유압 실린더: 작동 원리 및 유형

유압 실린더는 유압 시스템의 액추에이터로, 유압 에너지를 기계 에너지로 변환하는 기능을 합니다. 유압 실린더의 입력은 액체의 흐름과 압력이며 출력은 선형 속도와 힘입니다. 유압 실린더의 피스톤은 왕복 선형 운동을 수행하여 제한된 선형 변위를 출력할 수 있습니다.

I. 유압 실린더의 작동 원리

복동식 단일 피스톤 로드 유압 실린더를 예로 들어 유압 실린더의 작동 원리를 설명합니다. 그림 1과 같이 유압 실린더는 주로 실린더 배럴 1, 피스톤 2, 피스톤 로드 3, 엔드 커버 4, 피스톤 로드 씰 5로 구성됩니다.

1-실린더 배럴
2-피스톤
3-피스톤 로드
4-엔드 커버
5-Seal

실린더 배럴이 고정되어 있고 유압 오일이 왼쪽 챔버에 지속적으로 투입되면 오일 압력이 피스톤로드의 모든 부하를 극복하기에 충분하면 피스톤은 속도 v로 오른쪽으로 연속적으로 이동합니다. ₁ 피스톤 로드는 외부 환경에서도 작동합니다.

반대로 오른쪽 챔버에 유압 오일이 입력되면 피스톤은 속도 v로 왼쪽으로 이동합니다. ₂ 피스톤 로드는 외부 환경에서도 작동합니다. 이러한 방식으로 왕복 운동이 완료됩니다. 이러한 유형의 유압 실린더를 고정 실린더 배럴 실린더라고 합니다.

피스톤 로드가 고정되어 있고 왼쪽 챔버에 유압 오일이 지속적으로 주입되면 실린더 배럴이 왼쪽으로 이동하고, 오른쪽 챔버에 유압 오일이 지속적으로 주입되면 실린더 배럴이 오른쪽으로 이동합니다. 이러한 유형의 유압 실린더를 고정 피스톤 로드 실린더라고 합니다.

이 장에서 설명하는 유압 실린더는 달리 명시되지 않는 한 모두 고정 실린더 배럴과 움직이는 피스톤 로드 유압 실린더의 예입니다.

유압 실린더에 입력되는 오일에는 압력 p와 유량 q가 있어야 합니다. 압력은 하중을 극복하는 데 사용되며 유량은 일정한 이동 속도를 형성하는 데 사용됩니다. 유압 실린더에 입력되는 압력과 유량은 실린더에 입력되는 유압 에너지이며, 피스톤이 부하에 가하는 힘과 이동 속도는 유압 실린더가 출력하는 기계적 에너지입니다.

따라서 유압 실린더에 입력되는 압력 p, 유량 q, 출력력 F, 속도 v는 유압 실린더의 주요 성능 매개변수입니다.

II. 유압 실린더의 분류

다양한 기계의 용도가 다르고 수행하는 동작의 형태가 다르기 때문에 일반적으로 오일 공급 방식, 구조, 기능 특성 및 용도에 따라 분류되는 유압 실린더의 종류는 매우 다양합니다.

오일 공급 방향에 따라 단동 실린더와 복동 실린더로 나눌 수 있습니다. 단동 실린더는 실린더의 한쪽에만 고압 오일을 주입하여 다른 외부 힘에 의존하여 피스톤이 되돌아오도록 합니다. 복동 실린더는 실린더의 양쪽에 유압 오일을 주입합니다. 피스톤의 전진 및 후진 동작은 유압에 의해 완료됩니다.

구조적 형태에 따라 피스톤 실린더, 플런저 실린더, 스윙 실린더, 텔레스코픽 슬리브 실린더로 나눌 수 있습니다.

피스톤 로드 형태에 따라 단일 피스톤 로드 실린더와 이중 피스톤 로드 실린더로 나눌 수 있습니다.

실린더의 특수 용도에 따라 탠덤 실린더, 부스터 실린더, 속도 증가 실린더, 스텝 실린더 등으로 나눌 수 있습니다. 이러한 유형의 실린더는 단일 실린더 배럴이 아니라 다른 실린더 배럴 및 구성 요소와 결합되어 있으므로 구조적 관점에서 이러한 실린더를 결합 실린더라고도 합니다. 유압 실린더에 사용되는 압력에 따라 저압 유압 실린더, 중압 유압 실린더, 고압 유압 실린더, 초고압 유압 실린더로 나눌 수 있습니다.

