دید کلی
مایعات تقریبا تراکم ناپذیر هستند. این ویژگی سبب شده است که از مایعات به عنوان وسیله مناسبی برای تبدیل و انتقال کار استفاده شود. بنابراین می‌توان از آنها برای طراحی ماشینهایی که در عین سادگی ، با نیروی محرک خیلی کم بتواند نیروی مقاوم فوق العاده زیادی را جابجا نماید، استفاده نمود.
جک هیدرولیک چیست؟
جک هیدرولیک وسیله‌ای است که در آن نیرویی بر روغن موجود در یک استوانه کوچک وارد می‌شود. این نیرو سبب می‌شود که روغن غیر قابل تراکم به استوانه بزرگ منتقل شود. روغن به پیستون استوانه بزرگ فشار می‌آورد و باعث بلند شدن بار روی استوانه (مثلا ماشین) می‌شود. مکانیزم کار ماشینهای جرثقیل ، و غیره نیز چنین می‌باشد که در عین سادگی ، کار مفید زیادی با بازده بالا انجام می‌دهد.
در ساختمان جک هیدرولیک از این واقعیت استفاده می‌شود که روغن تقریبا تراکم ناپذیر است و نیروی وارد بر خود را منتقل می‌کند. فشار وارد بر پیستون کوچک عینا به پیستون بزرگ منتقل می‌شود و آنرا به طرف بالا می‌راند.
مزیت مکانیکی جک هیدرولیک
فشارهای وارد بر استوانه‌ها که همان نیروی وارد بر واحد سطح یعنی P = F/A است، باهم برابرند. بنابراین:
Pe = Pl
به عبارت دیگر می‌توان نوشت:
Fe/Ae = Fl/Al
که در آن F همان نیروهای مقاوم و محرک ، A همان سطح مقطع دو پیستون می‌باشد. در حالت ساده‌تر مزیت مکانیکی قسمت هیدرولیکی جک بصورت زیر در می‌آید:
AA = Ml/Ae
دسته جک نیز یک اهرم نوع دوم است و مزیت مکانیکی مخصوص به خود را دارد. دسته اهرم نیروی محرک را افزایش می‌دهد. بر جک هیدرولیک نیروی مفید دسته وارد می‌شود و جک این نیرو را افزایش می‌دهد. از اینرو مزیت مکانیکی کل دستگاه برابر مزیت مکانیکی این دو قسمت می‌باشد.
آیا جک هیدرولیک مقدار کار را افزایش می‌دهد؟
دستگاهی وجود ندارد که بتواند مقدار کار را افزایش دهد. هر مقدار روغن که از استوانه کوچک خارج شود، همان مقدار وارد استوانه بزرگ می‌شود. در هر دو استوانه این حجم روغن برابر است با حاصلضرب سطح مقطع استوانه در فاصله‌ای که پیستون جابجا می‌شود. چون این حجمها باهم برابرند، بنابراین:
AeΔSe = AlΔSl
اگر ماشین را بدون اصطکاک در نظر بگیریم داریم:
MA=Al/Ae=ΔSe/ΔSl
و چون MA = Fl/Fe بنابراین:
FlΔSl = FeΔSe
که نشان می‌دهد در حالت ایده‌آل کار خروجی یا مفید با کار ورودی یا داده شده برابر است.در قرقره ، اهرم و جک هیدرولیک ، وقتی اصطکاک وجود ندارد، کار خروجی با کار ورودی برابر است. این گفته در مورد سایر ماشینها نیز برقرار است. در چنین شرایطی مزیت مکانیکی ایده‌آل (یعنی بدون اصطکاک) هر ماشینی را می‌توان با بررسی هندسه ماشین بدست آورد. با ملاحظه معادله MA = ΔSe/ΔSl حتی در پیچیده‌ترین ماشین ، می‌توان مزیت مکانیکی ایده‌آل را فقط با دانستن اینکه وقتی نیروی محرک را در مسافت معینی حرکت می‌دهیم، نیروی مقاوم چقدر جابجا می‌شود، پیدا کرد.
کاربردهای جک هیدرولیک
در بلند کردن ماشین‌آلات سنگین ، ماشینهای کمپرسور ، جرثقیلها ، پالایشگاهها ، حفاریهای زیر زمینی ، برج سازی و معماری ، کلیه وسایل نقلیه و غیره از خود این وسیله بسیار ساده و مفید یا مکانیزم کارش استفاده می‌شود.
