جک هیدرولیک چیست؟

10 آبان، 1397

جک هیدرولیک وسیله‌ای است که در آن نیرویی بر روغن موجود در یک استوانه کوچک وارد می‌شود. این نیرو سبب می‌شود که روغن غیر قابل تراکم به استوانه بزرگ منتقل شود. روغن به پیستون استوانه بزرگ فشار می‌آورد و باعث بلند شدن بار روی استوانه (مثلا ماشین) می‌شود. مکانیزم کار ماشینهای جرثقیل ، و غیره نیز چنین می‌باشد که در عین سادگی ، کار مفید زیادی با بازده بالا انجام می‌دهد
در ساختمان جک هیدرولیک از این واقعیت استفاده می‌شود که روغن تقریبا تراکم ناپذیر است و نیروی وارد بر خود را منتقل می‌کند. فشار وارد بر پیستون کوچک عینا به پیستون بزرگ منتقل می‌شود و آنرا به طرف بالا می‌راند.
مزیت مکانیکی جک هیدرولیک
فشارهای وارد بر استوانه‌ها که همان نیروی وارد بر واحد سطح یعنی P = F/A است، باهم برابرند. بنابراین:
Pe = Pl
به عبارت دیگر می‌توان نوشت:
Fe/Ae = Fl/Al
که در آن F همان نیروهای مقاوم و محرک ، A همان سطح مقطع دو پیستون می‌باشد. در حالت ساده‌تر مزیت مکانیکی قسمت هیدرولیکی جک بصورت زیر در می‌آید
AA = Ml/Ae
دسته جک نیز یک اهرم نوع دوم است و مزیت مکانیکی مخصوص به خود را دارد. دسته اهرم نیروی محرک را افزایش می‌دهد. بر جک هیدرولیک نیروی مفید دسته وارد می‌شود و جک این نیرو را افزایش می‌دهد. از اینرو مزیت مکانیکی کل دستگاه برابر مزیت مکانیکی این دو قسمت می‌باشد
آیا جک هیدرولیک مقدار کار را افزایش می‌دهد؟
دستگاهی وجود ندارد که بتواند مقدار کار را افزایش دهد. هر مقدار روغن که از استوانه کوچک خارج شود، همان مقدار وارد استوانه بزرگ می‌شود. در هر دو استوانه این حجم روغن برابر است با حاصلضرب سطح مقطع استوانه در فاصله‌ای که پیستون جابجا می‌شود. چون این حجمها باهم برابرند، بنابراین
AeΔSe = AlΔSl
نشان می‌دهد در حالت ایده‌آل کار خروجی یا مفید با کار ورودی یا داده شده برابر است.در قرقره ، اهرم و جک هیدرولیک ، وقتی اصطکاک وجود ندارد، کار خروجی با کار ورودی برابر است. این گفته در مورد سایر ماشینها نیز برقرار است. در چنین شرایطی مزیت مکانیکی ایده‌آل (یعنی بدون اصطکاک) هر ماشینی را می‌توان با بررسی هندسه ماشین بدست آورد. با ملاحظه معادله MA = ΔSe/ΔSlحتی در پیچیده‌ترین ماشین ، می‌توان مزیت مکانیکی ایده‌آل را فقط با دانستن اینکه وقتی نیروی محرک را در مسافت معینی حرکت می‌دهیم، نیروی مقاوم چقدر جابجا می‌شود، پیدا کرد
کاربردهای جک هیدرولیک
در بلند کردن ماشین‌آلات سنگین ، ماشینهای کمپرسور ، جرثقیلها ، پالایشگاهها ، حفاریهای زیر زمینی ، برج سازی و معماری ، کلیه وسایل نقلیه و غیره از خود این وسیله بسیار ساده و مفید یا مکانیزم کارش استفاده می‌شود
چند نمونه از پرکاربردترین گونه‌های جک هیدرولیک
گسترۀ وسیع و تنوع زیادی در کاربری این محصول وجود دارد که باعث شده تا جک‌های هیدرولیک در هزاران نوع مختلف و با قطر‌ها و طول‌ها و طراحی‌های گوناگونی ساخته شوند.
1-جک (سیلندر) هیدرولیک یک طرفه یاSingle-Acting
جک هیدرولیک یک طرفه تنها شامل یک پورت روغن است که ورود و خروج روغن از طریق آن صورت می‌گیرد. وقتی که روغن با فشار از طریق پورت به داخل محفظۀ سیلندر تغذیه می‌شود، شافت حرکت کرده و نیرو را اعمال می‌کند. حرکت شافت می‌تواند هم رو به جلو Pushing و هم رو به عقب یا کششیPulling باشد
وقتی که جک کورس کاری را طی می‌کند، لازم است که برای انجام سیکل بعدی کار به حالت اولیه بازگردد و در این نوع از جک هیدرولیک دیگر فشار روغنی برای بازگشت شافت به حالت اولیه که یا حالت کاملن بسته (برای سیستم‌های فشاری یا هل دهنده) و یا حالت باز ( برای سیستم‌های کششی) اعمال نمی‌شود و تنها با خروج روغن از همان پورت ورودی، شافت به حالت اولیه باز می‌گردد. نیرویی که باعث برگشت شافت به حالت اولیه می‌گردد ممکن است از یک منبع خارجی (برای مثال یک الکتروموتور یا یک جک هیدرولیک دیگر و....) اعمال گردد و یا به وسیلۀ وزنی که روی جک هیدرولیک قرار دارد این اتفاق بیافتد (این مورد اکثرن در بالابرها وجود دارد). در بعضی از سیستم‌ها از فنر برای برگشت شافت نیز استفاده می‌کنند. از نعایب این سیستم آن است که هیچ کنترلی بر سرعت برگشت وجود ندارد و این می‌تواند باعث ایجاد اختلال در بعضی دستگاه‌ها گردد. در بعضی از جک‌های یک طرفه که عمومن بع صورت عمودی و رو به بالا کار می‌کنند تنها عامل برگشت شافت وزن خود آن است که تنها در صورتی توصیفه می‌شود که زمان برگشت عامل مهمی در سیستم کاری نباشد
جک‌های یک طرفه خود به دو بخش اصلی الف) شناور ب) پیستونی تقسیم می‌شوند که هر کدام شرایط کاری و معایب و محاسن خود را دارند که در بخش‌های بعدی به آن اشاره خواهد شد


