오버플로 및 감압 밸브의 이해: 종합 가이드

I. 오버플로 밸브 및 압력 조절 밸브

릴리프 밸브의 주요 기능은 두 가지입니다. 하나는 정량 펌프의 스로틀 조정 시스템에서 유압 펌프의 일정한 출구 압력을 유지하고 유압 펌프의 초과 오일을 탱크로 다시 넘치게하는 것입니다. 이때 릴리프 밸브는 압력 릴리프 밸브 역할을하고 두 번째는 시스템에서 안전 장치 역할을합니다.

1. 릴리프 밸브의 구조와 작동 원리

릴리프 밸브는 구조에 따라 직동식과 파일럿 작동식으로 나눌 수 있습니다.

(1) 직동식 릴리프 밸브

직동식 릴리프 밸브는 스풀의 형태에 따라 볼 밸브형, 콘 밸브형, 슬라이드 밸브형 등으로 나눌 수 있습니다. 이제 직동식 릴리프 밸브의 구조와 작동 원리를 설명하기 위해 Rexroth DBD 직동식 릴리프 밸브를 예로 들어 설명하겠습니다. 구조는 다음과 같습니다.

다음 두 장의 사진은 릴리프 밸브의 실제 물체입니다.

릴리프 밸브의 개방 압력은 P

P_k -A=P_R =KX₀ 또는 P_k =KX₀ /A

스풀이 특정 위치에 있을 때 스풀의 힘 균형은 다음과 같습니다:

P-A=K(X₀ +x)

공식에서 x는 스프링의 추가 압축량입니다.

위의 공식에서 스풀이 다른 위치에 있을 때 오버플로 압력이 변한다는 것을 알 수 있습니다. 그러나 스프링의 추가 압축량 X는 사전 압축량 X에 비해 상대적으로 작기 때문입니다. ₀ 로 표시되어 있으므로, 오버플로 압력 P는 본질적으로 일정하게 유지된다고 볼 수 있습니다. 이것이 압력 릴리프 밸브 역할을 하는 릴리프 밸브의 작동 원리입니다.

직동식 릴리프 밸브는 스풀 상단의 스프링 힘과 하단의 유압의 균형을 직접 조절하여 오버플로우 압력을 제어합니다. 일반적으로 직동식 밸브는 저압, 저유량 오버플로 밸브로만 제작됩니다.

(2) 파일럿 작동식 릴리프 밸브

파일럿 작동식 릴리프 밸브는 메인 밸브와 파일럿 밸브로 구성됩니다. 파일럿 밸브의 구조 원리는 직동식 릴리프 밸브의 구조 원리와 동일하지만 일반적으로 원추형 시트 밸브 구조를 채택합니다. 메인 밸브는 스풀형(1단 동심) 구조, 2단 동심 구조, 3단 동심 구조로 나눌 수 있습니다. 아래 그림은 단일 스테이지 동심 릴리프 밸브의 작동 원리 다이어그램을 보여줍니다.

이제 메인 밸브 스풀이 특정 평형 위치에 있을 때의 상태를 연구해 보겠습니다. 스풀의 무게와 마찰을 무시하고 메인 밸브의 힘의 균형은 다음과 같습니다:

PA=P ₁ A+F _a =P ₁ A+K(x ₀ +x) 또는 P=P ₁ +K(x ₀ +x)/A

• P - 릴리프 밸브에 의해 제어되는 메인 밸브의 하부 챔버의 압력, 즉 입구 압력입니다;
• P ₁ - 메인 밸브 스풀의 상부 챔버의 압력입니다;
• A - 메인 밸브 스풀 상단의 표면적입니다;
• K - 메인 밸브 스풀의 밸런스 스프링의 강성입니다;
• x ₀ - 밸런스 스프링의 사전 압축량입니다;
• x - 메인 밸브가 열린 후 밸런스 스프링의 압축량이 증가합니다;
• F _a - 메인 스풀의 밸런스 스프링의 힘입니다.

위의 방정식에서 파일럿 작동식 릴리프 밸브에 의해 제어되는 압력은 다음과 같이 구성되는 것으로 알려져 있습니다. ₁ 및 F _a /A. 메인 밸브 챔버 P의 존재로 인해 ₁ . 제어 압력 P가 높더라도 메인 밸브의 밸런스 스프링의 힘은 마찰을 극복하여 메인 스풀을 리셋할 수 있는 한 작으면 됩니다.

