جک هیدرولیکی چیست ؟
در حقیقت جک هیدرولیک دستگاهی استوانه شکل می باشد که دارای مکانیزمی است بدین صورت که داخل این استوانه روغنی وجود دارد که نیرویی با فشار بر این روغن وارد می‌گردد. نیرویی که وارد می‌شود سبب می شود که روغن تراکم ناپذیز به یک استوانه دیگر که بزرگ تر از استوانه قبلی است منتقل گردد.در مرحله بعد همان روغن به با فشار خود به پیستون استوانه موجب حرکت دادن جسم مثلا یک جسم ماشنی بر روی استوانه می‌شود. این نوع مکانیزم را می توانید در عملکرد کارایی ماشین آلاتی نظیر جرثقیل مشاهده نمایید.این نوع مکانیزم شاید ساده بنظر برسد اما با همین سادگی کارهای بسیار سخت و زیادی را با بالاترین بازدهی انجام می دهد.
روغنی که غیر قابل تراکم می باشد و نیرویی را به روغن موجود وارد می نماید این اصل الگوریتمی است که جک هیدرولیک از آن بهره می برد.نکته مهم این است که آن فشار یکه بر پیستون کوچک اعمال می شود دقیقا وارد پیستون بزرگ می‌شود و سبب بالا رفتنش می گردد.
تعریف دیگر جک هیدرولیکی:یک نمونه سیلندر هیدرولیکی می باشد که فقط در یک سمت فعالیت می کند و اغلب اوقات دارای ظرفیت زیادی است. در ساختار جک‌های هیدرولیکی از یک میله با قطر زیاد که در آخرش یک شانه دارد به جای پیستون استفاده می‌شود.وجود شانه بدین دلیل است که باعث عدم خروج میله از داخل پوسته سیلندر شود.
طرز کار جک هیدرولیک
سطح مقطع زیادی در بخشی از جک هیدرولیک که جرم جسمی که روی آن هست وجود دارد که به نیروی بیشتری نیاز دارد.سطح مقطع پایینی هم بخشی از جک هیدرولیک که روغن را حرکت می دهد از طریق زدن تلمبه وجود دارد که نیروی کمتری نیاز دارد.
یعنی با توجه به زور و نیروی ما، یک نیروی کم را به یک سطح مقطع کمتر نیروی کمتری و به سطح مقطع بیشتر نیروی بیشتری لازم داریم که وارد کنیم.
در جک هیدرولیک دسته جک به عنوان اهرمی از نوع ثانویه است که خاصیتی مکانیکی منحصر بخودش را دارد این دسته خاصیت افزایش نیروی محرک را بر عهده دارد.نیرویی مفید از این دسته وارد جک هیدرولیک می شود که جک هم این نیرو را زیادتر می کند.خود این عمل سبب برابری خاصیت مکانیکی تمام دستگاه با خاصیت مکانیکی این ۲ بخش می گردد.
شکل ۱ – نحوه کار یک نوع جک هیدرولیکی
فشارهایی که بر همه استوانه‌ها وارد می شوند در واقع که همان نیرویست که بر واحد سطح وارد می شود که با هم برابر هستند.
شکل ۲ – سیستم جک هیدرولیکی
در حقیقت هیچ ابزار و وسیله ای در دسترس نیست که موجب افزایش مقدار کار شود. همان اندازه ای که روغن وارد می شود همان اندازه هم روغن خروج می شود در این دو استوانه ورودو خروج وزن و مقدار روغن ها با مقدار ضرب سطح مقطع و فاصله جا به جایی پیستون ها یکسان هستند.بدلیل برابری حجم آنها.
کاربرد جک هیدرولیک
سالیان سال است که جهت راحتی در بلند کردن و حرکت دادن ماشین آلات کشاورزی از توان و قدرت هیدرولیک استفاده می شود. بهره بردن از این توان جهت کنترل کردن و نحوه استقرار در نشستن بر روی تراکتور در ماشین آلات بروز استفاده شده است.در همه ی خودرو ها جهت کمک گرفتن برای حرکت دادن خودرو از روی چاله و یا جا به جایی تایر ها از انواع جک ها بهره می برندکه دارای انواع مختلفی هستند؛ همه نمونه‌های جک های هیدرولیکی، کاربرد گسترده‌تری دارند که امروزه از آنها در خودرو‌های سواری به کرات استفاده می‌شود و همچنین هنوز هم یک بخش ضروری در خودرو‌های سنگین به حساب می آید.
