وقتی صحبت از جک هیدرولیک میشود، اولین چیزی که به ذهن خطور میکند، پنچری لاستیک ماشین است. حتما می‌دانید چرا. چون برای پنچری‌گیری لازم است اتومبیل به سمت بالا هدایت شود تا زمینه برای تعویض تایر امکان‌پذیر باشد. با استفاده از آنها میتوانید به راحتی خودرویی به وزن سه تن را بلند کرده و تعمیرات لازم را انجام دهید. این نوع جک‌ها تحت عنوان جک‌های روغنی نیز شناخته شده‌اند.
در واقع باید گفت از انواع جک هیدرولیکی برای بالا بردن و نگه داشتن اجسام سنگین استفاده میشود. آنها در صنایع بزرگ و کوچک کاربرد داشته و نبودشان باعث بروز مشکلات جدی خواهد شد. اما هیدرولیک چیست و چگونه از آن در ساختار جک استفاده میشود؟
به بیان ساده باید گفته منظور از هیدرولیک این است که بتوانید با استفاده از تحت فشار قرار دادن مایعات، کاری را انجام دهید. این سیستم می‌تواند به صورت باز و بسته مورد استفاده قرار گیرد. زمانی که از آب برای چرخاندن آسیاب استفاده میشود، در واقع از سیستم هیدرولیکی باز استفاده میشود، یعنی در طی آن از مایعات که در اینجا آب است تنها یکبار استفاده شده است. در سیستم هیدرولیک بسته، مایع مورد نظر در یک مدار ثابت و مشخص شده قرار گرفته و حرکت آن صرفا محدود به همان فضا میشود. در این موارد مایع مورد نظر، معمولا روغن است. این سیستم در ساختار جک هیدرولیکی کاربرد دارد.
از سیستم هیدرولیک در ترمز ماشین‌ها، جرثقیل‌های غول پیکر، بیل مکانیکی، پل‌های متحرک، صنایع هوایی و… استفاده میشود. این سیستم طراحی ساده‌ایی دارد، به راحتی مورد استفاده قرار می‌گیرد، قابلیت افزایش نیرو را داشته، از انعطاف‌پذیری خوبی برخوردار است و راندمان بالایی نیز دارد.
به طور خلاصه باید گفت جک هیدرولیکی مجموعه‌ایی از روغن و قطعات فلزی است. برای آن اهرم ( پدالی) طراحی شده است که بوسیله پا میتوان آن را فشرد. هر بار که این عمل را انجام میدهید، خودرو به سمت بالا حرکت خواهد کرد. استوانه‌ایی در انتهای جک قرار دارد، هر بار که پدال را فشار میدهید، این استوانه به سمت بالا حرکت میکند. حرکت استوانه یک نقطه شروع و پایان دارد. زمانی که از یک سو به روغن فشار وارد می‌کنید، مایع از سوی دیگر همان نیرو را به شما تحویل خواهد داد.
برای درک کارکرد جک‌های هیدرولیکی باید کمی با علم فیزیک آشنا باشید. براساس قانون پاسکال، فشار در سرتاسر یک سیال یکسان بوده و به صورت عمود بر آن وارد میشود. زمانی که سیالات در محیطی بسته قرار گرفته و به آنها فشاری وارد میشود، این فشار در تمامی سطح وجود خواهد داشت.
در علم فیزیک، فشار برابر است با نیرو تقسیم بر واحد سطح. میزان فشار در تمام قسمت‌های روغن ( به عنوان سیال) برابر است و تنها سطوح متفاوت هستند. یعنی شما فشاری ثابت بر سطوح مختلف وارد می‌کنید. به این ترتیب این فرصت وجود دارد تا میزان نیرو بر اساس توان فرد، کم و زیاد شود.
به بیان ساده میتوان این موضوع را اینگونه بیان کرد، قسمتی ( سطح مقطع) از جک هیدرولیک که، تحت فشار وزن اتومبیل قرار می‌گیرد، سطح مقطع بالایی داشته و قسمتی از آن که باید پدال را به حرکت درآورد، سطح مقطع کمی دارد. براساس آنچه که گفته شد، میزان فشار برای آنها یکسان است. بنابراین سطح مقطع کوچک به نیروی کم و سطح مقطع بزرگتر، به نیروی بیشتر نیاز خواهد داشت. به این ترتیب با ایجاد یک نیروی کم در سطح مقطع کوچک، به یک نیروی زیاد در سطح مقطع بزرگتر غلبه خواهید کرد.