아래 그림은 2단계 동심원형 고압 릴리프 밸브의 구조 원리도를 보여줍니다. 밸브는 파일럿 밸브와 메인 밸브로 구성됩니다. 메인 스풀의 가이드 표면과 원추형 표면은 밸브 슬리브와 잘 맞으며 두 곳의 동심도 요구 사항이 높기 때문에 2 단계 동심이라는 이름이 붙여졌습니다.

시스템 압력이 압력 조절 스프링의 설정 값보다 낮으면 메인 스풀이 밸브 시트에서 눌려지고 입구 및 오버플로 포트가 연결되지 않습니다. 시스템 압력이 압력 조절 스프링의 설정 값을 초과하면 파일럿 밸브가 열리고 오일이 오일 챔버로 돌아갑니다.

이러한 방식으로 메인 스풀이 들어 올려져 P 챔버와 0 챔버를 연결하여 압력 오일이 P 챔버에서 0 챔버로 넘칠 수 있도록 합니다. 댐핑 홀은 스풀의 움직임을 감쇠하여 릴리프 밸브의 작동 안정성을 향상시킵니다. 이 유형의 밸브는 우수한 밀봉, 높은 오일 처리 용량, 낮은 압력 손실 및 컴팩트한 구조를 갖추고 있습니다.

1 - 메인 밸브 스풀
2, 3, 4 - 스로틀 오리피스
5 - 파일럿 밸브 시트
6 - 파일럿 밸브 본체
7 - 파일럿 밸브 스풀
8 - 압력 조절 스프링
9 - 소프트 스프링
10 - 밸브 본체

2. 릴리프 밸브의 주요 성능

(1) 압력-흐름 특성

오버플로 부피가 변하면 밸브 개방 정도도 그에 따라 변하고 오버플로 압력도 변합니다. 이것이 릴리프 밸브의 압력-흐름 특성입니다. 아래 그림은 직동식 릴리프 밸브의 두 가지 작동 위치를 보여줍니다. 그림 a는 닫힌 상태이고 그림 b는 열린 상태입니다.

시스템 압력 Pk가 이러한 경우 유압은 스프링 예압과 균형을 이루고 밸브는 막 열리는 임계 상태에 있습니다. 이때 스풀의 힘 균형 방정식은 다음과 같습니다:

P_k.πd²/4=KX₀

어디

• P _k - 개방 압력;
• D - 스풀 밸브 직경;
• K - 스프링 강성;
• X ₀ - 스프링 상단 압축량.

오일 압력이 P로 증가하면 밸브 개방은 x이고 밸브 코어의 힘 균형 방정식은 다음과 같습니다: P _k . πd ² /4=K(x ₀ +x)

두 방정식을 빼면 x= (πd ² /4K)(p-p _k )

밸브 포트를 통과하는 유량은 얇은 벽 오리피스 유량 공식을 사용하여 계산할 수 있습니다:

즉, Q=C입니다._q.a.(2/ρ)^1/2p=C_q. πdx(2/ρ)^1/2p

두 방정식을 재배열하면 다음과 같은 결과가 나옵니다: Q=(Cq π²d³/4K)(2/ρ)^1/2(p^3/2-p_k.p^1/2)

위의 방정식은 릴리프 밸브의 압력-유량 특성 방정식이며, 해당 특성 곡선은 아래 그림에 나와 있습니다.

위의 방정식에서 다음과 같은 결론을 도출할 수 있습니다:

1) 다른 개방 압력 p _k 는 서로 다른 커브에 해당합니다.

P의 크기 _k 사전 압축량 x를 변경하여 조정할 수 있습니다. ₀ 봄을 맞이합니다;

2) 개방 압력 p _k 가 일정하면 오버플로 볼륨이 증가함에 따라 오버플로 압력이 증가합니다.

오버플로 부피가 밸브의 정격 유량 QT에 도달하면 해당 압력 값을 오버플로 밸브의 최대 유량 오버플로 압력 PT라고 합니다. 위의 공식에서 스프링 강성 K가 작을수록 곡선이 가파르고 오버플로 부피의 변화에 따른 압력 변화가 작고 정압 성능이 우수하다는 것을 알 수 있습니다.

반대로 압력 조절 성능은 좋지 않습니다. 압력 조절 편차(P _k - P _k )와 개구율 P _k /PT는 일반적으로 정압 성능의 품질을 측정하는 데 사용됩니다. 압력 조절 편차가 작을수록 밸브의 정압 성능이 우수합니다. 또한 개방 비율은 정압 성능의 품질을 측정하는 데 사용되며 값이 높을수록 좋습니다.

