유압 실린더는 산업용, 모바일 및 건설 시스템에서 유압 유체 압력을 제어된 기계적 힘과 움직임으로 변환하여 무거운 하중 (100 kg 에서 100 톤 이상) 을 들어올리거나 밀어 넣거나 당기거나 배치하는 주요 선형 액추에이터입니다.그들의 신뢰성은 파스칼의 법칙에 뿌리를 둔 간단하면서도 견고한 디자인에서 비롯되지만, 그들의 성능은 응용 프로그램의 요구에 적합한 실린더 유형을 일치시키는 데 달려 있습니다 (예:리프팅용 싱글 액션 (single acting for lifting, telescopic for space - constrained mobile equipment)이러한 기능을 최대한 활용하려면 작동 방식뿐만 아니라 구조적 구성 요소, 유형 변형, 설계 고려 사항 및 유지 관리 요구 사항도 이해하는 것이 중요합니다.이 가이드는 유압 실린더의 핵심 작동 원리를 분석하고, 주요 유형을 살펴보고, 장기적인 효율성을 보장하기 위해 설계 및 유지보수를 위한 모범 사례를 설명합니다.
작동 원리에 뛰어들기 전에 실린더의 구조 부품을 식별하는 것이 필수적입니다. 각각은 유체 압력을 선형 모션으로 변환하는 데 중요한 역할을합니다.
| 구성요소 | 기능 (Function) |
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| 실린더 튜브 (배럴)| 피스톤과 유압 유체를 수용하는 강성 중공 압력 용기 (일반적으로 강철 또는 스테인레스 스틸)내부 표면 (보어) 은 마찰을 최소화하고 씰의 손상을 방지하기 위해 정밀 가공 (Ra < 0. 8 μ m) 입니다. |
| 피스톤 Piston | 튜브 내부에서 슬라이딩하여 원통을 두 개의 밀봉된 챔버 (Cap 끝과 Rod 끝) 로 분할하는 원통형 구성요소입니다.그것은 씰을 위한 홈을 가지고 있다 (예를 들어,피스톤 링, U - 컵) 을 사용하여 챔버 간 유체 누출을 방지합니다. |
| 피스톤 로드 | 실린더를 하중에 연결하기 위해 한쪽 끝 캡을 통과하는 솔리드 금속 막대 (피스톤에 부착됨).그 외면은 부식과 마모를 방지하기 위해 크롬 도금되어 있습니다. |
| 끝마감 | 실린더 튜브를 닫는 두 개의 밀봉 플레이트 (Cap 끝과 Rod 끝)로드 끝 캡에는 유체 누출을 방지하고 로드를 오염물질로부터 보호하기 위해 와이퍼 씰과 가이드 링이 장착된 로드 글랜드가 포함됩니다. |
| 봉인 (Seals) | 압력 유지에 중요한 요소:
- 피스톤 씰: 두 실린더 챔버 사이의 유체 흐름을 방지합니다.
- 로드 씰: 로드 끝 캡에서 환경으로의 유체 누출을 막습니다.
- 와이퍼 씰: 먼지, 먼지 또는 잔해가 실린더에 들어오는 것을 막습니다 (보어 / 로드 손상을 방지합니다). |
| 포트 (port) | 유압 유체가 실린더에 들어가 / 나가는 것을 허용하는 엔드 캡의 스레드 개구부 (유압 시스템의 밸브에 의해 제어됨). |
파스칼의 법칙 (Pascal 's Law in Action)
유압 실린더의 작동은 파스칼의 법칙에 의해 지배됩니다 - 압축되지 않는 유체에 적용되는 압력이 모든 방향으로 동일하게 전달된다는 것을 명시하는 기본 유체 역학 원리입니다.이 법칙은 실린더가 상대적으로 낮은 유체 압력으로부터 높은 힘을 생성할 수 있도록 합니다.다음은 이중 작용 실린더 (가장 일반적인 유형) 를 예로 사용하여 원리가 선형 모션으로 변환되는 방법입니다.
1 단계: 원통 연장 (Push Motion)
1.유압 시스템의 펌프는 유압 유체 (일반적으로 미네랄 오일) 를 원하는 압력 (예:산업용 시스템용 10 - 35 MPa)
2.방향 제어 밸브는 가압 유체를 캡 끝 포트 (피스톤 로드 반대편에 있는 캡 끝 포트) 를 통해 캡 끝 챔버 (피스톤과 캡 끝 사이의 공간) 로 전달합니다.