برای درک بهتر روال کار جک هیدرولیکی ، بهتر است اجزا و قطعات داخلی آن و ارتباطشان با هم را درک کنید.
در ساختار داخلی این نوع جک، دو استوانه با سطح مقطع های متفاوت، مایع غیر قابل تراکم و پیستون قرار گرفته است.
روغن موجود در استوانه اول با فشار کمی که به آن وارد میشود و بخاطر غیرقابل تراکم بودنش با سرعت و فشار زیاد وارد استوانه بزرگتر میشود. برخورد روغن با فشار زیاد به پیستون در نهایت باعث بالا رفتن تجهیزات روی استوانه می گردد.
البته داخل جک هیدرولیک قطعات دیگری نیز مانند شفت، سیلندر، مهره سیلندر و قطعات آب بندی نیز وجود دارد.
به دلیل خاصیت تراکم ناپذیری مایعات از آن ها برای تبدیل و انتقال کار استفاده می شود. به طور مثال در طراحی ماشین های ساده که با آن ها بتوان با نیروی محرک کمی نیروی مقاوم فوق العاده ای را به دست آورد از این خاصیت مایعات استفاده می شود. یکی از مایعات پرکاربرد روغن است .
جک هیدرولیکی یک وسیله است که به استوانه ای که حاوی روغن است نیرویی را وارد می کند و باعث می شود که روغن که خاصیت تراکم ناپذیر دارد به استوانه ای دیگر که بزرگتر است منتقل شده و روغن به پیستون استوانه بزرگ فشار وارد کرده و باعث جابجایی بار روی آن می شود.
جرثقیل ها یا دیگر ماشین ها چنین مکانیزمی دارند. نکته قابل توجه این است که نیروی اندکی که پیستون وارد می شود باعث فشار به پیستون بزرگ تر شده و باعث جابجایی بار روی استوانه بزرگ می شود.
به جک هیدرولیک ، موتور هیدرولیک نیز گفته می شود . این نوع از جک هم کاربرد صنعتی دارد مانند پرس های هیدرولیک ، بسته بندی ماشین آلات ، جرثقیل ها و فورجینگ و هم در تجهیزات سیار مثل تجهیزات ساخت و ساز و تجهیزات کشاورزی و دریایی کاربرد دارد.
جک هیدرولیکی در مقایسه با سیستم های مکانیکی و جک پنوماتیک و الکتریکی قدرتمند تر و ساده تر و با دوام تر هستند.
امروزه استفاده از انواع جک ها برای بسیاری از افراد کاربرد دارد. یکی از جک هایی که امروزه کاربرد بسیار فراوانی در صنعت و تعمیرات بسیاری از ماشین ها دارد، جک هیدرولیکی می باشد که دارای بخش های متفاوتی است.
افراد باید با توجه به این بخش ها، نسبت به استفاده از آن ها اقدام نمایند.
لذا ما در این مطلب قصد داریم نکات مختلفی در مورد چگونگی کارکرد جک هیدرولیک ، اجزا و انواع آن و نگهداری آن ها را مورد بررسی قرار دهیم.
چنانچه به این موضوع علاقه مند می باشد و یا این که استفاده از جک های هیدرولیک برای شما اهمیت دارد، با ما تا پایان همراه باشید.
امروزه هم موتور ها و هم سیلندر های هیدرولیک ( جک هیدرولیک ) به اجزای ضروری در مدار جک هیدرولیک برای تبدیل انرژی هیدرولیکی به انرژی مکانیکی تبدیل شده اند. سیلندر رابط بین مدار هیدرولیک و ماشین در حال فعالیت است.
جک هیدرولیک متفاوت از موتور هیدرولیکی است که وظیفه ایجاد حرکت دورانی را بر عهده دارد، و نقش آن ایجاد حرکات انتقالی (خطی) می باشد که از طریق آن نیروها منتقل می شوند.
با صرف نظر از نیروی اصطکاک، حداکثر نیروی F تولید شده در سیلندر به حداکثر فشار عملیاتی p و مساحت موثر M بستگی دارد.
F = P × A
اگر ماشین به صورت خطی عمل کند، مزایای زیر را می توان برای حرکت سیلندرهای هیدرولیک (جک هیدرولیک) در نظر گرفت:
سیلندر های هیدرولیک طبق نحوه عملکردی که دارند به دسته های مختلفی تقسیم بندی می شوند. سیلندر خطی یک طرفه و سیلندر خطی دو طرفه دو نمونه پرکاربرد از انواع سیلندر های هیدرولیک هستند.
