유압실린더(3) 및 유압부속기기(1)

실린더 조립시에 패킹의 손상을 막는 대책

패킹의 밀봉 성능은, 실린더의 조립 방법에서 크게 영향을 받으므로, 다음과 같은 점을 충분히 주의해야 한다.

- 실린더 튜브 내면, 배관 내부의 이물질은 제거해야 한다.

- 보관중의 패킹을 사용할 때는, 먼지 및 모래먼지 등의 이물질이 부착되어 사용되지 않도록 주의해야 하며, 이는 누유의 원인이 된다.

- 패킹 및 클램프부, 로드 포면 및 실린더 튜브 내면에는 작동유를 도포하여 실린더를 조립해야 한다.

- 패킹의 립(Lip) 부위가 나사 및 나사단 부위에 직접 접촉하지 않게 보호 커버를 사용해야 한다.

- 패킹의 립 부위를 유압 포트 구멍을 통과시킬 경우에는, 립 부위에 가벼운 환봉(플라스틱류)으로 눌러서 포트 구멍의 면취 부분에서 패킹의 립 부위가 흠집이 나지 않도록 해야 한다. 실린더의 튜브에 직접 유압 포트가 있는 경우에는 면취를 해야 한다.

 

최고 사용압력에 따른 오일의 밀림 현상과 밀림에 대한 대책

유압 시스템에서 누유를 방지하기 위해서 사용되는 씰(Seal)중에서 가장 많이 사용하는 것이 오링(O-Ring)이라고 할수 있으며, 오링의 종류로는 실린더의 피스톤 또는 로드용의 운동용과 고정용으로 P계열 오링을 사용하며, 각종 유압 밸브, 실린더, 배관 플랜지 등 고정된 가스켓(Gasket)용으로 사용시에는 G계열 오링을 사용하는 것이 일반적인 사용 방법이다

 위와 같은 계열의 오링 이외에도 특수 용도에 적용하는 오링의 계열은 매우 종류가 많이 있다. 

 오링을 적정하게 설계된 홈에 삽입하여 압력이 가해지면 오링이 밀려나가는 현상이 발생하며, 더 높은 압력이 가해지는 경우에는 완전히 밀려나가는 현상이 발생하므로, 이럴 경우에 대비해서 오링 삽입홈에 가해지는 압력이 7MPa 이상으로 사용할 때에는 반드시 가압 방향의 반대측에 백업링(Back Up Ring)을 삽입해서 사용하여야 오링의 외주면 밀림 현상을 방지할수 있다.

 

오링 홈과 실린더 튜브 내경 사이의 틈새 관계

틈새

피스톤의 외경과 실린더 튜브내경이 틈새가 없거나 적당한 틈새가 없을 경우에는 피스톤의 외경이 튜브 내경을 따라 전후 작동을 할 때, 흠집이 실린더 튜브 내경에 생기게 되어 패킹의 수명 단축을 초래할 수 있기 때문에 반드시 틈새의 공차를 설계시에 고려해야 한다. 틈새의 치수를 어떻게 적용한느지에 대한 기술적 자료가 없을 때에는 적당한 틈새 치수를 설계자 임의대로 적용하므로 실린더의 패킹인 오링의 수명이 단축되는 문제점이 많았었지만 이제는 아래 표와 같은 틈새치수기술자료가 있어서 오링 수명 연장에 많은 도움을 주고 있다. 아래 표엔느 사용압력이 3.5Mpa~21Mpa로 사용할 경우 오링의 고무경도(Hs)가 70Hs와 90Hs를 구분해서 틈새의 치수가 표기되어 있으며, 압력에 따라 많은 차이가 있으며 오링의 수명에 큰 영향을 끼치다.

 

오링 접촉면 표면 조도 상태

표면상태의 조도에 따라서 오링의 누유방지와 수명에 큰 영향이 있으므로 될 수 있는 한 고정도의 가공이 요구된다.

 

- 운동용 및 고정용(원통면) 일 때

기구의 구분		운동용	고정용(원통면)
실린더 내면, 피스톤 로드의 면		1.5S	6S
홈의 저면, 측면		3S	6S
홈의 저면 , 측면	Back up Ring을 사용하는 경우	3S	6S
	Back up Ring을 사용하지 않는 경우	6S	6S

 

- 고정용(평면) 일 때

기구의 구분	압력변화가 큰 경우	압력변화가 적은 경우
플랜지 등의 접촉면	6S	12S
틈의 측면	6S	12S
틈의 저면	6S	12S

 

유압 부속기기

오일 탱크(Oil Tank)

오일 탱크 용량의 결정

- 실린더의 전진 행정 및 후진 행정 작동으로 인한 탱크 유면 높이 감소량 3배 이상의 용량으로 하며 또 어떤 경우라도 유면의 높이는 탱크높이의 2/3까지는 되어야 한다.

