[일반기계기사] 유압기기 정리 (후반부)

5장. 유압 액추에이터

액추에이터 (작동기) - 유압실린더, 유압모터 (기어, 베인, 회전피스톤) *유압모터로 스크류펌프는 없음

- 유압실린더: 유압E -> 직선E

지지형식 (마운팅): 고정형 풋형 (축평형), 고정형 플랜지형 (축수직), 요동형 크레비스형 (U자형 연결기), 요동형 트라니온형 (직각 피벗) 

* 숨돌리기 현상: 압력이 낮고 오일공급량이 부족할 때 발생 -> 오일 속 기포가 생기면 작동 시에는 부하의 저항을 감당하면서 압력이 상승하여 공기가 압축됨 -> 피스톤이 움직이면서 저항이 적어지고 부하의 운동저항까지 공기가 팽창하여 압력 강하 -> 피스톤 정지 

*전진 및 후진 단에 각각 리밋 스위치를 부착하는 이유: 실런더의 위치를 검출하여 제어하기 위해

- 유압모터: 유압E -> 회전E 

기어모터: 구조 간단 (저렴), 이물질에 의한 고장 적음, 과도 운전 버팀, 역회전 가능 / 누설유량 많음, 토크변동 큼, 베어링하중이 커서 수명이 짧음 

베인모터: 공급압력 일정 시 출력토크 일정, 역회전 가능, 무단변속 가능, 가혹한 운전조건 가능, 베어링 하중 적음, 토크변동 적음 / 저압, 저속에서 효율 낮음

 

6장. 유압부속장치

- 오일탱크: 토출량의 최소 3배 이상 크기, 순환거리는 길게, 바닥면은 바닥에서 최소 15cm, 공기구멍에는 공기청정기 설치로 먼지 혼입 방지 (통기용량은 토출량 2배), 스트레이너 용량은 토출량 2배, 열 방산과 과열 방지가 중요!

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- ***축압기 (어큐뮬레이터): 토출된 유량의 맥동을 흡수하여 압유를 축적하여 간헐적으로 요구되는 부하에 압유를 방출하여 압력 저하 방지와 충격압력 예방하는 완충작용 (펌프 소경량화) 

유압에너지 축적, 압력보상, 서지압력방지, 충격압력흡수, 맥동흡수, 사이클 시간 단축, 2차 유압회로, 펌프대용, 안전장치

주의사항: 미리 소량의 작동유 10%를 넣기, 봉입가스는 불활성가스, 펌프와 축압기 사이에 체크밸브 설치, 축압기와 관로 사이 스톱밸브 설치, 충격 발생하는 곳 가까이 설치

중추형: 일정 유압 / 크고 무거워 외부누설방지 곤란

스프링형: 저압용 / 소형, 가격 싸다

다이어프램형: 유실 가스침입 X / 소형 고압용

고무튜브형: 맥동방지, 축유량 少 -> 동력원 X

***피스톤형: 형상 간단. 구성품 少. 대형 제작 용이. 축유량 大 가능. / 가스침입 염려

* 축압기의 용량계산 (보일의 등온법칙): $P_0 V_0 (처음 봉입)= P_1 V_1 (최고압력) = P_2 V_2 (최저압력)$

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- 실 (고정부 개스킷과 운동부 패킹), 열교환기, 여과기 (스트레이너와 필터), 공기청정기, 배관 (파이프, 파이프이음)

*탱크 내 펌프흡입구에 스트레이너 설치하여 비교적 큰 유해물질 제거 (작은 흡입저항), 필터는 펌프를 지난 후 밸브의 입력측에 부착하여 비교적 작은 유해물질 제거 및 밸브보호 

*버플: 오일탱크로 돌아오는 오일과 펌프로 가는 오일을 분리

*동관: 석유계 작동유에 대하여 산화작용을 조장하는 촉매역할을 막기 위해 내부 카드뮴 또는 니켈 도금 필요

오일여과방식: 전류식 (오일 모두 여과), 션트식 (일부 여과 후 윤활부에 공급), 분류식 (일부 여과 후 오일팬으로 되돌리기)

파이프이음: 플랜지이음 (수개의 볼트에 의하여 고압, 저압 관계없이 사용), 플레어이음 (나팔형), 플레어리스이음 (끝을 넓히지 않고 관과 슬리브의 먹힘에 의해 유지)

 

