สตรัท

ค้ำยันเป็นส่วนประกอบโครงสร้างที่พบได้ทั่วไปในงานวิศวกรรมการบิน สถาปัตยกรรม และกายวิภาคศาสตร์โดยทั่วไปแล้ว ค้ำยันจะทำหน้าที่ต้านทานแรงอัด ตามแนวยาว แต่ก็อาจทำหน้าที่รับแรงดึงได้เช่นกัน

บางครั้งมีการใช้ stay เป็นคำพ้องความหมายกับ strut ^[¹^] แต่บางแหล่งข้อมูลแยกความแตกต่างว่า strut คือเหล็กค้ำยันสำหรับยึดแรงอัดให้แยกออกจากกัน ในขณะ ที่ stay คือเหล็กค้ำยันสำหรับยึดแรงดึงให้เข้าด้วยกัน^[²^]

กายวิภาคของมนุษย์

หน้าที่ส่วนหนึ่งของกระดูกไหปลาร้าคือการทำหน้าที่เป็นตัวค้ำยันระหว่างกระดูกสะบักและกระดูกอกต้านทานแรงที่อาจทำให้แขนส่วนบน เข้า ใกล้ทรวงอกการรักษาแขนส่วนบนให้ห่างจากทรวงอกนั้นมีความสำคัญต่อการเคลื่อนไหวของแขนภาวะกระดูกไหปลาร้าผิดรูปแต่กำเนิดอาจพบได้ในกรณีที่ไม่มีกระดูกไหปลาร้า เลย และการที่ไหล่อยู่ใกล้กับระนาบกลางลำ ตัวอย่างผิดปกติ ในกรณีของภาวะทางพันธุกรรมนี้ แสดงให้เห็นถึงความสำคัญของกระดูกไหปลาร้าในฐานะตัวค้ำยัน

สถาปัตยกรรมและการก่อสร้าง

ใน งานโครงสร้างไม้คำว่า "Strut" หมายถึงชิ้นส่วนค้ำยันหรือตัวรองรับที่มีน้ำหนักเบากว่าเสา โดยทั่วไปมักพบในโครงสร้างหลังคา เชื่อมต่อจากคานยึดหรือเสาหลักไปยังไม้ระแนงหลัก Strut อาจตั้งตรงหรือเอียง (เรียกว่าเอียง, คราด หรือทำมุม) และอาจเป็นเส้นตรงหรือโค้ง ในสหราชอาณาจักร คำว่า "Strut" มักใช้ในความหมายของชิ้นส่วนที่มีน้ำหนักเบากว่า เช่น เสาหลักรับน้ำหนักคานสันหลังคา แต่ King Strut ไม่รับน้ำหนักคานสันหลังคา เสารองรับน้ำหนักแผ่นไม้ แต่ Queen Strut ไม่รับน้ำหนักแผ่นไม้ และเสาหัวหลังคารับน้ำหนักแผ่นไม้ แต่ Crown Strut ไม่รับน้ำหนักแผ่นไม้

การเสริมค้ำหรือยึดระหว่างคานพื้นจะช่วยเพิ่มความแข็งแรงให้กับระบบพื้น

เสาค้ำยันจะให้การรองรับที่หันออกด้านนอกในทิศทางตามยาว ซึ่งสามารถใช้เพื่อแยกส่วนประกอบอีกสองส่วนออกจากกัน โดยทำหน้าที่ตรงกันข้ามกับตัว ยึด

ในระบบท่อ ตัวยึดจะจำกัดการเคลื่อนที่ของส่วนประกอบในทิศทางหนึ่ง ในขณะที่อนุญาตให้มีการเคลื่อนที่หรือการหดตัวในอีกทิศทางหนึ่ง^{[ 3 ]}

รางเหล็กรูปทรงตัวยูที่ทำจากเหล็กอลูมิเนียมหรือพลาสติกเสริมใยไฟเบอร์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมการก่อสร้าง และมักใช้ในการรองรับรางเคเบิลและ ระบบ จัดการสายเคเบิล อื่นๆ รวมถึงระบบรองรับท่อ

อากาศยาน

ใน เครื่องบินยุคแรกๆ มีการใช้เหล็กค้ำยันและลวดหลายชนิดอย่างแพร่หลายเพื่อเพิ่มความแข็งแรงและความทนทาน และบางครั้งถึงขั้นใช้เป็นโครงสร้างหลักของลำตัวเครื่องบินด้วยซ้ำ ในช่วงทศวรรษ 1920 และ 1930 การใช้งานเหล็ก ค้ำยันก็ลดลงไป เนื่องจาก หันมาใช้โครงสร้างแบบคานยื่นที่มีแรงต้านต่ำแทน เหล็กค้ำยันส่วนใหญ่ในเครื่องบินจะรับแรงอัดเป็นหลัก โดยมีลวดรับแรงดึง เหล็กค้ำยันเพิ่มการใช้งานมากขึ้นในช่วงเปลี่ยนผ่าน และยังคงใช้ในเครื่องบินขนาดเล็กในปัจจุบันที่ประสิทธิภาพสูงสุดไม่ใช่ปัญหาสำคัญ โดยทั่วไปจะใช้กับเครื่องบินปีกสูงแบบ ปีกเดียว และรับแรงดึงขณะบิน

