รถแบ็คโฮ (backhoe) เป็นรถขุดดิน (excavator) ชนิดหนึ่ง ซึ่งรถขุดทั้งหมดนั้นมีอยู่หลายแบบ เช่น

1.รถขุดลาก (dragline excavator) ขุดโดยใช้เครื่องกว้านลากถังตักดินด้วยสายสลิงใช้ในงานก่อสร้างขนาดใหญ่ เช่นการชลประทาน

รูปที่ 1 dragline excavator

2.รถขุดแบบล้อตัก (bucket wheel excavator) หรือ trencher สำหรับงานขนาดใหญ่มากขึ้นไปอีก เป็นแบบที่เก่าแก่ที่สุด ทั้งสองแบบแรกมีขนาดใหญ่ไม่สะดวกในการเคลื่อนย้ายสำหรับการก่อสร้างในเขตเมือง

รูปที่ 2 bucketwheel excavator

3.รถขุดแบบอื่นๆ เช่นรถขุดแบบตักหน้า (power shovel) รวมทั้งรถแบ็คโฮ ซึ่งชนิดที่มีความนิยมมากที่สุดในงานก่อสร้างทั่วไป ใช้การขุดแบบตักหลังเหมือนกับจอบ (hoe) ตักมาด้านหลังโดยใช้กระบอกสูบไฮดรอลิก บางครั้งจึงเรียกว่า hydraulic shovel หรือพลั่วไฮดรอลิก รถแบ็คโฮมีทั้งแบบล้อยาง ตามรูปที่ 3 ซึ่งมีความคล่องตัวสูง และมักจะมีแขนขุดแบ็คโฮอยู่ด้านหนึ่ง และอาจจะติดตั้งชุดตักดิน (loader) อยู่อีกด้านหนึ่งไปด้วย ในประเทศไทย รถแบ็คโฮ มักจะถูกเรียกอย่างผิดๆว่า แมคโค ที่ไม่ได้มีความเกี่ยวข้องอะไรกันเลย ในญี่ปุ่น บางคนเรียกว่ารถ”ยุมโบ” ตามชื่อรุ่นรถแบคโฮของมิตซูบิชิ “yumbo” ที่ขายดีมาก ซึ่งมีที่มาจากบริษัทฝรั่งเศส SICAM ที่มิตซูบิชิได้รับอนุญาตให้นำสิทธิบัตรมาผลิต ส่วนประเทศอื่นก็เรียกต่างกันไป

รูปที่ 3 รถขุดตักแบบล้อยาง (backhoe wheel loader)

ในที่นี้จะกล่าวถึงเฉพาะส่วนประกอบของรถขุดแบบตีนตะขาบ (crawler excavator) ซึ่งสามารถรับโหลดได้มากกว่าแบบล้อยาง และเป็นแบบที่มีการใช้งานมากที่สุด มีทั้งแบบที่ตีนตะขาบ (track) เป็นเหล็ก และแบบที่เป็นแทรคยางสำหรับรถขนาดเล็ก ส่วนประกอบต่างๆ ของรถแบ็คโฮแบบตีนตะขาบขนาดที่ใช้กันทั่วไปมีชื่อเรียกตามรูปที่ 4

รูปที่ 4 ส่วนประกอบของรถแบ็คโฮแบบตีนตะขาบ

รถแบ็คโฮแบบที่นิยมในปัจจุบัน จะมีองค์ประกอบหลักสามส่วนได้แก่

• โครงสร้างส่วนบน (upper structure, revolving unit) หรือส่วนเอวที่หมุนหรือสวิงได้รอบ เป็นโครงสร้างที่ติดตั้งเครื่องยนต์,ระบบไฮดรอลิก,ห้องควบคุม และชุดแขนขุดสำหรับการทำงาน

รูปที่ 5 อุปกรณ์ระบบไฮดรอลิกบางส่วนของรถแบ็คโฮใน revolving unit

• ชุดแขนขุด (backhoe) ติดตั้งอยู่บนส่วนลำตัวโครงสร้างส่วนบน ประกอบด้วย บูม (boom) ซึ่งยึดเข้ากับส่วนลำตัว และขับเคลื่อนด้วยกระบอกสูบไฮดรอลิกสองข้าง, อาร์ม (arm) หรือเรียกว่า dip stick ซึ่งอยู่ถัดจากบูมและยึดด้วยสลักให้หมุนได้กับคอบูม ถูกขับเคลื่อนด้วยกระบอกสูบที่อยู่บนบูม, และบุ้งกี๋ หรือจอบขุด (bucket) ซึ่งด้านล่างยึดเข้ากับอาร์มด้วยสลัก และด้านบนยึดเข้ากับก้านต่อของกลไก four bar linkage ซึ่งทำหน้าที่ขับเคลื่อนบุ้งกี๋ด้วยกระบอกสูบหนึ่งตัวที่อยู่บนอาร์ม. กลไก four bar linkage นี้ประกอบด้วยก้านต่อ 4 ส่วน ได้แก่ ตัวอาร์ม, ตัวบุ้งกี๋, ก้านต่อบุ้งกี๋ (bucket link) หรือโตงเตง, และก้านต่อตะเกียบสองข้าง หรือขาตั๊กแตน (idler link). ที่ปลายบุ้งกี๋จะมีฟันขุด (teeth) หรือบางทีเรียกว่าเล็บขุด ที่สามารถถอดเปลี่ยนได้

