유압 동력 장치 구성 요소 및 작동 원리|HPU 가이드

유압 파워 팩이라고도 하는 유압 동력 장치(HPU)는 실린더, 유압 모터, 클램프, 프레스, 리프팅 장비 및 기타 유체{0}}기계를 작동하는 데 필요한 흐름과 압력을 공급합니다.

그러나 OEM 엔지니어와 산업 구매자의 경우 HPU를 선택하는 것은 펌프 압력 등급을 액추에이터에 일치시키는 것보다 훨씬 더 많은 것을 의미합니다. 펌프 유형, 모터 출력, 저장소 용량, 밸브 구조, 유체 청결도, 열 차단, 센서, 전기 제어, 듀티 사이클 및 액추에이터 특성은 모두 시스템 성능에 영향을 미칩니다.

기본 원칙은 간단합니다.펌프는 흐름을 생성하고, 그 흐름에 대한 저항은 압력을 생성합니다.. 그런 다음 밸브는 오일이 이동하는 위치, 이동 속도 및 시스템이 도달할 수 있는 최대 압력을 결정합니다. 액추에이터는 유압 에너지를 기계적 힘이나 동작으로 변환합니다.

펌프, 압력, 밸브 및 액추에이터 간의 관계에 대한 추가 배경 정보는 유압 시스템 작동 방식에 대한 가이드를 참조하세요.

필수 유압 동력 장치 구성 요소 및 각 구성 요소의 역할

완전한 HPU는 일반적으로 단순히 펌프와 탱크가 아닌 유압, 기계, 계측 및 전기 구성 요소를 결합합니다.

실제 BOM의 경우 펌프, 모터 및 저장소만 지정하지 마십시오. 포트 표준, 호스 또는 튜브 크기, 매니폴드 인터페이스, 필터 표시기, 저장소 레벨/온도 표시, 모터 전압, 제어 전압, 센서 범위, 커넥터 유형, 케이블 진입점 및 인클로저 요구 사항을 포함합니다.

일반적인 센서 위치에는 압력 매니폴드의 압력 트랜스미터, 저장소 또는 회수 회로의 온도 센서, 탱크의 레벨 스위치, 중요 필터 전반의 차압 표시-가 포함됩니다. 전기 도면에는 모터 전원 단자, 보호 접지, 사용되는 24VDC 제어 장치, 솔레노이드 출력, 아날로그 센서 입력, 네트워크 연결, 비상 정지 회로 및 외부 인터록이 식별되어야 합니다.

미국 프로젝트의 경우 전기 요구사항은 관할 지역 당국이 채택한 NEC 버전을 기준으로 확인되어야 합니다. NFPA 79는 산업용 기계와도 관련이 있을 수 있으며, UL 508A는 프로젝트에 등록된 산업용 제어판이 필요한 경우 중요할 수 있습니다.

유압 동력 장치 작동 원리: 흐름, 압력 및 제어

유용한 HPU 회로도는 동일한 도면에 유압 흐름과 전기 제어 신호를 표시해야 합니다. 최소한 저장통, 흡입 라인, 펌프, 릴리프 밸브, 압력 게이지 또는 트랜스미터, 방향 밸브, 액추에이터, 회수 필터, 냉각기 및 회수-탱크-경로를 식별합니다. 센서와 솔레노이드 또는 비례 밸브에 대한 PLC 또는 컨트롤러 연결도 표시되어야 합니다.

일반적인 실린더 사이클은 다음과 같이 작동합니다.

시작하고 순환하십시오.전기 모터가 펌프를 시동합니다. 오일은 저장소에서 흡입되어 압력 라인으로 전달됩니다. 무부하 작업 중에는 적절한 밸브 배열을 통해 흐름을 낮은 압력에서 탱크로 다시 보내 열과 전력 소비를 줄일 수 있습니다.명령 확장.PLC, 릴레이 로직 또는 수동 제어는 방향 밸브에 전원을 공급합니다. 가압된 오일은 실린더 캡 끝으로 흐르고 반대쪽 챔버의 오일은 탱크로 돌아갑니다. 압력 트랜스미터는 시스템 부하를 보고할 수 있으며 유량-제어 또는 비례 밸브는 실린더 속도를 결정합니다.하중에 도달하고 압력을 유지합니다.실린더가 저항을 만나면 압력이 상승합니다. 압력 스위치나 트랜스미터를 통해 목표 압력에 도달했는지 확인할 수 있습니다.

