유압 및 공압 시스템의 정의

업데이트: 2019 년 2 월 8 일

짐 우드 럽

검토 자: Michelle Seidel, B.Sc., LL.B., MBA

유압 및 공압 장치는 우리 주변에 있습니다. 그들은 우리가 매일 보는 제조, 운송, 토공 장비 및 일반 차량에 사용됩니다.

차량의 브레이크는 유압으로 작동됩니다. 집을 매주 지나가는 쓰레기 트럭은 수력을 사용하여 쓰레기를 압축합니다. 정비사는 자동차 밑면에서 작업 할 때 유압식 리프트를 사용합니다.

공압 시스템은 똑같이 널리 퍼져 있습니다. 트럭과 버스는 공기 작동 식 브레이크를 사용합니다. 스프레이 페인터는 압축 공기를 사용하여 페인트를 뿌립니다. 아침에 착암기 소리에 짜증을 낸 적이 있습니까? 그것은 압축 공기를 사용하여 열심히 일하는 공압 기계입니다.

1647 년 프랑스의 수학자 블 레즈 파스칼은 파스칼의 법칙으로 알려진 유체 역학의 원리를 개발했습니다. 밀폐 된 유체의 어느 지점에서든 압력이 가해질 때 압력은 용기의 모든 지점에서 균등하게 증가합니다. 이 원리는 복잡하게 들릴 수 있지만 유압 시스템 작동의 기초입니다.

면적이 2 평방 인치 인 피스톤이 있고 100 파운드의 입력 힘을받는 중공 실린더가 있다고 가정합니다. 이로 인해 평방 인치당 50 파운드 (100 파운드 / 2 평방 인치)의 압력이 발생합니다.

이 압력은 유압 전달 시스템을 통해 6 평방 인치 면적의 피스톤이있는 액추에이터라고하는 다른 실린더로 전달됩니다. 50psi에서이 실린더는 이제 300 파운드 (50psi X 6 평방 인치)의 출력 힘을 갖습니다.

파스칼의 법칙은 유압 시스템에 이점을 제공합니다. 작은 장치에 대한 최소 입력은 더 큰 액추에이터에서 더 큰 힘을 출력 할 수 있습니다. 무거운 워크로드를 처리하기에 충분한 출력 힘을 곱하는 간단한 방법입니다.

유압 시스템은 최대 수천 psi의 압력에서 작동 할 수 있으므로 액추에이터의 출력 힘이 엄청날 수 있습니다. 이 더 높은 힘 출력을 통해 기계식 액추에이터는 이제 토공과 같은 무거운 물건을 들어 올리고, 밀고, 움직이는 작업을 수행 할 수 있습니다.

유압 시스템은 전송 네트워크를 사용하여 유압 액추에이터를 구동하는 가압 유체를 운반합니다. 유압유는 전기 모터 또는 가스 / 디젤 엔진과 같은 원동기에 의해 구동되는 펌프에서 압력을받습니다. 가압 된 오일은 여과, 측정 및 변속기 시스템을 통해 액추에이터로 밀려 어떤 작업을 수행합니다. 그 후 유체는 저압 하에서 저수조로 되돌아가 펌프로 돌아 가기 전에 세척 및 여과됩니다.

유압 시스템은 철강 및 자동차 산업과 같은 제조 및 생산 공장에서 모든 유형의 기계 장비를 작동하는 데 사용됩니다. 채광, 토공 및 건설과 같은 산업에서 자재를 이동, 밀고 들어 올리는 데 사용됩니다.

유압 오일 – 유압유는 비압축성이며 인화점이 낮습니다.

저수지 – 저장소에는 시스템 용 유체가 담겨 있습니다. 유체 팽창을위한 공간이 있고 액체에 포함 된 공기가 빠져 나가고 액체가 냉각되도록 도와줍니다. 유체는 저수조에서 펌프로 흐르고 배관 네트워크를 통해 배출되고 궁극적으로 저수조로 돌아갑니다.

필터링 장치 – 작은 금속 입자 및 기타 이물질은 일반적으로 유체로 유입됩니다. 유압 시스템은 여러 필터와 스트레이너를 사용하여 이러한 이물질을 제거합니다. 유체 오염은 유압 시스템에서 가장 일반적인 문제의 원인 중 하나입니다.

원동기 – 유체 펌프를 구동하기 위해 전기 모터 또는 가스 동력 디젤 엔진이 사용됩니다.

