در این مقاله باهدف کمک به صاحبان صنایع، جک هیدرولیک و نحوه عملکرد آن بیان‌شده است. همچنین این مقاله شامل انواع جک هیدرولیک، محاسبات علمی عملکرد آن و بهترین نام های تجاری آن نیز است.
جک چیست؟
جک وسیله‌ای برای ضرب کردن یک نیروی کوچک به‌منظور ایجاد نیروی بزرگ بر روی یک جسم است، در اصل، مشابه یک مزیت مکانیکی مانند قرقره عمل می‌کند. جک‌ها باید از منبع خارجی برخوردار باشند که به جک امکان اعمال نیرو را می‌دهد.
همچنین بخوانید: معرفی کامل سیستم های هیدرولیک و کاربرد آنها
جک هیدرولیکی چیست؟
در مورد جک هیدرولیکی، منبع تغذیه از یک پمپ تأمین می‌شود و تحت “اصل پاسکال” کار می‌کنند. پمپ معمولاً به‌طور مکانیکی کار می‌کند، بنابراین جک هیدرولیکی نسبت به جک‌های دیگر بسیار قدرتمند است. جک‌های هیدرولیکی دستگاه‌هایی هستند که کاربردهای بی‌شماری دارند، از این نوع جک‌ها در صنعت خودرو برای بلند کردن اتومبیل‌های بالاتر از سطح زمین استفاده می‌شود تا بتوان تعمیراتی روی آن انجام داد، بسیاری از ابزارها در صنعت ساخت‌وساز از جک‌های هیدرولیکی برای انجام کارها استفاده می‌کنند.
مخترع جک هیدرولیک کیست؟
ریچارد دادگون، در سال 1851 حق ثبت اختراع را برای “پرس هیدرولیک قابل حمل” دریافت کرد.
اجزاء جک هیدرولیکی
کلیه جک‌های هیدرولیک حداقل از شش مؤلفه اصلی تشکیل‌شده‌اند که شامل پمپ، مخزن، واشر تنظیم آب، سیلندر اصلی، پیستون متحرک و واشر باز و بسته کردن هستند. مخزن در جک‌های هیدرولیک دارای سیال هیدرولیک است، پمپ مایعات را از مخزن به شیر بررسی می‌کند و مایع تحت‌فشار را به سیلندر اصلی هدایت می‌کند. همچنین سیلندر اصلی پیستون متحرک را نگه می‌دارد که توسط مایع تحت‌فشار خارج می‌شود. علاوه‌براین دریچه ترشح یک پمپ هیدرولیک فشار را آزاد می‌کند تا پیستون متحرک عقب‌نشینی کند.
جک هیدرولیک درواقع یک سیلندر است که می‌تواند مایع هیدرولیک و یک سیستم پمپاژ برای حرکت سیال را در خود جای دهد. معمولاً روغن به‌عنوان یک مایع هیدرولیک مورداستفاده قرار می‌گیرد، زیرا ضرورت روغن‌کاری اجزای جک را تأمین می‌کند. سیستم پمپاژ به‌طورکلی شامل نوعی پمپ است که یا به‌صورت دستی یا به‌احتمال‌زیاد به‌صورت مکانیکی کار می‌کند که برای اعمال فشار بر روی مایعات کاربرد دارد. سیستم پمپاژ، مایعات هیدرولیک را از طریق دریچه یک‌طرفه سوق می‌دهد و اجازه می‌دهد تا مایع به داخل سیلندر جک منتقل شود، اما اجازه عبور مایع را نمی‌دهد. بدیهی است که جک دارای نوعی پایه و صفحه است که در هنگام فعال شدن جک توسط استوانه جابجا می‌شود.
