유압 및 공압 시스템 (두 가지 가장 일반적인 유체 동력 기술) 을 선택하려면 핵심 기능을 출력력, 정밀도, 속도, 환경 조건 및 수명주기 비용 등 애플리케이션의 특정 요구에 맞게 조정해야 합니다.두 시스템은 유체 에너지 (유압의 경우 유체, 공압의 경우 압축 공기) 를 기계적 운동으로 변환하지만, 작업 매체, 압력 처리 및 설계의 근본적인 차이점은 다양한 산업 작업에 더 적합합니다.잘못된 선택 (e. g.,공압을 사용하여 무거운 리프트 또는 유압을 사용하여 고속 자동화) 는 비효율성, 빈번한 가동 중지 시간 또는 조기 고장을 초래할 수 있습니다.이 가이드는 유압 및 공압 시스템의 기술적 비교를 제공하며, 작동 원리, 주요 차이점 및 중요한 선택 기준을 분석하여 정보에 입각한 결정을 내리는 데 도움이 됩니다.
핵심 작동 원리: 유압과 공압
차이점을 평가하기 전에 각 시스템이 어떻게 작동하는지 이해하는 것이 중요합니다 - 그들의 성능 격차는 작업 매체 (압축 불가능한 액체와 압축 가능한 공기) 에서 직접 발생합니다.
유압 시스템: 압축 불가능한 액체 전력
유압 시스템은 가압 유압 유체 (일반적으로 미네랄 오일, 합성 오일 또는 물 - 글리콜 혼합물) 를 사용하여 에너지를 전달합니다.그들의 작동은 파스칼의 법칙에 뿌리를 두고 있는데, 이 법칙은 제한된 압축 불가능한 유체에 적용되는 압력이 모든 방향으로 동일하게 전달된다는 것을 말한다.주요 기계장치:
1.유압 펌프는 기계 에너지 (전기 모터 또는 엔진에서) 를 유체 압력으로 변환하여 호스 / 튜브를 통해 액추에이터로 유체를 밀어냅니다 (예:유압 실린더 (Hydraulic Cylinder)
2.가압된 유체는 유압 실린더의 피스톤에 작용하여 선형 힘을 생성합니다 ( \( \ text{ Force }= \ text{ Pressure } \ times \ text{ Piston Area } \ )).
3.방향 제어 밸브는 실린더로의 유체 흐름을 조절하여 정확한 속도와 힘으로 피스톤 연장 / 수축을 제어합니다.
유압 유체의 압축 불가능성은 무거운 하중에서도 에너지 손실을 최소화하고 일관된 힘 출력을 보장합니다.
공압 시스템: 압축 공기 전력
공압 시스템은 압축 공기 (6 - 10 bar 또는 87 - 145 psi 로 압축된 대기 공기) 를 작업 매체로 사용합니다.유압 유체와는 달리 공기는 압축 가능하며, 이는 그들의 성능을 형성합니다.
1.공기 압축기는 대기 공기를 흡입하여 압축한 다음 수납 탱크에 저장하여 일정한 압력을 유지합니다.
2.규제기는 저장된 공기 압력을 필요한 수준 (응용 요구 사항에 맞게) 으로 낮추고 방향 밸브는 공압 액추에이터 (예:공압 실린더 (pneumatic cylinders)
3.압축된 공기는 실린더 내에서 확장되어 피스톤을 밀어 선형 모션을 생성합니다.배기 공기는 대기 중으로 방출됩니다 (종종 소음을 줄이기 위해 머플러를 통해).
공기의 압축성은 힘 출력을 제한하지만 더 빠른 움직임을 가능하게합니다 - 공기는 빠르게 확장되고 배기가 순간적입니다.
