유압 실린더는 유압 유체 압력을 제어된 선형 힘과 운동으로 변환하는 유압 시스템의 주요 액추에이터입니다.이들은 건설 굴삭기에서 정밀 제조 로봇에 이르기까지 다양한 산업에 널리 퍼져 있으며, 가혹한 조건에서 높은 힘 대 크기 비율, 정확한 제어 및 신뢰할 수 있는 성능을 제공할 수 있기 때문입니다.그러나 모든 유압 실린더가 동일하지는 않으며, 각 유형은 스트로크 길이, 힘 방향, 공간 제약 및 유지 관리 접근성과 같은 특정 작동 요구 사항을 충족하도록 설계되었습니다.이 문서에서는 가장 일반적인 유압 실린더 유형, 설계 원칙, 성능 특성 및 업계별 응용 분야에 대한 기술 개요를 제공하며, 엔지니어링 및 조달 결정을 안내하는 주요 선택 기준을 제공합니다.
1.기초 유압 실린더 구성요소
실린더 유형을 탐구하기 전에 해당 기능을 정의하는 핵심 구성요소를 이해하는 것이 중요합니다.이러한 부품은 대부분의 설계에서 일관성이 있지만 구성은 유형에 따라 다릅니다.
| 구성요소 | 기능 (Function) | 중요한 설계 고려 사항 |
|---------------------|--------------------------------------------------------------------------|------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 원통 배럴| 유압 유체를 포함하고 피스톤 움직임을 안내하는 중공 튜브입니다. | 재료 (산업용 탄소 강철, 내식성 스테인레스 강철); 벽 두께 (내부 압력을 견딜 수 있음). |
| 피스톤 Piston | 배럴을 두 유체 챔버로 분리하는 원통형 구성요소; 유체 압력을 선형 모션으로 변환합니다. | 씰 호환성 (유압 유체와 함께); 재료 (마찰이 낮은 주철, 강철 또는 폴리머); 지름 (출력 힘 결정: * 힘 = 압력 × 피스톤 면적 *). |
| 피스톤 로드 | 피스톤을 외부 하중에 연결하고 배럴 밖으로 선형 동작을 전달합니다. | 표면 마감 (Ra 0. 2 - 0. 8 μ m 은 씰 마모를 줄이기 위해); 재료 (내구성을 위해 단단한 크롬 도금이있는 합금 강철) |
| 끝 캡 (헤드 & amp; 캡)| 배럴의 끝을 밀봉합니다. "헤드" 에는 로드 글랜드가 들어 있고 (로드 밀봉을 위한) " 캡" 은 닫힌 끝입니다. | 포트 배치 (유체 입구 / 출구용), 장착 피쳐 (플랜지, 트루니언 또는 클레비즈), 밀봉 통합 (누출 방지) |
| 밀봉 시스템| 구성 요소 (로드 씰, 피스톤 씰, 와이퍼 씰) 간의 유체 누출을 방지하고 압력 분리를 유지합니다. | 재료 (일반 사용을위한 니트릴, 고온을위한 Viton ®, 화학 저항성을위한 PTFE); 디자인 (U - 컵, O - 링 또는 립 씰). |
| 유압 포트 (Hydraulic Port)| 유체 흐름을 위한 엔드 캡의 스레드 개구부; 시스템 유량에 맞게 크기가 지정됩니다 (압력 하락을 최소화합니다). | 포트 크기 (예 :½" NPT, M16x1.5); location (varies by cylinder type-single-acting vs. double-acting). |
2.유압 실린더의 주요 유형
유압 실린더는 힘 방향, 구성 방법 또는 스트로크 설계에 따라 분류됩니다.다음은 특정 애플리케이션에 최적화된 가장 널리 사용되는 유형입니다.
2.1단일 작용 실린더 (Single - acting cylinders, SAC)
단작동 실린더는 유압 압력을 사용하여 한 방향 (일반적으로 확장) 에만 힘을 생성합니다. 수축은 외부 힘 (중력, 하중 중량, 스프링 또는 보조 기계 시스템) 에 의존합니다.
설계 기능
- 유압 포트 하나 ( "Cap End" 에); "Head End" 에 포트가 없습니다 (수입을 위해 가압 유체가 필요하지 않기 때문에).
- 내부 스프링 옵션 (예: 가벼운 부하 사용용)소형 도어 액추에이터) 또는 외부 무게 (예: 무거운 부하용)덤프 트럭 침대 (Dump Truck Bed)
- 단순화된 씰링 시스템 (피스톤 씰만 필요; 수축을 위한 로드 씰 없음)
성능 특성
- 힘 출력: 확장으로 제한됩니다 (인트랙션 힘은 외부 하중 / 스프링 강도에 따라 달라집니다).
