Hydraulikk

Hydraulikk er læren som hører til fluidmekanikken, og beskjeftiger seg i hovedsak med dens tekniske anvendelse – overføring av energi gjennom rør eller andre legemer. Hydraulikk er en del av hydrodynamikken. Anvendt hydraulikk er ofte forbundet med pumper, sylindre rør/slanger og andre fluidmekaniske innretninger. Hydraulikkslanger er beregnet til å overføre krefter i motsetning til vanlige industrislanger som skal transportere materiale (for eksempel gass, vann, olje).

Beskrivelse

En enkel skisse over de forskjellige delene i et hydraulisk anlegg (venstre) og samme krets skjematisk fremstilt.

Bruksområder

Hydraulikksystemer brukes i dag innen en lang rekke forskjellige fagfelt bla:

Styring av sylindre til for eksempel gravemaskiner og roboter.
Kraftoverføring, for eksempel Fra motor til hjul på hjullastere ol.
Fjernstyring av undervannsventiler.
Sjokkdemping, blant annet i støtdempere.

Ulike komponenter

Sylinder og aktuator

Hovedfunksjonen til en aktuator er å utøve en kraft på et objekt og dermed bevege (aktuere) det. En aktuator består består vanligvis av et stempel med en råde (stempelstang) plassert inne i en sylinder. Stemplet drives av trykkdifferansen og den eksterne kraften på enden av råden.
Trykkdifferansen kan beskrives som
$\ F=P_{1}\cdot A_{1}-P_{2}\cdot A_{2}$

Eller som kraft = trykk 1 * areal 1 - trykk 2 * areal 2.

Pumper og motorer

I motsetning til aktuatoren vil en motor utøve et moment og skape rotasjon av hydraulisk trykk. En pumpe og en motor har i prinsippet lik konstruksjon, mens en motor skaper moment skaper en pumpe trykk fra moment. Det finnes flere typer som fungerer på forskjellige prinsipper. De mest vanlige er tannhjulspumper og stempelpumper.
Effekten tilført en motor / avgitt fra en pumpe beskrives:

$\ P=\omega \cdot \tau =p\cdot Q$

Effekt = turtall x moment = trykk x volumstrøm

Akkumulator

En akkumulator er en tank med et gassvolum, ofte innkapslet i en blære, som fungerer som et "lager" for trykk. Ved sykliske arbeidsprosesser vil man bruke en akkumulator for å raskt kunne distribuere oljen som trengs. Man ønsker også å bruke en akkumulator for å fjerne forstyrrelser på linja, da fungere akkumulatoren som en demper. Forholdet mellom trykk og volum i en akkumulator beskrives forenklet ved hjelp av ideell gasslov.

Ventiler

Ventiler brukes for å regulere og kontrollere en krets.

Strømningen gjennom en ventil kan beskrives på følgende måte:
$\ Q=A\cdot C_{q}\cdot {\sqrt {\frac {2\Delta p}{\rho }}}$
Cq er en ventilkonstant mellom 0 og 1.

Retningsventil

En retningsventil er en ventil som regulerer hvor fluidet strømmer. Ofte beskrives en slik ventil med to tall: A/B hvor A forteller hvor mange porter ventilen har mens B forteller hvor mange posisjoner ventilen kan stå i.

Volumstrømventil

En volumstrømventil regulerer hvor mye fluid som passerer gjennom en krets. Dette gjøres ved å plassere en hindring i strømningen, som fører til et trykktap over ventilen.

Disse ventilene kan både være statiske; hvor hindringen er konstant uansett, manuelle; hvor hindringen kan manuelt reguleres; automatiske; hvor volumstrømen er konstant uansett trykkforhold.

Trykkreguleringsventil

Trykkreguleringsventiler er ventiler som ved et bestemt trykk bytter posisjon og dermed åpner for gjennomstrømning.

Slike ventiler brukes derfor ofte som overtrykksventiler, som hindrer at trykket i en krets blir større enn ønskelig.

Tilbakeslagsventil

En tilbakeslagsventil sørger for at fluidet bare kan gå en vei gjennom kretsen. Den kan være fjærbelastet slik at den kun åpner ved en gitt trykkforskjell.