بخصوص جک های هیدرولیکی در ماشین آلات معدنی و راهسازی ، بالابر ، کمپرسی‌ها، جرثقیل‌ها ، لیفتراک و… نیز کاربرد خیلی زیاد و غیر‌قابل انکار دارند.
از دلایل مهم اهمیت استفاده از این جک هیدرولیک، شکل و ساختار تقریبا ساده بهمراه قدرت بسیار بالایی است که بوجود می آورند.
جک های هیدرولیک در صنایع اهمیت و کاربرد های بسیار زیادی دارند که به اختصار بیان می شود:
بالا بردن و حرکت دادن ماشین‌آلات سنگین ، چرثقیل ها ، کاربرد در پالایشگاهها ، حفاریهای زیر زمینی ، معماری و برج سازی ، تمامی وسایط نقلیه و …
تنوع زیاد و همچنین گستردگی بالا در کاربری این جک ها وجود دارد که موجب شده تا جک‌های هیدرولیک در بین هزاران مدل و نوعهای مختلف و با طول و قطر‌ها و همچنین طراحی‌های متفاوت تولید شوند.
شکل ۳ – یک نمونه از کاربردهای جک هیدرولیکی
شکل ۴ – یکی از اجزای جک هیدرولیک (پیستون گلویی).
شکل ۵ – برخی از انواع جک های هیدرولیکی
زمانیکه جک هیدرولیک کورس کاری خود را سپری می‌کند، نیاز است جهت سیکل های بعدی به مد اولیه خودش برگردد .فشار روغنی برای بارگشت شافت به حالت اول خود که یا حالت بسته همان هل دهنده و یا حالت باز همان سیستم کششی صورت نمی پذیرد و فقط با خارج شدن روغن از پورت ورودی، شافت به همان حالت اول خود بر می گردد. آن نیرویی که سبب بازگشت شافت به حالت اول خود می شود امکان دارد به وسیله یک الکتروموتور به عنوان منبع خارجی اعمال شود.این امکان هم وجود دارد توسط جرمی که بر روی جک هیدرولیک است انجام پذیرد دقیقا مثل بالابرها. برای برگرداندن شافت به حالت اولیه خود در برخی از سیستم ها از فنر بهره می برند. عیب این نوع سیستم ها عدم کنترل بر سرعت بازگشت است که سبب مشکل می گردد.
نکته ای که در جک هیدرولیک دوطرف وجود دارد این است که هر دو سمت جک پورت های ورودی و خروجی وجود دارد و همچنین رفت و برگشت ها با نیروی روغن انجام می شود .این مورد باعث می شود که جک در حرکت های جلو و عقب خود نیرو اعمال کند.
حرکت رو به جلو زمانی آغاز می شود که روغن بتواند به عقب پیستون ها نیرو وارد کند که ماکزیمم اندازه نیرو اعمال می‌گردد؛ زمانیکه کورس به آخر می‌رسد ایندفعه روغن از طرف گلویی جک هیدرولیک با به وسیله فشار وارد می شود و حرکت به جهت عقب انجام می شود که همیشه این نیرو کمتر از حرکت رو به جلو می‌باشد.
از پر کاربردترین انواع جک های هیدرولیکی در بازار و صنعت هیدرولیک باید به جک های تلسکوپی اشاره نمود. جک های تلسکوپی این قابلیت را دارند که هم یکطرفه و هم دو طرفه تولید شوند. نکته مهم در طراحی جک های تلسکوپی اینست که تعدادی از لوله‌ها و با روکش کروم به طور تلسکوپی شکل مونتاژ می شوند به نحوی که هر سیلندر به عنوان شافت جک بعدی به حساب می‌آید .
حال از این نوع طراحی ها جهت استفاده در مکان هاییست که در آن فضا کم است ولی به جا به جایی چند برابری کورس نیاز است. جک های تلسکوپی کاربرد بسیاری در بالابرها ی هیدرولیک مانند آسانسورها، ماشین آلات تخلیه زباله و… دارند البته این نوع جک ها دارای عیب هایی هم هستند مثل طول عمر کوتاهشون و یا نبود فضای مناسب جهت آببتدها . جک هیدرولیک تلسکوپی انواع مختلفی دارند: جک های یک طرفه، دو طرفه، هم‌زمان و غیر هم‌زمان.این نوع جک ها هم مختصات و طراحی منحصر به خود را دارد جک هیدرولیک تلسکوپی در مقایسه با دیگر نوع ها بسیارگران‌تر و تولید و ساخت آن به دقت بسیار و طراحی دقیقی نیازمند است.