عملکرد جک هیدرولیکی
عملکرد جک هیدرولیک با اصل پاسکال بسیار دقیق توصیف می‌شود که می‌گوید نیرویی که به یک مایع محصور واردشده است به‌طور مساوی به‌کل مایع منتقل می‌شود، این بدان معنی است که مایعات نباید فشرده شوند. هنگامی‌که پمپ جک فعال می‌شود، فشار به مایع هیدرولیک که سیلندر را پر می‌کند، اعمال می‌شود. ازآنجاکه سیلندر در حین فعال بودن پمپ کاملاً پرشده است و شیر یک‌طرفه سیال را به‌طور کامل محصور می‌کند، فشار داخل سیلندر ایجاد می‌شود و روی صفحه جک فشار آورده، ازاین‌رو با واردکردن نیرو، در اصل پمپ نیروی کمی بر روی مایعات اعمال می‌کند تا اینکه مایعات فشار کافی برای فشار آوردن جک را داشته باشند که این نیرو هر آنچه را که در آن زمان‌بر روی جک باشد، بلند می‌کند. جک هیدرولیک می‌تواند نیروهای عظیمی را با استفاده از پمپ انجام دهد اما همه جک‌های هیدرولیک باید طوری طراحی شوند که فشار داخل سیلندر که بسیار زیاد می‌شود، با خرابی ساختاری استوانه یا دریچه‌ای که استوانه را به پمپ وصل می‌کند درحالی‌که جک در حال کار است، آزاد نشود. برای آزاد کردن فشار جک، شیر یک‌طرفه به‌سادگی آزاد می‌شود تا مایع هیدرولیک از سیلندر جک خارج شود.
جک‌های هیدرولیک از دو سیلندر تشکیل‌شده‌اند که یکی بزرگ‌تر از دیگری است که به هم وصل می‌شوند. اعمال نیروی به مایع در یک سیلندر فشار را در کل حجم و در برابر سطح استوانه ایجاد می‌کند، این افزودن نیرو به یک سیلندر کوچک‌تر باعث می‌شود نیرویی حتی بیشتر از سیلندر بزرگ‌تر تولید شود.
مثال عملکرد جک هیدرولیکی
به‌عنوان‌مثال، هنگامی‌که پیستون یک سانتی‌متر یک پوند فشار را به یک مایع هیدرولیک وارد می‌کند، فشار واردشده به مایع برابر است با یک پوند در هر اینچ مربع، یک پیستون ده اینچی مربعی متصل به این سیستم نیرو یک پوند در هر اینچ مربع را ده برابر یا ده پوند تولید می‌کند؛ بااین‌حال، هنگامی‌که پیستون کوچک‌تر تحت‌فشار ده اینچ در یک‌جهت باشد، پیستون بزرگ‌تر تنها تحت‌فشار 1 اینچ در جهت دیگر می‌شود.
محاسبات جک هیدرولیکی
در ساختمان جک
هیدرولیک از این واقعیت استفاده می‌شود که روغن تقریباً تراکم ناپذیر است و نیروی
وارد بر خود را منتقل می‌کند. فشار وارد بر پیستون کوچک عیناً به پیستون بزرگ
منتقل می‌شود و آن را به‌طرف 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
به‌عبارت‌دیگر می‌توان نوشت:
Fe/Ae = Fl/Al
که در آن F همان نیروهای مقاوم و محرک، A همان سطح مقطع دو پیستون است. در حالت ساده‌تر مزیت مکانیکی قسمت هیدرولیکی جک به‌صورت زیر درمی‌آید:
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. ازاین‌رو مزیت مکانیکی کل دستگاه برابر مزیت مکانیکی این دو قسمت خواهد بود.
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
اگر ماشین را بدون اصطکاک در نظر بگیریم داریم:
MA=Al/Ae=ΔSe/ΔSl
و چون MA = Fl/Fe بنابراین:
FlΔSl = FeΔSe
که نشان می‌دهد در حالت ایده آل کار خروجی یا مفید با کار ورودی یا داده‌شده 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 ایده آل (بدون اصطکاک) هر ماشینی را می‌توان با بررسی هندسه ماشین به دست آورد. باملاحظه معادله MA = ΔSe/ΔSl حتی در پیچیده‌ترین ماشین، می‌توان مزیت مکانیکی ایده آل را فقط با دانستن اینکه وقتی نیروی محرک را در مسافت معینی حرکت می‌دهیم، نیروی مقاوم چقدر جابجا می‌شود، پیدا کرد.
انواع جک هیدرولیکی
هر دستگاه هیدرولیک تراکتور دارای یک جک یک‌طرفه است. جک‌های هیدرولیکی از ۳ نوع‌اند. یک‌راهه یک‌طرفه و دوطرفه هر جک دارای یک پوسته یا سیلندر است که پیستون در درون آن حرکت رفت و برگشتی دارد. پیستون به دسته‌ای متصل می‌شود که ازیک‌طرف سیلندر بیرون می‌آید. برحسب نوع جک، یک یا دو مجرای در طرف سروته سیلندر درآورده شده‌اند.
