유압 호스 어셈블리 설계:엔지니어를 위한 완벽한 가이드

작성:Josh Cosford, 기고 편집자

피팅 및 어댑터 형제와 마찬가지로 유압 호스 어셈블리는 유압 설계자가 나중에 고려하는 경우가 많습니다. 차라리 독특한 유압 회로를 만드는 작업을 하고 싶지만 기계 설계에 대한 전체적인 접근 방식의 중요성을 잊어서는 안 됩니다. 유체 동력 기술자는 호스를 전문적으로 제작하고 설치하는 데 필수적인 퍼즐 조각이지만, 귀하의 사전 고려는 비용 절감, 설치 용이성 및 신뢰성 향상에 큰 도움이 됩니다.

당신이 기계 자체를 담당하는 엔지니어가 아니라 유압 설계자라고 가정하면 호스 조립품을 계획할 때 고려해야 할 사항이 많습니다. 일반적으로 기계의 호스 조립을 선택하고 계획할 때 세 가지 사항, 즉 호스 구성, 호스 끝 선택 및 라우팅 옵션을 고려해야 합니다.

먼저 해야 할 일:호스 건설

올바른 호스 구성 스타일을 선택하는 것은 고객에게 효과적이고 안전한 유압 기계를 제공하는 데 가장 중요한 역할을 합니다. 호스를 선택할 때 압력 호환성을 고려해야 하는 주요 요소는 SAE J517 유압 호스 표준에 대한 아래 차트에서 시작해야 합니다.

유압 호스 구성 표준 SAE J517

귀하의 기계가 경험하는 최대 작동 압력 범위를 기준으로 유압 호스를 선택해야 합니다. 이 범위는 유압장치의 핵심인 최대 직경(최저 압력)과 최소 직경(최고 압력)을 고려합니다. 본질적으로 작은 호스는 큰 직경의 호스보다 고압을 더 쉽게 처리하므로 기계의 유량에 필요한 직경의 압력 등급에 대해서는 호스 공급업체에 문의하세요.

모든 유압 호스의 작동 압력은 보증 압력의 절반이고 파열 압력의 절반입니다. 시스템에 압력 스파이크가 발생하기 쉬운 경우 공칭 작동 압력보다 약간 높은 등급의 호스를 선택해야 할 수도 있습니다. 내압이란 유압 호스가 영구적으로 손상될 수 있는 지점을 말하므로 압력 게이지의 해당 경계에 키스하지 않는 것이 가장 좋습니다.

대부분의 경우, 기계가 최소 3,000psi에서 작동하면서 호스 크기가 다양하다면 유서 깊은 100R1 및 100R2 표준을 피하고 싶을 수도 있습니다. 많은 기계 제조업체는 3/16에서 1인치까지의 모든 호스의 정격 압력이 3,000psi인 100R17과 같은 등압 호스 지정 중 하나를 표준화하고 있습니다. 많은 호스 제조업체가 이 디자인으로 규모를 확장함에 따라 인기가 높아지면서 생산 비용이 절감되었습니다.

호스 ID를 변경하는 것처럼 정확한 내경의 호스를 사용하는 것이 매우 중요합니다. 시스템 압력을 변경할 수 있습니다. 교체 호스가 흐름에 비해 너무 작은 경우 새로운 제한 사항이 도입되었습니다. 시스템 압력이 상승합니다.
이미지 제공:LunchBox Sessions

3,000psi 이상의 대구경 호스가 필요한 경우 4~6겹의 나선형으로 감긴 강화 와이어를 사용하는 100R12, 100R13 및 100R15와 같은 옵션을 찾아야 합니다. 일부 사람들은 작업 압력보다 25~50% 높은 등급의 호스를 선택하라고 제안하지만 실제로는 엄격한 호스 지침이 이미 압력 스파이크를 고려하고 있으며 제조업체는 그에 따라 제작합니다.

흐름 고려사항

호스 구성 유형을 결정한 후에는 흐름에 가장 적합한 직경이 필요합니다. 후퇴 중에 캡 포트에서 생성되는 차동 실린더 및 추가 흐름과 같은 고유한 상황을 고려해야 합니다. 면적 비율이 높은 경우 유속이 두 배 이상 증가할 수 있으므로 호스 크기가 적절한지 확인하세요.

4가지 시나리오가 최대 유속을 결정하기 때문에 유압 호스의 유량 용량에 대한 절대적인 설명은 없습니다. 이는 압력 강하와 같이 계산하기 어려운 요소가 아닌 일반적으로 제한 요소입니다. 낮은 끝에서 시작하여 흡입 라인을 통한 과도한 속도를 방지합니다. 진공이 발생하면 캐비테이션이라고 하는 자발적인 가스 기포 형성이 발생할 수 있습니다. 경험상 흡입 라인의 길이가 3~4피트/초를 초과하지 않도록 하십시오. 낮을수록 항상 더 좋으므로 공간이 허락한다면 1피트/초를 목표로 해도 아무런 해가 없습니다.