그러면 부하{0}}고정, 점검 또는 방향-밸브 배열이 기계 안전 설계에 따라 필요한 위치를 유지합니다.쑥 들어가게 하다.컨트롤러는 방향 밸브를 이동하여 오일을 로드 쪽으로 보냅니다. 캡-엔드 유체는 회수 회로와 여과 시스템을 통해 저장소로 반환됩니다.언로드 또는 대기.모션이 완료되면 고정{0}}변위 시스템이 펌프 흐름을 탱크로 내리는 반면, 압력 보상형 가변 펌프는 대기 압력에 도달한 후 변위를 줄일 수 있습니다.

일정한- 흐름 시스템은 일반적으로 흐름이 주로 펌프 변위와 속도를 따르는 고정 변위 펌프를 사용합니다. 정-압력 시스템은 압력이 미리 설정된 수준에 도달하면 출력을 줄이는 압력-보상 변수-변위 펌프를 사용하는 경우가 많습니다.

구별하는 것도 중요합니다유압 회로 아키텍처~에서제어-루프 아키텍처. 개방형 유압 회로는 일반적으로 액츄에이터 흐름을 저장소로 반환하는 반면, 폐쇄형 정수압 회로는 반환 흐름을 펌프 쪽으로 다시 보냅니다. 이와 별도로 개방-루프 제어 시스템은 피드백을 지속적으로 수정하지 않고 명령을 보냅니다. 폐쇄{3}}루프 제어는 압력, 위치, 속도 또는 흐름 피드백을 사용하여 명령과 실제 출력 사이의 오류를 줄입니다.

우선순위 회로는 필요한 흐름을 중요한 기능에 먼저 보내고 초과 흐름을 보조 기능으로 보냅니다. 언로드 및 재순환 회로는 유용한 작업이 필요하지 않을 때 낮은-압력 복귀 경로를 제공하여 불필요한 전력 손실을 줄이는 데 도움이 됩니다.

최신 전기 유압식 HPU는 모바일 또는 분산{6}}제어 애플리케이션에서 4~20mA 또는 0~10V 아날로그 센서 신호, PWM 또는 전류{4}}제어 밸브 명령, CAN-기반 통신을 사용할 수 있습니다. 선택한 센서, 밸브 드라이버, PLC 및 기계 아키텍처에 대해 정확한 신호 유형을 확인해야 합니다.

이 섹션에 권장되는 회로도:실선 화살표가 있는 유압 라인, 별도로 식별된 탱크{0}}복귀 라인, PLC/HMI를 압력 트랜스미터, 온도 센서, 방향/비례 밸브, 모터 스타터 또는 VFD 및 알람 출력에 연결하는 전기 신호 라인을 표시합니다. 펌프 토출, 액추에이터 포트, 필터 차압-압력 지점 및 탱크 복귀에 테스트 지점을 표시합니다.

펌프 유형, 밸브 기능 및 제어 옵션

펌프 선택은 필수로 시작해야 합니다.유량, 압력, 듀티 사이클, 속도, 유체 점도, 오염 허용치, 소음 제한 및 제어 방법, 단순히 최저가 구매 가격이 아닙니다.

일반적인 효율 비율만을 사용하여 펌프를 비교하지 마십시오. 의도된 작동 지점에서의 실제 유량, 체적 효율, 입력 전력, 압력, 속도 및 허용 점도를 보여주는 제조업체 곡선을 요청하십시오. 공칭 변위가 동일한 두 펌프는 온도, 압력 및 속도를 고려하면 다르게 작동할 수 있습니다.

방향 밸브는 흐름 경로를 결정합니다. 릴리프 밸브는 시스템 압력을 캡합니다. 감압 밸브는 분기 회로에서 더 낮은 압력을 유지합니다. 스로틀 및 흐름-제어 밸브는 속도를 조절합니다. 비례 밸브는 유량이나 압력을 전기적으로 변화시키는 반면, 서보 밸브는 일반적으로 더 높은 응답의-폐쇄-루프 모션 제어용으로 예약되어 있습니다.

