جک هیدرولیک | اصول کارکرد، کاربردها و مزایای استفاده از این تجهیز صنعتی

دسترسی سریع به مطالب:

• جک هیدرولیک؛ وسیله‌ای پرقدرت برای جابه‌جایی اجسام
• جک هیدرولیک بالابر چیست؟
• اصول کارکرد جک هیدرولیک
• اجزای تشکیل دهنده جک هیدرولیک
• کاربردهای جک هیدرولیک
• پرکاربردترین جک هیدرولیک
• مزایای استفاده از جک هیدرولیک
• انواع جک های هیدرولیک
• جک یک راهه
• جک یک طرفه
• جک دوطرفه
• جک هیدرولیک با بازگشت فنری
• جک بطری
• جک انگشت پا
• جک چرخ دستی
• جک قیچی
• جک چرخ دار
• تفاوت جک هیدرولیک با جک پنوماتیک
• نکات مهم در انتخاب،طراحی و ساخت جک هیدرولیک
• نکات مهم برای استفاده و نگهداری جک هیدرولیک
• عوامل اثرگذار روی قیمت جک هیدرولیک 
• همیار مکانیک کوشا؛ پیشتاز در طراحی و ساخت تجهیزات بالابری 

 

جک هیدرولیک یکی از مهمترین سازههای مکانیکی است. در این وسیله نیروی وارد به روغن در استوانه یا سیلندر با سطح مقطع کم، باعث حرکت پیستون با سطح مقطع بیشتر می شود. برای بالا بردن و نگه داشتن اجسام سنگین از انواع جک هیدرولیکی استفاده می‌شود. این تجهیزات در صنایع کوچک و بزرگ کاربردهای فراوانی دارند؛ تا حدی که نبودشان باعث بروز مشکلات جدی خواهد شد. وزن کم، قدرت زیاد و همچنین عدم نیاز به فضای زیاد برای عملکرد از مزایای جک هیدرولیک هستند که آن را به وسیلهای پرکاربرد تبدیل کرده‌اند. در این مطلب قصد داریم به معرفی جک هیدرولیک بپردازیم.

جک هیدرولیک در واقع سازه ای مکانیکی است که از یک سیلندر توخالی تشکیل شده است. داخل این سیلندر، یک میله توپر یا اصطلاحا شافت قرار دارد که با بدنه داخلی سیلندر آب‌بندی شده است. حرکت میله به سمت درون و بیرون استوانه باعث به وجود آمدن یک حرکت خطی می شود. از این حرکت خطی در انواع سیستم های مکانیکی استفاده می‌شود.

جک بالابر هیدرولیک برای حمل بار و نفر، کار در ارتفاعات و یا قرار دادن تجهیزات سنگین در موقعیت مطلوب به کار برده می شود. جک هیدرولیک بالابر با انتقال روغن از میان دو سیلندر، به پیستون پمپ فشار وارد می کند. در ادامه شیر مکش بسته می شود و به همین خاطر در داخل محفظه فشار به وجود می آید و در ادامه شاهد بلند شدن پیستون در محفظه و بلند شدن جسم سنگین خواهیم بود. در قسمت پایین جک هیدرولیک بالابر یک پیستون وجود دارد که آن را به سمت بالا هدایت می کند؛ زیرا موتور الکتریکی مایع هیدرولیکی مانند روغن را به درون پیستون وارد می کند. جک های بالابر از مکانیزم های بالابرنده برخوردار هستند و تفاوت های عمده ای با بالابرنده هایی مانند جرثقیل و سایر سازه های مکانیکی دارند.

چنین سیستمی میتواند به صورت باز و بسته مورد استفاده قرار بگیرد. اگر مایع موجود در سیستم هیدرولیک آب باشد، در واقع از یک سیستم هیدرولیکی باز استفاده می‌شود؛ به طوری که در طی آن از سیال آب تنها یک بار استفاده شده است. از سوی دیگر، در سیستم هیدرولیک بسته مایع مورد نظر در یک مدار ثابت و مشخص شده قرار می‌گیرد و حرکت آن صرفا به همان فضا محدود می شود. در این موارد، مایع مورد نظر معمولا روغن است و این سیستم در ساختار جک هیدرولیک کاربرد دارد. در واقع هنگامی که صحبت از جک هیدرولیک به میان می آید، منظور جکی است که سیال مورد استفاده در آن روغن است.

