유압 실린더 캐비테이션

유압 실린더 캐비테이션은 모든 유압 시스템의 악몽이며, 결국에는 유압 시스템 내의 중요(및 값비싼) 구성 요소를 파괴하는 일련의 손상 문제로 이어집니다. 대부분의 사람들은 캐비테이션 문제를 펌프 및 모터와 연관시키지만 캐비테이션은 유압 실린더에서도 문제가 될 수 있습니다. 캐비테이션 손상을 최소화하거나 제거하기 위해 작동 방식 및 손상 유형에 대한 지식이 좋은 출발점입니다. 그러나 캐비테이션 문제를 처리하는 가장 현명한 방법은 예방 조치를 취하는 것입니다.

캐비테이션의 정의

캐비테이션에 대한 가장 간단한 설명은 액체의 기포 안에 갇힌 기체의 존재입니다. 펌프 또는 실린더와 같은 유압 시스템 및 구성 요소의 경우 관련된 액체는 압력을 전달하는 유압 유체입니다. 유압 실린더에서 유체가 전달하는 압력은 버튼을 눌러 수천 파운드를 이동할 수 있는 선형 작동에 사용됩니다. 분명히 매우 높은 압력이 수반됩니다.

용해된 가스 또는 증기로 채워진 기포는 압력이 유체의 온도에 대한 포화 증기의 압력에 가까울 때 형성되고 성장하기 시작합니다(예:유체가 국부적으로 끓는 경우). 실린더의 경우 유체가 대기압 아래로 떨어지면 기포가 형성됩니다.

이러한 기포가 스스로 붕괴(또는 내파)되면 소음, 열, 심각한 표면 손상 및 효율성 및 생산성에 부정적인 영향을 미칩니다. 기본적으로 기포는 강력한 기계적 충격을 발생시켜 마이크로젯이 근처 금속에 충돌하도록 합니다. 그 내파는 기포가 저압 영역에 도달하여 기포 내부의 증기가 응축될 때 발생합니다. 금속은 캐비테이션 침식, 캐비테이션 마모 또는 캐비테이션 피팅으로 알려진 과정에서 마모되기 시작합니다.

캐비테이션은 공기가 작동유 내에 갇힌 경우에도 발생할 수 있습니다(폭기로 알려진 현상). 압력이 증가하면(예:로드가 유압 실린더의 엔드 캡에서 닫힐 때) 기포가 격렬하게 터집니다. 유압 실린더에서 캐비테이션은 피스톤이 빠르게 확장될 때, 특히 과도한 부하를 멈추려고 할 때 피스톤의 캡 쪽에서 가장 자주 발생합니다. 로드 끝단에 무거운 인장 하중을 지지하면서 로드가 아래쪽을 가리키는 경우에도 발생합니다. 일부 전문가들은 이것이 진정한 캐비테이션이 아니라고 주장하지만 그 효과는 동일합니다.

캐비테이션 인식

유압 실린더에서 캐비테이션을 감지하는 가장 쉬운 방법 중 하나는 소리를 이용하는 것입니다. 캐비테이션 기포가 파열되면 강렬한 덜걱거리는 소리의 형태로 들을 수 있습니다. 또한 캐비테이션의 영향을 받는 부품의 표면에 구멍이 있음을 알 수 있습니다. 유압 실린더의 경우 로드 표면과 실린더 내부 표면에서 볼 수 있습니다.

캐비테이션으로 인한 문제

캐비테이션은 유압 실린더뿐만 아니라 전체 유압 시스템 내에서 여러 문제를 유발할 수 있습니다. 여기에는 중요한 표면의 마모 가속화, 씰 실패, 원치 않는 열 발생, 유압 오일 품질 저하 및 윤활 문제가 포함됩니다.

가속된 표면 마모

캐비테이션으로 인해 발생하는 가장 심각한 문제 중 하나는 표면 마모(때로는 구멍이라고도 함)입니다. 증기 방울은 거의 분자 수준에서 파열되어 믿을 수 없을 정도로 작은 영역에 엄청난 양의 힘을 방출한다는 점을 명심하십시오. 이는 높은 응력으로 이어집니다. 이러한 기포에 인접한 표면에서 금속을 제거할 만큼 충분히 높은 응력입니다. 그 결과 표면 구멍과 내부 생성 오염의 형태로 마모가 매우 가속화됩니다. 표면에서 제거된 금속 입자는 시스템 내에 남아 있으며 캐비테이션 거품이 더 많이 형성될 수 있습니다.

조기 봉인 실패

또한 표면 마감은 많은 응용 분야, 특히 유압 실린더의 경우 중요한 요소가 될 수 있습니다. 유압 실린더에 적합한 씰을 선택할 때 로드의 표면 마감이 중요합니다. 로드에 캐비테이션으로 인해 구멍이 생기면 씰이 조기에 마모됩니다. 씰이 마모되기 시작하면 작동유가 누출될 수 있고(성능 저하) 먼지 및 습기와 같은 환경 오염 물질이 내부로 들어갈 수 있습니다.