دستگاه های هیدرولیک
دیر زمانی است که از توان هیدرولیکی برای سهولت در بلد کردن و پایین بردن ماشین های کشاورزی بهره گرفته می شود. در دستگاه های جدیدتر از این توان همچنین برای کنترل کشش و موقعیت سوار بر تراکتور استفاده می شود. فرمان تمامی تراکتورهای سنگین، بیشتر تراکتورهای نیمه سنگین و حتی بعضی از تراکتورهای سبک نیز هیدرولیکی است. از توان هیدرولیکی در تراکتورهای نوین برای جعبه دنده های هیدرولیکی نیز بهره گرفته می شود.
اتصال 3 نقطه :
3 بازویی است که معمولاً در عقب تراکتور تعبیه می شود. موقعی که از پشت به تراکتور نگاه کنیم، دو بازوی پایینی را بازوهای سمت چپ و سمت راست و بازوی بالایی را ساق وسط نامند. دو بازوی پایینی توسط دو ساق که بازوهای رابط نامیده می شوند. به بازوهای بالابر متصل می شوند این بازوها در دو سر محور بالابر مستقر شده اند. در سر بازوی رابطه طرف راست پیچی نصب شده است که با آن می توان طول بازو را کوتاه و بلند نمود. چنین پیچی در بعضی از تراکتورها (مثل تراکتور یونیورسال 650) روی بازوی رابط طرف چپ نیز سوار شده است.
ساق وسط ممکن است فقط یک بازوی آزاد باشد ( تراکتور های جاندیر) یا بر وسیله کنترل با کشش تکیه کند (تراکتورهای یونیورسال و مسی فرگوسن) ماشین ها و ادوات سوار به هر 3 نقطه سوار می شوند، در حالی که ماشین های نیمه سوار فقط به دو بازوی پایینی بسته می شوند. وسیله های دنباله بند هیچگونه درگیری با اتصال 3 نقطه نداشته بلکه فقط به مالبند ثابت یا گردان پیوند می خورند. گاهی آنها را به قطعه ای وصل می کنند که بین دو بازوی پایینی بسته می شود(مالبند معلق) برای اتصال ادوات سوار معمولاً نیاز به کمک فرد دیگری علاوه بر راننده می باشد. پس از تطبیق اتصالات قطعه و ماشین ، اهرم هیدرولیک را بالا برده تا 2 نقطه با هم جفت شوند . زبانه ای روی هر یک از اتصالات پایینی اتصال 3 نقطه تعبیه شده است که پش اس جفت شدن این دو اتصال آنها را قفل می کند.
برای پیاده کردن وسایل کافی است تراکتور را به محل انبار برده و اهرم هیدرولیک را پایین برده تا وسایل روی زمین بنشیند. پس از آن ، دنده را خلاص نموده و ترمز دستی را می کشد. راننده آن گاه از تراکتور پیاده شده، ابتدا ساق وسط و آن گاه زبانه های قفل دو بازوی پایینی را آزاد می کند. راننده سپس بر تراکتور سوار شده آن را از ماشین دور می سازد.
اندام های دستگاه هیدرولیک 3 نقطه :
مخزن روغن
2) صافی یا فیلتر سوخت
3) پمپ هیدرولیک
4) مقسم
5) جک هیدرولیکی یک طرفه
6) اتصال جک به محور بالا بر اتصال لنگی
7) محور بالابر
8) بازوهای بالابر
9) اتصال 3 نقطه
10) کنترل با کشش و کنترل با موقعیت
11) کنترل حساسیت
12 خروجی هیدرولیکی
پوسته یا صندوق جعبه دنده و دیفرانسیل در تراکتورها معمولاً به عنوان مخزن روغن هیدرولیک به کار می رود. پمپ هیدرولیکی روغن را از این مخزن از مسیر یک صافی یا فیلتر مکیده و به مقسم می فرستد. مقسم مجموعه ای از سوپاپ های هیدرولیکی است که کنترل جهت جریان و بده ( دبی) روغن را به عهده دارند. سوپاپ ها توسط اهرم های کنترل به کار می افتند.