오버플로 밸브의 정압 성능은 구조에 따라 다릅니다. 설정 압력이 동일한 직동식 및 파일럿 작동식 릴리프 밸브의 곡선은 아래에 비교를 위해 그려져 있습니다. 그림에서 파일럿 작동식 릴리프 밸브의 정압 성능이 직동식 릴리프 밸브보다 우수하다는 것을 알 수 있습니다.

위의 분석은 밸브 스풀이 움직일 때 마찰력의 영향을 무시한 것입니다. 마찰력을 고려하면 밸브가 닫혔다가 열릴 때 스풀의 힘 균형 방정식은 다음과 같습니다:

P'_k. πd²/4=KX₀+F_f

따라서

P'_k=4(KX₀+F_f) / πd²

밸브가 열림에서 닫힘으로 전환될 때 스풀의 힘 균형 방정식은 다음과 같습니다.

P"k.πd²/4=KX₀-F_f

즉

P"k=4(KX₀-F_f)/πd²

위의 두 방정식에서 마찰 저항이 존재하기 때문에 오버플로 밸브의 개방 압력과 폐쇄 압력이 같지 않다는 것을 알 수 있습니다.

닫는 압력은 여는 압력보다 낮으며, 아래 그림과 같이 여는 과정의 압력 흐름 곡선이 닫는 과정의 압력 흐름 곡선과 일치하지 않습니다.

그림의 점선 2는 마찰 저항이 없는 이상적인 곡선을 나타냅니다. 마찰 저항을 극복해야 하기 때문에 마찰 저항 F _f 보다 커야 하며, 실제 압력 손실은 P _k P'로 상승합니다. _k 밸브가 열리기 전에 오버플로가 증가하면 곡선 1을 따라 압력이 상승합니다. 오버플로가 Q인 경우 _T 압력은 P' _T . 마찬가지로 압력은 P"로 감소해야 합니다." _T 를 눌러 곡선 3을 따라 떨어지도록 합니다. 완전히 닫히면 압력은 P" _k .

(2) 압력 안정성

릴리프 밸브의 작동 압력 안정성에는 두 가지 의미가 있습니다. 하나는 밸브의 조정 장치가 변경되지 않았을 때 조정된 압력의 변화를 의미합니다. 다른 의미는 릴리프 밸브가 작동 중일 때 시스템 압력의 변동 또는 진동을 의미하며, 이는 펌프 소스의 유량 맥동 및 밸브 및 파이프 라인의 동적 특성과 관련이 있으며 포괄적 인 지표를 나타냅니다.

(3) 압력 손실

압력 조절 스프링이 완전히 이완되고 밸브가 정격 유량을 통과하면 입구 챔버 압력과 리턴 챔버 압력의 차이가 밸브의 압력 손실입니다. 이는 주로 밸브의 주 오일 경로의 감쇠와 관련이 있지만 파일럿 작동 식 릴리프 밸브의 압력 손실을 테스트 할 때 밸런스 스프링의 예압 힘의 영향을 받기도합니다.

(4) 언로드 압력

파일럿 작동식 릴리프 밸브의 경우 원격 제어 포트가 오일 탱크에 직접 연결되고 밸브가 정격 유량을 통과하면 입구 챔버 압력과 복귀 챔버 압력의 차이를 언로딩 압력이라고합니다. 분명히 이것은 채널 저항과 밸런스 스프링의 예압과 관련이 있습니다.

3. 릴리프 밸브 및 압력 조절 회로의 적용 3.

(1) 릴리프 밸브로서

정량 펌프 스로틀 속도 조절을 사용할 때 스로틀 밸브의 개방 크기를 조정하면 액추에이터로의 흐름을 조절할 수 있으며 정량 펌프의 초과 오일은 오버플로 밸브를 통해 탱크로 다시 흐릅니다. 작업 과정에서 밸브는 항상 열려 있으며 유압 펌프의 작동 압력은 오버플로 밸브의 조정 압력에 의해 결정되며 기본적으로 일정합니다. 아래 그림을 참조하세요.

(2) 안전 밸브로 사용

이때 밸브는 정상적으로 닫혀 있습니다. 시스템 압력이 오버플로 밸브의 조정 압력을 초과하는 경우에만 밸브가 열리고 오일이 밸브를 통해 탱크로 역류하므로 시스템 압력이 더 이상 증가하지 않아 시스템 과부하를 방지하고 안전 기능으로 작동합니다. 아래 그림을 참조하세요.