- 비용: 이중 액션 실린더보다 30 - 50 % 낮음 (소 부품, 단순한 디자인).
- 효율성: 낮은 압력 강하 (포트 / 밸브 감소); 낮은 사이클 응용에 적합합니다.
이상적인 응용 프로그램
- 덤프 트럭 침대 (확장 후 중력이 실린더를 수축합니다.)
- 차량 리프팅 (압력이 완화되면 스프링 또는 중력이 실린더를 수축합니다).
- 클램프 장치 (스프링이 피스톤을 수축하여 클램프를 풀어줍니다).
- 농업기구 (e. g.,트랙터 쟁기 리프트 (tractor plow lifts, where gravity aids retraction)
2.2이중 작용 실린더 (DAC)
이중 작용 실린더는 유압 압력을 사용하여 연장 방향과 수축 방향 모두에서 힘을 생성합니다. 각 스트로크는 가압 유체에 의해 구동됩니다.
설계 기능
- 두 개의 유압 포트 (개 끝에서 확장용, 헤드 끝에서 수축용)
- 전체 밀봉 시스템 (피스톤 씰은 두 챔버를 분리하고, 로드 씰은 두 스트로크 동안 누출을 방지합니다).
- 대칭 또는 비대칭 피스톤 설계:
- 대칭: 양쪽의 피스톤 면적은 동일합니다 (확장 / 철수에서의 힘은 동일합니다; 로드 변위로 인해 철수가 느려집니다).
- 비대칭: 캡 끝의 피스톤 면적이 커집니다 (연장력이 높아지고 헤드 끝의 유체 볼륨이 작아짐으로 인해 수축이 빨라집니다).
성능 특성
- 힘 출력: 양방향으로 제어할 수 있습니다 (확장력 = 압력 × 피스톤 면적; 수축력 = 압력 × (피스톤 면적 - 로드 면적)).
- 다재다능성: 높은 사이클, 양방향 모션에 적합 (예:로봇 팔, 컨베이어 엘리베이터 (Robot arms, conveyor lifts)
- 복잡성: 단일 작용보다 높습니다 (유체 흐름을 전환하기 위해 4 방향 밸브가 필요합니다).
이상적인 응용 프로그램
- 건설 장비 (정확한 양방향 제어가 필요한 굴삭기 암 조인트, 크레인 붐 연장기)
- 제조 프레스 (스탬핑, 단조 - 부품을 고정하고 풀기 위해 양방향의 동일한 힘이 필요합니다).
- 자재 취급 (포크리프트 리프트 실린더, 컨베이어 액추에이터 - 부드럽고 제어된 위 / 아래 동작이 필요합니다).
- 자동차 조립 라인 (로봇 용접기, 부품 위치 지정 시스템 - 고주기, 양방향 모션)
2.3 Tie - Rod 실린더
타일 로드 실린더는 그들의 건설 방법에 의해 정의됩니다: 고강도 나사 로드 (타일 로드) 는 용접 접합을 대체하여 헤드와 캡을 배럴에 고정합니다.
설계 기능
- 4 - 12 개의 넥타이 로드 (배럴 주위에 균일하게 배치됨) 는 너트로 고정되어 있으며, 배럴을 사전 로드하고 압력 하에서 분리되는 것을 방지하기 위해 단단히 고정되어 있습니다.
- 모듈식 설계: 분해하기 쉬운 (단순하게 넥타이 로드를 제거하면 씰 교체 또는 유지 보수).
- 제조업체의 교환성을 위해 표준화된 치수 (ISO 6022, NFPA T 3. 6. 7 에 따라)
성능 특성
- 압력 등급: 표준 모델의 경우 최대 3, 000 psi (207 bar), 고압 변형 (최대 5, 000 psi / 345 bar) 은 더 두꺼운 타이 로드를 사용합니다.
- 유지 보수: 저렴한 비용과 빠른 (내부 구성 요소에 액세스하기 위해 용접이 필요 없음).
- 크기: 용접된 실린더보다 부피가 더 커서 (타이 로드가 외부 지름을 추가하므로 공간 제한된 응용 분야에서 사용이 제한됩니다).
이상적인 응용 프로그램
- 산업용 기계 (공장 프레스, 사출 성형 기계 - 쉬운 유지 보수가 높은 가동 시간을 위해 중요합니다).
- 고정장비 (유압 리프트, 재료 컨베이어 - 타이 로드의 공간 제한 없음)
- 수처리장소 (스테인레스 스틸 넥타이 로드가 있는 내식성 변형)
2.4용접된 바디 실린더
용접된 본체 실린더 (또는 "용접된 실린더 ") 는 영구 용접을 사용하여 헤드와 캡을 배럴에 직접 부착하여 타이 로드를 제거합니다.