جک یک‌راهه
قطر پیستون و دسته آن یک اندازه است. فقط یک مجرا دارد که روغن از آن ورود و خروج می‌نمایند. با ورود روغن به‌طرف سر پیستون جک بازشده و می‌تواند باری را بلند کرده یا حرکت دهد. برای بسته شدن جک حتماً باید باری روی دسته پیستون وجود داشته باشد. به‌عبارت‌دیگر این جک‌ها در پایین بردن وسیله هیچ نیرویی ندارد بلکه فقط می‌توانند بار را بلند کنند.
جک یک‌طرفه
قطر دسته پیستون کمتر از قطر پیستون بوده و دارای دو مجرایی ورود و خروج است که در یک مجرا در طرف سر پیستون قرار دارد و مجرای دیگر در ته سیلندر، بااین‌وجود روغن فقط از مجرایی ورود و خروج می‌نماید که در طرف سر پیستون قرار دارد و مجرای دیگر برای تهویه هوا از پشت پیستون به هوای محیط ارتباط دارد. این جک نیز فقط می‌تواند بار را بلند کند، همانند جک یک‌راهه، هیچ نیرویی برای پایین بردن وسیله اعمال نمی‌نماید، جک دستگاه هیدرولیک تراکتورهای امروزی از این نوع هستند.
جک دوطرفه
قطر دسته پیستون کوچک‌تر از قطر پیستون است. ممکن است یک دسته پیستون یا دودسته پیستون در دو طرف پیستون داشته باشند یعنی دسته پیستون سرتاسری باشد. دو مجرای ورود و خروج روغن دارد. هنگام بلند کردن بار، روغن از مجرای سر پیستون واردشده و روغن پشت پیستون به مخزن تخلیه می‌شود، برای بسته شدن جک یا پایین رفتن وسیله، روغن از مجرای دیگر یعنی طرف پشت پیستون واردشده و روغن طرف سر پیستون از مجرای آن‌طرف به مخزن برمی‌گردد. این نوع جک بنابراین از هر دو طرف می‌تواند فشار وارد آورده و به‌عبارت‌دیگر قادر است که وسیله را تحت‌فشار پایین ببرد. جک فرمان‌های هیدرولیکی از این نوع هستند چون برای چرخاندن چرخ‌ها به سمت چپ و راست هر دو، باید نیرویی اعمال گردد.
نگهداری جک هیدرولیکی
حفظ صحیح جک‌های هیدرولیک برای عملکرد صحیح آنها بسیار مهم است. تنها راه برای جلوگیری از خراب شدن زود هنگام پلمپ‌های موجود بر روی جک هیدرولیکی، جلوگیری از قرار گرفتن در معرض عناصر خاص است. از پوشش‌ها می‌توان در جک‌های هیدرولیکی استفاده کرد تا از جمع شدن گردوغبار و ذرات جلوگیری شود. در جک‌های هیدرولیک، پیستون‌های متحرک همیشه باید در موقعیت “جمع شده” نگهداری شوند. بسیاری از مایعات مختلف در جک‌های هیدرولیکی قابل‌استفاده هستند اما توصیه می‌شود که هرگز از روغن ترمز در جک‌های هیدرولیکی استفاده نشود، زیرا باعث می‌شود پلمپ‌ها از بین برود.
نکات استفاده از جک هیدرولیکی
مصرف‌کنندگان می‌توانند جک‌های هیدرولیکی را خریداری کنند تا قادر به بلند کردن اجسامی که وزن آنها چند پوند تا چند هزار پوند است باشند. چهار نوع منبع تغذیه جک‌های هیدرولیک شامل هوای فشرده، برق، بنزین و قدرت دستی است. پمپ‌های هیدرولیک دستی، ارزان‌ترین اما کندترین نوع پمپ‌های هیدرولیک موجود در بازار هستند.
کاربردهای جک هیدرولیک
در زیر برخی از کاربردهای جک هیدرولیک آورده شده است:
- بلند کردن ماشین یا هر وسیله نقلیه دیگر برای تغییر لاستیک آن
- برای بلند کردن بارهای سنگین در صنایع
- جرثقیل‌ها برای جابجایی بار به جک‌های هیدرولیکی تعبیه‌شده‌اند
- در سیستم‌ها و ماشین‌های جابه‌جایی و بلند کردن استفاده می‌شوند.
- در تجهیزات انتقال مواد استفاده می‌شوند.