در سیلندر خطی دو طرفه هیدرولیک، فشار سیال به هر دو طرف سیلندر وارد می شود و به این ترتیب کار در هر دو طرف انجام می شود. حرکت رفت و برگشت در آنها توسط فشار روغن انجام می شود. به عبارت دیگر در هر دو کورس رفت و برگشت توانایی اعمال نیرو خواهد داشت. سیلندر های دو طرفه می توانند به صورت دو محوره یا تک محوره باشند. در سیلندر دو محوره قطر دو پیستون مساوی است و نیروهای وارد شده در دو جهت یکسان است.
در تصویر زیر نمونه ای از یک سیلندر هیدرولیک که در دوطرف کار انجام می دهد را مشاهده می کنیم؛ واضح است که سرعت حرکت دو میله پیستون با هم برابر است.
با ورود جریان روغن از دهانه ورودی (سمت پیستون) به سیلندر، پیستون تحت فشار قرا گرفته و شروع به فشارسازی می نمایند. پس از آنکه فشار به حد کافی رسید، میله پیستون شروع به حرکت نموده و مایع فشرده موجود در قسمت میله پیستون از طریق دهانه مرتبط به مخزن روغن تخلیه می گردد. حرکت معکوس یعنی برگشت میله پیستون بدین ترتیب که روغن فشرده از دهانه میله پیستون وارد لوله سیلندر شده و پس از فشارسازی، روغن فشرده بخش پیستون از دهانه سمت پیستون به مخزن روغن تخلیه و در نهایت میله پیستون به داخل سیلندر برمی گردد.
در سیلندر های دوطرفه با یک میله پیستون، با وجود یکسان بودن دبی، دو نیرو و سرعت مختلف در حرکات رفت و برگشت به دست می آیند. علت این امر، تفاوت در سطح مقطع دو سمت پیستون می باشد. به علت به وجود میله پیستون در سمت راست، حجم فضای خالی کمتری نسبت به سمت چگ یعنی از از سمت پشن پیستون می باشد. با توجه به قانون و رابطه پیوستگی V=Q/A، با کاهش سطح مقطع، سرعت افزایش می یابد. در ضمن کوچکتر بودن سطح مقطع در سمت میله پیستون، باعث تولید نیروی کمتر می شود. بنابراین می توان نتیجه گیری نمود که در این سمت، سرعت بیشتر و نیرو کمتر است. برای درک این مفهوم مدار زیر را در نرم افزار Fluidsim رسم کنید.
سرعت حرکت سیلندر وابسته به دبی روغن ورودی و سطح مقطع سیلندر و میله پیستون آن می باشد. اگر دبی ورودی یکسان باشد سرعت از طریق رابطه زیر بدست می آید.
به علت آنکه حجم در سمت میله پیستون کوچکتر است بنابراین در زمان برگشت، سیلندر زودتر، با سرعت بیشتر و در زمان کمتری نسبت به حرکت رفت مسیر را طی نموده و به مکان اولیه برمی گردد. در نتیجه سرعت در موقع حرکت به داخل بیشتر از سرعت در موقع حرکت خروجی می باشد.
نوعی دیگر از سیلندر هیدرولیک خطی وجود دارد که به سیلندر برگشت فنری معروف است. در این سیلندر ها با برداشتن فشار، پیستون به کمک نیروی فنر به حالت اولیه خودش برمی گردد. در تصویر زیر نمونه ای از یک سیلندر هیدرولیک که برگشت فنری می باشد را مشاهده می کنید.
سیلندر های برگشت فنری به دلیل محدودیتی که فنرها دارند برای مواردی که طول کورس زیاد باشد مورد استفاده قرار نمی گیرند.
لازم است به این نکته اشاره شود که اگر برای بازگشت پیستون در سیلندر هیدرولیک یک طرفه از فنر استفاده نشود، برگشت به حالت اول به کمک نیروی وزن یا یک روش مکانیکی دیگری خواهد بود.
ویژگی هایی که قبل از خرید سیلندر هیدرولیک باید به آن توجه کرد:
پیش از انتخاب و خرید یک سیلندر هیدرولیک خطی باید سه مورد مذکور مشخص شوند.
1- جک‌های هیدرولیک طراحیهای مختلفی داشته و به طور کلی فضای زیادی برای عملکرد نیاز ندارند.
2- طراح1ی آنها ساده بوده و به آسانی مورد استفاده قرار میگیرند.