공작 기계의 경우 일반적으로 정격 압력 2.5 ~ 6.3 MPa의 중압 및 저압 유압 실린더가 사용되며, 건설 기계, 엔지니어링 기계 및 항공기에는 정격 압력 10 ~ 16 MPa의 중압 및 고압 유압 실린더가 주로 사용되고, 유압 프레스와 같은 기계에는 정격 압력 25 ~ 31.5 MPa의 고압 유압 실린더가 주로 사용되며, 유압 실린더의 경우 정격 압력 25 ~ 35 MPa의 유압 실린더가 주로 사용됩니다.

유압 실린더의 분류는 표 1에 나와 있습니다.

표 1 유압 실린더의 분류

이름			기호	작업 특성
단동식 유압 실린더	피스톤 실린더			단방향 유압 드라이브, 자체 중량, 스프링 또는 기타 외부 힘에 의한 복귀
	플런저 실린더			플런저는 두껍고 힘을 잘 견디며 유압에 의해 단방향으로 구동됩니다.
	텔레스코픽 슬리브 실린더			유압으로 구동되어 큰 것에서 작은 것까지 구간별로 밀어내고, 자체 무게에 의해 작은 것에서 큰 것까지 구간별로 후퇴합니다.
복동식 유압 실린더	단일 피스톤 로드	표준 실린더		피스톤은 유압을 받아 양방향으로 움직이고 스트로크가 끝날 때 감속하지 않으며 양방향으로 움직이는 힘과 속도가 다릅니다.
		조절 불가능한 쿠션 실린더		피스톤은 유압에 의해 양방향으로 움직이고 스트로크가 끝날 때 감속하며 감속 값은 조정할 수 없습니다. 양방향으로 움직이는 힘과 속도가 다릅니다.
		조절 가능한 쿠션 실린더		피스톤은 유압에 의해 양방향으로 움직이고 스트로크가 끝날 때 감속하며 감속 값을 조정할 수 있습니다. 양방향으로 움직이는 힘과 속도가 다릅니다.
		디퍼렌셜 실린더		로드리스 챔버의 오일 흡입 속도를 높일 수 있지만 추력은 그에 따라 감소합니다.
	더블 피스톤 로드	표준 실린더		피스톤은 유압을 받아 양방향으로 움직이며 스트로크가 끝날 때 감속하지 않으며 양방향의 힘과 이동 속도가 동일합니다.
		이중 속도 실린더		두 개의 피스톤이 동시에 반대 방향으로 움직입니다.
		조절 불가능한 쿠션 실린더		피스톤은 유압을 받아 양방향으로 움직이고 스트로크가 끝날 때 감속하며 감속 값은 조정할 수 없습니다. 양방향으로 움직이는 힘과 속도는 동일합니다.
		조절 가능한 쿠션 실린더		피스톤은 유압을 받아 양방향으로 움직이고 스트로크가 끝날 때 감속하며 감속 값은 조정할 수 있습니다. 양방향으로 움직이는 힘과 속도는 동일합니다.
	텔레스코픽 슬리브 실린더			복동식 유압 드라이브의 확장 및 축소 절차는 단동식 텔레스코픽 슬리브 실린더의 확장 및 축소 절차와 동일합니다.
콤비네이션 실린더	부스터 실린더			챔버 A의 오일 흡입구에 의해 구동되어 챔버 B에서 고압 오일을 출력합니다.
	탠덤 실린더			실린더의 직경은 제한되어 있지만 길이는 제한되지 않아 더 큰 추진력을 낼 수 있는 상황에서 사용됩니다.
	다중 위치 실린더			필요에 따라 다른 오일 주입구를 열면 피스톤 A는 세 가지 위치를 가질 수 있습니다.
	스테핑 실린더			여러 피스톤 스트로크가 이진 순서로 배열되어 있습니다. 필요에 따라 다른 오일 주입구를 열면 피스톤이 다른 거리로 이동할 수 있습니다.
	랙 및 피니언 실린더			피스톤의 왕복 직선 운동을 기어의 왕복 회전 운동으로 변환합니다.