2-جک(سیلندر) هیدرولیک دو طرفه یا Double-Acting
در جک هیدرولیک دوطرفه، در هر دو سر سیلندر پورت ورود و خروج روغن تعبیه شده و هر دو حرکت رفت و برگشت جک با فشار روغن صورت می‌گیرد و در نتیجه جک می‌تواند هم در حرکت رو به جلو هم در حرکت رو به عقب اعمال نیرو کند. وقتی روغن به پشت پیستون فشار وارد می‌کند حرکت رو به جلو آغاز شده و بیشترین مقدار نیرو (که نسبتی مستقیم با سطح مقطع پیستون دارد) اعمال می‌شود؛ وقتی کورس به انتها می‌رسد حال این‌بار روغن از سمت گلویی جک با فشار وارد شده و حرکت رو به عقب یا کششی صورت می‌پذیرد که با توجه به اینکه در این حرکت به سطح مقطع کوچکتری از پیستون فشار روغن وارد می‌شود نیروی اعمال شده در حرکت رو به عقب یا کششی همواره کمتر از حرکت رو به جلو می‌باشد
این نوع از طراحی نکته‌های مثبت بسیاری دارد و در آن کنترل سرعت خطی، نیرو و فشار در هر دو حرکت رفت و برگشت امکان‌پذیر است ولی با توجه به اینکه هم در پیستون و هم در گلویی نیاز به استفاده از سیل‌های آببندی است هزینۀ ساخت در مقایسه با جک یک طرفه بالاتر می‌رود