- 탱크의 상부면에 부착해야 할 유압기기의 부착 여유등 필요한 공간이 확보 되어야 한다.

- 탱크의 용량 선정시에 오일 쿨러(Oil Cooler)의 부착 유무에 따라서 다르므로 유의를 해야 한다. 아래와 같은 배율로 탱크 용량을 선정하면 작동유의 발열 예방하는 배율로 사용하면 된다.

· 오일 쿨러를 사용할 경우 : 펌프 토출량 Q(L/min) × 4~5배

· 오일 쿨러를 사용하지 않을 경우 : 펌프 토출량 Q(L/min) × 7~8배

 오일 쿨러를 사용하지 않을 경우에는 탱크로부터의 방열효과를 얻기 위해서는 오일쿨러를 사용할 경우볻 배율을 크게 해야 한다.

 이 이상으로 크게 하면 탱크 제작비와 설치공간 부족등의 문제가 발생할 소지가 있다. 따라서 탱크는 먼지나 물 등의 불순물의 침전 및 기포가 부상하여 소포되는 한에서 최소한의 용량으로 제작되어야 한다.

 

오일 탱크 내부 구조와 구비조건

- 주유구와 공기 출입구가 있어야 한다.

- 탱크 내부에 반드시 격판(Baffle Plate)를 설치해야 한다.

- 청소창용 커버가 있어야 한다.

- 배유구가 있어야 한다.

- 유면계 및 유온계를 부착해야 한다.

 

오일 탱크의 발열량

유압시스템의 에너지 손실은 유압기기와 각종 배관 관로내의 작동유의 흐름으로 인한 저항값에 의한 열발생으로 나타나며, 열이 있는 작동유는 오일 탱크로 복귀하게 된다.

 작동유의 최적 사용온도는 35~45℃로 유지하는 것이 가장 바람직하며, 일르 위해서는 오일 탱크로 진입되는 작동유의 복귀 배관상에 오일 쿨러를 사용해서 방열효과를 얻고 탱크에서도 방열이 잘되도록 설계를 해야 한다.

 오일 탱크에서의 방열 효과를 높이기 위해서는 두께가 얇은 철판재를 사용해야 하며, 통풍이 잘되는 장소에 설치하는 것이 유리하다.

 

전동기(Motor)

일반적으로 유압 펌프 구동용으로 많이 사용되는 전동기는 전폐형 삼상유도 전동기로서 극(Pole)수는 주로 6극과 4극을 사용하는데 가급적이면 6극을 권장하는 편이다.

 유압 펌프의 최고 허용 회전수는 4극으로도 충분히 가능은 하지만, 작동유의 열발생 및 펌프의 소음등을 감안해서 6극을 이용하는 것이 더 유리하다.

 유압펌프 전용 전동기로 주로 사용되는 기어 펌프용은 전동기의 축 내경에 펌프측의 축이 삽입되도록 설계되어 있어서 커플링이 필요 없기 때문에, 펌프와 전동디를 조립했을 때 길이 방향의 치수가 짧아지는 이점이 있고, 전동기의 최고출력은 7.5kW(10HP)까지 낼 수 있어 선택의 폭이 크다. 특히 기어펌프의 제조업체의 모델에 따라서 펌프의 본체 플랜지의 고정볼트 구멍이 2개와 4개로 구분되어 있고 또한, 플랜지가 원형타입 및 4각타입등으로 구분되어 부착할 수 있도록 전동기의 전면부의 커버 브라켓의 타입이 구분되어 생산되므로 편리하게 이용할 수 있다.

 특히 이 전동기는 주로 소형 유압 시스템에 적용하는 경우에 아주 적합하며, 특히 펌프 측과 전동기 축이음용 커플링을 사용할 필요가 없으므로 가공비의 절감과 펌프와 전동기를 유압 유닛애 탱크 상판에 부착할 때, 별도의 고정 받침판을 만들지 않아도 축간의 편심으로 인한 문제가 발생하지 않는 것도 일반적인 전동기를 사용할 경우보 유리하다고 하겠다.