3.유체 압력은 피스톤의 전체 면적에 작용합니다 (Cap End Chamber 에는 공간이 차지하는 로드가 없기 때문입니다).힘 = 압력 × 피스톤 면적 공식을 사용하여 압력은 피스톤 (및 부착된 로드) 을 바깥쪽으로 밀어내는 선형 힘을 생성합니다.
4.피스톤이 이동할 때 로드 끝 챔버 (피스톤과 로드 끝 캡 사이의 공간) 의 유체가 변위되고 로드 끝 포트를 통해 유압 저수지로 다시 흐릅니다 (방향 밸브에 의해 제어됨).
2 단계: 실린더 리트랙트 (당기기 동작)
1.방향 제어 밸브가 이동하여 가압 유체를 로드 끝 포트를 통해 로드 끝 챔버로 전환합니다.
2.이제 압력은 피스톤의 * 환형 면적 * 에 작용합니다 (피스톤의 총 면적에서 로드 끝 챔버의 공간을 차지하는 피스톤 로드의 면적을 빼기).수축 중에 생성되는 힘은 연장 중에 생성되는 힘보다 낮지만 (효과 면적이 작기 때문에) 로드를 실린더로 다시 끌어당기는 데는 여전히 충분합니다.
3.캡 끝 챔버의 유체가 변위되고 캡 끝 포트를 통해 저수지로 돌아갑니다.
원제 : Single - Acting vs. Double - Acting Motion
- 단작동 실린더는 한 방향에 유압 압력만 사용합니다 (예:확장 (extension)리트랙션은 유체 압력 - 단순한 설계가 아닌 외부 힘 (중력, 스프링 또는 하중의 무게) 에 의존하지만 단방향 힘 적용 (예:덤프 트럭 침대, clamping tools)
- 이중 작용 실린더는 확장 및 수축에 유체 압력을 사용하므로 양방향의 움직임을 정확하게 제어할 수 있습니다 (예: excavator arms, factory presses)
Common Types of Hydraulic Cylinders 유압 실린더
유압 실린더는 특정 응용 요구에 맞게 설계에 따라 분류됩니다.가장 흔한 네 가지 유형은 다음과 같습니다.
1.단일 작용 실린더
- 설계: 하나의 유체 포트 (확장용); 스프링 또는 중력 구동으로 수축.
- 장점: 간단하고, 저렴한 비용, 가벼운 무게 (구성 요소가 적습니다).
- 이상적인 용도: 하중을 들어 올리는 경우 (예:가위 리프트), 클램프 또는 덤프 트럭 베드 기울기 (중력이 수축을 지원하는 경우).
2. Double - acting 실린더
- 설계: 두 개의 유체 포트 (확장용, 수축용 하나); 유체 압력은 양방향을 구동합니다.
- 장점: 다재다능하고 양방향의 속도와 힘을 정확하게 제어합니다.
- 이상적인 응용 프로그램: 산업용 프레스, 로봇 암, 굴삭기 버킷 또는 푸시 / 풀 동작이 필요한 모든 응용 프로그램.
3. Telescopic 실린더
- 설계: 순차적으로 연장되는 여러 개의 중첩된 동심 튜브 스테이지 (망원경처럼).가장 큰 스테이지에만 유체 포트가 있으며, 더 작은 스테이지에는 유체 압력이 증가함에 따라 확장됩니다.
- 장점: 긴 스트로크 길이 (예: 2-5 m) 소형의 수축형 크기 (공간이 제한된 모바일 장비에 필수적인) 에서
- 이상적인 용도: 덤프 트럭 리프트 실린더, 크레인 붐, 또는 쓰레기 트럭 암 (긴 스트로크가 필요하지만 공간이 제한된 곳).
4.회전 액추에이터 (Rotary Actuators)
- 설계: 기어 톱니가 있는 피스톤은 고정 기어와 메쉬를 맞춥니다. 유체 압력은 피스톤을 선형 호 (직선이 아닌) 로 구동하여 기어 (및 부착된 하중) 를 90 - 180 ° 회전시킵니다.
- 장점: 외부 링크 없이 유체 압력을 회전 모션으로 변환합니다.
- 이상적인 응용 프로그램: 밸브 작동, 컨베이어 벨트 방향 변경 또는 로봇 관절 회전.
유압 실린더를 위한 중요한 설계 고려사항
유압 실린더가 안정적으로 작동하도록 하려면 설계가 애플리케이션 요구 사항에 맞춰야 합니다.우선순위를 정할 주요 요소:
1.힘 및 압력 등급
- 힘 = 압력 × 유효 피스톤 면적을 사용하여 필요한 힘을 계산합니다.실린더의 최대 압력 등급을 확인합니다 (예: 35 MPa) 가 시스템 작동 압력을 초과하여 장애를 방지합니다.
