علم مهمترین ابزار بشر برای پیشرفت در عرصه‌های مختلف است. سال‌ها پیش توان جسمی فاکتور تعیین‌کننده برای انجام فعالیت‌های مختلف بود اما طی دهه‌های گذشته اوضاع فرق کرده است. حالا با استفاده از نتایج تحقیقات و تئوری‌های علمی دستگاه‌ها و ابزارهایی جهت جلوگیری از هدر رفت انرژی، زمان و هزینه تولید می‌شود. یکی از پرکاربردترین اختراعات صنعتی، جک هیدرولیک است.
جک‌های هیدرولیک می‌توانند نیرویی چندین برابر نیروی وارد شده تولید کنند. به کمک این جک‌ها می‌توان اجسام بسیار سنگین را بلند کرد یا حرکت داد. مهمترین اصل در طراحی جک‌های هیدرولیک یک قانون ساده فیزیک است؛ مقدار سطح موثر با میزان فشار نسبت عکس دارد.
جک هیدرولیک چیست؟
جک هیدرولیک وسیله‌ای است که با توجه به رابطه معکوس شدت فشار و قطر استوانه طراحی شده است. جک‌های هیدرولیک از دو استوانه با قطرهای متفاوت تشکیل شده‌اند. روغن بین این دو استوانه دائما در حرکت است. زمانی که فشاری به استوانه اول وارد می‌شود، روغن سریعا وارد استوانه دوم خواهد شد. استوانه دوم قطر بسیار کمتری دارد. بنابراین فشار تولید شده توسط روغن بسیار بیشتر خواهد بود. بدین صورت با اعمال نیرویی اندک، می‌توان جابجایی یا حرکت بزرگی را صورت داد. این مکانیزم در ماشین‌آلات مختلفی مثل جرثقیل استفاده شده است.
روغن باید غیرقابل تراکم باشد و به خوبی بتواند بین دو استوانه حرکت کند. یکی از نکات مهم در جک‌های هیدرولیک هدر نرفتن نیروی وارد شده در اثر جابجایی روغن است. از همین رو سازندگان این قطعات تلاش می‌کنند تا کمترین اصطکاک و فاصله را میان دو استوانه ایجاد کنند.
بر اساس قانون پاسکال، زمانی که فشار به سطح مایع وارد می‌شود، تمام نقاط به حرکت درمی‌آیند. در حقیقت فشار در بین تمام مولکول‌های مایع یکسان خواهد بود. از طرفی فشار از تقسیم نیرو بر مساحت سطح به دست می‌آید. پس هر چه سطح کوچکتر باشد فشار بیشتر خواهد بود. به همین دلیل به جای افزایش نیرو، می‌توان از کاهش سطح برای بیشتر شدن فشار استفاده کرد. در جک هیدرولیک نیز نیروی وارد شده یکسان بوده اما عاملی که سبب ایجاد فشار می‌شود، کاهش سطح استوانه دوم است.
کاربرد جک هیدرولیک
از جک هیدرولیک در تولید دستگاه‌های مختلفی استفاده می‌شود. اولین کاربرد این جک‌ها برای بلند کردن و بالا بردن اجسام سنگین است. جک هیدرولیک برقی در صنایع خودروسازی، ساختمان و … مورد استفاده قرار می‌گردد. حفاری زمین، بلند کردن اجسام به کمک جرثقیل و کمپرسور، جابه‌جایی ماشین‌آلات کشاورزی، کنترل و کشش تراکتور، امور حفاری در پالایشگاه‌ها و … برخی از کاربردهای جک‌های هیدرولیک است.
تفاوت جک هیدرولیک با جک پنوماتیک
جک‌های هیدرولیک و پنوماتیک فرایندهای مختلفی برای ایجاد فشار دارند. در جک‌های پنوماتیک، هوا عامل اصلی حرکت دستگاه است. در این جک‌ها از کمپرسورهای هوا استفاده می‌شود. این کمپرسورها هوا را به داخل دستگاه کشانده و سپس با متراکم‌سازی آن، منجر به ایجاد فشار زیاد در سمت دیگر جک می‌شوند.
از همین رو جک‌های پنوماتیک دارای سیستمی باز هستند. این قطعات از هوا برای تامین نیرو استفاده می‌کنند و در مقابل تغییرات دمایی مقاومند. جک هیدرولیک از روغن برای ایجاد فشار بهره می‌گیرد. در ماه‌های سرد حرکت روغن کند می‌شود و اگر اقدامات مناسب جهت تعدیل دما صورت نمی‌گیرد ممکن است جک هیدرولیک به طور کامل از کار بیفتد.