7장. 유압회로 및 응용

- 압력제어회로

1. 최고압력제한회로: 고압 (하강행정)과 저압 (상승행정) 2종의 릴리프밸브 -> 고압 릴리프밸브만 사용 시 상승행정의 정점에서 전유량이 고압으로 릴리프되므로 압유는 고압이 되어 충격진동과 더불어 패킹 파손, 유막 파괴, 노화 가속화 

2. 감압밸브에 의한 2압력회로: 2개의 실린더가 있는 시스템에서 1개의 실린더가 계통압력보다 낮은 압력이 필요할 경우 감압밸브를 사용. 고정실린더의 고정압력은 릴리프밸브의 고압 설정 압력이며 용접실린더의 접합압력은 릴리프밸브의 고압보다 낮은 감압밸브의 저압으로 설정

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- 속도제어회로

***1. 미터인회로: 유량제어밸브를 실린더의 입구에 직렬로 설치하여 유량을 교축시켜 속도 조절 (펌프의 송출압은 릴리프밸브 설정압으로 정해짐 -> 동력손실 큼) 

-> 피스톤 측만 압력 형성, 단면적 넓은 부분 제어로 속도 조절 유리, 인장력 작용 시 속도 조절 안됨, 릴리프밸브를 통해 분기되는 유량으로 동력 손실이 큼 

펌프출구 - 릴리프밸브 (설정압) - 4포트 3위치 밸브 - 교축밸브 (유량제어) - 액추에이터 입구 

***2. 미터아웃회로: 유량제어밸브를 실린더의 출구에 직렬로 설치하여 유량을 교축시켜 속도 조절 

-> 피스톤 측과 로드 측 압력 형성, 단면적 좁은 부분 제어로 속도 조절 불리, 배압이 걸려있어 하중과 무관하게 속도 조절 가능 (자주 염려 없음), 불필요한 유압유는 릴리프밸브를 통해 탱크로 방출하여 동력손실이 큼

펌프출구 - 릴리프밸브 (설정압) - 4포트 3위치 밸브 - 액추에이터 출구 - 교축밸브 (유량제어) 

***3. 블리드오프회로: 실린더 입구 분지회로에 (바이패스 관로) 유량제어밸브를 병렬로 설치하여 실린더 입구 측의 불필요한 압유를 탱크로 배출시켜 작동속도 조절 -> 작동효율을 증진 

펌프출구 - 릴리프밸브 (설정압) - 4포트 3위치 밸브 - 바이패스 회로 - 교축밸브 (유량제어) - 액추에이터 입구

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- 방향제어회로

***1. 로크회로 (로킹회로): 부하가 크거나 압력저하로 실린더 피스톤이 이동되는 경우 임의의 위치에 실린더 고정. 피스톤의 이동을 방지하는 회로 (텐덤센터 or 3포트밸브와 체크밸브) 

펌프출구 - 릴리프밸브 (설정압) - 4포트 3위치 밸브 (텐덤센터) - 액추에이터 입출구 

펌프출구 - 릴리프밸브 (설정압) - 체크밸브 - 3포트 2위치 밸브 - 액추에이터 입출구 

펌프출구 - 릴리프밸브 (설정압) - 체크밸브 - 압력스위치 - 4포트 2위치 밸브 - 액추에이터 입출구 

2. 파일럿조작회로: 파일럿압력은 회로압의 약 40%이상을 공기압으로 사용하여 자동운전조작을 쉽게 가능함 (압력설정회로 - 펌프출구 직후 릴리프 밸브 설치). 주회로를 무부하시키더라도 별개 회로의 파일럿압은 유지해야 함

***파일럿조작 체크밸브를 이용한 로크회로 (완전로크회로): 펌프출구 - 4포트 3위치 밸브 (펌프클로즈드센터) - 파일럿조작 체크밸브 (유량제어) - 릴리프밸브 (설정압) - 액추에이터 입구 - 액추에이터 출구 - 릴리프밸브 (설정압) - 파일럿조작 체크밸브 (유량제어) - 4포트 3위치 밸브 (펌프클로즈드센터)

- 기타 회로: 축압기 회로, 증압 회로, 증강 회로, 시퀀스 회로, 동조 회로, 카운터밸런스 회로, 브레이크 회로 (모터 급정지 또는 회전방향 변환), 무부하 회로 (Hi-Lo)

카운트밸런스 회로: 부하가 급격히 제거되었을 때 피스톤이 급진하거나 자유낙하 하는 것을 방지하기 위해 실린더의 기름탱크 귀한 쪽에 일정한 배압을 유지

