유압식 변속기: 장단점 및 적용 분야

I. 유압식 변속기의 장단점

1. 주요 이점

기계식 변속기, 전기식 변속기, 공압식 변속기와 비교했을 때 유압식 변속기는 다음과 같은 장점이 있습니다:

• 유압식 변속기는 편리한 속도 조절과 100:1 ~ 2000:1에 이르는 비교적 넓은 속도 범위로 작동 중 무단 속도 조절을 달성할 수 있습니다.
• 동일한 동력 조건에서 유압식 변속 장치는 크기가 작고 무게가 가벼우며 관성이 낮고 구조가 콤팩트하여(예를 들어 유압 모터의 무게는 동일한 동력의 전기 모터 무게의 10% ~ 20%에 불과함) 큰 힘이나 토크를 전달할 수 있습니다.
• 유압식 변속기는 비교적 부드럽게 작동하고 빠르게 반응하며 충격이 적고 고속으로 시동, 제동 및 후진할 수 있습니다. 유압식 변속기의 후진 주파수는 회전 운동의 경우 분당 500회, 왕복 선형 운동의 경우 400~1000회에 달할 수 있습니다.
• 유압 전송 장치의 제어 및 조정은 비교적 간단하고 조작이 편리하고 노동력이 절약되며 전기 제어로 자동화 및 조정을 쉽게 달성하여 복잡한 순차 작업 및 원격 제어를 실현할 수 있습니다.
• 유압 전송 장치는 과부하 보호를 쉽게 달성할 수 있습니다. 시스템에 과부하가 걸리면 오일은 오버플로 밸브를 통해 탱크로 되돌아갑니다. 오일을 작동 매체로 사용하기 때문에 자체 윤활이 가능하여 수명이 길어집니다.
• 유압식 변속기는 표준화, 일반화 및 직렬화가 쉬워 설계, 제조 및 홍보가 용이합니다.
• 유압식 변속기는 회전 및 직선 운동을 모두 쉽게 구현할 수 있으며 구성 요소의 배열과 레이아웃이 유연합니다.
• 유압식 변속기에서는 동력 손실로 인해 발생하는 열이 흐르는 오일에 의해 제거되어 시스템의 특정 국부 영역에서 과도한 온도 상승을 방지할 수 있습니다.

2. 주요 단점

• 작동 매체는 액체이기 때문에 누출되기 쉽고 오일이 압축될 수 있어 정확한 전송률이 필요한 상황에서는 사용할 수 없습니다.
• 유압식 변속기는 기계적 손실, 압력 손실, 누출 손실이 있어 효율이 낮으므로 장거리 전송에는 적합하지 않습니다.
• 유압식 변속기는 오일 온도와 부하 변화에 민감하기 때문에 저온 또는 고온에서 사용하기에 적합하지 않으며 오염에도 민감합니다.
• 유압식 전송에는 별도의 전원(예: 유압 펌프 스테이션)이 필요하며, 유압 에너지는 전기 에너지처럼 원거리에서 전송할 수 없습니다.
• 유압 부품은 높은 제조 정밀도가 필요하고 가격이 비싸기 때문에 전문화된 생산 조직을 구성해야 합니다.
• 유압 전송 장치에 고장이 발생하면 원인을 추적하고 신속하게 제거하기가 쉽지 않습니다.

전반적으로 유압 변속기는 많은 장점을 가지고 있으며 생산 기술의 발전으로 단점이 점차 극복되고 있습니다. 따라서 유압 변속기는 현대 생산에서 광범위한 발전 전망을 가지고 있습니다.

II. 유압식 변속기의 응용

유압식 변속기의 많은 장점으로 인해 국가 경제의 다양한 부문에서 널리 사용되고 있습니다. 그러나 유압 변속기를 사용하는 이유는 분야마다 다릅니다. 예를 들어 엔지니어링 기계 및 압력 기계는 구조가 단순하고 출력이 크기 때문에 사용하는 반면, 항공 산업에서는 가볍고 크기가 작기 때문에 사용합니다.