고정-변위 펌프가 있는 고정 속도 모터는 간단하지만 전체 흐름이 필요하지 않은 경우 에너지를 낭비할 수 있습니다. 가변-주파수 드라이브는 펌프 및 제어 전략이 허용하는 경우 모터 속도를 변경할 수 있습니다. 가변-변위 피스톤 펌프는 과도한 펌프 출력을 지속적으로 조절하지 않고도 압력 또는 유량 제어에 대한 또 다른 경로를 제공합니다.

구동하는 HPU용 펌프를 지정하는 경우산업용 액압 실린더, 펌프 곡선을 실린더 보어, 필요한 힘, 목표 속도, 사이클 시간 및 허용 시스템 압력과 일치시킵니다. HPU 릴리프 설정이 안전한 실린더 압력을 정의한다고 가정하기보다는 높은-부하 적용을 액추에이터의 실제 압력 등급과 비교하여 확인해야 합니다. 높은 압력에서 작동하는 응용 분야의 경우고압-압력 유압 실린더범위는 유용한 액추에이터-측 컨텍스트를 제공합니다.

HPU 설계: 크기 조정, 유체, 여과, 열 및 소음

첫 번째 크기 관계는 수력입니다.

유압마력=압력(psi) × 유량(GPM) ¼ 1714

전체 펌프/구동 효율을 포함하는 예비 모터 크기 조정:

필수 입력 HP=압력 × 유량 ¼ (1714 × 전체 효율)

다음을 요구하는 HPU를 고려해보세요.2,500psi에서 10GPM. 이론적 수력은 약14.6마력. 예비 전체 효율을 85%로 가정하면 필요한 입력 전력은 대략 다음과 같습니다.

10 × 2,500 ¼ (1,714 × 0.85)=17.2 마력

따라서 공칭 20hp 모터가 합리적인 시작점이 될 수 있지만 최종 선택에서는 모터 서비스 요소, 시동 토크, 과부하 조건, 듀티 사이클, 고도, 인클로저, 주변 온도 및 실제 펌프 효율을 확인해야 합니다.

두 번째 예는 액추에이터 형상을 먼저 계산해야 하는 이유를 보여줍니다. 4-인치 보어 실린더의 피스톤 면적은 대략12.57제곱인치. 12-인치 확장 스트로크의 경우 캡 끝 변위는 약150.8in³, 또는0.653갤런. 10초 안에 해당 스트로크를 완료하려면 대략 다음이 필요합니다.

0.653갤런 ¼ (10/60분)=3.92 GPM

2,000psi 및 85% 예비 전체 효율에서 필요한 입력 전력은 대략 다음과 같습니다.5.38마력. 그러면 실제 듀티 사이클과 시동 조건을 확인한 후 모터 선택이 다음으로 적합한 정격으로 이동됩니다.

저장소 크기는 GPM 규칙당-1갤런-을 기준으로 해서는 안 됩니다. 액츄에이터 볼륨 변화, 사이클 중 반환된 유체, 최소 펌프 침수, 열팽창 허용량, 탈기 체류 시간, 냉각 수요 및 실린더 후퇴 중 오버플로를 방지하는 데 필요한 볼륨을 계산합니다. 소형 모바일 시스템은 냉각, 공기 분리 및 여과가 적절하게 설계될 때 더 작은 탱크를 사용할 수 있습니다.

어큐뮬레이터는 사전 충전, 최소 압력, 최대 압력, 온도 및 사이클 속도에 따라 사용 가능한 오일량이 변하기 때문에 더욱 신중한 크기 조정이 필요합니다. 기본 가스-법칙 관계는 다음과 같습니다.

P₁V₁ⁿ = P₂V₂ⁿ

절대 압력을 사용해야 하는 경우 지수는 작동이 느린/등온 또는 빠른/단열 동작에 더 가까운지 여부에 따라 달라집니다. 최종 어큐뮬레이터 선택에는 단순화된 공식만 사용하기보다는 제조업체의 크기 조정 방법과 해당 압력{1}}용기 요구 사항을 사용해야 합니다.

유체를 선택하려면 펌프 및 밸브 제조업체가 요구하는 작동 점도 범위에서 점도 등급을 지정하세요.- ISO VG 32, 46 및 68 광물-기반 내마모성 오일은 일반적인 산업 출발점이지만 기후와 기계 온도는 올바른 선택을 바꿀 수 있습니다. 미국의 추운 기후에서는 향상된 저온 점도 거동이 필요할 수 있지만, 더운 주변 지역에서는 적절한 점도 유지, 산화 안정성 및 추가 냉각이 필요합니다.