왼쪽에는 이 호스에 허용되는 최소 굽힘 반경이 표시됩니다. 오른쪽의 호스 굽힘(빨간색으로 표시)은 제조업체에서 허용하는 최소 굽힘 반경(녹색으로 표시)보다 훨씬 더 빡빡합니다.
이미지 제공:LunchBox Sessions

또한 케이스 배수 및 파일럿 라인의 속도가 1피트/초 이하로 제한되는지 확인하십시오. 어떠한 경우에도 펌프 내부나 제어장치가 손상될 위험을 감수하고 싶지는 않습니다. 대부분의 경우 압력 및 복귀 라인의 속도를 보다 자유롭게 설정할 수 있습니다. 펌프 압력 및 작업 라인과 같은 압력 라인의 범위는 20~30ft/초이며 압력에 따라 달라집니다. 최대 압력에 비해 압력 강하로 손실되는 유체가 적기 때문에 더 높은 압력 시스템은 더 높은 속도에 더 적합합니다. 예를 들어, 4,000psi 시스템에서 30ft/초로 달리는 것은 1,000psi 시스템에서 30ft/초로 달리는 것보다 문제가 적습니다.

흡입 라인 만큼은 아니더라도 리턴 라인의 크기도 속도를 제한하도록 크기를 조정해야 한다는 점에 유의하십시오. 이 경우 약 6~10ft/초로 작동하는 것이 합리적이며 주요 목표는 밸브 및 케이스 배수구의 탱크 라인의 배압을 제한하는 동시에 리턴 필터 하우징의 과도한 압력을 방지하는 것입니다. 이상적인 유체 속도에도 불구하고 라인 크기를 어느 정도 고려해야 합니다. 작은 라인은 자연적으로 압력 강하가 발생하기 쉽기 때문에 이상적인 속도 범위 내에 있더라도 매우 작은 흡입, 압력 및 복귀 라인은 피하십시오.

작은 호스 ID는 경계층을 불균형하게 흐르는 유체로 인해 더 높은 마찰력을 받습니다. 반대로, 더 큰 호스는 중앙을 통과하여 내부 튜브 벽에서 멀어지는 흐름을 허용합니다. 또한 리턴 및 압력 라인은 난류 및 에너지 소실을 경험하여 압력 강하를 초래할 가능성이 더 높습니다. 의심스러우면 직경을 너무 낮추어서 호스 조립품 크기가 작아서 문제가 발생할 위험이 있습니다. 실제로 유압 기계용 호스 조립품 세트를 만들 때 2인치 흡입 호스, 3/4인치 압력 호스, 1인치 리턴 호스 및 1/2인치 케이스 배수 호스를 보는 것이 일반적입니다.

호스 끝을 간과하지 마세요

이제 우리는 기계의 유압에 가장 적합한 구성 유형을 확정하고 시스템 흐름에 맞게 내부 직경을 개선했습니다. 이제 호스 끝을 선택해야 합니다. 당신은 2025년의 유압 설계자입니다. 우리는 합성 고무 씰을 사용하여 누출이 없는 연결만 선택할 것입니다. 미안해요, NPT와 JIC — 당신은 훌륭했고 우리의 모든 추억을 소중히 여깁니다. 하지만 그건 당신이지 제가 아닙니다. O-링 페이스, O-링 보스 및 플랜지는 이 관계에서 훨씬 더 많은 것을 제공합니다.

ORFS는 누출 없는 연결로 JIC 스타일의 모든 이점을 제공하여 빠르게 선택되는 연결이 되었습니다. 45° 및 90° 호스 끝 굽힘 등 다양한 크기로 제공되며 암 끝 부분에는 설치가 용이하도록 회전 장치가 장착되어 있습니다. 쉽게 교체할 수 있는 O-링이 수형 끝부분에 위치하므로 누출이 발생할 경우 신속하게 서비스 작업을 수행할 수 있습니다.

일반적인 SAE 코드 61 및 코드 62 스타일과 같은 플랜지 피팅은 일반적으로 고압 및/또는 고유량 연결에 사용됩니다. 분할 플랜지 연결을 통해 기술자는 호스 끝을 적절하게 정렬하여 바인딩이나 비틀림을 방지할 수 있으며 ORFS 피팅과 마찬가지로 O-링은 수형 끝에 있습니다(수형은 포트가 있는 평평한 연결 표면에 부착되므로 "암형" 플랜지가 없습니다).