펌프출구 - 릴리프밸브 (피스톤압) - 4포트 3위치 밸브 - 액추에이터 출구 - 카운터밸런스밸브 (중량=배압) 

동조회로: 실린더 아래 2개의 유압모터를 설치하여 2개의 실린더를 동일한 속도로 제어 

 

8장. 유압용어

• ***채터링: 릴리프밸브 등 밸브시트 두들겨 비교적 높은 음 내는 자려 진동 현상
• 점핑: 유량 제어 밸브에서 유량이 과도하게 설정값을 넘어가는 현상
• 유체고착현상: 축의 압력분포 평형이 깨져 스풀 밸브 몸체에 강하게 고착
• 디더: 스풀밸브 등 마찰 및 고착 현상의 영향을 줄이기 위해 높은 주파수의 진동
• 디콤프레션: 유압실린더의 압력을 천천히 빼어 기계 손상 원인이 되는 회로에 충격 최소화
• 제로랩: 미끄름 밸브 등 포트는 닫혀 있고 조금이라도 변위되면 포트가 열림 (처음 열림: 오버랩, 이미 열림: 언더랩)
• 컷오프: 펌프 출구측 압력이 설정압력 가까이 가면 가변토출량 제어 작용하여 유량 감소 (유량이 0이면 풀 컷 오프)
• 드레인: 유압기기 통로에서 탱크(또는 매니폴드)로 돌아오는 액체 (액체가 돌아오는 현상)
• 압력의 맥동: 정상적인 작동 조건에서 토출압력의 변동
• 서지압력: 과도적으로 상승한 압력의 최대값
• ***크래킹압력: 체크 or 릴리프밸브 등으로 압력이 증가하여 밸브가 열리기 시작하는 압력
• 오버라이드압력: 설정압과 크래킹압의 차이 -> 클수록 릴리프밸브의 성능이 낮음, 압력제어밸브에서 최소 유량에서 최대 유량까지의 사이를 증대하는 압력
• 리시트압력: 체크 or 릴리프밸브 등으로 밸브의 입구쪽 압력 강하로 밸브가 닫히기 시작하여 밸브의 누설량에 대한 압력
• 온유량 최대 압력: 펌프가 일정 회전 속도에서 가변 토출량 제어가 작동하기 전 (컷 오프 개시 직전) 토출 압력
• 컷 인: 언로드 밸브 등으로 펌프에 부하를 가하는 한계압력
• 컷 아웃: 언로드 밸브 등으로 펌프에 무부하를 가하는 한계압력
• 인터플로: 밸브 변환도중 과도적으로 생기는 밸브 포트 사이 흐름
• 초크: 길이 > 단면치수 
• 오리피스: 길이 < 단면치수
• ***플러싱: 유압회로 내 이물질 제거, 플러싱유 온도는 일반적으로 유압유 온도보다 높음
• 플런저: 실린더 왕복운동으로 유체 압력과 힘을 주고받기 위해 지름에 비해 길이가 긴 부품 (유압실린더와 축압기에 램)
• 배플: 오일탱크 안에서 작동유가 탱크의 벽면을 타고 흐르도록 하여 기포와 수분을 제거
• 스풀: 원통형 미끄럼면에 내접, 축 방향으로 이동하여 유로 개폐
• 랜드: 스풀의 밸브작용하는 미끄럼면
• 초기 위치: 주관로의 압력이 걸리고 나서 조작력에 의하여 예정사이클 시작 전의 밸브 몸체위치
• 정상 위치: 조작력이 작용하지 않을 때 밸브 몸체위치
• 디텐트 위치: 변환 밸브의 유지장치에 의하여 유지되는 밸브 위치

9장. 유압·공기압 도면기호 (교재 그림 참조)

접속구: 공기구멍

펌프 및 모터: 유압모터, 정용량 펌프·모터, 요동형 액추에이터

조작방식: 외부 파일럿, 전기조작

에너지-변환기기: 어큐뮬레이터 (중량식)

전환밸브: 서보밸브

***체크밸브, 셔틀밸브, 배기밸브: 고압 우선형 셔틀 밸브, 급속 배기 밸브

***압력제어밸브: 일정비율 감압 밸브, 무부하 밸브, 카운터 밸런스 밸브

***유량제어밸브: 직렬형 유량 조정 밸브 (온도 보상 붙이), 바이패스형 유량 조정 밸브

유체조정기기: 필터, 드레인 배출기 붙이 필터

보조기기: 유량계

기타기기: 리밋 스위치