마찬가지로 여과는 펌프, 비례 밸브 또는 서보 밸브, 기타 민감한 구성 요소 중에서 가장 깨끗한 요구 사항을 기반으로 해야 합니다. ISO 4406 청정도 코드는 입자 오염을 표현하는 표준 방법을 제공합니다. 대상 코드는 하나의 보편적인 HPU 값이 아닌 구성 요소 제조업체에서 나와야 합니다.

열 발생은 시스템 비효율성과 조절 손실을 통해 추정해야 합니다. 저장소가 자연적으로 충분한 열을 차단할 수 없는 경우 계산된 열 부하에서 공기-기름 또는 물-기름 열교환기를 선택합니다. 펌프 선택, 유연한 커플링, 올바른 정렬, 진동 방지 마운트, 적절한 크기의 흡입 라인, 낮은 유속, 저장소 격리 및 음향 인클로저를 통해 소음을 줄일 수 있습니다.

유지 관리, 문제 해결, 표준 및 설치 기본 사항

시운전 전에 기초 및 장착, 저장소 청결도, 유체 사양, 펌프 회전, 커플링 정렬, 배관 청결도, 전기 접지, 센서 배선, 릴리프-밸브 설정, 오일 레벨 및 올바른 액추에이터 연결을 확인하십시오. 필요한 경우 펌프를 프라이밍하고 처음에는 부품 제조업체의 지침에 따라 무부하 또는 저압 조건에서 시스템을 시작합니다.{2}}

예방 유지보수 간격은 가능한 경우 조건에 따라 결정되어야 합니다-. 필터 차압, 오일 청결도, 수분 함량, 유체 온도, 저장소 수위, 호스 상태, 누출, 진동, 펌프 소음 및 센서 교정을 추적합니다. 오일-분석 빈도 및 필터-교환 간격은 임의의 달력 간격이 아닌 사용 주기와 오염 노출을 반영해야 합니다.

미국 설치의 경우 ISO 4413은 일반적인 유압-시스템 안전 지침을 제공합니다. 전기 작업에서는 NFPA 70/NEC, NFPA 79, 관련 OSHA 전기 요구사항 및 프로젝트-별 UL 또는 NRTL 요구사항을 고려해야 할 수도 있습니다. OSHA 29 CFR 1910.147은 저장된 유압이 위험한 에너지이고 유지 관리 전에 제어되어야 하기 때문에 서비스 중에 특히 중요합니다.

상업 및 산업 작업에서 사용된 유압유는 적용 가능한 EPA 중고오일 요구사항에 따라 관리되어야 하며, 주 규칙은 더 엄격할 수 있으므로 별도로 확인해야 합니다.

시운전 기록에는 펌프 회전, 유체 유형, 유체 수위, 릴리프 설정, 작동 압력, 측정된 유량, 안정화 후 온도, 센서 판독값, 밸브 기능, 실린더 방향, 비상 정지 작동, 누출 검사, 경보 설정점 및 최종 승인 서명이 기록되어야 합니다.

OEM 유압 시스템에 대한 HPU 지정

신뢰할 수 있는 HPU 사양은 동력 장치 카탈로그가 아닌 기계에서 시작됩니다. 최대 및 정상 작동 압력, 필요한 액추에이터 흐름, 실린더 크기, 확장 및 수축 시간, 듀티 사이클, 동시 기능, 유체 유형, 최소 및 최대 주변 온도, 전기 공급, 제어 아키텍처, 필요한 신호, 필터링 대상, 냉각 조건, 소음 요구 사항, 포트 표준, 설치 범위 및 적용 가능한 규제 요구 사항을 제공합니다.

액추에이터와 동력 장치는 하나의 시스템으로 설계되어야 합니다. 여전히 실린더 형상, 장착, 힘, 스트로크 또는 작동 압력을 정의하는 경우 다음 지침을 참조하세요.유압 실린더 유형선택하면 HPU 크기 조정에 필요한 액추에이터{0}}측 데이터를 설정하는 데 도움이 될 수 있습니다.