นอกจากนี้ ยังมีการใช้ค้ำยัน (Struts) อย่างแพร่หลายเพื่อเหตุผลทางโครงสร้างโดยเฉพาะ เช่น การยึดเครื่องยนต์ล้อลงจอดและสิ่งของอื่นๆ ขาที่ใช้ระบบสปริงน้ำมันของล้อลงจอดแบบพับเก็บได้ยังคงเรียกว่าค้ำยันน้ำมัน (Oleo struts )

สะพาน

ใน การออกแบบ สะพานลวดสลิงค้ำยัน (stays) คือลวดสลิงที่ใช้รองรับพื้นสะพาน ลวดสลิงค้ำยันจะทอดเฉียงจากเสาสะพานไปยังพื้นสะพาน ลวดสลิงค้ำยันจะอยู่ในสภาวะรับแรงดึง และ – ต่างจากเสาค้ำยันแข็งบางชนิดที่ใช้ในงานอื่นๆ – ไม่สามารถรับแรงอัดได้ ลวดสลิงค้ำยันเป็นส่วนประกอบที่สำคัญของสะพานเคเบิลค้ำยันและยังพบได้ในสะพานเอ็กซ์ตราโดส (extradosed bridges ) ด้วย นอกจากนี้ยังอาจใช้ในสะพานแขวน (suspended bridges)ได้ อีกด้วย

รถยนต์

ส่วนประกอบของแชสซี รถยนต์ นั้น สตรัทสามารถทำหน้าที่เป็นตัวค้ำยันแบบพาสซีฟเพื่อเสริมความแข็งแรงให้กับแชสซีและ/หรือตัวถัง หรือเป็นส่วนประกอบแบบแอคทีฟของระบบกันสะเทือน ตัวอย่างของหน่วยแอคทีฟคือ ระบบ คอยล์โอเวอร์ใน ระบบ กันสะเทือนของรถยนต์คอยล์โอเวอร์รวมเอาโช้คอัพและสปริงไว้ในหน่วยเดียว

สตรัทแมคเฟอร์ สัน (MacPherson strut ) เป็นสตรัทช่วงล่าง แบบหนึ่งที่พบได้ทั่วไปในรถยนต์ผู้ผลิตรถยนต์มักซื้อสตรัทแมคเฟอร์สันเป็นชุดประกอบสำเร็จรูป 4 ชิ้น ซึ่งสามารถติดตั้งบนตัวถังรถได้ในขั้นตอนการประกอบของผู้ผลิตเอง สตรัทแมคเฟอร์สันรวมเอาหน้าที่หลักของโช้คอัพ (ในฐานะ ตัวลด แรงสั่นสะเทือน ) เข้ากับความสามารถในการรับแรงด้านข้างที่ไม่ใช่แนวแกนการบีบอัด คล้ายกับช่วง ล่าง แบบเสาเลื่อน (sliding pillar suspension) จึงไม่จำเป็นต้องใช้แขนช่วงล่างด้านบนนั่นหมายความว่าสตรัทจะต้องมีดีไซน์ที่แข็งแรงกว่า โดยมีจุดยึดอยู่ใกล้ตรงกลางเพื่อรองรับแรงดังกล่าว

สตรัทอีกประเภทหนึ่งที่นิยมใช้ในระบบช่วงล่างแบบถุงลมคือ สตรัทลม ซึ่งเป็นการผสมผสานระหว่างโช้คอัพกับสปริงลม และสามารถออกแบบได้ในลักษณะเดียวกับ อุปกรณ์ คอยล์โอเวอร์ สตรัทประเภทนี้มีให้เลือกใช้ในโครงสร้างช่วงล่างเกือบทุกแบบ รวมถึงแบบเพลาคานและแบบ แมคเฟอร์สันสตรัท

