유압 회로 설계 절차

유압 회로를 작성할 때에는 해당 사용 기계가 요구하는 순서작동 및 사이클시간, 기계가 필요로 하는 출력, 속도 등과 관련된 유압구동 요소를 충분히 검토해야 한다. 

 

유압 회로 설계 순서는 다음과 같은 방법에 의해 이루어져야 한다.

 

목차

1. 유압장치 사용기계 검토
2. 유압요소 검토
3. 유압요소별 세부 검토
4. 부하의 종류와 특성

 

1. 유압장치 사용기계 검토

 

유압 회로 설계자는 해당 장치를 사용하는 입장에서 사용현장에서 필요로 하는 조건 등을 충분히 이해하고 검토해야 한다.

 

즉, 기계의 동작 부위별로 작동 순서, 작동 시간, 작동시 필요 압력 등을 파악해서 상세히 기록해야 함은 기본이고, 이를 바탕으로 각종 이론계산 공식을 이용해서 결과값을 산출하고 산출시에는 반드시 안전율도 같이 고려해야 한다. 안전율을 고려해야 실제 운전시 일어날 수 있는 여러 문제를 미연에 방지할 수 있다. 이는 유압 회로 설계시 가장 먼저 고려되어야 하는 것이다.

 

2. 유압요소 검토

 

일반적으로 유압 회로 설계에서는 유압 펌프와 전동기 선정, 기름탱크와 스트레너의 용량을 선정한다. 그리고 나서 각 동작부분의 순서동작에 필요한 밸브류를 선정하고 선정된 밸브의 사이즈와 배관 방법에 따른 밸브의 장착 타입, 배관사이즈 등을 선정한다.

 

3. 유압요소별 세부 검토

 

1. 펌프

 

펌프에서는 펌프용량과 최고 사용압력을 선정해야 한다. 펌프용량의 결정에서는 정토출형 펌프, 가변토출형 펌프중에서 선택하고 또 어큐뮬레이터를 펌프와 같이 사용할 것인지, 또 사용 펌프를 1대 또는 2대로 할 것인지를 결정해야 한다.

 

펌프의 최고 사용압력의 선정은 일반적으로 70kg/㎠ 이하의 경우에는 기어펌프, 베인펌프 등 비교적 저가의 펌프와 요소기기를 이용하고 출력이 크고, 고속 소형 경량화를 목적으로 하는 경우에는 고압인 210kg/㎠ 이상의 압력을 선정한다.

 

2. 전동기

 

적용되는 전동기는 작동부하에 충분히 견딜 수 있는 정격마력을 가진 것을 선택해야 한다. 정격마력은 구동시 전동기의 출력을 구하는 이론계산식의 결과값에 20% 정도의 안전율을 적용해서 구할 수 있다. 20% 정도의 안전율을 적용하면 실제 가동시 사용기계가 요구하는 최대 부하값을 충분히 견딜 수 있다.

 

3. 오일 탱크

 

오일 탱크의 용량을 선정할 때에는 그 기준이 펌프의 토출량이 된다. 이 때 용량이 너무 작으면 작동유의 급격한 유온상승으로 점도가 변하면서 연결된 유압기기에 여러 문제들을 일으키게 되며, 또한 반대로 용량이 너무 크면 오일 탱크의 제작원가가 높아지고, 설치공간도 너무 많이 차지하게 되므로 오일 탱크의 용량은 표준 규격이 사이즈로 선정하는 것이 바람직하다. 참고로 기름 탱크의 용량은 반드시 실제 기름의 저장량을 기준으로 해야 한다.

 

4. 스트레너

 

스트레너의 흡입 필터 규격은 펌프가 흡입하는 유량의 2배정도가 되도록 사이즈를 선정하는 것이 좋다.

 

5. 오일쿨러 및 히터

 

오일쿨러는 유압 작동유의 유온을 표준 유온으로 유지하기 위해서는 반드시 필요하지만, 기름탱크의 용량선정과 기계의 1일 사용시간에 따라서는 오일쿨러가 필요할 수도 있고 필요하지 않을 수도 있다.

 

히터는 유압작동유의 표준온도를 유지할 수 없는 조건의 지역적인 특성, 예를 들면 유압장치가 추운 영하의 날씨가 지속되는 곳의 실외에 놓이게 되면 아침에 유압장치를 가동하기 전에 작동유를 미리 예열시켜 표준온도에 근접시켜 실제로 기계 가동시에는 유압작동유의 냉각 현상에 의한 저점도로 인한 펌프 및 밸브류에서 발생하는 트러블을 예방하는 목적이 있다.

 

6. 작동밸브류의 선정

 

밸브 선정시 밸브 용량은 이론 계산 산출 결과값 보다는 항상 한 단계 높게 선정해야 하며 밸브류 제조사의 각 선정된 밸브의 최대 유량값의 자료를 충분히 검토해서 사이즈를 검토할 필요가 있다.

 

7. 배관

 

회로 설계시 배관을 파이프 배관으로 할 경우 동일한 외경의 배관 파이프라도 배관내의 최고사용 압력조건에 따라 내경에는 차이가 있다. 이 때문에 관내의 최대 유량값이 달라진다.

 

또한 평행배관이 길게되면 관로내 고압유의 흐름에 따라 진동이 발생하게 되므로 이경우에는 파이프 길이 방향으로 파이프 외경부에 클램프를 장착해야 한다.

 

4. 부하의 종류와 특성

 

1. 부하의 종류

 

부하에는 정부하, 부부하, 관성, 점성, 스프링, 마찰부하 등이 있다. 이 중 정부하는 유압 실린더의 피스톤이 운동하는 방향과 역방향으로 작용하는 힘을 말하고 부부하는 피스톤의 운동 방향과 같은 방향으로 작용하는 힘을 말한다.

 

관성부하는 움직이고 있는 부하를 급격하게 정지시킬 경우 부하가 그대로 운동을 하려고 하는 힘을 말하며, 점성부하는 기름의 저항과 같이 부하속도에 비례하는 크기의 힘을 말한다. 스프링부하는 부하의 변위이 비례하는 크기의 힘을 생기게 하는 것이고 마찰부하는 운동방향에 반대방향으로 일정한 힘을 생기게 하는 부하이다.

 

2. 부하의 변화, 유량, 압력의 변화

 

정마력, 정속-가변마력, 정토크-가변마력, 사이클시간, 진폭, 속도의 변화 및 이들의 최대값과 최소값 등을 검토하여 합리적으로 선정한 최단시간에 동작이 이루어지도록 계산한다.

 

3. 부하가 요구하는 정도

 

밀링 테이블의 위치결정 등에는 정적 정밀도를 필요로 하며 한 개의 부하를 2개의 유압 실린더로 구동하는 경우에는 동작시의 속도를 동조시키지 않으면 안된다.

 

이러한 경우는 정적 정밀도와 특히 동적 동밀도를 고려해야 한다. 이렇게 하여 유압장치의 작동과 유압 이외의 각부의 작동과는 상호 연관되어 목적하고 있는 유압 장치의 성능이 얻어진다.