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유압 실린더는 가능한 가장 단순한 의미에서 힘을 증가시키는 역할을 합니다. 작은 펌프와 적절한 보어는 사람이 손으로 움직일 수 없는 부하를 이동할 수 있습니다. 곱셈의 이면에 있는 산술은 공식 하나, 면적 계산 하나, 단위 변환 몇 개로 짧지만 대부분의 크기 조정 실수가 숨어 있는 곳이기도 합니다. 크레인 붐 실린더, 시저 리프트 또는 파이프 설치용 잭 실린더를 점검할 때 동일한 몇 가지 단계를 통해 신뢰할 수 있는 답변을 얻을 수 있습니다.
한 줄의 핵심 관계
힘은 압력에 압력이 작용하는 면적을 곱한 것과 같습니다: F = P × A. 압력은 유압유가 표면 단위당 미는 힘이고, 피스톤 면적은 유압유가 밀어야 하는 표면의 양입니다. 1을 두 배로 늘리면 힘이 두 배로 늘어납니다. 둘 다 두 배로 늘리면 네 배를 얻게 됩니다.
미터법 실무에서 가장 명확한 조합은 메가파스칼과 제곱밀리미터입니다. 1메가파스칼은 제곱밀리미터당 1뉴턴이므로 결과는 바로 뉴턴으로 표시됩니다. 1,000으로 나누면 킬로뉴턴이 됩니다. 영국식 관행에서는 평방 인치당 파운드를 평방 인치로 곱하면 전혀 변환 없이 파운드의 힘을 얻을 수 있습니다.
시스템 간 전환 시 가장 자주 만나게 되는 값은 다음과 같습니다.
- 1bar = 0.1MPa = 100kPa, 대략 14.5psi
- 1MPa = 10bar, 대략 145psi
- 1제곱인치 = 645.16제곱밀리미터
- 1킬로뉴턴은 대략 224.8파운드의 힘입니다
- 1톤력은 대략 9.81킬로뉴턴이다.
시작하기 전에 단위를 적어 두십시오. 우리가 보는 대부분의 잘못된 답은 잘못된 공식이 아닙니다. 메가파스칼을 예상하는 방정식에 입력된 막대 또는 1cm를 예상하는 1밀리미터에 입력된 막대입니다.
밀고 당기기가 거의 일치하지 않음
확장 스트로크에서는 전체 펌프 압력이 전체 보어 면적에 작용하므로 면적은 π/4 × D²입니다. 여기서 D는 보어 직경입니다. 후진 스트로크에서 유체는 로드 주변의 고리 모양 영역만 볼 수 있으므로 유효 영역은 π/4 × (D² − d²)이고 d는 로드 직경입니다. 로드는 압력이 도달할 수 없는 금속을 차지합니다.
20MPa에서 작동하는 70mm 로드가 있는 100mm 보어 실린더를 사용합니다. 전체 보어 면적은 약 7,854mm²이며 대략 157kN의 추력을 제공합니다. 고리 면적은 약 4,006mm²로 약 80kN의 당김력을 제공합니다. 이는 거의 절반에 불과합니다. 권위 있게 짐을 들어올리는 실린더는 같은 짐을 뒤로 당겨야 할 때 꽤 길들여질 수 있습니다.
이는 사이클 중에 작업 하중의 방향이 바뀔 때마다 중요합니다. 밀거나 당기는 접이식 암, 플랫폼을 아래쪽과 위쪽으로 유지해야 하는 레벨링 실린더, 저항에 맞서 수축해야 하는 안정 장치 다리 등이 있습니다. 강한 쪽이 아닌 약한 쪽의 크기입니다.
따라할 수 있는 실제 사례
기계가 지속적으로 8톤을 들어 올려야 하고 펌프 릴리프가 20 MPa로 설정되어 있다고 가정합니다. 다음은 고객과 함께 진행하는 순서입니다.
- 하중을 변환합니다: 8톤 × 9.81 = 약 78.5kN.
- 작업 여백을 추가합니다. 1.5배는 씰 마찰, 배압, 호스 및 피팅의 작은 압력 손실을 포함하여 약 118kN을 제공합니다.