설계 기능
- 구조적 강성을 위한 원활한 배럴 - 엔드 - 캡 용접 (일반적으로 TIG 또는 MIG 용접) 외부 조임쇠 없음.
- 컴팩트한 발자국 (30 - 50 % 더 작은 외부 지름의 동일한 구멍 크기의 타이 로드 실린더).
- 무거운 용량 구성: 용접은 응력을 균일하게 분산하여 압력 등급을 높일 수 있습니다.
성능 특성
- 압력 등급: 표준 모델의 경우 최대 5, 000 psi (345 bar), 무거운 사용을위한 초고압 변형 (최대 10, 000 psi / 690 bar)
- 내구성: 진동 및 충격에 대한 저항성 (모바일 장비에 이상적입니다).
- 유지 보수: 타이 로드 실린더보다 더 복잡합니다 (분해하기 위해 절단 및 재접접이 필요합니다 - 전문가에게 맡기십시오).
이상적인 응용 프로그램
- 모바일 장비 (건설 굴삭기, 농업 트랙터 - 공간 제약은 컴팩트한 설계를 요구합니다).
- 오프로드 기계 (광산 트럭, 산림 장비 - 충격 / 진동 저항성이 중요합니다).
- 고압 시스템 (유전 장비, 무거운 리프트 - 용접 건설은 극한 압력을 처리합니다).
2.5다단계 실린더 (Multi - Stage Cylinders)
Telescopic 실린더에는 여러 개의 중첩된 스테이지 (직경이 감소하는 동심 배럴) 가 있으며, 컴팩트한 리트랙트 길이를 통해 긴 스트로크를 전달하기 위해 순차적으로 확장됩니다.
설계 기능
- 2 - 6 단계 (각 단계는 다음, 더 큰 단계를위한 피스톤 역할을합니다); 수축 길이는 연장 길이의 20 - 30 % 입니다.
- Single - or Double - acting :
- 단일 작용: 가장 일반적인 (압력을 통해 확장, 중력 / 하중을 통해 수축).
- 이중 작용: 드문 (수입 압력을 위해 각 단계의 내부 유체 통로가 필요합니다).
- 무대 무게를 최소화하기 위해 가벼운 소재 (알루미늄 또는 합금 강철)
성능 특성
- 스트로크 길이: 표준 실린더보다 최대 10 배 더 길다 (예: 1 피트 수축된 길이에서 10 피트 연장된 길이).
- 힘 출력: 연장된 스테이지마다 감소합니다 (작은 스테이지의 피스톤 면적은 작습니다).
- 안정성: 신중한 정렬이 필요합니다 (길게 연장된 길이는 측면 하중 아래에서 구부러지기 쉽습니다).
이상적인 응용 프로그램
- 덤프 트럭 (콤팩트한 침대 밑 마운트에서 긴 스트로크로 45 - 60 ° 까지 침대 들어 올립니다).
- 차량 꼬리 게이트 (외부 램프가 없는 무거운 물품을 적재 / 하역할 수 있도록 확장)
- 건설 크레인 (높은 표고에 도달하기 위해 붐 단면을 연장합니다).
- 농업용 분무기 (폭작물 줄을 덮기 위해 붐을 확장합니다).
고유한 동작 또는 힘 기능이 필요한 틈새 애플리케이션을 위해 특수 실린더는 특정 요구 사항을 충족하도록 설계되었습니다.
3.1플런저 실린더 (Ram Cylinders)
- 설계: 피스톤 씰이 없는 솔리드 대지름 플런저 (피스톤 대신) 를 사용합니다. 힘은 확장 (외부 하중을 통한 수축) 시만 생성됩니다.
- 주요 특징: 큰 플런저 영역으로 인해 탁월한 고하중 용량 (최대 200 톤 이상)
- 응용 프로그램: 브리지 재킹, 콘크리트 프레스, 중기계 지원.
3.2회전 액추에이터 (유압 "회전 실린더 ")
- 설계: 기어 또는 베인 메커니즘을 통해 유압을 선형이 아닌 회전 모션으로 변환합니다.
- 주요 특징: 높은 토크 출력으로 제한된 회전 (90 - 360 °)
- 응용 프로그램: 밸브 작동 (유 / 가스 파이프라인), 로봇 암 관절, 컨베이어 방향 변경.
3.3차동 실린더
- 설계: 비대칭 피스톤 / 로드 영역은 동일한 유체 유량으로 서로 다른 스트로크 속도 (빠른 수축, 느린 확장) 를 생성합니다.