ชิ้นส่วนค้ำยันที่เกี่ยวข้องกับการขนส่งนั้นใช้ในงาน "รับน้ำหนัก" หลากหลาย ตั้งแต่ระบบกันสะเทือนของรถยนต์บนทางหลวงและนอกถนน ไปจนถึงตัวรองรับฝากระโปรงและกระจกท้ายรถยนต์ และตัวรองรับปีกเครื่องบิน ชิ้นส่วนค้ำยันส่วนใหญ่จะมีตลับลูกปืน แต่เฉพาะในกรณีที่ตัวยึดชิ้นส่วนค้ำยันทำหน้าที่เป็นจุดหมุนพวงมาลัยเท่านั้น สำหรับชิ้นส่วนค้ำยันประเภทนี้ ตลับลูกปืนจะเป็นชิ้นส่วนที่สึกหรอได้ง่าย เนื่องจากต้องรับแรงกระแทกและการสั่นสะเทือนอย่างต่อเนื่อง และสภาพของตลับลูกปืนจะส่งผลต่อทั้งการตั้งศูนย์ล้อและการตอบสนองของพวงมาลัย ในระบบกันสะเทือนของรถยนต์ ชิ้นส่วนค้ำยันส่วนใหญ่มักประกอบด้วยสปริงขดและโช้คอัพ รูปแบบอื่นๆ นอกเหนือจากการใช้สปริงขดเป็นตัวรับน้ำหนักที่บีบอัดได้ ได้แก่ การรองรับโดยใช้ก๊าซไนโตรเจนอัดแรงดันทำหน้าที่เป็นสปริง และการรองรับแบบแข็ง (hard tail) ซึ่งไม่ให้การบีบอัด/ยืดตามแนวยาวหรือการลดแรงสั่นสะเทือน

ประวัติศาสตร์

ระบบกันสะเทือนแบบ MacPherson strut ถูกสร้างขึ้นในช่วงทศวรรษ 1970 ซึ่งผู้ผลิตรถยนต์เปลี่ยนจากรถยนต์ขับเคลื่อนล้อหลังขนาดใหญ่ไปเป็นรถยนต์ขับเคลื่อนล้อหน้าที่ประหยัดน้ำมันมากขึ้น ระบบกันสะเทือนทั้งหมดจึงถูกเปลี่ยนแปลงเพื่อให้สอดคล้องกับรูปแบบรถยนต์ใหม่ รูปแบบรถยนต์ใหม่นี้ทำให้มีพื้นที่น้อยลงสำหรับระบบแบบดั้งเดิม ซึ่งเรียกว่าระบบกันสะเทือนแบบแขนสั้น/แขนยาว ส่งผลให้ ระบบ MacPherson strutกลายเป็นมาตรฐานใหม่สำหรับรถยนต์ทุกคัน ทั้งรถยนต์ขับเคลื่อนล้อหน้าและล้อหลัง ระบบ MacPherson strutไม่จำเป็นต้องใช้แขนควบคุมด้านบน บูช หรือเพลาหมุนเหมือนรุ่นก่อนๆ^{[ 4 ]}

ตัวเลือกสำหรับยานพาหนะ

สตรัทไม่ใช่ส่วนประกอบที่จำเป็นเสมอไปในรถยนต์ที่แยกสปริงและโช้คอัพออกจากกัน ในขณะที่โช้คอัพไม่ได้รองรับน้ำหนักใดๆ นอกจากนี้ รถยนต์บางรุ่นยังมีตัวเลือกที่จะใช้สตรัทเพียงคู่เดียวสำหรับล้อชุดหนึ่ง ในขณะที่อีกคู่หนึ่งใช้โช้คอัพและสปริงที่แยกต่างหาก สตรัทคู่เดียวนี้มักจะเป็นสตรัทแบบแมคเฟอร์สันการเลือกใช้แบบนี้มีเหตุผลหลายประการ รวมถึงความสมดุลระหว่างต้นทุนเริ่มต้น ประสิทธิภาพ และองค์ประกอบอื่นๆ รถยนต์บางรุ่นใช้ระบบช่วงล่างแบบ "ปีกนกคู่" ซึ่งใช้โช้คอัพเพียงอย่างเดียว รถสปอร์ตดูเหมือนจะนิยมใช้ระบบช่วงล่างแบบนี้ อย่างไรก็ตาม ปอร์เช่ 911 นิยมใช้สตรัทแบบดั้งเดิม

การซ่อมบำรุง

โช้คอัพช่วยรักษาแนวการทรงตัวของระบบช่วงล่าง รวมถึงหน้าที่อื่นๆ อีกมากมาย วิธีตรวจสอบว่าโช้คอัพชุดใดชุดหนึ่งมีปัญหาหรือไม่ ให้ลองเดินไปที่ด้านข้างของล้อแต่ละข้างแล้วเริ่มโยกตัวรถขึ้นลง เมื่อรถถูกกดลง ให้ปล่อยให้มันเด้งกลับเข้าที่ หากมันยังคงเด้งขึ้นลงอยู่ ให้พิจารณาที่จะนำรถไปให้ช่างตรวจสอบเพื่อเปลี่ยน คุณยังสามารถตรวจสอบโช้คอัพรถของคุณว่ามีน้ำมันรั่วหรือไม่^{[ 5 ]}โช้คอัพที่ชำรุดอาจนำไปสู่ปัญหาต่างๆ มากมาย รวมถึงล้อแตก ยางแบน พวงมาลัยเพาเวอร์เสียหาย สปริงหัก ข้อต่อหัก และปัญหาอื่นๆ อีกมากมายในระบบช่วงล่าง โปรดระลึกถึงสิ่งเหล่านี้ทั้งหมดเมื่อคุณขับรถที่มีโช้คอัพชำรุด^{[ 6 ]}