- 필요한 면적을 찾기 위해 압력으로 나눕니다: 118,000 N ¼ 20 N/mm² = 5,900 mm².
- 구멍을 다시 빼내십시오. (4 × 5,900 π π)의 제곱근은 약 86.7mm이므로 다음 표준 크기는 90mm로 최대 압력에서 6,362mm² 및 대략 127kN을 제공합니다.
- 로드 엔드와 스트로크를 확인하십시오. 후퇴 중에 하중이 당겨지면 환형 영역을 확인하십시오. 스트로크가 길고 하중이 압축되는 경우 보어를 수용하기 전에 로드 버클링을 확인하십시오. 가느다란 로드는 실린더의 이론적인 추력보다 훨씬 낮은 수준에서 파손될 수 있습니다.
마지막 단계는 이론이 실천을 만나는 곳입니다. 실린더는 충분히 강할 수 있지만 여전히 잘못된 실린더일 수 있습니다. 로드가 압축 시 기둥처럼 거동하고 스트로크 길이가 증가함에 따라 안전 하중이 급격하게 떨어지기 때문입니다.
이론에서 실제로 얻는 힘까지
F = P × A의 숫자는 이론적입니다. 실제 출력은 조금 더 낮은데, 그 이유를 알 가치가 있습니다. 씰 마찰, 가이드 마찰 및 오일을 탱크로 다시 밀어내는 데 필요한 압력이 모두 물립니다. 대부분의 이동식 기계의 경우 이론적 수치에 0.85~0.95의 효율을 적용하면 현실에 가까워지며, 더 큰 실린더와 더 높은 압력이 해당 범위의 하단에 위치합니다.
방정식의 유용한 형태는 순 힘 = (연장 압력 × 보어 면적) − (리턴 라인 압력 × 환형 면적) − 마찰입니다. 중간 용어는 잊어버리기 쉽고, 제한된 복귀 흐름이나 카운터밸런스 밸브가 있는 회로에서 중요할 수 있습니다.
압력에도 주의가 필요합니다. 릴리프 밸브 설정은 약속이 아니라 한계입니다. 빠른 확장 중에는 유량 수요가 펌프 및 시스템 압력 강하를 초과할 수 있으므로 필요한 순간에 사용할 수 있는 힘은 카탈로그 계산에서 제시하는 것보다 낮을 수 있습니다. 아우트리거 실린더와 같이 장기간 부하를 유지하는 시스템은 이동 능력뿐만 아니라 유지 능력도 점검해야 합니다.
보어 크기와 이론 추력 한눈에 보기
아래 표는 일반적인 보어 크기에 대한 빠른 온전성 검사입니다. 값은 확장 스트로크의 전체 보어 영역을 가정하고 마찰을 무시하므로 작업 용량이 아닌 상한으로 간주됩니다.
| 보어(mm) | 보어 면적(cm²) | 16MPa(kN)에서의 추력 | 20MPa(kN)에서의 추력 |
|---|---|---|---|
| 63 | 31.2 | 49.9 | 62.4 |
| 80 | 50.3 | 80.4 | 100.5 |
| 100 | 78.5 | 125.7 | 157.1 |
| 125 | 122.7 | 196.3 | 245.4 |
| 160 | 201.1 | 321.7 | 402.1 |
이 숫자가 실제 기계에서 어떻게 나타나는지
공식은 보편적이지만 입력은 그렇지 않습니다. 트럭 장착형 크레인에서 러핑 실린더의 역할은 작업 반경에서 붐을 고정하는 것이며, 그것이 느끼는 힘은 후크에 매달린 하중뿐만 아니라 붐의 각도에 따라 달라집니다. 붐이 상승하면 실린더의 모멘트 암이 변경되므로 동일한 리프트에도 매우 다른 압력이 필요할 수 있습니다. 이것이 바로 러핑 실린더가 보어만큼 주의 깊게 기하학적 구조와 장착에 따라 지정되는 이유입니다.