일반적으로 O-링 보스 유형 피팅은 호스 끝 부분에 대한 중간 연결로 사용됩니다. BSPP 또는 미터법과 유사하게 이는 포트 나사산 상단에 위치한 폴리머 씰을 사용하며 포트 나사산(ORB) 내의 공동으로 밀봉되거나 접착 와셔(BSPP 및 미터법)를 통해 밀봉됩니다. 그러나 ORB는 수 피팅에 고가의 라이브 스위블이 필요하기 때문에 호스 엔드로 거의 사용되지 않습니다. 직선 또는 90° 방향으로 제공되지만 많은 디자이너는 암형 호스 연결을 선호합니다.

증오 메일을 완화하기 위해 일부 기계는 JIC 및 NPT 피팅을 기꺼이 사용하며 이는 완벽하게 괜찮다는 점을 언급해야 합니다. 그러나 이 디자이너 가이드는 우수한 기술에 편향되어 있으므로 교체 가능한 씰이 있는 호스 끝 부분 외에는 아무것도 밀지 않는 것이 좋습니다. ORFS 및 플랜지 피팅이 더 우수하므로 시대에 맞춰 사용하십시오. 따라서 JIC가 튜브 플레어링 시스템과 함께 사용하기 쉽다는 사실에도 불구하고 많은 제조업체에서는 ORFS용 2피스 튜브 연결을 제공하고 플랜지 피팅도 튜브에 용접할 수 있습니다. 게다가 이 기사는 튜브 배관이 아닌 호스 조립품에 관한 것입니다.

높은 압력 상승으로 인해 호스 길이가 변할 수 있으므로 확장을 위해 충분한 여유를 두는 것이 중요합니다.
이미지 제공:LunchBox Sessions

레이아웃 및 라우팅

유압 설계자가 마지막으로 고려해야 할 사항은 기계 자체에 있는 호스 어셈블리의 물리적 레이아웃과 관련이 있습니다. 호스는 단순히 A 지점을 B 지점에 연결하는 것보다 더 나은 가치가 있습니다. 호스의 방향, 레이아웃 및 장착은 마찰 마모, 과도한 조인트 압력 및 비틀림/토크 힘을 방지해야 합니다. 사진에는 ​​압착 조인트의 구부러짐을 방지하기 위해 유압 호스 어셈블리를 장착하는 다양한 잘못된 방법과 올바른 방법이 나와 있습니다. 강철 호스 끝이 호스 커버를 조이는 지점에서 호스의 무게로 인해 구부러지면 안 됩니다. 호스의 무게로 인해 늘어지는 경우 90° 호스 끝을 사용하여 구부러진 부분을 지지하고 호스가 자연스럽게 매달리도록 하세요.

호스 길이는 연결 및 조이는 동안 응력을 방지할 수 있을 만큼 충분해야 하지만 호스나 기타 표면에 마찰이나 진동이 생길 정도로 길어서는 안 됩니다. 긴 호스는 다양한 기술 중 하나를 사용하여 기계에 고정해야 합니다. 제조업체에서는 호스를 깔끔하게 고정하기 위해 기계에 용접 또는 볼트로 고정되는 블록, 안장, 클램프 및 다양한 기술을 제공합니다.

호스를 적절하게 지지하려면 클램프를 사용해야 합니다. 이렇게 하면 압력을 가할 때 흔들리는 것을 방지할 수 있으며 피팅에 불필요한 압력이 가해지지 않습니다. 이미지 제공:LunchBox Sessions

이러한 시스템에 호스 길이를 설치할 때 클램프나 연결부 사이의 호스를 과도하게 조이지 않도록 하십시오. 압력과 온도의 주기를 관리하려면 각 연결 지점 사이에 약간의 여유가 있어야 하며, 커버나 보강층을 손상시킬 수 있는 과도한 클램핑을 방지해야 합니다. 호스가 단단한 표면이나 다른 호스와 마찰되는 것을 방지할 수 없는 경우 마모와 마찰을 줄이도록 설계된 보호 랩으로 각 호스를 설치하십시오. 이는 또한 산업 낙진이나 자외선과 같은 주변 또는 환경적 손상으로부터 보호할 수 있으며 호스가 채널이나 빔 내부로 라우팅될 때도 사용해야 합니다.

유압 설계자가 자신의 역할을 포괄적이라고 생각한다면, 원래 회로도부터 완제품에 이르기까지 기계 설계의 모든 계층은 가능한 가장 효율적이고 경제적이며 효과적인 설계를 위해 지능적으로 계획되고 구성되어야 합니다. 호스 조립품은 초보적인 것처럼 보이지만 호스가 파열되거나 손상되어 유압 시스템에 문제가 발생하는 경우 기계의 나머지 부분은 별 문제가 되지 않습니다.

다음도 좋아할 수 있습니다: