Hva er hydraulikk?
Hydraulikk betyr at man bruker en væske (ofte olje) til å overføre kraft. Væsken ligger i rør eller slanger og kan ikke komprimeres (presses sammen) nevneverdig. Når du presser på væsken ett sted, overfører væsken kraften videre til et annet sted. Denne overføringen skjer øyeblikkelig og likt i hele væsken, fordi væske fyller beholderen sin og nesten ikke lar seg trykke sammen.
En måte å forstå det på er å tenke seg væsken som en stiv stang: presser du i den ene enden, skyver den i den andre enden. Forskjellen er at væske kan flyte i slanger og rør rundt hjørner og gjennom trange rom der en stiv stang ikke kunne gått. Dermed kan kraft ledes rundt omkring til der du trenger den, kun ved hjelp av litt olje.
Enkelt prinsipp: En liten kraft som virker på et lite område kan bli omgjort til en større kraft på et større område. Du kan altså løfte noe tungt ved å trykke på en liten væske-fylt sylinder, så lenge den tingen du løfter er koblet til en større sylinder. Det eneste du må gjøre i bytte er å trykke den lille sylinderen lengre inn – man ofrer avstand for kraft. Dette grunnprinsippet gjør at hydraulikk fungerer som en kraftforsterker: du bruker en liten kraft over en viss lengde, og får en stor kraft ut over en kortere lengde.
Eksempler i dagliglivet
La oss se på noen hverdagslige eksempler på hydraulikk. Du vil trolig kjenne igjen flere av disse, kanskje uten å ha tenkt på at hydraulikk er involvert:
Bilbremser (hydrauliske bremser)
Når du trykker ned bremsepedalen i en bil, skjer det noe smart: Pedalen presser på en liten sylinder fylt med bremsevæske. Dette øker trykket i væsken. Gjennom tynne rør går trykket ut til hver av hjulene, hvor det sitter bremsekalipere med egne små sylindre. Væsken presser bremseklossene mot bremseskivene ved hvert hjul, og friksjonen får bilen til å stoppe. Hydraulikken gjør at kraften fra foten din fordeles likt til alle hjulene og blir sterk nok til å bremse en tung bil. Med andre ord: bremsevæsken overfører kraften fra pedalen til hjulbremsene. Uten hydraulikk måtte du trykket uendelig hardt direkte på bremsene – noe som selvsagt ikke går. Derfor er hydrauliske bremser en genial løsning som gir stor bremsekraft med lite trykk på pedalen.
Gravemaskiner
En gravemaskin beveger den tunge armen og skuffen sin ved hjelp av hydraulikk. Når du ser en gravemaskin løfte en stor stein eller grave i hard jord, er det hydrauliske sylindre (store metallstempler) som skyver og drar armene. Inne i maskinen sitter det en pumpe som skaper høyt væsketrykk, og føreren styrer ventiler med spakene sine. Når føreren flytter en spak, sendes olje under høyt trykk gjennom slanger ut til en sylinder på armen. Sylinderen fylles med olje og stempelet skyves ut, som igjen løfter eller senker armen. Fordelen med hydraulikk her er at en person lett kan styre tonnvis av masse ved fingertuppene – hydraulikken multipliserer kreftene. Gravemaskiner kan ha flere sylindre for ulike ledd (bom, stikke, skuff), og alle får olje fra samme system. Dette gjør at maskinen får “muskler” i alle leddene og kan utføre kraftkrevende arbeid på byggeplassen ved hjelp av små bevegelser fra maskinføreren.
Hydraulisk jekk (biljekk)
Mange har brukt en hydraulisk jekk for å løfte en bil. En biljekk har typisk et lite håndtak man pumper. Når du pumper håndtaket opp og ned, presser du på en liten sylinder med olje. Denne sylinderen er koblet via en ventil til en løftesylinder under bilen. Hver gang du pumper, skyver du litt olje inn i løftesylinderen. Fordi løftesylinderen har større diameter (større areal) enn pumpesylinderen, øker kraften tilsvarende. Hver pump gir en liten løft av bilen. Du må kanskje pumpe mange ganger for å løfte bilen høyt nok, men til gjengjeld trenger du ikke å bruke særlig muskelkraft – jekken gjør det tunge arbeidet. Hydraulikkprinsippet lar altså en liten person enkelt løfte en bil ved å pumpe mange små tak, takket være trykket i oljen. Når jobben er gjort, kan man forsiktig åpne en ventil på jekken, oljen strømmer kontrollert tilbake og bilen senkes igjen.
Oppsummering (Del 1)
Hydraulikk i hverdagen handler om å overføre krefter med væske. Fordi væsken ikke lar seg komprimere, kan selv små bevegelser og krefter et sted forvandles til store krefter et annet sted. Vi har sett at alt fra bilbremser til gravemaskiner og jekker bruker dette prinsippet. Det gjør tungt arbeid lettere og er grunnen til at vi kan stoppe biler sikkert, grave effektivt og løfte tung last med en håndpumpe. I Del 2 ser vi nærmere på de tekniske detaljene som ligger bak – hvordan dette egentlig henger sammen i teori og praksis.