주요 기술 차이점: 유압과 공압
두 시스템의 선택은 힘, 정밀도, 속도, 유지 보수, 비용 및 환경 탄력성 등 6 가지 중요한 영역에서 서로 다른 성능에 달려 있습니다.
| 성능 측정 단위 | 유압 시스템 | Pneumatic 시스템 |
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| 힘 출력 (Force Output) | 높음 (10 - 100, 000 + N)압축이 불가능한 유체와 높은 작동 압력 (10 - 35 bar, 무거운 부하의 경우 최대 100 + bar) 은 무거운 부하 (예: Excavator Bucket, Industrial Press (동굴기 버킷, 산업 프레스) | 낮은에서 중간 (10 - 10, 000 N)낮은 작동 압력 (6 - 10 bar) 및 압축 가능한 공기 한계력 - 가벼운 작업에 적합합니다 (예:작은 부품 clamping, 자동 문 열기). |
| Precision 및 Control | 아주 좋아요.압축 불가능한 유체는 가변 하중에서도 속도와 힘을 일관되게 보장합니다.비례 밸브는 동작을 미세 조정할 수 있습니다 (예: 0.1로봇 어셈블리를 위한 mm / s 속도 제어 (mm / s speed control for robotic assembly) | 한정되어 있다.압축 공기는 압력 변화에 따라 압축 / 팽창하여 하중 하에서 "드라이프" (의도하지 않은 움직임) 를 유발합니다.속도는 빠르지만 정확하게 조절하기 어렵다 (켜기 / 끄기 모션에 가장 적합하다). |
| 속도 (Speed) | 느린 ~ 중간 (0. 1 - 0. 5 m / s)유체 점도는 마찰을 생성하여 속도를 제한합니다 - 빠른 움직임보다 힘을 우선시합니다. | 빠른 (0. 5 - 2 m / s)압축 공기는 빠르게 확장되고 점도가 낮아 마찰을 최소화합니다. 고주기 응용에 이상적입니다 (예:패키지 라인 액추에이터 (Packing Line Actuators) |
| 유지 보수 요구 사항|더 높다.정기적 인 유체 점검 (수준, 청결성, 점도), 씰 교체 (누출 방지) 및 필터 유지 보수 (구성 요소를 손상시키는 오염 물질 제거) 가 필요합니다. | 아래로.유지보수용 유체 없음 - 공기 필터 (수기 / 먼지 제거), 규제기 및 밸브 윤활유 (운동 부품용) 를 주기적으로 점검합니다. |
| 원가 | 더 높은 선불 (20 - 50 % 더 많은 공압).비싼 부품 (고압 펌프, 강철 실린더) 및 설치 (보강 호스, 유체 저수지)고강력 작업에 대한 장기적인 에너지 비용 절감| Lower Upfront.간단한 구성 요소 (저압 컴프레서, 알루미늄 실린더) 및 설치 (표준 공기 호스)장기적인 에너지 비용 증가: 공기 압축기는 비효율적입니다 (에너지의 10 - 15% 만이 유용한 작업으로 전환됩니다). |
| 환경 회복력| 깨끗한 환경에서의 위험 (예:식품 / 제약 (Food / Pharma)유체 누출은 제품이나 작업공간을 오염시킬 수 있습니다.제대로 밀봉되면 가혹한 조건 (먼지, 진동) 에서도 잘 작동합니다. | 깨끗한 환경에 적합합니다.유체 누출이 없습니다 - 배기 공기는 안전합니다 (적절한 여과).습기 / 부식성 환경에서는 불량: 압축 공기의 습기가 녹을 유발합니다 (건조기로 완화됨). |
산업용 애플리케이션을 위한 선택 기준 Critical Selection Criteria for Industrial Applications
올바른 시스템을 선택하려면 다음과 같은 다섯 가지 애플리케이션별 요소를 우선 순위로 지정하십시오.
1.하중 및 힘 요구 사항
- 무거운 하중 (> 10, 000 N): 유압을 선택합니다.예를 들어 건설 기계 (굴착기, 크레인), 금속 성형 프레스 및 광산 장비 - 유압의 고압은 안정성을 희생하지 않고 이러한 부하를 처리합니다.
- 가벼운 ~ 적당한 부하 (< 10, 000 N): 공압을 선택합니다.예를 들어 자동 조립 라인 (클램프, 소형 부품을 들어 올리기), 컨베이어 벨트 디버터, 포장 기계 등이 있습니다. 공압기계의 속도와 저렴한 비용이 최적입니다.