과열 발생

기포 내파는 또한 고온으로 이어지며 때로는 최대 5,000°F에 이릅니다. 또한 표면이 손상되면 유체가 흐르면서 마찰이 증가합니다. 이러한 마찰은 시스템 손실과 낮은 효율성뿐만 아니라 원치 않는 열 발생을 초래합니다. 이것이 과도한 열이 캐비테이션의 강력한 지표가 될 수 있는 이유 중 하나입니다.

유체 품질 감소

캐비테이션으로 인해 발생할 수 있는 고온으로 인해 작동유는 열화(유체 품질의 전반적인 저하)를 겪을 가능성이 매우 높습니다. 과도한 열과 고온은 유체를 정상보다 빠르게 노화시키고 존재하는 첨가제에 심각한 영향을 미치며 유체의 점도를 감소시킵니다.

윤활 부족

유압유 내부에 기포가 있으면 윤활 부족으로 인해 금속과 금속이 접촉하고 조기 마모될 수 있습니다. 이러한 유형의 마모는 캐비테이션 내파 및 폭발로 인한 직접적인 결과와는 다른 형태를 취합니다. 흠집이 아니라 금속 부품의 움직임과 일치하는 패턴의 마모처럼 보입니다.

캐비테이션 방지

캐비테이션을 방지하는 방법 중 하나는 온도 제어에 있습니다. 유압유의 점성이 너무 높으면 압력 강하가 더 문제가 됩니다. 이러한 점도 증가는 이상적인 온도보다 낮은 온도에서 작동유로 인해 발생할 수 있습니다. 또한 높은 온도와 낮은 압력도 캐비테이션을 유발할 수 있으므로 작동유가 이상적인 작동 온도에 최대한 근접하도록 주의해야 합니다. 어떤 경우에는 직사광선으로부터 유압 파이프를 단열하는 것처럼 간단할 수 있습니다.

배관 손실은 캐비테이션의 원인이 될 수 있으며 너무 많은 피팅 사용, 파이프 라이너 또는 흡입 파이프 붕괴, 파이프 안으로 돌출된 개스킷, 시스템 용량이 너무 많은 교체 펌프 또는 축적과 같은 문제로 인해 발생할 수 있습니다. 파이프 내부 표면의 고체

특히 유압 실린더에 적용할 수 있는 캐비테이션을 방지하는 또 다른 방법은 공기가 유압 시스템으로 들어가는 것을 방지하는 것입니다. 예를 들어, 유압 시스템과 일부 구성 요소는 시스템 내에 갇힌 공기를 배출하기 위해 채워진(또는 다시 채워진) 후에 적절히 블리드되어야 합니다. 시스템에 유체를 추가할 때 유체가 튀거나 흔들리는 것을 방지하기 위해 부드럽게 도입해야 합니다. 두 가지 모두 유체와 함께 공기를 동반할 수 있습니다. 또한 부적절하게 설계된 유압 저장소는 실수로 유압유 내에 공기가 갇히도록 조장할 수 있습니다.

작동유 내 오염 입자의 존재는 캐비테이션 거품이 형성되는 시작점으로 작용할 수 있으므로 작동유를 깨끗하게 유지하고 시스템에 오염물이 없는 상태를 유지하는 것이 훌륭한 출발점이 될 수 있습니다. 여기에는 필요에 따라 유압 필터를 교체하고, 시스템에 유입되는 모든 유압 유체를 필터링하고, 누출이 감지되는 즉시 해결하는 작업이 포함됩니다.

캐비테이션으로 인한 손상 복구

부품이 캐비테이션으로 인해 표면 손상을 입었을 때 수리는 종종 손실된 원인이 됩니다. 로드 및 실린더와 같은 원형 형상을 가진 부품의 경우 로드와 실린더가 매우 엄격한 표면 조건과 형상 공차를 충족해야 하기 때문에 연마가 작동하기 위해 발견될 때 피팅 손상이 너무 깊습니다. 손상이 빨리 발견되지 않는 한 손상된 구성 요소를 교체하는 것이 더 현명합니다. 캐비테이션의 부작용으로 손상된 씰의 경우 씰의 립을 교체하는 것으로 충분할 수 있습니다.

결론

캐비테이션은 구멍 형태의 가속화된 표면 마모, 조기 밀봉 실패, 원치 않는 열 발생, 손상된 유압유 품질, 추가 마모로 이어지는 윤활 부족 등 많은 손상을 유발합니다. 캐비테이션을 처리하는 가장 좋은 방법은 장비(유압 실린더 포함) 표면에 손상을 입히면 수리가 불가능하지는 않더라도 매우 어려울 수 있기 때문에 방지 조치를 취하는 것입니다. 캐비테이션에 대한 예방 조치는 가장 현명한 조치이며 종종 기본 유지보수 원칙(예:시스템에서 공기 빼기, 유압유 필터링)을 포함할 수 있습니다. 유압 실린더가 덜그럭거리는 소리를 내거나 평소보다 뜨거워지면 바로 점검을 받아야 합니다.

MAC 유압

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