- 주요 특성: 처리량이 높은 애플리케이션을 위한 주기 시간을 최적화합니다.
- 응용 프로그램: 포장 기계, 자동 조립 라인, 재료 취급.
3.4중공 피스톤 실린더
- 설계: 피스톤 및 로드는 유체 또는 케이블 통로를 위한 중앙 구멍을 갖는다 (예:공구에 냉각수를 공급하거나 실린더를 통해 케이블을 라우팅합니다.)
- 주요 특성: 외부 호스 / 케이블 없이 2 차 기능을 통합합니다.
- 응용 프로그램: 금속 절단 기계, 로봇 용접 도구, 의료 장비.
4.유압 실린더의 산업별 응용
유압 실린더 선택은 업계 요구 사항에 크게 영향을 받습니다. 아래는 주요 부문에서 일반적인 사용 사례입니다.
| 산업. | 일반적인 실린더 유형 | 응용 프로그램 예제 |
|------------------------|--------------------------------------|---------------------------------------------------------------------------------------|
| 건설 (construction) | 용접, 이중 작용, 망원경형 | 굴삭기 암 리프트, 크레인 붐 확장, 불도저 블레이드 조정. |
| 제조 (Manufacturing) | 타이 로드, 이중 작용, 차동| 사출 성형 기계 클램프, 금속 스탬핑 프레스, 로봇 어셈블리 암. |
| 농업. | 단일 작용, 용접, 望遠鏡 | 트랙터 쟁기 리프트, 수확기 헤더 조정, 분무기 붐 확장. |
| Automotive | 이중 작용, 컴팩트 용접 | 차량 서스펜션 시스템, 브레이크 칼리퍼, 리프트게이트 액추에이터. |
| 석유 및 가스 | 고압 용접, 플런저 | 웰 헤드 압력 테스트, 파이프 라인 밸브 작동, 프랙킹 장비. |
| 해병대 | 스테인레스 스틸 테이 로드 / 용접 | 선박 스티어링 시스템, 해치 액추에이터, 윈치 실린더 (내식성) |
5.유압 실린더 선택의 주요 기준
애플리케이션에 적합한 실린더를 선택하려면 다음 기술 및 운영 요인을 평가하십시오.
5.1힘 및 압력 요구 사항
- * 힘 = 시스템 압력 × 피스톤 면적 * 을 사용하여 필요한 힘을 계산합니다 (안전을 위해 실린더의 정격 압력이 시스템 압력을 10 - 20% 초과하는지 확인하십시오).
- 양방향 모션의 경우 이중 작동 실린더를 우선시하고 단방향 모션의 경우 단작동 또는 플런저 실린더를 사용하는 것이 비용 효율적입니다.
5.2획 길이 및 공간 구속조건
- 표준 실린더 (타이 로드 / 용접) 는 짧은 ~ 중간 스트로크 (0. 5 - 6 ft) 를 위해 작동하며, 좁은 공간에서 긴 스트로크 (6 + ft) 를 위해 텔레스코피 실린더가 필요합니다.
- 용접 실린더는 공간이 제한된 모바일 장비에 적합하며, 크기가 제한되지 않은 고정용 용도로는 타일 로드 실린더가 더 적합합니다.
5.3마운트 스타일
- 하중 방향 및 기계 형상에 맞게 정렬되는 마운트 설계를 선택합니다.
- 클레비스 마운트: 피벗 가능한 동작 (예:발굴기 (Excavator)
- 플랜지 마운트: 고정된 고강력 어플리케이션 (예: Press)
- 트루니언 마운트: 실린더 중간 마운트용 (예:크레인 붐 (crane boom)
- 발 마운트: 수직 하중 (예:엘리베이터 (Lift)
5.4운영 환경
- 부식: 해양, 화학 또는 식품 가공용으로 스테인레스 스틸 실린더 (AISI 316) 를 사용합니다.
- 온도: 고온 (> 120 ° C / 248 ° F) 을 위한 Viton ® 씰 또는 추운 환경 (< - 20 ° C / - 4 ° F) 을 위한 저온 니트릴을 선택하십시오.
- 오염: 더러운 설정 (건설, 광산) 에 대한 와이퍼 씰과 먼지 부츠를 추가합니다.
5.5유지 관리 및 교환성
- 타이 로드 실린더는 씰을 자주 교체해야 하는 응용에 이상적입니다 (조립하기 쉽습니다).
- 용접된 실린더는 유지보수가 낮고 신뢰성이 높은 요구에 더 적합합니다 (완전하게 연결된 로드가 없습니다).
- 교환 가능성을 위해 ISO / NFPA 표준화 실린더를 선택하십시오 (교체가 필요한 경우 가동 중지 시간을 줄일 수 있음).