2.정밀도 및 모션 제어 요구 사항
- 필요한 미세 컨트롤: 유압은 로봇 용접 (용접 품질을 보장하기 위해 꾸준한 속도가 필요함), 반도체 제조 (0. 01 mm 위치 정밀도) 또는 취약한 물품의 재료 취급 (제어된 하강) 과 같은 응용 분야에서 필수적입니다.
- On / Off 또는 고속 모션: Pneumatics excel here - e. g.,정렬 시스템 (패킷을 빠르게 전환), 도어 액추에이터 (빠른 열기 / 닫기), 또는 작은 부품의 스탬핑 (정밀도가 필요하지 않은 높은 사이클 속도)
3.운영 환경
- 청정실 / 식품 / 제약 : 공압은 제품을 오염시킬 수 있는 유체 누출이 없는 것이 안전합니다.습기 / 녹을 방지하기 위해 공기 건조기와 필터를 사용하십시오 (예:식품 포장용 공기 실린더 (Pneumatic Cylinders for Food Packaging)
- 가혹한 환경 (먼지, 진동, 고온): 유압은 더 내구성이 높습니다.밀봉된 유압 실린더는 먼지와 진동에 저항합니다 (예:건설 장비) 및 고온 유압 유체 (최대 200 ° C) 는 Foundry 응용 분야에 적합합니다.
- 젖은 / 부식성 환경 (해양, 화학 공장): 내식성 유압 (스테인레스 스틸 구성 요소) 또는 스테인레스 스틸 실린더 및 공기 건조기를 사용하여 공압을 사용합니다.
4.에너지 효율성 및 수명주기 비용
- 연속적인 고력 작동: 유압은 에너지 효율이 향상됩니다.예를 들어, 24 / 7 작동하는 유압 프레스에서는 공압 압축기보다 30 - 50% 적은 에너지를 사용합니다 (대형 압축기가 지속적으로 작동해야합니다).
- 간헐적 경량 작동: 공압은 저렴합니다.소형 공압 클램핑 시스템 (하루 1 - 2 시간 사용) 은 공기가 필요할 때만 작동하는 유압 시스템보다 초기 비용 및 에너지 비용이 낮습니다.
5.공간 및 설치 제약 조건
- 제한된 공간: 공압이 더 컴팩트합니다.공기 압축기와 저수지는 유압 펌프 및 유체 탱크보다 작으며 빡빡한 레이아웃을 가진 공장 바닥에 이상적입니다.
- 고진동 영역: 유압이 더 견고합니다.그들의 강성 구성 요소 (강철 실린더, 강화 호스) 는 공압 구성 요소 (알루미늄 실린더, 유연한 공기 라인) 보다 진동을 더 잘 견딜 수 있습니다.
| 응용 프로그램 | 기본 설정 시스템| 논리 |
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| 굴삭기 암 리프팅 | 유압식 | 하중 떨어짐을 방지하기 위해 높은 힘 (> 50, 000 N) 과 정확한 제어가 필요합니다. |
| 자동 포장 라인 (Automated Packaging Line)| 공압식 | 가벼운 패키지를 밀봉 / 클램핑하기 위해 빠르고 간헐적 인 동작 (0. 8 m / s) 이 필요합니다. |
| 산업용 금속압기 (Industrial Metal Press) | 유압식 | 강판을 굽힘 / 성형하기 위해 고강력 (> 100, 000 N) 을 제공합니다. |
| 식품 가공 컨베이어| 공압식 | 음식물을 오염시킬 수 있는 유체 누출 없음; 제품을 분류하기 위한 빠른 움직임. |
| 로봇 어셈블리 암 | 유압식 | 미세한 속도 제어 (0. 2 mm / s) 와 섬세한 부품 배치에 일관된 힘이 필요합니다. |
| 공장 도어 액추에이터 (Door Actuator) | 공압식 | 낮은 힘 필요; 빠른 열기 / 닫기 (1. 5 m / s) 및 낮은 유지 보수. |