공작 기계에서 유압식 변속기는 무단 변속이 가능하고 자동화가 용이하며 후진 동작을 자주 수행할 수 있기 때문에 주로 사용됩니다. 따라서 유압식 변속기는 일반적으로 다음과 같은 공작 기계 장치에 사용됩니다.

1. 피드 모션 전송 장치

연삭기의 휠 헤드, 수평 선반, 터렛 선반, 자동 선반의 툴 포스트 또는 터렛, 연삭기, 드릴링 머신, 밀링 머신, 플래너의 작업대 또는 주축, 복합기의 파워 헤드 및 슬라이드 등 공작 기계에 가장 널리 사용되는 이 어플리케이션은 모두 유압식 변속기를 사용할 수 있습니다. 이러한 구성품 중 일부는 빠른 이동이 필요하고, 일부는 느린 이동(2mm/min)이 필요하며, 일부는 빠른 이동과 느린 이동이 모두 필요합니다.

이러한 구성 요소의 대부분은 작동 중 넓은 속도 조절 범위와 무단 속도 조절이 필요하고, 일부는 연속 공급이 필요하고, 일부는 간헐적 공급이 필요하며, 일부는 다양한 부하에서 일정한 속도가 필요하고, 일부는 우수한 후진 성능이 필요합니다. 이러한 모든 요구 사항에는 유압식 변속기가 가장 적합합니다.

2. 왕복 주 동작 전송 장치

갠트리 대패의 작업대와 셰이퍼 또는 슬로터의 램은 유압식 변속기를 사용하여 필요한 고속 왕복 운동을 달성할 수 있습니다. 전자는 60~90m/min의 속도에 도달할 수 있고, 후자는 30~50m/min의 속도에 도달할 수 있습니다. 이러한 경우 유압 변속기를 사용하면 후진 충격을 줄이고 에너지 소비를 줄이며 후진 시간을 단축하는 데 도움이 됩니다.

3. 로터리 메인 모션 전송 장치

선반의 스핀들은 유압식 변속기를 사용하여 회전 주 동작의 무단 속도 변화를 달성할 수 있지만, 이 응용 분야는 아직 일반적이지 않습니다.

4. 프로파일링 장치

선반, 밀링 머신 및 대패의 프로파일링 가공은 유압 서보 시스템을 사용하여 0.01~0.02mm의 정확도로 달성할 수 있습니다. 또한 연삭기의 성형 휠 보정 장치와 표준 리드 스크류 보정 장치에도 이 시스템을 사용할 수 있습니다.

5. 보조 장치

클램핑 장치, 속도 변경 제어 장치, 리드 스크류 너트 간극 제거 장치, 수직 이동 부품의 밸런싱 장치, 인덱싱 장치, 공작 기계의 공작물 및 공구 적재, 하역, 운반, 보관 장치 등을 모두 유압식 변속기를 사용하여 구현할 수 있습니다. 이러한 접근 방식은 공작 기계 구조를 단순화하고 공작 기계의 자동화 수준을 향상시키는 데 도움이 됩니다.

6. 스테핑 전송 장치

작업 테이블의 선형 또는 회전 스텝 모션 CNC 기계 전기 신호를 기반으로 하는 전기 유압 서보 시스템으로 빠르고 정확하게 공구를 움직일 수 있습니다. 개방형 루프 시스템은 위치 정확도(0.01mm 미만)는 낮지만 비용 효율적이며, 폐쇄형 루프 시스템은 위치 정확도와 비용이 더 높습니다.

7. 수압 베어링

중장비, 고속, 고정밀 공작 기계의 베어링, 가이드 레일, 리드 스크류 너트 메커니즘은 유압 시스템을 유체 정압 베어링에 사용하면 높은 작동 안정성과 동작 정확도를 달성할 수 있습니다.

다양한 산업에서 유압식 변속기의 적용 사례는 표 1에 나와 있습니다.

표 1 다양한 산업에서의 유압식 변속기 적용 사례