- 이중 작용 실린더의 경우, 피스톤 로드의 환형 영역으로 인해 인장 적용을 위해 크기를 조정할 때 인장력이 감소하도록 고려합니다.
2.스트로크 길이
- 하중이 이동해야 하는 최소 / 최대 거리 (스트로크 길이) 를 정의합니다.과도한 크기를 피하십시오. 필요한 것보다 더 긴 스트로크는 실린더 중량, 비용 및 피스톤 로드가 구부러질 위험이 증가합니다 (레버 암 증가로 인해).
3.마운트 스타일
- 하중 유형 (축형 대 반지름) 및 동작에 맞는 마운트 방법을 선택합니다.
- 플랜지 마운트: 축 하중 (예:튼튼하고 견고한 지원을 제공합니다.
- 트루니언 마운트: 피벗 동작 (예:굴삭기 암) 을 사용하여 반지름 하중을 균일하게 분산합니다.
- 클레비스 마운트: 미미한 정렬이 있는 어플리케이션 (예:컨베이어 리프트) 를 사용하여 각도 조정을 허용합니다.
4.재료 선택
- 원통 튜브: 강철 (산업용 고강도), 스테인레스 스틸 (식품 / 의료용 내식성) 또는 알루미늄 (항공 우주 / 모바일 장비용 경량)
- 피스톤 로드: 크롬 도금 강철 (표준) 또는 스테인레스 강철 (부식성 환경).
- 씰: 니트릴 (표준 온도, 0 - 80 ° C), Viton (고온, 80 - 200 ° C), 또는 EPDM (저온, - 40 - 120 ° C).
5.환경 저항성 Environmental Resistance
- 가혹한 조건 (예를 들어,건설, 해양), 로드 부츠 (파편을 차단하기 위해) 또는 내식성 코팅 (예:강철 튜브를 위한 아연 도금 (Zinc plating for steel tubes)
- 고온 응용 프로그램 (예:주조장), 내열성 씰 및 튜브 재료 (예:인코넬 합금 (Inconel Alloy)
장기적인 효율성을 위한 유지보수 모범 사례
유압 실린더 고장 (예 :누출, 구부러진 막대, 또는 씰 손상) 은 종종 유지 관리가 부족하여 비용이 많이 드는 다운타임으로 이어집니다.수명을 연장하려면 다음과 같은 관행을 수행하십시오.
1.정기적 인 누출 검사
- 매주 씰 (로드, 피스톤) 및 포트 연결부에서 유체 누출이 있는지 확인합니다.작은 누출 (1 방울 / 분) 으로도 유체가 낭비되고 시스템 압력이 감소합니다.마모된 씰을 즉시 교체하십시오 (호환성을 위해 OEM 씰을 사용하십시오).
2. Rod and Bore Maintenance 로드 및 보어 유지 보수
- 피스톤 로드의 크롬 표면이 긁힌, 움푹 들어간, 부식 (이러한 씰 손상) 이 있는지 매월 검사합니다.미세한 모래로 약간의 긁힌 부분을 칠하고, 심하게 손상된 막대를 교체하십시오.
- 실린더 튜브의 경우 씰을 교체하는 동안 마모 또는 스코어링이 있는지 보어에서 확인합니다.표면 거칠기가 Ra 1. 6 μ m 를 초과하면 구멍을 연마합니다 (정밀 가공).
3.유압 유체 관리
- 유체 청결을 유지하기: 유압 시스템에서 10 - 25 μ m 필터를 사용하여 구멍을 긁거나 씰을 손상시키는 오염 물질 (오먼지, 금속 깎기) 을 제거합니다.
- 유체 수준 및 온도를 모니터링합니다: 저수지의 최소 / 최대 마크 사이에 유체를 유지; 과열을 피하십시오 (높은 온도가 씰과 유체를 저하시킬 때 < 60 ° C 까지 제한).
4.예방 윤활 (Preventive Lubrication)
- 윤활 마운트 포인트 (예:마찰과 마모를 줄이기 위해 매달 리튬 그리스를 사용합니다.
5.시기적절한 수리
- 문제를 즉시 해결합니다. 구부러진 막대 또는 씰이 누출되면 시간이 지남에 따라 악화되어 더 광범위한 (그리고 비용이 많이 드는) 손상을 초래합니다 (예: (Bore scoring)복잡한 수리 (예를 들어,공인 유압 기술자에게 문의합니다.