(3) 배압 밸브로 사용

리턴 오일 경로에 오버플로 밸브를 설치하여 오버플로 밸브의 압력 스프링을 조정하면 역압의 크기를 조절할 수 있습니다. 아래 그림을 참조하세요.

(4) 원격 압력 조절 회로

파일럿 작동식 릴리프 밸브의 원격 제어 포트 K를 원격 압력 조정 밸브의 입구에 연결하고, 원격 압력 조정 밸브의 출구를 탱크에 연결하여 원격 압력 조정 회로를 형성합니다. 오른쪽 그림을 참조하세요. 원격 압력 조절 밸브의 구조는 왼쪽 그림에 나와 있으며 릴리프 밸브의 파일럿 밸브와 유사합니다. 원격 압력 조정 밸브의 압력 스프링을 조정하면 원격 압력 조정을 할 수 있습니다.

(5) 2단계 압력 조절 회로

그림 7-15는 2단계 압력 조정 회로의 예입니다. 작동 스트로크 시에는 피스톤이 하강하고 고압 릴리프 밸브(4)가 시스템의 최대 압력을 제한합니다. 작동하지 않는 스트로크에서는 피스톤이 상승하고 저압 릴리프 밸브 3의 조정 압력은 움직이는 부품의 자체 무게와 마찰 저항을 극복하기만 하면 됩니다. 이 회로는 일반적으로 프레스의 유압 시스템에서 사용됩니다.

그림 7-16은 2단계 압력 조절 회로의 또 다른 예입니다. 피스톤의 하강 압력은 고압 릴리프 밸브 3에 의해 조정됩니다. 피스톤 상승 중 시스템 압력은 원격 압력 조절 밸브 5에 의해 조정됩니다.

II. 감압 밸브 및 감압 회로

1. 감압 밸브의 구조 및 작동 원리

감압 밸브는 유체가 틈새를 통과할 때 발생하는 압력 강하 원리를 이용해 출구 압력을 입구 압력보다 낮게 만드는 압력 제어 밸브의 일종입니다. 감압 밸브는 정압 감압 밸브, 정비율 감압 밸브, 정차압 감압 밸브의 세 가지 유형으로 나눌 수 있습니다. 그 중 정압 감압 밸브가 가장 널리 사용되며 일반적으로 감압 밸브라고합니다.

감압 밸브는 직동식과 파일럿 작동식으로도 나뉩니다. 아래 그림은 파일럿 작동식 감압 밸브의 작동 원리를 보여줍니다. 파일럿 밸브가 압력을 조절하고 메인 밸브가 압력을 낮추는 두 부분으로 나뉩니다. 유압 오일은 입구에서 유입되고 출구에서 배출됩니다. 출구의 압력은 입구보다 낮습니다.

메인 밸브 스풀의 힘 균형 방정식은 다음과 같습니다:

P₂.A=P₃A+F_a=P₃A+K(x₀+x)

즉

P₂=P₃+K(x₀+x)/A

어디

• A - 메인 밸브 스풀의 힘 영역입니다;
• P0 - 메인 밸브 스풀의 상부 챔버에 있는 압력으로, 조절 스프링이 설정되면 기본적으로 일정하게 유지됩니다;
• x0 - 메인 밸브 스프링의 사전 압축량입니다;
• x - 메인 밸브가 상승한 후 스프링의 압축량이 증가합니다;
• K - 메인 밸브 스프링 강성.

메인 밸브 스프링은 스풀 이동의 마찰력만 극복하면 되기 때문에 스프링 예압이 작고 강성도 작습니다. 설계 시 x ₀ >>x이므로 위의 방정식은 대략 다음과 같이 표현할 수 있습니다:

P ₂ =P ₃ +KX ₀ /A= 상수

아래 그림은 단일 스테이지 동심원 감압 밸브의 구조와 그래픽 기호를 보여줍니다. 단일 스테이지 동심 릴리프 밸브와 비교하면 구조는 매우 유사하지만 밸브 스풀의 모양과 오일 포트의 연결에 분명한 차이가 있습니다.

