี่ยม ด้วยน้ำมันหล่อลื่นที่เหมาะสม ชิ้นส่วนเครื่องยนต์จะสามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น ส่งผลให้รถมีพลังมากขึ้นและประหยัดน้ำมันมากขึ้น เครื่องยนต์ของ F1 สามารถผลิตแรงม้าสูงถึง 1000 แรงม้าจากความจุเพียง 1.6 ลิตร ในขณะที่รถยนต์ทั่วไปเฉลี่ยเพียง 180-200 แรงม้าเท่านั้น

ระบบเบรก

หนึ่งในพื้นที่สำคัญที่แรงเสียดทานเป็นทั้งพันธมิตรและศัตรูใน F1 คือระบบเบรก

เบรกของ F1 มีลักษณะที่คล้ายคลึงกับเบรกในรถยนต์ทั่วไปมาก โดยคนขับเหยียบแป้นเบรกเพื่อกดกระบอกเบรกหลักสองกระบอก

ซึ่งหนึ่งกระบอกจะควบคุมล้อหน้าและอีกหนึ่งกระบอกควบคุมล้อหลัง การกดนี้จะสร้างแรงดันในของเหลว ซึ่งจะส่งตรงไปยังคาลิเปอร์เบรกที่มีลูกสูบหกลูกที่กดผ้าเบรกกับจานเบรกเพื่อล

ดความเร็วของรถ

แม้แรงเสียดทานจะเป็นสิ่งจำเป็นในการลดความเร็วของรถ แต่ความร้อนที่เกิดจากการเสียดสีระหว่างผ้าเบรกและจานเบรกอาจนำไปสู่การเบรกที่ลดลง ทีม F1 จึงต้องเข้าใจการปฏิสัมพันธ์ของไตรโบโลยีระหว่างผ้าเบรกและจานเบรก เพื่อออกแบบระบบที่มีประสิทธิภาพในการหยุดรถโดยไม่ลดทอนความน่าเชื่อถือ

การปฏิสัมพันธ์ระหว่างยางและสนามแข่ง

ยางมีบทบาทสำคัญในการทำงานของรถ F1 พื้นที่สัมผัสหรือส่วนของยางที่สัมผัสกับสนามแข่งโดยตรงเป็นแหล่งกำเนิดแรงยึดเกาะและแรงขับเคลื่อนสำหรับผู้ขับขี่

ไตรโบโลยีมีบทบาทสำคัญในการช่วยให้ทีม F1 เข้าใจการปฏิสัมพันธ์ของยางกับพื้นผิวสนามแข่ง อุณหภูมิ และสภาพแวดล้อมต่าง ๆ ขณะที่รถแข่งแล่นรอบสนาม ยางจะเสื่อมสภาพและสึกหรอจากความร้อนที่เกิดจากการเบรก การเร่ง และการเข้าโค้ง ซึ่งจะค่อย ๆ ถูกสึกหรอจากการเสียดสีกับพื้นผิวสนามแข่ง

เนื่องจากมีผู้ผลิตยางเพียงรายเดียวสำหรับรถ F1 (Pirelli) ทีม F1 ต้องทำการวิจัยและรวบรวมข้อมูลให้มากที่สุดจากผู้ขับขี่และระบบออนบอร์ดของรถ เพื่อทราบว่ายางชนิดใดที่เหมาะสมที่สุดสำหรับสถานการณ์ที่แตกต่างกัน ความรู้นี้ช่วยให้ทีมสามารถเลือกยางและกลยุทธ์ที่เหมาะสมสำหรับแต่ละการแข่งขัน เพื่อให้ได้แรงยึดเกาะและอายุการใช้งานของยางที่ดีที่สุด

ระบบเกียร์และการส่งกำลัง

การเปลี่ยนเกียร์ที่ราบรื่นและรวดเร็วเป็นสิ่งสำคัญใน F1 การล่าช้าเพียงเล็กน้อยอาจส่งผลให้เสียเวลา

หรือแย่กว่านั้น อาจเกิดความล้มเหลวทางกลไก การศึกษาด้านไตรโบโลยีเกี่ยวกับเกียร์และระบบเกียร์เป็นสิ่งที่ทีม F1 ให้ความสำคัญอย่างมาก เพราะผู้ขับขี่ต้องเปลี่ยนเกียร์เฉลี่ย 40-60 ครั้งต่อรอบ หรือรวมเป็นประมาณ 3000-3500 ครั้งต่อการแข่งขัน