펌프 – 펌프는 저장소에서 유체를 끌어와 압력 조절 밸브를 통해 전달 네트워크를 통해 액추에이터로 배출합니다.

커넥터 – 파이프, 튜브 및 유연한 호스로 구성된 네트워크는 유체를 기계식 액추에이터로 전달합니다.

밸브 – 다양한 밸브가 유체 흐름의 양, 압력 및 방향을 제어합니다.

액추에이터 – 액추에이터는 작업 동작을 수행하는 장치입니다. 유압 모터와 같은 회전식 일 수도 있고 실린더와 같은 선형 일 수도 있습니다.

유압 시스템은 다음과 같은 이유로 공압 및 기타 유형의 기계식 드라이브 시스템에 비해 많은 이점이 있습니다.

• 작은 구성 요소를 사용하여 일관된 출력으로 큰 힘을 전달합니다.
• 정확한 포지셔닝이 가능한 액추에이터가 있습니다.
• 초기 부하가 많은 상태에서 시작할 수 있습니다.
• 유체가 압축되지 않고 밸브로 유량을 정확하게 제어 할 수 있으므로 다양한 부하에서 균일하고 부드러운 움직임을 생성합니다.
• 공압 시스템에 비해 중간 속도로 일관된 전력을 제공합니다.
• 압력, 방향 및 유량 제어 밸브로 제어 및 조절이 쉽습니다.
• 쉽고 빠르게 열을 발산합니다.
• 더운 환경에서 잘 작동합니다.

• 펌프, 밸브, 전송 네트워크 및 액추에이터는 비쌉니다.
• 누출로 작업장을 오염시켜 사고 나 화재를 일으킬 수 있습니다.
• 고속 사이클링에는 적합하지 않습니다.
• 유압유는 먼지 오염에 민감하므로 정기적으로 테스트해야합니다.
• 고압 라인이 파열되면 부상을 입을 수 있습니다.
• 작동유의 성능은 온도 변화의 함수이며 점도 변화를 유발할 수 있습니다.

가장 일반적인 작동유는 낮은 압축률로 인해 미네랄 오일, 폴리 알파 올레핀 및 인산염 에스테르를 기반으로합니다. 물은 저온에서는 얼고 고온에서는 끓을 수 있기 때문에 적합하지 않습니다. 물은 또한 부식과 부식을 일으킬 수 있습니다.

1. 작업 동작을 수행하기 위해 도체 라인을 통해 액추에이터로 전력과 힘을 전달합니다.
2. 회로의 구성 요소, 장치, 밸브 및 액추에이터에 윤활유를 바릅니다.
3. 시스템의 핫스팟에서 열을 전달하여 냉각수 역할을합니다.
4. 움직이는 부품 사이의 간격을 밀봉하여 효율성을 높이고 과도한 누출로 인한 열을 줄입니다.

작동유의 특성 및 특성 중 일부는 다음과 같습니다.

점도 -점도는 유체가 흐르는 내부 저항입니다. 온도가 올라감에 따라 증가합니다. 허용되는 유압유는 피스톤, 밸브 및 펌프를 잘 밀봉 할 수 있어야하지만 액체 흐름을 방해 할 정도로 두껍지 않아야합니다.

점도가 높은 유체는 전력 손실과 더 높은 작동 온도로 이어질 수 있습니다. 너무 얇은 유체는 움직이는 부품의 과도한 마모를 유발할 수 있습니다.

화학적 안정성 -작동유는 화학적으로 안정되어야합니다. 산화에 강해야하며 고온과 같은 가혹한 작동 조건에서 안정적이어야합니다. 고온에서 장기간 작동하면 유체의 유효 수명이 단축 될 수 있습니다.

인화점 -인화점은 유체가 불꽃과 접촉하여 발화하거나 섬광하기에 충분한 부피의 증기로 변할 때의 온도입니다. 유압유는 연소에 저항하고 정상 온도에서 낮은 수준의 증발을 나타 내기 위해 높은 인화점이 필요합니다.

화재 지점 -발화점은 유체가 화염에 노출되었을 때 발화하고 계속 연소 할 수있을 정도로 충분한 양으로 증발하는 온도입니다. 인화점과 마찬가지로 허용 가능한 작동유는 높은 발화점을 가져야합니다.

공압 시스템은 유압 시스템과 비슷하지만 유체 대신 압축 공기를 사용하여 동력을 전달합니다. 그들은 에너지를 제어하고 모션 장치를 작동시키기 위해 일정한 압축 공기 공급원에 의존합니다.