차이점은 다음과 같습니다:

• 원래 상태에서는 릴리프 밸브의 오일 입구와 출구가 완전히 분리되어 있고 감압 밸브의 오일 입구와 출구는 열려 있습니다;
• 오일 주입구와 배출구의 위치는 정확히 반대입니다;
• 릴리프 밸브는 입구 압력을 사용하여 스풀의 움직임을 제어하여 일정한 입구 압력을 유지하는 반면 감압 밸브는 출구 압력을 사용하여 스풀의 움직임을 제어하여 일정한 출구 압력을 유지합니다;
• 릴리프 밸브의 압력 조절 스프링 챔버의 내부 통로는 오일 배출구로 연결되고 감압 밸브의 압력 조절 스프링 챔버의 오일은 오일 탱크에 별도로 연결됩니다.

아래 그림은 고압 감압 밸브의 구조를 보여줍니다. 원리는 기본적으로 단일 단계 동심원 감압 밸브의 원리와 동일합니다.

2. 압력 감소 회로

압력 감소 회로는 클램핑 시스템, 제어 시스템 및 윤활 시스템에서 종종 필요합니다. 그림은 일반적인 유형의 감압 회로를 보여줍니다. 유압 펌프에서 배출되는 오일의 최대 압력은 메인 시스템의 필요에 따라 릴리프 밸브에 의해 조정됩니다.

유압 실린더 A에 펌프의 공급 압력보다 낮은 압력이 필요한 경우 오일 회로에 감압 밸브를 직렬로 연결할 수 있습니다. 감압 밸브는 감압 후 일정한 압력을 유지할 수 있지만 릴리프 밸브가 설정한 압력보다 0.5MPa 이상 낮아야 합니다. 액추에이터의 속도를 조정해야 하는 경우 감압 밸브의 출구에 스로틀 요소를 설치해야 합니다.

아래 그림은 2단계 압력 조절 회로로, 감압 밸브의 원격 제어 포트가 2위치 양방향 솔레노이드 밸브를 통해 원격 압력 조절에 연결되어 두 가지 종류의 사전 설정 압력을 얻습니다.

그림의 제어 회로에서는 유압 제어 펌프(2)의 제어 오일이 감압 밸브형 파일럿 제어 밸브(3)로 들어간 다음 밸브의 핸들을 조작하여 주 회로의 유압 방향 밸브(4)를 전환하여 유압 밸브를 작동시킬 수 있습니다.

여기에는 손잡이로 작동하는 두 개의 작은 밸브가 있는 파일럿 밸브 그룹이 포함됩니다. 핸들은 볼 힌지를 중심으로 회전하여 소형 밸브에 작동력을 가할 수 있습니다. 각 소형 밸브는 단방향 동작을 제어하므로 이 유형의 밸브는 주 회로의 주 방향 회로 사이의 왼쪽 및 오른쪽 전환 동작을 제어할 수 있습니다.

그림은 감압 밸브형 파일럿 제어 밸브의 구조를 보여줍니다. 핸들을 조작하면 푸시 로드 9, 압력 조절 스프링 10 및 밸브 코어 13이 아래쪽으로 이동합니다. 일정 거리를 이동하면 밸브 코어(13)의 개구부가 P 포트를 향하게 되어 유압 제어 펌프의 유압 오일 출력을 P로 감소시킬 수 있습니다. _A 를 통해 방향 밸브의 유압 제어 끝면으로 흐르고 주 방향 밸브가 작동하도록 밀어 유압 모터의 속도 제어 및 역회전 제어를 달성합니다.

1. 반환 스프링
2. 밸브 스풀
3. 제어 펌프 오일 포트 P에 연결
4. 탱크 포트에 연결
5. 압력 조절 스프링
6. 턴테이블
7. 회전
8. 제어 핸들
9. 너트
10. 조정 나사

III. 시퀀스 밸브

시퀀스 밸브는 특정 제어 압력에서 특정 오일 회로를 자동으로 연결하거나 차단할 수 있는 압력 밸브입니다.

하나는 밸브 입구의 압력을 직접 사용하여 밸브의 개폐를 제어하는 내부 제어 시퀀스 밸브로 간단히 시퀀스 밸브라고하며, 다른 하나는 밸브 입구와 독립적으로 외부 압력에 의해 제어되는 외부 제어 시퀀스 밸브로 시퀀스 밸브라고도합니다. 다른 구조에 따라 직동식 및 파일럿 작동식 시퀀스 밸브로 나눌 수 있습니다.