เพื่อให้เห็นถึงความตึงเครียดที่ระบบเกียร์ F1 ต้องเผชิญ เปรียบเทียบกับเครื่องยนต์เบนซินของรถยนต์ทั่วไปที่มีรอบสูงสุดอยู่ที่ประมาณ 6000-9000 รอบต่อนาที ขณะที่เครื่องยนต์ของรถ F1 มีกำหนดรอบสูงสุดที่ไม่เกิน 15000 รอบต่อนาที! ในความเป็นจริงแล้ว ผู้ขับขี่จะเปลี่ยนเกียร์ได้เร็วและบ่อยมาก จึงใช้การเปลี่ยนเกียร์ผ่านแป้นควบคุมอิเล็กทรอนิกส์บนพวงมาลัยที่เชื่อมต่อและควบคุมโดยคอมพิวเตอร์ออนบอร์ด แทนที่จะเปลี่ยนเกียร์ด้วยตนเอง

ระบบเกียร์มีชิ้นส่วนที่เชื่อมต่อกันหลายร้อยชิ้นที่ต้องเคลื่อนที่ผ่านกันอย่างมีประสิทธิภาพ การหล่อลื่นและการปกป้องเกียร์ที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงเหล่านี้จึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง และการวิจัยอย่างต่อเนื่องในการปรับปรุงสูตรน้ำมันหล่อลื่นต่าง ๆ และค้นหาน้ำมันหล่อลื่นที่เหมาะสมที่สุดสำหรับระบบเกียร์แต่ละแบบเป็นสิ่งที่ทีม F1 ไม่สามารถละเลยได้

ความน่าเชื่อถือและอายุการใช้งาน

ความน่าเชื่อถือและการบำรุงรักษารถ F1 ตลอดฤดูกาลการแข่งขันเป็นผลมาจากทุกจุดที่กล่าวมาข้างต้น ด้วยการแข่งขันที่มักจะยาวนานเกือบสองชั่วโมง และฤดูกาลการแข่งขันที่มีการแข่งขันหลายสนาม ความน่าเชื่อถือจึงมีความสำคัญไม่แพ้ความเร็ว ความล้มเหลวในส่วนประกอบใด ๆ อาจทำให้ทีมต้องสูญเสียโอกาสในการคว้าแชมป์ได้ ไตรโบโลยีช่วยให้วัสดุที่เลือกใช้ในส่วนต่าง ๆ ของรถ ตั้งแต่เครื่องยนต์ไปจนถึงระบบกันสะเทือน และจากระบบเกียร์ไปจนถึงยาง มีความทนทานต่อการสึกหรอและสามารถรับแรงกดดันอย่างมหาศาลจากการแข่งขันได้

แม้ไตรโบโลยีอาจถูกมองข้ามในการพูดคุยเรื่อง F1 แต่ความสำคัญของไตรโบโลยีในกีฬานี้เป็นสิ่งที่ไม่ควรมองข้าม อิทธิพลของไตรโบโลยีในกีฬาฟอร์มูล่าวันไม่ได้จำกัดอยู่แค่การหล่อลื่นเครื่องยนต์ แต่ยังครอบคลุมไปถึงการออกแบบรถและกลยุทธ์ในการแข่งขัน เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือสูงสุด เมื่อ F1 ยังคงผลักดันขีดจำกัดของเทคโนโลยีและความเร็ว การทำความเข้าใจและการปรับปรุงปฏิสัมพันธ์ระหว่างพื้นผิวที่เคลื่อนที่สัมพัทธ์กันจะยังคงเป็นสิ่งสำคัญที่ทีมต้องคำนึงถึง

เครื่องทดสอบ Tribology มีความสำคัญในกระบวนการพัฒนาสารหล่อลื่น และตัวแปรควบคุมกลไกภายในรถ F1 รวมถึงการหล่อลื่นในรถและเครื่องจักรอื่นๆ

แบรนด์ PCS Instrument ประเทศอังกฤษ ผลิตและจำหน่ายเครื่องวิเคราะห์และทดสอบทางด้านไตรโบโลยีที่มีฐานการติดตั้ง และงานวิจัยมากกว่า 1,000 ชิ้น ทั่วโลก ซึ่งทาง Chemical House ได้มีการพูดถึงเรื่อง HFRR and MTM for Tribology ไว้ด้วย

CH เป็นตัวแทนจำหน่ายครื่องทดสอบจากแบรนด์ PCS Instrument รายเดียวในประเทศไทย

ที่มา: PCS Instrument

สามารถติดต่อ บริษัท Chemical House & Lab Instrument หากต้องการข้อมูลเพิ่มเติม

โทร: 02-1844000

อีเมล: ptsales@chemihouse.com

หรือ Line OA หรือ Add line จาก QR Code ด้านล่าง