3- جک(سیلندر) هیدرولیک دو سر شفت
این نوع از جک‌های هیدرولیک دارای یک پیستون و دو شافت در دو سمت آن می‌باشند. با توجه به برابر بودن قطر دو شافت، نیرو و سرعت حرکت در هر دو سمت برابر است. این نوع از جک هیدرولیک در سیستم‌هایی استفاده می‌شود که نیاز است که یک حرکت رفت و برگشتی (فشاری و کششی) متناوب به دو سیستم مجاور اعمال گردد. امروزه و در استفاده‌های نوینی که جک هیدرولیک پیدا کرده کاربری این نوع از جک‌ها کمتر شدهدر این طراحی از جک هیدرولیک یک پیستون، دو شافت و دو گلویی وجود دارد و آب‌بند‌های هیدرولیک هم در پیستون و هم در دو گلویی باید وجود داشته باشد. کورس حرکت، سرعت خطی، نیروی اعمال شده در هر دو سمت پیستون برابر می‌باشد

4- جک(سیلندر) هیدرولیک تلسکوبی
جک هیدرولیک تلسکوپی یکی از پرکاربردترین نوع‌های مورد استفاده در صنعت و بازار هیدرولیک می‌باشد. این نوع از جک می‌تواند هم یک‌طرفه و هم دو طرفه ساخته شود. اساس طراحی این نوع از جک هیدرولیک به‌گونه‌ای است که مجموعه‌ای از لوله‌های سنگ‌خورده و با روکش کروم به صورت تلسکوپی مونتاژ شده‌اند به‌طوری که هر سیلندر شافت جک بعدی به حساب می‌آید (به استثنای شافتی که قطرش از همه کوچکتر است و آخرین شافت برای طی کورس کلی می‌باشد).. این نوع از طراحی برای سیستم‌های مناسب است که در یک فضای محدود نیاز به کورس یا جابه‌جایی چندیدن برابر باشد. این نوع از جک‌ها کاربرد فراوانی در بالابرها یا همان آسانسورهای هیدرولیک، ماشین‌های تخلیه بار و زباله و... دارند و با وجود محاسن فراوان معایبی نیز دارند که کمبود فضا برای اعمال آببندهای مناسب و طول عمر کوتاه‌تر آن‌ها در قیاس با دیگر نمونه‌ها از آن جمله می‌باشند. جک‌ هیدرولیک تلسکوپی خود به انواع مختلفی مثل یک طرفه، دو طرفه، هم‌زمان و غیر هم‌زمان تقسیم‌بندی می‌شوند که هر کدام مختصات و طراحی خاص خود را داردجک هیدرولیک تلسکوپی در قیاس با دیگر انواع گران‌تر است و ساخت آن به دقت بسیار و طراحی دقیقی نیازمند است

5-جک(سیلندر) هیدرولیک ترمز دار
جک‌های ترمزدار به منظور کاهش سرعت خطی، در انتهای کورس کاری جک طراحی شده‌اند. وقتی که پیستون به انتهای کورس می‌رسد به‌خاطر سرعتی که دارد و مانعی که در برابر آن قرار گرفته ضربه یا شُک نسبتن زیادی به سیستم اعمال می‌کند که در گذر زمان می‌تواند باعث آسیب‌های جدی به خود جک و کل سیستم کاری شده و جدای آن بازده کاری را نیز پایین می‌آورد. برای ایجاد این ترمز راه‌های متفاوتی وجود دارد که در پرکاربردترین آن با کنترل دبی در انتهای کورس باعث کاهش سرعت خطی می‌شوند و با نزدیک شدن پیستون به انتهای کورس از سرعت آن آرام آرام کاسته شده تا در نهایت به ایست کامل برسدلازم به ذکر است که در جک‌های دو طرفه لازم است که سیستم ترمز در هر دو سمت پیستون اعمال شوددر سیستم‌های هیدرولیک مدرن، به علت خطایی که به مرور زمان در طراحی فوق به وجود می‌آید دیگر سیستم ترمز را در درون جک خارج کرده و به منبع تغذیه روغن (یونیت هیدرولیک یا پاور پک) انتقال داده‌اند