제조 공장은 압축 공기를 사용하여 공압 드릴 및 프레스를 구동하고 물체를 들어 올리고 재료를 이동합니다. 제조 공장에서는 공압 기계를 사용하여 용접, 브레이징 및 성형 작업을 위해 미완성 제품을 보관합니다.

공기 압축기 - 공기 압축기는 대기에서 공기를 끌어와 압축 공기를 탱크에 저장하여 전송 시스템으로 방출합니다.

프라임 드라이버 -전기 모터 또는 가스 구동 엔진과 같은 프라임 드라이버가 공기 압축기에 동력을 제공합니다.

제어 장치 -밸브는 압력을 조절하고 흐름과 방향을 제어합니다.

산소통 -탱크는 기계 장치에 전달하기 위해 압축 공기를 보유합니다.

액추에이터 -압축 공기에서 에너지를 받아 기계적 운동으로 변환하는 장치입니다.

전송 시스템 -파이프와 튜빙의 네트워크는 압축 공기를 액추에이터로 전달합니다.

효율성- 공기 공급은 무료이며 무제한입니다. 압축 공기는 저장, 운반이 쉬우 며 값 비싼 처리없이 환경으로 방출 될 수 있습니다.

심플한 디자인 -공압 시스템의 구성 및 구성 요소는 단순한 설계로 유지 보수가 용이합니다. 내구성이 더 뛰어나고 쉽게 손상되지 않습니다.

더 빠른 속도로 작동하는 능력 -공압 시스템은 포장 생산 라인과 같이보다 빠른 주기로 액추에이터를 작동 할 수 있습니다. 압력 조절 밸브를 사용하여 유량 및 압력을 제어함으로써 선형 및 진동 운동을 쉽게 조정할 수 있습니다.

청결 -환경을 오염시키는 유압유가 누출 될 위험이 없습니다. 공압 시스템은 높은 수준의 청결이 필요한 작업장에서 선호됩니다. 배기 장치는 대기로 다시 방출되는 공기를 정화합니다.

적은 비용 -공압 부품은 저렴하고 압축 공기는 제조 분야에서 널리 사용 가능합니다. 유압 시스템에 비해 유지 보수 비용이 저렴합니다.

더 안전한 작동 -공압 시스템은 화재 나 폭발의 위험없이 인화성 환경에서 안전하게 사용할 수 있습니다. 공압 구성품은 과부하시 과열되거나 불이 붙지 않습니다.

열악한 환경에서 작동 가능 -먼지, 고온 및 부식 환경은 유압 시스템에 비해 공압 시스템에 미치는 영향이 적습니다.

전력 감소 -공압 시스템은 일반적으로 150psi 미만에서 작동하며 액추에이터에서 총 힘을 덜 제공합니다. 공압 실린더는 일반적으로 작고 무거운 하중을 처리 할 수있는 힘이 없습니다.

시끄러운 -공기 압축기는 더 많은 소음을 발생시키고 압축 공기는 액추에이터에서 방출 될 때 소음이 발생합니다.

거친 움직임 -공기는 압축 가능하기 때문에 공압 액추에이터의 움직임이 거칠어 시스템 움직임의 정확도가 떨어집니다. 피스톤 속도가 고르지 않습니다. 유압 동작이 더 부드럽습니다.

공기의 전처리 필요 -사용하기 전에 물과 먼지 입자를 제거하기 위해 공기 처리가 필요합니다. 이렇게하지 않으면 제어 장치와 움직이는 구성 요소 사이의 마찰 증가로 인해 부품이 마모되고 조기 수리 또는 교체가 필요합니다.

유압 액추에이터는 높은 힘이 필요한 작업에 더 적합합니다. 견고하고 동일한 크기의 피스톤을 사용하는 공압 액추에이터보다 최대 25 배 더 큰 힘을 생성 할 수 있습니다. 유압 시스템은 최대 4,000psi까지 작동 할 수 있습니다. 공압 액추에이터는 일반적으로 150psi 미만입니다.

공기 및 압력 손실의 압축성은 공압 시스템의 효율성을 감소시킵니다. 압축기는 액추에이터가 움직이지 않을 때에도 라인의 압력을 유지하기 위해 지속적으로 작동해야합니다. 유압 시스템은 펌프가 작동하지 않고도 일정한 압력을 유지할 수 있습니다.