نیرویی که از جک هیدرولیک خارج می شود همان اختلاف فشاری بین دو جهت پیستون و همچنین تابعی سطح مقطع پیستون می باشد.اشتباه رایجی که وجود دارد اینست که گاها برای محاسبه نیروی جک از فشار موجود در سیستم بهره میبرند.
در حالت صحیح میبایست جهت محاسبه نمودن نیروی خروجی جک هیدرولیک فشاری که در قسمت پورت ورودی وجود دارد را لحاظ نمود.
اگر بخواهیم قطر پیستون را محاسبه کنیم باید از نیروی به وجود آمده به هنگام باز شدن جک هیدرولیک را در نظر بگیریم.
همچنین جهت محاسبه نمودن نیروی جک هیدرولیک میبایست قطر شفت و پیستون را در وهله ی اول مشخص نماییم.
اگر جک هیدرولیک در حالت زاویه دار بکار گرفته شود نیروی نامی جک بیشتر از نیروی وارد شده ی واقعی می باشد.
با داشتن سرعت در حال حرکت جک می توان دبی مورد نیاز را بدست آورد زیرا سرعت تابعی از دبی است.
رکسان پارسیان یکی بزرگترین سازنده و تامین کننده سیلندرهای هیدرولیک در ایران و قطعات هیدرولیکی برای کاربردهای صنعتی است. رکسان پارسیان طیف متنوعی از میله کراوات استاندارد و ویژه ، خط گرد و نوع “آسیاب” را متناسب با انواع کاربردهای سیلندر صنعتی تولید می کند. سیلندرهای ما مطابق با هر استاندارد اصلی صنعت ، دارای گواهینامه های دیگر در صورت درخواست هستند. کلیه سیلندرها ساخته شده و قطعات تامینی هیدرولیک رکسان پارسیان برای ارائه خدمات طولانی و کارآمد با نیازهای کم نگهداری ، طراحی شده است که بهره وری بالایی را در طول عمر محصول تضمین می کند.
سیلندرهای هیدرولیک و سیلندرهای پنوماتیک دستگاه هایی هستند که انرژی فشار مایع را به انرژی مکانیکی تبدیل می کنند. آنها همچنین به عنوان محرک شناخته می شوند و در دستگاه های مختلف کنترل بسیار مورد استفاده قرار می گیرند. به صورت حرکت ، محرک شامل سیلندرهای هیدرولیک یا سیلندرهای پنوماتیک برای حرکت مستقیم ، موتورهای حرکت چرخشی ، محرک های آونگ برای حرکت چرخشی و انواع دیگر محرک ها می باشد. سیلندر پنوماتیک از هوای فشرده شده به عنوان منبع گاز استفاده می کند و انرژی فشار گاز را به انرژی مکانیکی تبدیل می کند. سیلندرهای هیدرولیک یا سیلندرهای پنوماتیک طبق حرکت آنها طبق طبقه بندی طبقه بندی می شوند ، سیلندرهای هیدرولیک یا سیلندرهای پنوماتیک نیز به روش هایی می توانند به سیلندرهای تک کاره و سیلندرهای دو حالته تقسیم شوند.
طول یک سیلندر هیدرولیک از کل مغزی ، ضخامت پیستون ، ضخامت کف و سر و طول اتصالات است. اغلب این طول در دستگاه جای نمی گیرد. در این حالت از میله پیستون نیز به عنوان بشکه پیستون استفاده می شود و از میله پیستون دوم استفاده می شود. به این نوع سیلندرها سیلندرهای تلسکوپی گفته می شود. اگر یک استوانه میله معمولی را تک مرحله بنامیم ، سیلندرهای تلسکوپی واحدهای چند مرحله ای از دو مرحله ، دو ، چهار ، پنج یا چند مرحله ای هستند. به طور کلی سیلندرهای تلسکوپی بسیار گرانتر از سیلندرهای معمولی هستند. بیشتر سیلندرهای تلسکوپی تک عمل (فشار) هستند. سیلندرهای تلسکوپی دو منظوره باید بطور خاص طراحی و ساخته شوند.