مزایای جک هیدرولیک
در زیر برخی از مزایای جک هیدرولیکی آورده شده است:
- فضای کمتری اشغال می‌کند
- در جابه‌جایی بارهای سنگین بسیار مؤثر است
- با حداقل تلاش بارها را بالا می‌برد
- استفاده از آن ساده است
- کمی سبک‌تر از جک‌های پیچ است
مضرات جک هیدرولیکی
در زیر برخی از معایب جک هیدرولیک آورده شده است:
- در صورت فرسودگی روغن، مستعد شکستن است.
- سرعت نسبتاً کندی دارد.
- روغن هیدرولیک به دلیل استفاده بیش‌ازحد گرم می‌تواند بوی نامطبوع ساطع کند.
- می‌تواند نسبتاً سریع گرم شود.
- نشت روغن هیدرولیک می‌تواند باعث آلودگی خاک و آب شود.
نام های تجاری
شرکت‌های تولیدکننده و واردکننده جک‌های هیدرولیک مختلفی در کشور وجود دارند که به برخی از آنها در زیر اشاره می‌کنیم.
سازمان مرکزی ابزار (CTO)
سازمان ابزار مرکزی با اخذ مجوز از وزارت صنایع از سال 1383 به‌طور رسمی باهدف ساخت انواع ماشین و ابزارآلات صنعتی ایرانی باکیفیت در جهت جلوگیری از واردات کالاهای خارجی و ایجاد ارزش‌افزوده و اشتغال در داخل کشور تأسیس گردید. موسسین این واحد تولیدی باتجربه بیش از چهل سال در زمینه واردات ابزار و ماشین‌آلات صنعتی از کشورهای اروپایی و آمریکا و آسیایی توسعه‌یافته و تعهد در ارائه سرویس و خدمات پس از فروش و ساخت قطعات یدکی آنها در داخل کشور این توانایی را به دست آوردند تا بتوانند با استفاده از امکانات روز در زمینه ساخت کالاهای وارداتی مشابه و با الهام گرفتن از اطلاعات و نمونه‌های سازندگان خارجی، گامی مؤثر در بومی‌سازی و ارتقاء دانش صنعت کشورمان بردارند.
شرکت طراحی مهندسی هیدرولیک هنری
این شرکت سابقه‌ای بیش از ۲ دهه در زمینه طراحی و ساخت انواع جک و پاوریونیت، شیرهای هیدرولیک و همچنین سیستم‌های مبتنی بر هیدرولیک دارد. همچنین با استفاده از تجارب چندین ساله و همچنین استفاده از دانش و علم روز دنیا در دسترس صنعت‌گران ایرانی است.
صنایع هیدرولیک هنری در سال 1370 توسط مرحوم محمدعلی هنری آغاز به فعالیت کرد. این شرکت ابتدا در زمینه تعمیر و عیب‌یابی سیستم‌های هیدرولیک (راه‌سازی، صنعتی) مشغول به فعالیت بود.
پس از مدتی ایده طراحی و ساخت پمپ‌های هیدرولیک اکسیال در ذهن ایشان پرورش یافت که نتیجه آن تولید سالیانه 20.000 دستگاه پمپ هیدرولیک شد که در بازارهای داخلی و خارجی عرضه می‌شود. صنایع هیدرولیک هنری با توجه پتانسیل تولید قطعات هیدرولیک و کمک مهندسین و مشاوران متخصص اقدام به طراحی و ساخت جک و پاوریونیت‌های هیدرولیک و همچنین طراحی و تولید شیرهای هیدرولیک (دستی) با برند هیدروکنترل نموده است.
همچنین معروف‌ترین برندهای خارجی جک هیدرولیک شامل:
POWER TEAM
پاور تیم، یکی از بهترین شرکت‌های تولیدکننده پمپ و جک هیدرولیکی در دنیا است. این شرکت در شمال کارولینا، آمریکا واقع‌شده است.
ENERPAC
انرپک یکی دیگر از بهترین شرکت‌های تولیدکننده پمپ و جک هیدرولیکی در دنیا است. این شرکت در نیز در آمریکا واقع‌شده است.
DUPLOMATIC
دوپلماتیک، شرکت تولیدکننده محصولات هیدرولیک در ایتالیا است.
ATOS
آتوس، شرکت دیگر تولیدکننده محصولات هیدرولیک در ایتالیا است.
YUKEN
یوکن، شرکت ژاپنی محصولات هیدرولیک است.
Bosch Rexroth
بوش رکسوت، برند معروف آلمانی در تولید محصولات هیدرولیک است.
دانلود فایل مقاله: