본질적으로 유압 시스템의 압력은 압력 릴리프 밸브에 의해 제어됩니다. 이 구성 요소는 안전 게이트 역할을 하며, 과도한 펌프 흐름을 리저버로 되돌려 보내는 방식으로 시스템이 도달할 수 있는 최대 압력을 설정합니다. 펌프는 유체 흐름을 생성하지만, 실제로 압력을 생성하는 것은 액추에이터의 작동이나 라인의 제한으로 인한 이 흐름에 대한 저항입니다.
파악해야 할 근본적인 개념은 압력을 직접 제어하는 것이 아니라 흐름에 대한 저항을 제어한다는 것입니다. 펌프의 역할은 흐름을 생성하는 것이며, 압력 제어 밸브는 그 흐름에 대한 저항으로 인해 발생하는 압력을 관리하는 데 사용되는 도구입니다.
핵심 원리: 흐름에 대한 저항이 압력을 생성합니다
압력을 효과적으로 제어하려면 펌프가 압력을 "생성"한다는 일반적인 오해를 먼저 버려야 합니다. 펌프는 압력을 생성하지 않습니다. 펌프는 유체의 움직임을 생성합니다.
펌프의 역할: 흐름 생성기
유압 펌프는 흐름 생성 장치입니다. 기어 펌프, 베인 펌프 또는 피스톤 펌프이든 관계없이 주요 기능은 리저버에서 유체를 가져와 특정 속도(예: 분당 갤런)로 시스템에 밀어 넣는 것입니다.
저항: 압력의 원천
이 흐름이 저항에 부딪힐 때만 압력이 쌓입니다. 이 저항은 유압 실린더에 가해지는 무거운 부하, 유압 모터를 구동하는 데 필요한 토크 또는 심지어 부분적으로 닫힌 밸브에서 발생할 수 있습니다.
정원 호스 비유
수도꼭지를 켠 정원 호스를 생각해 보십시오. 끝이 열려 있으면 물이 매우 낮은 압력으로 자유롭게 흐릅니다. 엄지손가락으로 끝을 막으면(저항 추가) 호스 내부의 압력이 쌓이고 물이 고속으로 분사됩니다. 펌프(수도꼭지)는 변경되지 않았습니다. 변경된 것은 흐름에 대한 저항뿐입니다.
주요 방법: 압력 릴리프 밸브
가장 일반적이고 중요한 압력 제어 구성 요소는 압력 릴리프 밸브입니다. 이는 주요 제어 장치이자 중요한 안전 장치 역할을 합니다.
작동 방식
단순한 직동식 릴리프 밸브는 조절 가능한 스프링에 의해 닫힌 상태로 유지되는 포핏 또는 볼을 포함합니다. 시스템 압력이 스프링 설정보다 낮은 한 밸브는 닫힌 상태를 유지합니다.
압력이 스프링 설정을 초과하면 포핏이 시트에서 밀려납니다. 이렇게 하면 펌프의 흐름이 저압으로 탱크로 직접 돌아갈 수 있는 경로가 열려 시스템 압력의 추가 상승을 방지합니다.
최대 시스템 압력 설정
압력 릴리프 밸브의 주요 임무는 시스템의 "거버너" 역할을 하는 것입니다. 호스, 펌프 및 액추에이터와 같은 구성 요소를 위험한 과압으로부터 보호하기 위해 최대 필요 작동 압력보다 약간 높게 설정됩니다.
고급 압력 제어 전략
주 릴리프 밸브 외에도 회로의 특정 부분이나 특정 기능을 위해 압력을 제어하는 데 사용되는 다른 특수 밸브가 있습니다.
압력 감소 밸브
압력 감소 밸브는 회로의 한 특정 분기에서 압력을 제한하는 데 사용됩니다. 일반적으로 닫힌 릴리프 밸브와 달리 감소 밸브는 일반적으로 열려 있으며 하류 압력을 감지합니다. 하류 압력이 설정값에 도달하면 밸브가 닫히기 시작하여 흐름을 제한하여 설정된 감소 압력을 유지합니다.
시퀀스 밸브
시퀀스 밸브는 한 작업이 완료된 후에야 다른 작업이 시작되도록 보장합니다. 기본 회로의 압력이 미리 설정된 수준(예: 클램프 실린더가 완전히 확장됨)에 도달할 때까지 닫힌 상태를 유지합니다. 해당 압력에 도달하면 밸브가 열리고 흐름을 보조 회로(예: 드릴 모터)로 보냅니다.
카운터밸런스 밸브
카운터밸런스 밸브는 수직 실린더 또는 기타 오버러닝 부하가 중력으로 인해 떨어지는 것을 방지하는 데 사용됩니다. 실린더의 리턴 라인에 역압을 생성하여 부하를 제자리에 고정합니다. 이 밸브는 반대쪽 라인에서 파일럿 압력이 가해질 때만 열려 실린더가 하강하도록 허용합니다.
압력 보상 펌프
제어의 매우 효율적인 방법에는 가변 변위, 압력 보상 펌프가 포함됩니다. 이 유형의 펌프는 자체 유량 출력을 자동으로 조정할 수 있습니다. 시스템 압력을 감지하고 "보상기" 설정에 가까워지면 펌프는 해당 압력을 유지하는 데 필요한 만큼만 유량을 줄여 릴리프 밸브 위로 흐름을 버리는 고정 펌프에 비해 낭비되는 에너지와 열 발생을 크게 줄입니다.
상충 관계 및 함정 이해하기
압력을 효과적으로 제어하려면 효율성과 복잡성과 관련된 절충 사항을 인정해야 합니다.
열 발생은 낭비되는 에너지입니다
유압 유체가 작동을 수행하지 않고(예: 릴리프 밸브를 통과) 고압 영역에서 저압 영역으로 흐를 때마다 압력 에너지는 직접 열로 변환됩니다. 이는 낭비된 전기 또는 엔진 동력을 나타내며 종종 관리를 위한 전용 냉각 시스템이 필요합니다.
릴리프 밸브와 감소 밸브 혼동
흔한 실수는 이 밸브들을 상호 교환적으로 사용하는 것입니다. 기억하십시오. 릴리프 밸브는 탱크로 흐름을 우회시켜 자체 상류 압력을 제한합니다. 압력 감소 밸브는 서브 회로로의 흐름을 제한하여 자체 하류 압력을 제한합니다.
부적절한 압력 설정
주 릴리프 밸브를 너무 높게 설정하면 치명적인 구성 요소 고장이 발생할 수 있습니다. 너무 낮게 설정하면 기계가 필요한 작업을 수행하지 못하게 됩니다. 시스템 설계 사양에 따른 정확하고 신중한 조정이 중요합니다.
목표에 맞는 제어 방식 선택
올바른 압력 제어 전략은 유압 시스템에서 달성하려는 목표에 전적으로 달려 있습니다.
- 시스템 안전이 주요 초점인 경우: 주 압력 릴리프 밸브가 가장 중요한 구성 요소입니다. 적절한 크기로 설정하고 최대 작동 압력보다 약간 높게 설정되었는지 확인하십시오.
- 에너지 효율이 주요 초점인 경우: 압력 보상 펌프가 이상적인 해결책이며, 언로딩 밸브를 사용하는 회로가 그 다음입니다.
- 회로의 특정 부분에서 압력을 제어해야 하는 경우: 압력 감소 밸브가 해당 분기에 대한 올바른 도구입니다.
- 압력에 따라 작동 순서를 제어해야 하는 경우: 시퀀스 밸브는 클램프 후 작동 사이클에 대해 간단하고 안정적인 자동화를 제공합니다.
- 매달린 하중을 안전하게 유지해야 하는 경우: 카운터밸런스 밸브는 제어되지 않는 움직임을 방지하기 위한 필수 구성 요소입니다.
압력을 생성하는 것이 아니라 저항을 관리하고 있다는 사실을 이해함으로써 유압 시스템의 동력과 정밀도에 대한 진정한 제어력을 얻을 수 있습니다.
요약표:
| 제어 방법 | 주요 기능 | 핵심 구성 요소 |
|---|---|---|
| 시스템 안전 | 최대 압력 한도 설정 | 압력 릴리프 밸브 |
| 분기 압력 제어 | 특정 회로의 압력 제한 | 압력 감소 밸브 |
| 작동 순차화 | 하나의 작업이 다른 작업보다 먼저 완료되도록 보장 | 시퀀스 밸브 |
| 부하 유지 | 매달린 하중의 제어되지 않는 움직임 방지 | 카운터밸런스 밸브 |
| 에너지 효율성 | 압력 유지를 위해 유량 자동 조정 | 압력 보상 펌프 |
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