سیلندر دیفرانسیل هنگام کشیدن مانند یک سیلندر معمولی عمل می کند. اگر سیلندر با این حال مجبور به فشار باشد ، روغن از طرف میله پیستون استوانه به مخزن برگردانده نمی شود ، اما به طرف پایین سیلندر می رود. به این ترتیب سیلندر خیلی سریعتر پیش می رود ، اما حداکثر نیرویی که سیلندر می تواند بدهد مانند استوانه پیستون است. سیلندر دیفرانسیل را می توان مانند یک سیلندر معمولی تولید کرد و فقط یک کنترل خاص اضافه می شود.
سیلندر هیدرولیک “هوشمند” سنجش موقعیت
سیلندرهای هیدرولیک سنجش موقعیت ، نیاز به میله استوانه توخالی را از بین می برد. در عوض ، یک نوار سنجش خارجی با استفاده از فناوری hall effect موقعیت پیستون سیلندر را حس می کند. این کار با قرار دادن یک آهنربای دائمی در پیستون انجام می شود. آهنربا یک میدان مغناطیسی را از طریق دیواره فولادی استوانه پخش می کند و سیگنال مکان یابی را به سنسور می دهد.
سیلندرها – و تمام اجزای مربوط به آن – برای سهولت در نصب و نگهداری متعاقب آن باید به آسانی قابل دسترسی باشند. اگر به عنوان مثال اتصالات را بدون از بین بردن خطوط مجاور نمی توان بررسی کرد ، برای مثال ، انگیزه کمی برای رفع نشت جزئی که ممکن است رخ دهد وجود دارد.
تمام اجزای و رسانای سیال سیستم را در نظر بگیرید که الاستیک باشد: به دلیل تغییر در فشار مایع ، دما و کرنش طول آنها را تغییر می دهد و تغییر می کند. این تغییرات جزئی نیست. یک پالس فشار به ۶۰۰۰ psi یک سیلندر فولادی را با فشار ۲۴ ساعته در ۰.۰۲۴ به دراز می کشد. اگر از آلومینیوم یا چدن ساخته شده باشد ، سیلندر می تواند حدود ۲ تا ۲.۵ برابر بیشتر از طول کشیده شود. اگر این کشیدگی در طراحی دستگاه به حساب نیامده باشد ، در نهایت سیستم نشت می کند ، حتی اگر از آخرین فن آوری اتصالات استفاده شده باشد. اگر نصب های قبلی به طور مداوم درز کرده اند ، این را به عنوان شواهد واضح در نظر بگیرید که یک روش جدید برای طراحی سودمند است.
از آنجا که ناحیه صورت پیستون میله ای کوچکتر از ناحیه درپوش می باشد ، نیروی فرمت بیشتر از نیروی کشش است (با فرض فشار مایع برابر). از آنجا که حجم کل سیلندر با سیلندر کاملاً جمع شده (به دلیل حجم میله) کمتر از زمانی است که سیلندر به طور کامل تمدید می شود ، یک سیلندر سریعتر از زمان کشش (با فرض نرخ جریان برابر) جمع می شود.
خط مستقیم – سیلندرهای دارای اتصالات ثابت که نیرو را در خط سیلندر جذب می کنند بهترین برای انتقال نیروی خط مستقیم محسوب می شوند. میله های کراوات کشیده ، فلنج یا محور قلاب متقارن متقارن هستند و اجازه می دهند نیروی محوری یا فشار کشش میله پیستون به طور یکنواخت در مورد خط سیلندر مرکزی توزیع شود.
سیلندر های تایراد برای تحمل فشار حداکثر فشار داخلی طراحی شده اند ، و می توانند در هر انتها افزایش یافته و برای سوار شدن سیلندر استفاده شوند. هنگامی که میله های کراوات در هر دو انتهای سیلندر امتداد دارند ، یک انتها می تواند برای نصب سیلندر استفاده شود و انتهای مخالف می تواند سیلندر را پشتیبانی کرده یا به اعضای دستگاه وصل شود.
اتصالات فلنج همچنین برای برنامه های انتقال نیرو در خط مستقیم بسیار مناسب است. سه سبک موجود عبارتند از: فلنج مستطیل شکل سر ، فلنج سر مربع ، و یک سر مستطیل شکل بزرگتر و ضخیم تر که سوراخ های نصب خود را دارد. همان سه نسخه برای کلاه در دسترس است. انتخاب پایه فلنج تا حدودی به این بستگی دارد که آیا نیروهای اصلی وارد شده به بار منجر به فشار یا فشار در میله پیستون می شوند.