در جک هیدرولیک، نیرویی بر روغن موجود در استوانه وارد می شود. سپس این نیرو روغن غیر قابل تراکم را به استوانه بزرگ منتقل می کند. در ادامه، روغن به پیستون استوانه بزرگ فشار وارد می کند و باعث بلند شدن بار روی استوانه می شود. به طور کلی فشار وارد بر پیستون کوچک دقیقا به پیستون بزرگ منتقل می ;شود و آن را به سمت بالا حرکت می‌دهد.

ویژگی تراکم ناپذیری مایعات زمینه ساز استفاده از آنها به عنوان وسیله مناسبی برای تبدیل و انتقال کار در ساخت جک هیدرولیک شده است. به بیان ساده تر، می توان گفت در جک هیدرولیک می توان با تحت فشار قرار دادن مایعات، یک کار فیزیکی انجام داد.

برای درک عملکرد جک های هیدرولیک بهتر است تا اندازه ای با علم فیزیک آشنا باشید. براساس قانون پاسکال در فیزیک سیالات، فشار در سرتاسر یک سیال یکسان است و به صورت عمود بر آن وارد میشود. زمانی که سیال در یک محیط بسته قرار بگیرد و به آنها فشار وارد شود، این فشار در تمامی سطح وجود خواهد داشت.

از سوی دیگر، در فیزیک فشار برابر است با مقدار نیرو تقسیم بر واحد سطح. میزان فشار در تمام قسمت ;های سیالی همچون روغن برابر است و تنها سطوح متفاوت هستند. به بیان دیگر، شما فشاری ثابت بر سطوح مختلف وارد می کنید؛ پس می توان میزان نیرو را بر اساس توان فرد، کم و زیاد کرد.

به بیان ساده می توان گفت که آن بخش از جک هیدرولیک که زیر بار قرار می‌گیرد، سطح مقطع زیادی دارد و بخشی که پدال را به حرکت در می‌آورد، سطح مقطع کمتری دارد. اما میزان فشار برای آنها یکسان است. به همین خاطر سطح مقطع کوچک به نیروی کم و سطح مقطع بزرگتر، به نیروی بیشتر نیاز خواهد داشت. پس با ایجاد یک نیروی کم در سطح مقطع کوچک، می‌توان به یک نیروی زیاد در سطح مقطع بزرگتر غلبه کرد.

جک هیدرولیک در عین سادگی از اجزای خاصی تشکیل شده است که هر یک نقش مهمی در کارکرد این سازه مکانیکی بازی می‌کنند. کیفیت هر کدام از این قطعات و دقت در ساخت و مونتاژ جک هیدرولیک، تضمین کننده کارکرد بهینه جک هیدرولیک است.

به طور خلاصه می توان گفت جک هیدرولیک مجموعه ای از روغن و قطعات فلزی است. برای این سازه مکانیکی یک اهرم طراحی شده است که با پا می توان آن را فشار داد. با هر بار انجام دادن این عمل، جسم به سمت بالا حرکت خواهد کرد. یک استوانه نیز در انتهای جک قرار دارد و با هر بار فشرده شدن پدال، استوانه به سمت بالا حرکت می کند. البته حرکت استوانه یک نقطه شروع و پایان دارد و مسیر حرکتی آن اصطلاحا کورس نامیده می شود. هنگامی که از یک طرف به روغن فشار وارد می‌کنید، مایع از طرف دیگر همان نیرو را به شما تحویل خواهد داد. جک های هیدرولیکی از هشت قطعه اصلی تشکیل می شوند که عبارتند از:

• سیلندر اصلی جک داخل با پرداخت سطح سنگ خورده
• میله (شافت) جک با آب‌کاری کروم
• پیستون داخل سیلندر
• سیل (آب بند)، پکینگ و اورینگ آب‌بند پیستون داخلی
• درب انتهای جک
• درب گلوی جک
• سیل (آب‌بند)، پکینگ و اورینگ آب‌بند درب گلو با میله کروم جک
• تجهیزات اتصال جک به سیستم مکانیکی

جک های هیدرولیک در صنایع مختلف و همچنین کاربردهای روزمره مورد استفاده قرار می گیرند. می توان گفت در هر کجا که صنعت خودروسازی به بلند کردن اجسام نیاز داشته باشد، ردپایی از جک هیدرولیک را نیز می توان پیدا کرد. لیفتراک ها، ماشین آلات و تجهیزات راهسازی، معدن و کشاورزی، کمپرسی ها، بالابرها و صنایع حفاری، معماری، برج های پالایشگاه ها و غیره، همگی به نوعی از این سیستم مکانیکی استفاده می کنند. این جک ها به دلیل تنوع در کارایی و قابلیت استفاده، در مدل های مختلفی طراحی و تولید می شوند. هر کدام از این مدل ها دارای طول و قطر متفاوت و ویژگی ها و خصوصیات خاصی دارند.