1. 시퀀스 밸브의 구조와 원리

아래 그림과 같이 다음 두 그림은 각각 직동식 시퀀스 밸브와 파일럿 작동식 시퀀스 밸브에 대한 그림입니다. 그림에서 릴리프 밸브와 매우 유사하다는 것을 알 수 있습니다. 가장 큰 차이점은 릴리프 밸브의 출구는 오일 탱크에 연결되어 있고 시퀀스 밸브의 출구는 시스템의 다른 오일 회로에 연결되어 있다는 것입니다. 따라서 오일 배출구는 오일 탱크에 별도로 연결해야 합니다. 또한 시퀀스 밸브는 밀봉 성능이 우수하므로 스풀과 밸브 본체 사이의 오일 씰 길이가 더 깁니다.

아래 그림은 체크 시퀀스 밸브의 구조 도식 및 그래픽 심볼을 보여줍니다. 시퀀스 밸브와 체크 밸브가 병렬로 구성되어 있습니다.

포트 P에서 오일이 들어올 때 ₁ 체크 밸브가 닫히고, 입구 압력이 압력 스프링의 설정값을 초과하면 시퀀스 밸브가 열리고 오일이 P ₂ . 포트 P에서 오일이 들어올 때 ₂ 포트 P에서 오일이 흘러나옵니다. ₁ 체크 밸브를 통과합니다.

아래 그림은 유압 제어식 시퀀스 밸브의 구조를 보여주는데, 주로 스풀이 고체라는 점과 포트 P에서 유입되는 압력 오일이 시퀀스 밸브와 다르다는 점에서 차이가 있습니다. ₁ 슬라이드 밸브 하단에 들어갈 수 없습니다. 슬라이드 밸브 하단의 제어 압력 오일은 제어 포트 K에서 유입됩니다.

제어 오일 압력이 스프링의 설정 압력을 초과하면 밸브 포트가 열리고 포트 P가 연결됩니다. ₁ 및 P ₂ . 밸브 포트의 개폐는 밸브의 주 오일 회로의 유입 압력과는 무관하지만 제어 포트 K에서 유입되는 제어 오일 압력 수준에 따라 결정됩니다.

2. 시퀀스 밸브 적용

(1) 두 개 이상의 액추에이터가 특정 순서로 작동하도록 하는 데 사용됩니다.

아래 그림은 먼저 포지셔닝한 다음 클램핑해야 하는 포지셔닝 및 클램핑 회로를 보여줍니다. 그림과 같이 유압 펌프는 메인 시스템으로 한 경로와 감압 밸브, 체크 밸브 및 방향 밸브를 통해 포지셔닝 실린더의 상부 챔버로 오일을 공급하여 피스톤을 아래쪽으로 밀어 포지셔닝을 수행합니다. 포지셔닝 후 실린더의 피스톤이 움직임을 멈추고 시퀀스 밸브가 열리고 압력 오일이 클램핑 유압 실린더의 상부 챔버로 들어가 피스톤을 아래로 밀어 클램핑합니다.

(2) 배압 밸브로 사용

(3) 단방향 시퀀스 밸브는 펌프가 작동하지 않을 때 수직으로 움직이는 부품이 자체 무게로 인해 아래로 미끄러지는 것을 방지하기 위해 밸런스 밸브로 사용할 수 있습니다.

(4) 파일럿 작동식 시퀀스 밸브는 릴리프 밸브로 사용할 수 있습니다.

(5) 그림과 같이 오일 회로의 최소 압력을 확보하기 위해 유압 실린더 I의 피스톤이 상승하기 시작하고 압력이 시퀀스 밸브 A의 설정 압력을 초과할 때만 유압 실린더 II가 작동하므로 유압 실린더 II가 작동하면 유압 실린더 I의 피스톤은 낮은 압력과 자체 무게로 인해 떨어지지 않습니다.

IV. 압력 릴레이

압력 릴레이는 유압 시스템의 압력 신호를 전기 신호로 변환하는 변환 장치입니다. 그 기능은 압력 릴레이 내부의 마이크로 스위치를 통해 유압 시스템 압력 변화에 따라 관련 회로를 자동으로 연결하거나 분리하여 순차적인 동작 또는 안전 보호 등을 달성하는 것입니다.

1. 압력 릴레이의 구조 및 작동 원리

아래 그림은 다이어프램형 압력 릴레이의 구조를 보여줍니다. 작동 원리는 오일 포트 K를 제어하여 유압 신호가 필요한 유압 회로에 연결 한 다음 압력 오일이 플런저 3을 상승시켜 양쪽의 스프링 시트가 외부 슬리브 숄더에 닿도록하고 동시에 강철 볼이 수평으로 움직여 레버가 축을 중심으로 회전하고 레버의 다른 쪽 끝이 마이크로 스위치의 접점을 눌러 전기 신호를 보내는 것입니다.

