آشنایی با هیدرولیک, جک هیدرولیک

آشنایی با هیدرولیک و جک‌های هیدرولیک

مروری بر هیدرولیک در علم فیزیک

سیال می‌تواند در علم هیدرولیک، خود دارای حرکت، ضربه نیرو (Momentum) هم باشد که در اصطلاح به آن هیدرودینامیک می‌گویند. وسایلی مثل جک‌های هیدرولیکی که سیال ساکن دارند را هیدرواستاتیک می‌گویند که عمدتا با اصول مرتبط با فشار کار می‌کند. فشار عمدتا از سه طریق: انسان، ماشین و وزن خود سیال وارد می‌شود.

فشار از نظر فیزیکی، نیروی تقسیم بر سطح اعمال آن نیرو است. برای سیالات فشار مستقیما با ارتفاع آن‌ها در ارتباط است، یعنی با افزایش ارتفاع ستون مایع میزان فشار افزایش می‌یابد.

قانون پاسکال

قانون پاسکال بیان می‌کند، فشار وارد شده به یک نقطه از مایع محبوس، عینا به کلیه نقاط و جهات آن مایع منتقل می‌شود، یعنی مایع می‌تواند همان نیرو را عمود بر سطوحی مساوی اعمال کند. با اینکه این قانون بسیار ساده است و در زندگی روزمره راحت می‌توان آن را آزمایش کرد (مثلا بطری پر از آب را فشار دهید، در آن کنده می‌شود چون نیرو دست شما به بدنه توسط آب به در بطری منتقل شده‌است) اما از زمانی که پاسکال آن را بیان کرد، بیش از دو قرن گذشت تا مهندس مکانیک انگلیسی، جوزف براما با آن پرس هیدرولیک را ساخت.

Pascal's principle | Definition, Example, & Facts | Britannica

اصل بقای انرژی

قانون دیگری که در مورد مواد لازم است بدانید این است که انرژی نابود نمی‌شود، خلق نمی‌شود و فقط از شکلی به شکل دیگر جابجا می‌شود. برای همین هم ما وقتی نیروی کمی وارد جک می‌کنیم، این انرژی مستقیما منتقل می‌شود، اما چون سطوح متفاوتی وجود دارد، این انرژی به اندازه نیروی متفاوتی تبدیل می‌شود و کار ما را انجام می‌دهد.

نکته‌ای که وجود دارد این است که وسایل هیدرولیکی، منبع تولید انرژی نیستند و صرفا انرژی که توسط انسان یا ماشین‌هایی مثل دینام دریافت می‌کنند را به طور دلخواه ما منتقل می‌کنند. این تبدیل حرکت در وسایل هیدرولیک معمولا چندین عضو ثابت دارد، مانند پمپ‌ها که فشار را به روی روغن وارد می‌کنند، Actuator یا تحریک‌کننده که فشار روغن را به حرکت مکانیکی تبدیل می‌کند. اگر حرکت تولید‌شده خطی باشد از آن در جک‌ها استفاده می‌کنیم، اگر دورانی باشد در موتورهای هیدرولیکی استفاده می‌کنیم. باید توجه داشت که در سیستم‌های هیدرولیک هم تلفات وجود دارند و عملا فشاری که وارد می‌کنیم، هم روغن را در سیستم حرکت باید بدهد، هم بر اصطکاک بین روغن و لوله باید غلبه کند و هم در صورت نیاز باری که روی آن است را جابجا کند و عملا فشار واردشده بین این موارد تقسیم می‌شود. مشخصا سیال‌های متفاوت با سرعت متفاوتی بین لوله‌ها جابجا می‌شوند، در نتیجه کاری که برای هرکدام باید انجام داد و انرژی لازم برای هر کدام متفاوت است.

Hydraulic jack

به طور کلی اما، سرعت یا تندی انجام آن کار را توان می‌گویند. به عبارت دیگر مقدار کار انجام‌شده در واحد زمان، توان است که برای سیستم‌های هیدرولیکی به صورت زیر تعریف می‌شود:

توان هیدرولیکی سیستم = سرعت حرکت عضو تحریک‌کننده  نیروی خروجی از عضو تحریک‌کننده

که در عمل به یکی از فرمول‌های زیر تبدیل می‌شود:

توان هیدرولیکی سیستم = دبی پمپ  فشار روغن

توان هیدرولیکی سیستم =   (فشار روغن  سطح مقطع جک)

(فراموش نکنید سیستم هیدرولیکی قطعا تلفات دارد پس باید بازده سیستم هیدرولیکی خود را بدانید و آن را نیز در حساب وارد کنید)

آشنایی بیشتر با سیستم‌های هیدرولیک

طبق تعاریف علمی، سیستم هیدرولیکی، یک مدار بسته از سیال محبوس است که با بهره‌گیری از قوانین سیالات مایع محبوس، قادر به ارسال قدرت و کار است.