کار با جک‌های پنوماتیک آسان‌تر است اما نمی‌توانند به اندازه جک‌های هیدرولیک فشار تولید کنند. از همین رو برای بلند کردن یا حرکت دادن اجسام بسیار سنگین نمی‌توان از قطعات پنوماتیک استفاده کرد.
انواع جک هیدرولیکی
جک‌های هیدرولیکی انواع متنوعی دارند. می‌توان آن‌ها را بر اساس نوع سیلندر یا نحوه عملکرد به دسته‌های متفاوت تقسیم کرد. دسته‌بندی‌های رایج این محصول عبارتند از:
- پلانچری
- جک با بازگشت فنری
- دو طرفه
- تک میله
- دو میله
- تراورس سریع
- تلسکوپی
پرکاربردترین جک هیدرولیک
جک تلسکوپی را می‌توان به عنوان پرکاربردترین جک هیدرولیکی معرفی کرد. این قطعه با نام سیلندر چند مرحله‌ای نیز معرفی می‌شود. در طراحی جک تلسکوپی چندین میله پیستون لوله‌ای شکل مورد استفاده قرار می‌گیرد. این میله‌ها به اسلیو معروفند.
قطر اسلیوها متفاوت است و اغلب به صورتی تعیین می‌شود که بتوانند درون یکدیگر جا بگیرند. تعداد این پیستون‌ها نیز معمولا ۴ یا ۵ عدد است. از این جک‌ها در ساخت آسانسورها و ماشین‌های تخلیه بار استفاده می‌شود. جک تلسکوپی در دو نوع یک طرفه و دو طرفه طراحی می‌شود و نسبت به سایر جک‌ها گران‌تر است.
سیلندرهای یک طرفه فقط در یک جهت اعمال نیرو می‌کنند و یک سطح موثر دارند. همچنین در جک‌های یک طرفه پیستون به کمک نیروی وزن یا اعمال نیروی خارجی به موقعیت اولیه باز می‌گردد. جک‌های دو طرفه می‌توانند از دو سمت فشار وارد کنند و پیستون به وسیله نیروی فشار قابلیت رفت و برگشت دارد.
طراحی جک هیدرولیک
برای طراحی جک هیدرولیک باید به کاربرد و نوع سیلندر توجه کرد. هر سیلندر برای کاربرد خاصی طراحی می‌شود. سیلندر جک هیدرولیکی در ابزارهای ماشین کاری با سیلندرهای ماشین‌آلات مهندسی بسیار متفاوت است. همچنین کاربردهای عمرانی و فولادی نیز سیلندرها و به تبع آن جک‌های خاص خود را دارند.
به طور کل می‌توان دو نوع طراحی برای جک‌های هیدرولیک و سیلندرها در نظر گرفت. نوع اول طراحی سیلندر میله‌ای است. در این روش لوله و قسمت پایین سیلندر از طریق یک میله به هم متصل می‌شود. این نوع سیلندر ابعاد کوچکی دارد و برای استفاده در ماشین‌آلات و ابزار صنعتی بسیار مناسب است.
نوع دیگر طراحی سیلندرها، تولید به صورت فرزکاری شده است. در سیلندرهای فرزکاری شده قسمت‌های بالا، پایه و محفظه سیلندر توسط رزوه و حلقه‌های نگهدارنده به یکدیگر متصل می‌شوند. این نوع سیلندر قدرت بسیار بالایی دارد. در نتیجه جک هیدرولیکی که از این نوع سیلندر استفاده می‌کنند توان عملیاتی بالایی دارد. پیمانکاران حوزه غلتک‌های نورد، آهن‌کاری، پرس، جرثقیل، کشتی‌سازی و صنایع دریایی از این نوع جک برای انجام عملیات لیفت و حرکت دادن اجسام استفاده می‌کنند.
جمع‌بندی
شاید اگر جک هیدرولیک ساخته نمی‌شدند، بسیاری از سازه‌ها و محصولات صنعتی هیچگاه به وجود نمی‌آمدند. جک‌های هیدرولیک نقش مهمی در صنایع گوناگون دارند و هر روز کاربردهای آن‌ها بیشتر می‌شود. روزبه‌روز جک‌هایی با قدرت و توانمندی‌های بیشتر راهی بازار می‌شود تا روند فعالیت‌های صنعتی سرعت بیشتری بگیرد. وقتی تحولات دهه‌های گذشته را بررسی می‌کنیم متوجه می‌شویم بخش زیادی از دستاوردهای صنعتی امروز و آینده را مدیون جک هیدرولیک خواهیم بود.
بازتاب: 7 تفاوت جک هیدرولیک با پنوماتیک - سیسال