Hydraulikk tilhører fluidmekanikken, og handler om nytten av denne – som å flytte effekt gjennom rør. Hydraulikk er hydrodynamikk, den noe mystiske læren om væskestrømning.
Bildet øverst: Noen bilmerker har oljehydraulikk sammen med forseglet nitrogengass i kuler i hjulopphenget for å oppnå myk og jevn gange, som Rolls Royce – og Citroën, i modell C5, virkelig en nydelig bil! Der har de fjær og støtdemper bygget i ett, automatisk datajustert. Smart! (Foto: Citroën)
Av Stein Bekkevold
Hydrodynamikk? Der granskes væskers mekaniske egenskaper og hvordan de kan brukes. Mekaniske egenskaper, i noe flytende? Ja: En væske som ikke kan trykkes sammen, og heller ikke koker under trykk, er en god hydraulikkvæske – den står som en stang i røret, og flytter arbeid fra den ene enden til den andre uten særlig tap av energi. Og energi er nettopp evne til arbeid.
Hydraulikk bruker pumper, sylindre, rør/slanger og andre væske-mekaniske innretninger. Hydraulikkslanger er kraftig forsterket for å overføre enorme krefter, til forskjell fra vanlige industrislanger, som nøyer seg med å transportere gass, vann, eller olje under lavt trykk. Hydraulikk dreier seg også om en væskes lav- eller høytrykksstrømning gjennom rør som oljeledninger og vannkanaler, om drift av hydroelektriske kraftverk, og om hvordan krefter styres i hydrauliske presser, i gravemaskiner, og i medisinsk utstyr.
Den tilsvarende vitenskapen der mediet er en gass, er pneumatikk. Om gassen påvirker noe på utsiden kaller vi den aerodynamikk…
Hydraulikk hører som sagt til kunnskapsområdet fluidmekanikk. Noe skal det jo hete …
Systemet
Et hydraulisk system består av en rekke komponenter, også i en bil. Du trenger en væsketank eller flere (om du har ulike væsker), en kraftig pumpe, trykktank (akkumulator), komplett rørsystem med sikre koblinger, diverse ventiler, og endebrukere – som servobremser og arbeidssylindre (jekker) i servostyring, automatkasser og lignende, og noen ganger også aktive støtdempere – om de er koblet til hydraulikk/gass-system slik vi kjenner dem fra bl.a. Citroën C5 og noen få andre merker. Rolls Royce var tidlig ivrige med dette.
Kraft
Hovedfunksjonen til en arbeidssylinder er å utøve kraft mot et objekt og bevege det. En jekk består av et stempel med stempelstang og -ringer, plassert i en sylinder. Stemplet drives av oljetrykket. Du presser ned/inn et stempel i en sylinder og fortrenger/skyver på væsken på et lite område (areal) som gir stor kraft på et mye større område (areal).
Du multipliserer kraften i takt med areal-økningen. Derfor kan systemet fort få kraftig servovirkning. Liten F på liten flate blir stor F på stor flate – og det er smart.
Pumper og motorer: En hydraulisk motor er som en omvendt pumpe, og skaper etdreiemoment som gir rotasjonsarbeid. Det finnes flere typer pumper – som jobber på forskjellige måter. De vanligste er tannhjulspumper og stempelpumper.
Tegning: Det fascinerende med hydraulikk er at trykket multipliseres opp med flaten det jobber mot. Så dette blir egentlig en servoeffekt … Her antydet av skribenten.
Var først vann
De første hydrauliske væskene var faktisk rent vann. Omtrent på 1920-tallet innså man at vannet – som absolutt ikke kan smøre noen ting – måtte erstattes av en smørende olje for eksempel i en gravemaskin, og bilens bremsesystem – som først var mekanisk og gjerne drevet med pedal og stålwire.
I dag er all hydraulisk olje – med et par unntak – basert på en eller annen mineraloljevariant. Om det er ekstremt uønsket at søl skal forurense miljøet og grunnvannet, brukes rapsolje. Ellers brukes glykol-eter, organo-fosfat-ester, en eller annen polyalfa-olefin og – som i de aller fineste systemene – silikonoljer. Og nesten alle er tilsatt diverse lurium samt korrosjons-dempere.
Bilens bremsevæske er også hydraulikk og må IKKE ta opp vann fordi det klapper sammen som damp under trykk – og da mister du bremsene. Vanlig glykol-eter er hygroskopisk og suger til seg fuktighet – som samler seg til vanndråper i systemet.
Å sjekke bremsevæsken er faktisk så viktig at et godt verksted gjør det for deg hvert år.Minst. Også servostyringen er hydraulikk, og om oljen i det suger vann mister du styringen midt i den hardeste svingen, om det koker. Derfor er også den væsken gjerne laget av en syntetisk baseolje. Takk og pris.
Det kanskje mest fascinerende er at et hydraulisk system i sin helhet styres av svært enkle ventiler, som oftest er laget slik at jo lenger inn du dytter et ventilstempel (via pedalen) desto mer åpner du for trykkoljen, og desto mer arbeid oppnår du i den andre enden. Enkelt system, nitid bygget.
Trykk
Det står i verkstedhåndboken hvilke spesifikasjoner dine hydraulikksystem har, og hvilke trykk de opererer under. Stort sett er det beskjedne verdier på ganske få bar* og ikke i nærheten av det vi brukte på Saab i kampflyet AJS 37 Viggen; arbeidstrykket var i noen versjoner på 3000 psi – og 3000 psi = 3000 x 6,9 = 20700 pascal, 20.7 kPa eller 206 bar. Voldsomt mye mer enn i din og min bil …
*En bar er en måleenhet for trykk med symbolet bar. Enheten er verken med i SI-systemeteller CGS-systemet (centimeter, gram, sekund) men er likevel godkjent for bruk. Én bar er definert som 100 kPa, og normal- atmosfæretrykket ved havnivå er 1,01325 bar, altså omtrent lik én bar. Enheten ble innført av den norske meteorologen Kristian Bjerknes i 1906. Ordet er avledet av gresk baru, som betyr tung. Men prefikset bar – med samme grunnbetydning – ble innført allerede i 1666 av Robert Boyle – i ordet barometer. Så nå vet du det også …