รูปที่ 6 กลไกก้านต่อสำหรับบุ้งกี๋

ในรถบางรุ่น สามารถเปลี่ยนตัวบุ้งกี๋ เป็นรูปทรงอื่นๆ นอกจากงานขุดได้ เช่น งานเจาะ,งานตอก หรือบุ้งกี๋แบบก้ามปู  และอาจมีกระบอกสูบอาร์มเพิ่มขึ้นได้.

• ช่วงล่างแบบตีนตะขาบ (undercarriage, crawler traveling unit) เป็นสายพานเหล็กเพื่อรองรับน้ำหนักรถและเคลื่อนที่ในแนวนอน ขับด้วยมอเตอร์ไฮดรอลิกข้างละหนึ่งตัวผ่านทางเฟืองโซ่ (sprocket) สายพานตีนตะขาบจะประกอบด้วยใบแทรค (shoe) จำนวนมากที่แยกออกจากกันได้ ติดตั้งอยู่บนโซ่แทรค (link) ที่ถอดแยกได้เช่นกัน น้ำหนักรถจะถ่ายทอดผ่านลูกกลิ้งล่างหรือโรลเลอร์ (roller) ไปยังใบแทรค. ลูกกลิ้งตัวบน ที่เรียกว่าแคเรียร์ (carrier) ทำหน้าที่รับน้ำหนักสายพานตีนตะขาบไม่ให้หย่อน.การบังคับเลี้ยวกระทำโดยความเร็วที่แตกต่างกันของตีนตะขาบแต่ละข้าง.

เนื่องจากชุดช่วงล่างต้องการน้ำมันไฮดรอลิกในการขับมอเตอร์ให้เคลื่อนที่ไปพร้อมกับการสวิงได้รอบ และปัมป์น้ำมันนั้นติดตั้งอยู่ในลำตัวของส่วนหมุนด้านบน จึงต้องมีอุปกรณ์ข้อต่อหมุน (rotary union/swivel joint) ตั้งอยู่บริเวณจุดศูนย์กลางของสวิงแบริงรูปวงกลม เพื่อการเชื่อมต่อช่องทางการไหลของน้ำมันจากส่วนบนไปยังส่วนล่างได้ในขณะที่หมุน ดังรูปที่  7 และ 8

รูปที่ 7 ตำแหน่งของ rotary union ใน undercarriage

ส่วนแกนกลางของข้อต่อหมุนจะยึดกับส่วนเอวหมุนด้านบน และมีช่องทางน้ำมันตรงกลางต่อไปยังปัมป์ไฮดรอลิกและถังพัก แต่ละช่องน้ำมันจะทะลุไปยังผิวด้านนอกที่มีร่องตามแนวเส้นรอบวงที่ตำแหน่งตามแนวแกนต่างๆกัน ถูกแยกจากกันด้วยซีลกันน้ำมัน. ส่วนเปลือกด้านนอกของข้อต่อหมุนจะยึดเข้ากับช่วงล่าง (undercarriage) ซึ่งอยู่กับที่ บริเวณจุดศูนย์กลางของแบริงสวิง (turntable) พอดี โดยมีช่องทางน้ำมันที่ตำแหน่งตามแนวแกนแตกต่างกันนั้นเชื่อมต่อไปยังมอเตอร์ขับตีนตะขาบแต่ละตัว. เมื่อส่วนเอวด้านบนหมุนไป ช่องทางน้ำมันของแกนใน(ซึ่งหมุนไปกับส่วนบน) จะเชื่อมต่อกับช่องทางน้ำมันของเปลือกนอก (ซึ่งอยู่กับที่ติดกับช่วงล่าง) ได้ตลอดเวลา ทำให้รถแบ็คโฮหมุนได้รอบพร้อมกับการขับเคลื่อนชุดตีนตะขาบด้วยระบบไฮดรอลิกไปด้วย.

รูปที่ 8 ส่วนประกอบภายในของ rotary union หรือ swivel joint (เอียงจากตำแหน่งจริง 90 องศา)

วิดีโอแสดงการทำงานของข้อต่อหมุน

rotary joint

kobelco excavator(shovel)

http://www.hydraulicspneumatics.com/200/TechZone/FittingsCouplin/Article/False/6421/TechZone-FittingsCouplin

http://www.nationalihcollectors.com/PDF/Yumbo_Hydraulic_Excavator.pdf

สรรัตน์ หงส์ประภัศร ระบบไฮดรอลิกส์ในเครื่องจักรกล