جک هیدرولیکی چیست ؟
یکی از پرکاربردترین تجهیزات هیدرولیکی در صنعت جک هیدرولیک (Hydraulic Jack) است که با نام های جک هیدرولیکی و سیلندر هیدرولیک نیز شناخته می شود.
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.
جک های هیدرولیکی تجهیزات مهمی در عرصه های مدرن صنعتی محسوب و به طور وسیع استفاده می شوند، چرا که قدرت زیادی داشته و حرکات نرم و بی صدا و قابلیتهای تحرک خطی و دورانی به نحو مطلوب و با پیچیدگی نسبتا پایین دارند. حوزه کاربرد جک های هیدرولیکی وسیع بوده و در عرصه های مختلفی همچون سیستمهای تولید، ماشینهای تست مواد، سیستمهای تعلیق فعال، ماشین آلات استخراج معادن، شبیه سازی پرواز، کشتی ها، ماشین های تزریق قالب، رباتیک، تجهیزات آسیاب فولاد و آلومینیوم و غیره استفاده می-شوند. در همه این کاربردها برای داشتن بالاترین کارایی جک های هیدرولیکی در موقعیت، نیرو یا فشار لازم است و همچنین برای بهبود کارایی جکها، یک کنترلر مناسب لازم می باشد. بنابراین در طی دو دهه گذشته برای کنترل موقعیت، توان، و یا نیروی تولید شده از جک های هیدرولیکی، هزاران تحقیق و توسعه انجام یافته و هنوز هم به عنوان یک موضوع مهم و قابل توجه در محافل صنعتی و آکادمی مطرح می باشد.
در این مقاله یک کنترلر (تناسبی-انتگرالی-مشتقی طراحی و به منظور کنترل موقعیت زاویه ای شفت موتور بر روی سرو جک هیدرولیکی) اعمال شده است. پارامترهای کنترلر با الگوریتم رقابت استعماری ) بهینه شده اند. همچنین یک تابع هدف برای بهینه سازی بهره فیدبک اعمال شده .که نتایج بدست آمده کارایی آن برای کنترل یک چنین سیستم غیرخطی را تایید می کند.
اجزای سازنده جک هیدرولیک چیست؟
یک جک هیدرولیک معمولی را در نظر بگیرید. اجزای اصلی یک جک هیدرولیک شامل موارد زیر است:
پیستون
میله پیستون
درپوش سیلندر
سیلندر
در ساختار داخلی این جک ها، دو استوانه با سطح مقطع های مختلف وجود دارد که مجموعا سیلندر را می سازد. یک سیال (معمولا روغن) در این سیلندر رفت و آمد می کند. پیستون با جابجا شدن، از طریق میله پیستون نیرو را به بار منتقل می کند.
اهمیت استفاده از جک هیدرولیک
از دلایل مهم اهمیت استفاده از جک هیدرولیک، شکل و ساختار تقریبا ساده به همراه قدرت بسیار بالایی است که بوجود می آورند.جک های هیدرولیک در صنایع اهمیت و کاربردهای بسیار زیادی دارند. تنوع زیاد و همچنین گستردگی بالایی که در کاربری اینجک ها وجود دارد، موجب شده تا جک های هیدرولیک در مدل های مختلف و با طول و قطرها و همچنین طراحی های متفاوتتولید شوند. در تحقیق حاضر روشی سیستماتیک برای ارائه ی روشی به منظور ارتقای عملکرد این المان های صنعتی ارائه خواهدشد که به دلیل مبنا بودن شبیه سازی کامپیوتری و استفاده از روشهای برنامه نویسی، مهندس طراح را از چالش های مرتبط باآزمایشات پرهزینه بی نیاز خواهد کرد.
طرز کار جک هیدرولیک چگونه است؟
- در یک سیستم هیدرولیک، یونیت هیدرولیک مخزنِ ذخیره سیال (روغن) است. روغن ذخیره شده در یونیت هیدرولیک با یک الکتروموتور به چرخش در می آید.
- سیال تحت فشار از طریق یک شیر کنترل جهت به سیلندر اصلی منتقل می شود. پس از انتقال روغن به سیلندر، پیستون با توجه به جهت تزریق روغن و با استفاده از فشار روغن بر سطح پیستون حرکت می کند. پیستون نیروی وارده را از طریق میله پیستون به بار منتقل می کند.
مزایای جک هیدرولیک
انواع جک های هیدرولیک
جک ها معمولا به دو دسته جک های یک طرفه و جک های دو طرفه تقسیم می شوند:
جک های هیدرولیک یک طرفه
جکی را جک هیدرولیک یک طرفه می نامیم که در آن پیستون با فشار روغن به یک سمت حرکت می کند و برای برگشت به حالت اول به یک نیروی کمکی نیاز خواهد داشت. در این نوع جک، نیروی وزن پیستون و یا یک فنر نیروی بازگشت پیستون به حالت اول را فراهم می کنند. به جک هایی که از نیروی فنر برای بازگشت استفاده می کنند، جک برگشت فنری هم گفته می شود. انواع جک های یک طرفه شامل:
جک هیدرولیک یک طرفه از نوع پلانجر (Single-acting plunger or ram type)
جک هیدرولیک یک طرفه با یک میله پیستون (Single-acting Single piston rod)
جک هیدرولیک متوالی (Tandem Jack)
جک هیدرولیک تلسکوپی (Telescopic Jack)
معمولا به فضای کمی نیاز دارند.
برای جابجایی بارهای سنگین بسیار موثر است.
استفاده از آن راحت است.
بارها با حداقل تلاش برداشته می شوند.
جک های هیدرلیک دو طرفه
در جک یا سیلندر هیدرولیک دو طرفه، فشار سیال باعث حرکت پیستون به دو سمت شده و به این ترتیب، از هر دو طرف شاهد انجام کار خواهیم بود. عملیات رفت و برگشت پیستون در این جک ها توسط تغییر جهت روغن انجام می شود. انواع جک های دو طرفه شامل:
جک هیدرولیک دو طرفه با یک میله پیستون (Double-acting Single piston rod)
جک هیدرولیک دو طرفه با دو میله پیستون (Double acting Double piston rod)