유압펌프의 주요 파라미터 및 일반적인 문제점

2025.03.14

유압펌프의 주요 파라미터 및 일반적인 문제점

1.6.5 갇힌 오일 현상 및 하역 조치

(1) 정변위 유압 펌프의 작업 과정은 일반적으로 3단계로 나뉜다. 첫째, 오일 흡입실의 체적 증가로 인해 발생하는 진공으로 액체가 흡입된다(오일 흡입 단계), 그 다음 오일 배출실의 체적 감소로 액체가 시스템으로 배출된다(오일 배출 단계). 여기서는 주로 갇힌 오일의 현상과 그 언로딩 조치를 분석한다.

유압 펌프의 기본 작동 원리에 따르면, 유압 펌프가 중간 단계에 있을 때, 작동 캐비티는 오일 흡입 및 배출 캐비티 사이의 전이 밀봉 영역에 있으며, 밀봉 영역의 오일 일부를 가두어 가두어진 오일 부피를 형성합니다. 유압 펌프의 회전과 함께 스퀴저의 움직임은 가두어진 오일 부피에 주기적인 변화를 일으킵니다. 가두어진 오일 부피가 감소하면 오일 압력이 증가하여 베어링 및 펌프의 다른 구성 요소에 추가 주기적 부하가 발생하여 충격과 소음이 발생하고 오일이 가열됩니다. 가두어진 오일 부피가 증가하면 오일 보충이 없기 때문에 압력이 감소(국부 진공)하여 캐비테이션 및 캐비테이션이 발생할 수 있습니다. 이것이 가두어진 오일의 현상입니다. 가두어진 오일은 유해한 현상으로 유압 펌프의 효율성을 떨어뜨리고 펌프의 수명을 단축시키므로 제거해야 합니다.

갇힌 오일 현상을 없애기 위해 구조에 필요한 언로딩 조치를 취해야 합니다. 원리는 갇힌 오일 볼륨의 압력 변화를 최대한 오일 흡입 및 배출 캐비티가 체적 효율을 보장하는 전제 하에 연결될 때의 압력에 적응시키는 것입니다.

(2) 언로딩 대책 유압펌프의 작동공동이 흡입공동과 토출공동 사이에 있으므로 중간단계에서는 음커버, 제로커버, 양커버의 3가지 상황이 가능하다.

① 음의 커버링은 양의 개방이라고도 하며, 작업 캐비티가 오일 흡입 및 배출 캐비티 사이에 있을 때 작업 캐비티가 이들과 통신한다는 것을 의미합니다. 이때 작업 챔버는 갇힌 오일을 생성하지 않지만 큰 내부 누출을 생성하여 체적 효율을 떨어뜨리므로 음의 커버링 구조는 일반적으로 사용되지 않습니다.

② 제로 커버, 제로 오프닝이라고도 하며, 작업 캐비티가 오일 흡입 및 오일 배출 캐비티 사이에 있을 때 작업 캐비티가 막 밀봉되고 오일 흡입 및 오일 배출 캐비티가 막 분리되는 상황을 말합니다. 이 경우 작업실의 오일 압력은 오일 흡입 압력에서 오일 배출 압력으로 상승하거나 오일 배출 압력에서 오일 흡입 압력으로 단계적으로 떨어져 압력 충격 및 소음을 발생시키는데, 이는 오일이 갇힌 현상입니다.

③ 포지티브 커버링(Positive Covering)은 네거티브 오프닝(Negative Opening)이라고도 하며, 작업 캐비티가 일정 시간 동안 밀폐되어 오일 트래핑 현상이 발생하는 상황을 말합니다. 그러나 트래핑된 오일 현상을 합리적으로 활용한다면 압력의 계단 현상을 없앨 수 있습니다. 따라서 이러한 포지티브 커버링 구조와 이 구조에 기반한 언로딩 대책은 유압 펌프에서 일반적으로 사용되며 구체적인 구조는 펌프 유형에 따라 다릅니다.

예를 들어, 기어 펌프는 펌프의 앞뒤에 있고, 언로딩 홈의 내면의 끝 덮개는 갇힌 오일 영역에 해당하는 반면, 축 피스톤 펌프는 삼각형 홈이나 오일 구멍이 있는 밸브 플레이트에 있습니다.

1.6.6 유동 맥동

유압 펌프의 운동학에 따르면 대부분 펌프의 순간 유량은 이론적으로 일정하지 않으며(스크류 펌프 제외) 유량 맥동이 있습니다. 유량 맥동은 유압 구성 요소 및 시스템의 성능과 수명에 직접적인 영향을 미칩니다. 순간 유량의 변동 진폭이 클수록 유압 액추에이터의 동작 안정성이 나빠집니다. 멀티 펌프 오일 공급 시스템의 경우 맥동 동기화로 인해 진폭이 증가하고 성능이 저하될 수 있습니다. 순간 유량 맥동은 또한 압력 맥동을 유발하여 유압 펌프 및 모터의 전달 샤프트, 베어링, 파이프, 조인트 및 씰에 피로 손상을 일으킵니다. 또한 순간 유량의 맥동 주파수가 릴리프 밸브의 고유 주파수에 가깝거나 일치하면 밸브의 공진 현상이 발생할 수도 있습니다.

유동 맥동은 일반적으로 유동 불균일 계수, 즉

(1-16)

여기서 (qinst) max는 유압 펌프의 이론적인 최대 순간 유량입니다.

(qinst) min -- 유압 펌프의 최소 이론 순간 유량.

유동 불균일 계수 δ가 작을수록 유동 맥동이 작거나 이론적인 순간 유동 품질이 더 좋습니다.

유동 맥동의 주파수는 펌프 속도 및 스퀴저 수(기어 펌프의 기어 이빨 수, 베인 펌프의 날개 수, 플런저 펌프의 플런저 수 등)와 같은 구조적 매개변수와 관련이 있습니다. 다른 유형의 펌프 또는 동일한 유형의 펌프와 다른 기하학적 크기는 다른 유동 맥동을 갖습니다.

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