معمولا از جک تلسکوپی به عنوان یکی از پرکاربردترین انواع جک هیدرولیک نام برده می شود. البته این جک با نام سیلندرهای چند مرحله ای نیز شناخته می شود. در طراحی این نوع جک از چند میله پیستون لوله ای استفاده شده که به اسلیو معروف هستند. تعداد اسلیوها چهار تا پنج عدد است که اندازه و قطرهای متفاوتی دارند. قطر اسلیوها به گونه ای طراحی می شود که درون یکدیگر جای بگیرند. جک تلسکوپی در حالت یک طرفه و دوطرفه طراحی و به بازار عرضه می شود. گفتنی است قیمت جک تلسکوپی در مقایسه با سایر انواع جک هیدرولیک بیشتر است. معمولا از این جک ها برای ساخت آسانسورها و ماشین های تخلیه بار استفاده می شود.

جک های هیدرولیک در شرایط مختلفی مورد استفاده قرار می گیرند. این تنوع بالا در کاربرد جک های هیدرولیک یک مزیت عمده برای آنها به شمار می رود. سیستم جک هیدرولیک طراحی ساده ای دارد، به راحتی مورد استفاده قرار می گیرد، قابلیت افزایش نیرو را دارا است، از انعطاف پذیری خوبی برخوردار می باشد و همچنین راندمان بالایی دارد. از میان مهم ترین مزایای جک هیدرولیک می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• جکهای هیدرولیک در طرحهای گوناگونی ساخته می شوند و فضای زیادی برای عملکرد نیاز ندارند.
• طراحی جک هیدرولیک ساده است استفاده از آن نیز آسان می باشد.
• جک هیدرولیک بهترین گزینه برای جابه جایی و بلند کردن اجسام سنگین است.
• وزن جک هیدرولیک نسبت به سایر جک ها کمتر است.

یکی از ساده ترین دسته بندی های جک های هیدرولیک، بر اساس کاربرد آنها است. به همین دلیل بسیاری از جک های هیدرولیک با نام هایی همچون جک آسانسوری، جک جرثقیل و غیره شناخته می شوند. یکی دیگر از عوامل مهم برای دسته بندی جک هیدرولیک، میزان نیرویی خروجی آن است. در ادامه مطلب به شرح انواع جک های هیدرولیک می پردازیم.

در جک هیدرولیک یک راهه، اندازه قطر دسته و پیستون یکسان است. این جک ها به گونه ایی طراحی میشوند که روغن تنها از یک مسیر بتواند تواند وارد و خارج شود. زمانی که روغن به سمت سر پیستون هدایت میشود، جک باز می شود و توانایی بلند کردن اجسام را خواهد داشت. برای بسته شدن جک، لازم است نیرویی روی دسته پیستون قرار بگیرد. بدین ترتیب جک;راهه تنها میتوانند بارهای سنگین را بلند کنند و هیچ نیرویی برای پایین آوردن آنها وجود ندارد.

در جک هیدرولیک یک طرفه، قطر پیستون از اندازه دسته پیستون بیشتر است. در هنگام طراحی، برای این مجموعه دو مسیر ورودی و خروجی در نظر گرفته میشود؛ بدین شکل که یک مجرا در ابتدای سیلندر و مجرای دیگری نیز در انتهای آن قرار می گیرد. مجرای موجود در انتهای پیستون، محل ورود و خروج هوا است. همچنین مجرای ابتدای پیستون نیز محل ورود و خروج روغن می باشد. از لحاظ مکانیزم، می توان گفت این جک مانند جک های هیدرولیکی یک راهه عمل می کند. به عبارت دیگر، این جک صرفا برای بلند کردن اجسام سنگین کاربرد دارد و نیرویی برای پایین آوردن جسم مورد نظر وجود نخواهد داشت.

در جک هیدرولیک دوطرفه، قطر پیستون بیشتر از قطر دسته پیستون است. در این نوع جک، دو مجرای ورودی و خروجی برای روغن در نظر گرفته می شود. روغن از یک دهانه وارد و از دهانه دیگر خارج میشود. در این نوع جکها هم در هنگام بلند کردن و هم در هنگام پایین آوردن اجسام نیرو وارد خواهد شد.