3- بهترین گزینه برای جابه‌جایی و بلند کردن اجسام سنگین بهشمار می‌روند.
4- از وزن سبکتری نسبت به سایر جک‌های دیگر برخوردار هستند.
جک هیدرولیکی با همه مزایایی که دارد، معایبی خواهد داشت. از جمله آنها میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
گاهی اوقات ممکن است با وجود حرکت پدال، جسم مورد نظر به اندازه کافی ارتفاع نگرفته و بلند نشود. در این حالت احتمالا بازوی جک به انتها نمیرسد. زمانی با این مشکل مواجه میشوید که جک دچار کمبود روغن شده است. برای حل این مشکل کافی است میزان روغن آن را تنظیم کنید.
گاهی اوقات نیز جک به اندازه کافی جسم مورد نظر را بالا میبرد، اما توانایی نگه داشتن آن را در ارتفاع ندارد. این مشکل به دلایل مختلف بروز خواهد کرد. در مرحله اول احتمال دارد، روغن به آلودگی دچار شده باشد و یا ممکن است پیچ خلاص به درستی تا انتها بسته نشده باشد. نشتی و خرابی آب بند‌ها نیز میتوانند باعث ایجاد این مشکل شوند.
این امکان وجود دارد که میله جک به سختی بالا و پایین برود. این امر می‌تواند به دلیل خرابی و نقص عملکرد میله اصلی باشد. روغن نامناسب، خرابی تلمبه جک، نقص کاسه نمد و آب‌بندها از دیگر دلایلی است که می‌تواند باعث بروز این مشکل شوند.
برخی مواقع نیز جک نرم و یکنواخت بالا و پایین نمیرود. در این حالت اصطلاحا میشنویید که جک حرکتی اسفنجی دارد. در این شرایط احتمالا در روغن هوا وجود دارد.
انواع جک هیدرولیک در صنایع مختلف کاربردهای فراوان دارند. شاید بتوان گفت هرجایی که در صنعت خودروسازی نیاز به ارتفاع گرفتن و بلند کردن اجسام نیاز باشد، ردپایی از جک روغنی را میتوان دید. لیفتراک‌ها، ماشین‌آلات و تجهیزات راهسازی، معدن و کشاورزی، کمپرسی‌ها، بالابرها ( آسانسورها)، صنایع حفاری، معماری، برجسازی پالایشگاه‌ها … همگی به نوعی در با اهداف مختلف، از این سیستم استفاده میکنند.
جک هیدرولیک برای به حرکت در آوردن اجسام کاربرد دارد. این جک دارای کاربرد های زیادی است که کاربرد جک هیدرولیکی می تواند در ماشین های سنگین مانند تراکتور، جرثقیل و… باشد که بسیار کاربردی است و سبب راحتی در انجام کار ها شده است.
سیلندر هیدرولیک برای جابجایی تایر ها و ماشین های سنگین اصولا از جک استفاده می شود. این جک ها به دلیل تنوع در کارایی و استفاده آن، در مدل های مختلفی وجود دارد که هر کدام دارای طول و قطر متفاوت و هر کدام از آن ها دارای ویژگی ها و خصوصیات خاصی هستند و می توان برای کاربرد های مختلف از هر یک از آن ها استفاده کرد.
باید گفت که سیلندر هیدرولیکی یا عملگر های خطی به سه نوع تقسیم می شوند. سیلندر های جابجایی، سیلندر های یک کاره، سیلندر های چند کاره، اما این سیلندر ها مشکلاتی از جمله، نصب نادرست، بار گذاری غیر محوری، نشتی های داخلی و خارجی و… دارند.
میله سیلندر هیدرولیکی فشار زیادی را تحمل می کند به همین دلیل باید لوله آن دارای قطر کافی و مناسبی باشد. قطر داخلی جک هیدرولیکی و میله پیستون در اندازه های 125 و 75 میلی متر هستند.
از این سیلندر ها و جک ها در این اندازه برای جابجایی بار تا وزنی خاص استفاده می شود. اگر بخواهیم بگوییم اجزای تشکیل دهنده و سازنده این جک، شامل دو پیچ در ابتدا و انتهای جک هیدرولیکی، استفاده از میله ی مهار، در پوش های جوشی و…. است.
سیلندر های جوشی ارزان هستند اما اگر خراب شوند، قابلیت تعمیر شدن ندارند و این سیلندر ها اصولا در ماشین ها استفاده می شوند.
منبع : هیدکالا