기존 또는 새로 설계된 동력 장치와 일치하는 유압 실린더가 필요한 OEM 또는 교체 프로젝트의 경우 DALLAST는 보어, 로드 크기, 스트로크, 장착, 포트, 작동 압력, 부하, 듀티 사이클 및 적용 환경을 기반으로 실린더 요구 사항을 검토할 수 있습니다.

출판 확인 메모:다운로드 가능한 HPU 크기 조정 템플릿, 온라인 펌프/모터 계산기, 무료 15-분 HPU 상담 또는 완전한 입찰 등급 HPU BOM 및 견적을 광고하기 전에 이러한 특정 서비스와 자산이 현재 DALLAST에서 제공되는지 확인하세요.

자주 묻는 질문

주요 유압 동력 장치 구성 요소는 무엇이며 각 구성 요소는 어떤 역할을 합니까?

주요 구성요소는 펌프, 원동기, 저장소, 압력 및 방향 밸브, 유량-제어 밸브, 필터, 매니폴드 및 배관, 센서, 선택적 어큐뮬레이터 및 냉각기, 전기 제어 시스템입니다. 이들은 함께 흐름을 생성하고, 압력을 제한 및 제어하고, 오일을 액추에이터로 전달하고, 유체를 조절하고, 시스템 작동을 모니터링합니다.

유압 동력 장치는 흐름과 압력을 어떻게 생성하고 제어합니까?

모터 또는 엔진은 펌프를 회전시켜 유압 오일을 저장소에서 회로로 이동시킵니다. 흐름은 액추에이터 속도를 결정하는 반면, 흐름에 대한 저항은 압력을 상승시킵니다. 방향, 압력 및 유량- 제어 밸브는 유체가 액추에이터에 도달하기 전에 유체를 조절합니다.

기어, 베인, 피스톤 펌프 중에서 어떻게 선택합니까?

비교적 간단하고 경제적인 회로에는 기어 펌프를 사용하십시오. 원활한 작동과 낮은 소음이 우선시되는 베인 펌프를 고려하십시오. 더 높은 압력, 연속 사용, 가변 변위, 부하-감지 또는 효율성-민감한 시스템에 대한 피스톤 펌프를 평가합니다. 최종 선택에서는 의도된 작동 조건에서 실제 제조업체 성능 곡선을 사용해야 합니다.

펌프와 모터 크기는 어떤 계산으로 결정됩니까?

액츄에이터 속도와 변위로 시작하여 필요한 유량을 계산합니다. 필요한 액추에이터 힘과 시스템 손실을 더해 압력을 결정합니다. 미국 단위의 유압 출력은 대략 PSI × GPM ¼ 1714이며, 그 이후에는 펌프 및 드라이브 효율, 시동 조건 및 듀티 사이클이 모터 선택에 포함되어야 합니다.

다양한 미국 기후에 맞게 작동유와 여과 장치를 어떻게 선택해야 합니까?

펌프와 밸브의 작동 점도 요구사항에서 점도를 선택한 다음 -예상되는 냉간 시동 및 최대 작동 온도를 확인하세요. 여과는 오염에 가장 민감한-구성 요소의 청결도 요구 사항을 충족해야 합니다. 매우 춥거나 더운 기후에는 다른 오일 등급, 히터, 쿨러 또는 합성 유체 전략이 필요할 수 있습니다.

HPU 가동 중지 시간을 최소화하는 예방 유지 관리는 무엇입니까?

유체 레벨 및 상태, 필터 차압, 청결도, 오일 온도, 누출, 호스 상태, 펌프 소음, 진동, 센서 성능, 쿨러 청결도 및 해당하는 경우 어큐뮬레이터 사전 충전을 모니터링합니다. 고정된 일정 변경에만 의존하는 대신 오일 분석 및 작동 기록을 사용하여 서비스 간격을 설정합니다.

미국에 HPU를 설치할 때 어떤 표준을 고려해야 합니까?

일반적인 참조 자료로는 유압-시스템 안전을 위한 ISO 4413, 위험한 에너지 제어를 위한 OSHA 요구사항, 관련 전기 설치 및 기계류를 위한 NFPA 70/NEC 및 NFPA 79, 인증 프레임워크를 충족하기 위해 산업 제어판이 필요한 UL 508A가 있습니다. 최종 요구 사항은 기계, 작업장, 주, 고객 사양 및 관할 지역 당국에 따라 다릅니다.