트럭 장착형 크레인 유압 러핑 실린더 기능: 붐 각도 조정: 러핑 실린더의 확장 및 후퇴를 통해 붐을 위아래로 기울여 다양한 높이의 리프팅 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 제품보기 → 가위 리프트는 스펙트럼의 반대편에 있습니다. 리프팅 실린더는 플랫폼이 상승함에 따라 기계적 이점이 지속적으로 이동하는 연결 장치를 통해 작동하므로 최대 로드 힘은 최대 높이가 아닌 완전히 접힌 위치 근처에서 나타나는 경우가 많습니다. 큰 구멍, 적당한 압력, 짧은 스트로크가 일반적이며 리프트 곡선의 여러 지점에서 계산을 반복해야 합니다.
가위 리프트 공중 플랫폼 유압 리프팅 실린더 부드러운 상승 및 하강을 위한 댐핑 구멍이 있는 단동식 리프팅 실린더와 시저스 리프트 플랫폼 계산에 적합한 보어, 로드 및 스트로크 범위에 대해 자세히 설명합니다. 제품보기 → 파이프 재킹은 계산을 한계까지 밀어붙입니다. 메인 재킹 실린더는 토양 저항과 벽 마찰에 맞서 지면을 통해 파이프를 구동하며, 긴 스트로크에 걸쳐 종종 수백 톤의 추력을 가합니다. 여기에서 힘 예산은 먼저 지면 조건에 의해 설정되고 그 다음에는 유압 장치에 의해 설정되며, 실린더는 좌굴 없이 반복적으로 추력을 전달해야 합니다. 이러한 요구 사항이 범위에 따라 어떻게 다른지 확인할 수 있습니다. 파일링 기계용 유압 실린더 .
파이프 잭킹 기계 유압 메인 잭킹 실린더 파이프 재킹을 위한 핵심 동력원으로 강력한 추력, 안정적인 추진력, 정밀한 확장 제어 기능을 제공하며 가혹한 연속 작동을 위한 고압 저항 및 밀봉 기능을 제공합니다. 제품보기 → 피해야 할 실수
- 일반적인 로드 비율에서 인장력을 30~50% 과장하는 후퇴 스트로크에 보어 영역을 사용합니다.
- 릴리프 밸브 압력을 지속적으로 사용 가능한 작동 압력으로 취급합니다.
- 카운터 밸런스 또는 계량 밸브가 있는 회로의 리턴 라인 압력을 잊어버립니다.
- 긴 스트로크, 압축 응용 분야에서 로드 좌굴을 무시하고 부하에 맞게 크기를 조정합니다.
- 하나의 계산 내에서 바, 메가파스칼 및 psi를 혼합합니다.
- 씰 마찰, 온도에 따른 점도 변화 또는 사용 수명에 따른 마모에 대한 여유를 두지 않습니다.
디자이너로부터 듣는 질문
공식의 가장 짧은 버전은 무엇입니까?
뉴턴 단위의 힘은 메가파스칼 단위의 압력에 제곱밀리미터 단위의 면적을 곱한 것과 같습니다. 그 밖의 모든 것은 변환과 수정입니다.
측정된 힘이 계산된 힘과 다른 이유는 무엇입니까?
일반적으로 마찰, 배압 또는 제한 하류에서 측정되는 게이지 판독값입니다. 펌프가 아닌 부하가 걸린 실린더 포트의 압력을 확인하십시오.
마진을 얼마나 추가해야 합니까?
안정적인 산업 부하의 경우 1.25~1.5가 합리적인 시작점입니다. 충격 부하, 실외 작업 또는 안전이 중요한 고정 기능의 경우 더 높이 올라가 테스트를 통해 확인하십시오.
우리는 2004년부터 저장성(Zhejiang)에서 유압 실린더를 제작해 왔으며, 우리가 답변하는 힘 관련 질문의 대부분은 처음이 아닌 설계 중간에 엔지니어로부터 나왔습니다. 숫자를 확인하고 싶다면 예상되는 하중, 스트로크, 압력, 실린더 장착 방법을 보내주십시오. 일반적으로 이 정보만으로 귀하가 선택한 보어가 편안한지 아니면 한계적인지 알 수 있습니다. 실린더를 응용 프로그램에 일치시키는 방법에 대한 자세한 배경 정보는 유압 실린더 선택 시 주요 설계 고려 사항 계속 진행하면 좋습니다.