جک هیدرولیک با بازگشت فنری در مواردی استفاده می شود که در آنها نیروی بازگردانده خارجی وجود ندارد. فنرهای بازگشتی هم می توانند درون سیلندر قرار بگیرند و هم می توانند روی یک سیلندر و به عنوان یک جز جداگانه نصب شوند. از آنجایی که این فنرها تنها می توانند ضربه های محدود وارد و بدین ترتیب نیروهای محدودی اعمال کنند، از آنها بیشتر در جک های کوچک استفاده می شود. این نوع جک هیدرولیک معمولا به عنوان سیلندر فشاری در کارهای تاسیسات یا ابزار مونتاژ و تعمیرات مورد استفاده قرار می گیرد.

در این نوع جک، میله پیستون با اعمال فشار بر سطح پیستون با فشار عملیاتی از محل یک نقطه منبسط می شود. انقباض و بازگشت میله پیستون با استفاده از فنر بازگشتی انجام می شود. اعمال فشار روی سطح حلقوی موثر با فشار عملیاتی از محل یک نقطه دیگر، انقباض میله پیستون را به همراه دارد. در این حالت، انبساط و بازگشت میله پیستون با استفاده از فنر بازگشتی انجام می شود.

یکی از رایج ترین جک های هیدرولیکی، جک های بطری یا Bottle هستند. در واقع شکل این جک ها به صورت یک بطری شیر است و به خاطر همین شباهت به آنها جک های بطری یا Bottle Jacks نیز می گویند. این نوع جک هیدرولیک در اوایل دهه 1900 میلادی و همزمان با شروع به فعالیت صنعت خودرو در میان کاربران محبوبیت زیادی پیدا کرد. البته از این نوع در حوزه پزشکی نیز برای بالا و پایین بردن بیماران استفاده می شود.

جک های از نوع Bottle یا سیلندرهای هیدرولیکی به جکهای دستی نیز معروف هستند. یکی از روش های آسان برای بلند کردن وسایل نقلیه به منظور سرویس یا بازرسی در کنار جاده ها و یا در تعمیرگاه ها، استفاده از جک Bottle یا دستی است. این جک ها در اندازه های مختلف موجود هستند و کاربرد های گوناگونی دارند. قابلیت بالابری جک دستی از 45 کیلوگرم تا چندین تن متغیر است. در این جک ها یک شافت عمودی وجود دارد که از پد بلبرینگ موجود در آن استفاده می کند و قادر است با استفاده از آن، بار را به صورت مستقیم از زمین بلند کند. گفتنی است این نوع جک هیدرولیک برای بلند کردن بار های سنگین و ماشین ;آلات بزرگ کشاورزی نیز مورد استفاده قرار می گیرد.

جک انگشت پا یا Toe life Hydrolic Jacks با نام های دیگری مثل جک ناخنی نیز شناخته می‌شود، بسیار شبیه جک دستی است. این جک با اضافه شدن یک فک خاص کارایی بیشتری پیدا کرده است و در مواردی که اختلاف سطح بین تکیه گاه و جسم موردنظر کم است، مورد استفاده قرار می گیرد.

جک هیدرولیک از نوع چرخ دستی یا اصطلاحا Trolley/Floor Jacks به جک کف یا سوسماری نیز معروف است. بر خلاف جک های دستی که به صورت عمودی عمل می کنند و شافت آنها نیز به صورت عمودی است، شافت این جک ها به صورت افقی روی میل لنگ متصل به یک بالابر قرار گرفته می گیرد. بدین ترتیب همزمان با فشار وارد به جک، جسم به صورت عمودی از زمین بلند می شود. این جک ها نسبت به جک های دستی دامنه کاربرد بیشتری دارند و در اندازه های کوچک و بزرگ ساخته می ;شوند.

جک قیچی یا اصطلاحا Scissor Jacks یکی دیگر از انواع جک هیدرولیک است. این جک های هیدرولیکی به صورت جمع و جور ساخته می شوند و در آنها از پیچ مکانیکی استفاده می شود. چرخش جک های قیچی منجر به بالا بردن و پایین آوردن بازوهای این جک می شود. بدین ترتیب، بسته به موقعیت و مکانیزم جک، بازو ها کشیده و یا جمع می شوند.