1. 레버
2. 필름
3. 플런저
4. 스틸 볼
5. 봄
6. 스틸 볼
7. 나사
8. 강철 구
9. 스프링 시트
10. 봄
11. 나사
12. Fulcrum
13. 나사
14. 마이크로 스위치
15. 워셔

2. 압력 릴레이 적용 예시

압력 릴레이는 왼쪽 그림과 같이 스로틀 밸브와 유압 실린더 사이에 설치되며, 이를 부스트 신호 전송이라고 합니다. 오른쪽 그림과 같이 유압 실린더와 스로틀 밸브 사이에 위치한 리턴 오일 경로에 설치되며, 이를 제로 압력 신호 전송이라고 합니다.

V. 밸런스 회로

수직 유압 실린더와 연결된 작업 부품이 자체 무게로 인해 아래로 미끄러지는 것을 방지하기 위해 밸런스 회로가 자주 사용됩니다.

1. 체크 시퀀스 밸브가 있는 밸런스 회로

아래 그림은 체크 시퀀스 밸브로 구성된 밸런스 회로를 보여줍니다. 체크 시퀀스 밸브의 설정 압력은 움직이는 부품의 무게와 균형을 맞추기 위해 조정해야 합니다.

이론적 스트레스

P=W/A

어디

• P - 시퀀스 밸브의 설정 압력입니다;
• W - 움직이는 부품의 총 무게입니다;
• A - 유압 실린더의 리턴 오일 챔버의 유효 면적입니다.

시퀀스 밸브가 있기 때문에 움직이는 부품은 자체 무게로 인해 아래로 미끄러지지 않습니다. 피스톤은 솔레노이드 1DT에 전원이 공급될 때만 아래쪽으로 이동하여 실린더 하부 챔버의 유압이 시퀀스 밸브의 설정 압력을 초과하게 됩니다.

아래 그림과 같이 체크 시퀀스 밸브와 유압 실린더 사이에 유압 제어식 체크 밸브를 추가합니다. 유압 제어식 체크 밸브는 닫혔을 때 밀봉이 우수하기 때문에 3 위치 4 방향 솔레노이드 방향 밸브가 액추에이터를 정지 한 상태 일 때 시퀀스 밸브의 누출로 인해 움직이는 부품이 천천히 아래로 미끄러지는 것을 방지 할 수 있습니다.

2. 유압 제어식 시퀀스 밸브가 있는 밸런스 회로

아래 그림은 유압 시퀀스 밸브를 사용하는 리프팅 밸런스 회로를 보여줍니다. 이 회로는 저울 추가 바뀌는 상황에 적합합니다. 방향 밸브가 올바른 위치로 전환되면 유압 실린더가 추를 들어 올립니다.

방향 밸브를 왼쪽 위치로 전환하면 피스톤이 아래쪽으로 이동하여 무게를 낮춥니다. 방향 밸브를 중간 위치로 전환하면 피스톤의 움직임이 멈춥니다. 이 회로의 특징은 유압 시퀀스 밸브의 개폐가 부하 크기에 관계없이 제어 포트의 오일 압력에 따라 달라진다는 것입니다.

그러나 위 그림의 밸런스 회로는 불완전합니다. 압력 오일이 유압 시퀀스 밸브를 열고 피스톤이 아래쪽으로 움직이기 시작하면 유압 실린더의 상부 챔버의 압력이 급격히 감소하여 유압 시퀀스 밸브가 닫히고 피스톤이 움직이지 않을 수 있습니다.

그 후 압력이 증가하면 유압 시퀀스 밸브가 다시 열리고 피스톤이 움직이기 시작합니다. 따라서 피스톤이 계속 하강하여 소위 "끄덕임" 현상이 발생합니다. 이 문제를 해결하기 위해 제어 오일 회로에 스로틀 밸브를 설치하여 유압 시퀀스 밸브의 개폐 동작을 늦출 수 있습니다. 아래 그림이 이를 보여줍니다.

VI. 언로드 회로

건설 기계의 작업 주기에서 많은 양의 힘을 유지하기 위해 전력 손실과 오일 가열이 발생합니다. 손실을 줄이려면 펌프는 무부하 상태에서 작동해야 하는데, 이를 언로딩이라고 합니다.