مزایای سیستم‌های هیدرولیکی

  • خروجی آن‌ها با هر سرعتی ممکن است.
    • در سیستم‌های هیدرولیکی با اینکه منابع قدرت، مثل موتورهای سوختی یا برقی با سرعت خاصی عمل می‌کنند اما در سیستم هیدرولیکی، عضو تحریک‌کننده را می‌توان طوری طراحی کرد که با هر سرعتی خواستیم کار کند. (از پمپ‌ها و شیرهای کنترل جریان خاص باید استفاده شود)
  • قابلیت برگشت‌پذیری
    • منابع تولید قدرت و یا حتی انسان، توانایی جابجایی ناگهانی جهت اعمال نیرو یا قدرت خود را ندارند. یعنی مثلا یک سیستم قدرت باید کاملا متوقف شود تا بتواند در جهت مخالف حرکت کند اما در سیستم‌های هیدرولیک به سادگی می‌توانند جهت حرکت را با وسایلی مثل شیر کنترل چهارراهه در مدار عوض کنند.
  • ایمنی در برابر افزایش فشار بیش از حد مجاز
    • چون سیستم‌های هیدرولیک دارای شیر فشارشکن هستند، اگر بار وارد شده بر آن‌ها از حد مجاز بیشتر شود، به سادگی روغن در حال کار را از پمپ به داخل مخزن روغن هدایت می‌کنند تا سیستم با حداکثر نیرو یا گشتاور خود کار کند.
  • قابلیت واماندگی
    • برخلاف سیستم‌های برقی که در صورت جذب بار، موتور صدمه می‌بیند و یا موتورهای بنزینی و دیزل که نمی‌توانند در حال کار بایستند، سیستم هیدرولیکی می‌تواند در مقابل جذب بار زیاد به حالت واماندگی برسد و بدون صدمه رسیدن به اجزای آن به محض کاهش بار، مجددا فعالیت خود را ادامه دهد. (در حالت حداکثر بار شیر فشارشکن وارد عمل می‌شود و روغن خروجی پمپ را به مخزن روغن هدایت می‌کند)

معایب سیستم‌های هیدرولیکی

  • سرویس و مراقب دقیق لازم دارند. به خصوص قطعات و تجهیزات در معرض هوای نامناسب و آلوده
  • قطعات و تجهیزات در برابر زنگ‌زدن، خوردگی، آلوده‌شدن روغن باید بطور کامل محافظت شوند
  • هرگونه سهل‌انگاری در بهره‌برداری و یا هنگام سرویس و نگه‌داری می‌تواند خطر آلودگی در محیط زیست ایجاد کند

سیستم جک هیدرولیک چیست؟


در سیستم‌‌های جک، یک مخزن، یک مجموعه شیر وجود که با همدیگر، وظیفه پشتیبانی و تغذیه دائم به جک کوچک را دارند تا جک کوچک آن را به جک بزرگ تلمبه کند.

اساس کار جک هیدرولیک

هر بار که روغن تلمبه می‌شود، جک بزرگ بار را یک پله بالاتر می‌برد.

جک کوچک در حرکت به سمت بالا روغن را از مخزن به درون محفظه خود مکش می‌کند، در این حالت، شیر یک طرفه خروجی توسط فشار روغن محفظه زیر جک بزرگ، بسته می‌گردد، ولی شیر یک طرفه ورودی بخاطر مکش در سیستم و افت فشار باز می‌شود و اجازه می دهد روغن مخزن، به زیر جک کوچک مکیده شده و فضای آن را پر نماید.

در حالت دیگر که جک کوچک در حال حرکت به سمت پائین و پمپ و تلمبه‌نمودن روغن محفظه خود به محفظه زیر پیستون جک بزرگ می‌شود، در این حالت شیر یک طرفه ورودی به علت فشار موجود بسته و شیر یک طرفه خروجی بازشده و موجب جابجائی روغن به زیر پیستون بزرگ و حرکت بار به سمت بالا می‌شود.

به منظور حرکت بار به سمت پائین، شیر سومی به نام شیر سوزنی (Needle Valve) در سیستم باز می‌شود که روغن محفظه جک بزرگ به مخزن روغن وصل شود، و بار از راستای نیروی ثقل خود به پیستون بزرگ به سمت پائین فشار می‌آورد و روغن محفظه جک بزرگ را به درون مخزن روغن می‌دهد و آن را تخلیه می‌کند.

Hydraulic cylinder design. How does the hydraulic cylinder work? - YouTube

.

مطالب مرتبط

دیدگاهتان را بنویسید