실제 시스템에서는 두 가지 언로딩 방법이 있습니다. 하나는 펌프가 제로 압력에서 작동하면서 펌프의 출력을 탱크로 다시 보내는 것으로, 유량 언로딩이라고 하며 다른 하나는 원래 압력을 유지하면서 펌프의 유량을 제로로 유지하는 것으로, 유량 언로딩이라고도 합니다. 다음은 몇 가지 일반적인 언로딩 회로를 소개합니다.

1. 액추에이터가 압력을 유지할 필요가 없는 언로딩 회로

(1) 3위치 방향 밸브를 사용한 언로딩 회로

중간 위치 기능이 "H", "K" 또는 "M"인 3위치 방향 밸브가 중간 위치에 있으면 펌프의 오일 출력은 탱크로 직접 돌아갑니다. 아래 그림이 이를 보여줍니다. 이 방법은 비교적 간단하지만 하나의 펌프가 두 개 이상의 액추에이터를 구동하는 시스템에는 적합하지 않습니다.

유량이 많을 경우 아래 그림과 같이 전자 유압식 방향 밸브를 사용할 수 있습니다. 그림에 사용된 전자 유압식 방향 밸브는 내부 제어 및 내부 오일 리턴을 채택하고 있습니다. 제어 오일 압력을 제공하기 위해 조정 압력이 0.3~0.5MPa인 역압 밸브가 오일 회수 회로에 추가됩니다. 이에 따라 언로딩 압력이 높아질 수 있습니다.

(2) 2위치 양방향 밸브가 있는 언로딩용 회로

아래 그림과 같이 펌프의 하역을 위해 특별히 2위치 양방향 솔레노이드 밸브가 추가됩니다. 2위치 양방향 솔레노이드 밸브의 유량은 펌프의 유량과 일치해야 합니다.

(3) 파일럿 작동식 릴리프 밸브를 사용한 언로딩 회로

아래 그림과 같이 파일럿 작동 식 릴리프 밸브의 원격 제어 포트는 2 위치 양방향 솔레노이드 방향 밸브를 통해 탱크에 연결할 수 있습니다. 2 위치 양방향 밸브의 솔레노이드에 전원이 공급되면 릴리프 밸브의 원격 제어 포트가 탱크에 연결되며 이때 릴리프 밸브의 메인 밸브가 완전히 열리고 펌프에서 배출 된 모든 오일이 탱크로 돌아가 유압 펌프가 언로드됩니다.

이 회로에서 2 위치 양방향 밸브는 소량의 유량만 통과하므로 소량 유량 사양을 사용할 수 있습니다. 제품에서는 소량 사양의 솔레노이드 방향 밸브와 파일럿 작동식 릴리프 밸브를 함께 결합할 수 있으며, 이 조합 밸브를 솔레노이드 릴리프 밸브라고 합니다.

2. 액추에이터의 압력을 유지해야 하는 언로딩 회로

(1) 어큐뮬레이터를 사용한 압력 유지 관리

아래 그림에서 볼 수 있듯이 유압 펌프는 시스템과 어큐뮬레이터 모두에 오일을 공급합니다. 압력이 압력 릴레이의 설정 압력에 도달하면 압력 릴레이가 신호를 보내 2 위치 양방향 솔레노이드 방향 밸브의 솔레노이드에 전원을 공급하여 유압 펌프를 언로드하고 어큐뮬레이터가 시스템 압력을 유지합니다. 유지보수 시간은 시스템의 누출, 어큐뮬레이터의 용량, 압력 릴레이의 복귀 간격 등에 따라 달라집니다.

(2) 압력 제한 가변 펌프를 사용하여 압력을 유지하는 언로딩 회로

아래 그림과 같이. 피스톤이 끝까지 이동하여 움직임을 멈추면 펌프 압력이 최대 값으로 상승합니다. 이때 펌프의 오일 공급은 자체 누출과 밸브 누출을 보상하기 위해 감소되고 펌프의 오일 공급은 적고 액추에이터는 여전히 펌프에 의해 특정 압력으로 유지되며 펌프가 소비하는 전력은 매우 적습니다.

원칙적으로 이러한 유형의 언로딩 방법은 이상적으로 작동하지만 펌프 자체의 효율이 높아야 하며, 그렇지 않으면 펌프가 언로드 상태에 있더라도 전력 소비가 여전히 상당합니다.