유압 호스 확장 방지:전문가 가이드

작성:Josh Cosford, 기고 편집자

아마 당신은 호스 확장이 뭔지도 몰랐을 겁니다. 그렇죠? 물론, 우리는 유압 호스가 주로 유연하고 부드러운 합성 고무로 만들어진다는 것을 알고 있습니다. 실제로 고무를 사용하는 목적은 말 그대로, 비유적으로 배관 라우팅 옵션에 유연성을 추가하는 것입니다. 고무 내부 튜브와 커버 층은 호스 샌드위치의 강화 고기에 비해 맛이 좋지 않은 빵입니다. 이 조합은 강력하고 유연하지만 확장에 면역되지는 않습니다.

강철, 합성 섬유 또는 직물 강화 층의 뒷면에도 불구하고 압력을 받아 튜브 ID가 증가하면 호스 팽창이 발생합니다. 보강재가 약간 늘어나더라도 호스 확장은 선형 및 방사형입니다. 튜브가 압력을 받아 압축되는 동안 호스가 약간 길어지면 오일과 보강재 사이에 끼어 내부 직경이 효과적으로 증가합니다.

내부 강화층의 유형은 호스 팽창 억제에 가장 큰 영향을 미칩니다.

호스 확장은 몇 가지 이유로 나쁜 소식입니다. 특히 고압에서 작동하는 정밀 모션 제어 응용 분야에서는 더욱 그렇습니다. 고속, 고정밀 액추에이터가 있는 시스템에서 호스의 길이가 길면 유압 오일에 탄력이 추가되어 유효 벌크 모듈러스(압축에 대한 오일의 저항)가 감소합니다. 고정밀 응용 분야에서는 호스로 인한 약간의 강성 감소가 때로는 좋은데, 이는 고주파수 작동 중에 압력 스파이크를 줄이고 댐핑을 제공하는 데 도움이 되기 때문입니다.

그러나 여기서는 좋은 점을 너무 많이 얻기 쉽습니다. 호스 확장으로 인해 성능이 저하되고 제어력이 저하되며 고무가 자체 변형으로 인한 내부 마찰을 발생시켜 열이 증가하기 때문입니다. 서보 밸브 제어 애플리케이션은 표준 유압 장치처럼 작동하지 않습니다. 피스톤의 양쪽 측면에 항상 압력이 가해지고, 한 포트를 탱크로 배출하는 절대 압력뿐만 아니라 차동을 제어하여 움직임이 작동합니다. 이는 액츄에이터를 가속하고 정밀하게 제어하기 쉬운 장력 상태로 유지합니다.

압력은 캡 포트와 작업 포트 사이를 초당 수십 번 순환할 수 있으며, 매번 호스의 튜브가 확장되고 성능이 저하됩니다. 고무는 압축될 때마다 에너지를 저장했다가 압력 상태가 변함에 따라 방출합니다. 하지만 이를 완화할 수 있는 방법이 있으며, 이를 제거할 수 있는 극단적인 방법도 있습니다.

일부 호스 구성 유형은 확장되기 쉽기 때문에 기계 설계 단계에서 더 강한 호스를 선택하여 시작할 수 있습니다. 편조 호스는 매우 유연하며 최신 버전의 100R17 편조 호스는 특히 R17의 등압 특성을 고려할 때 이전 100R2 구조보다 우수합니다(모든 크기는 일반적으로 4,000psi 등급). 최고의 팽창 저항을 위해 4~6겹의 보강재가 있는 100R12 또는 100R13 나선형 권선 호스를 선택하십시오. 나선형 권선은 편조 보강재보다 방사형 힘을 더 잘 포함할 수 있어 외부 유연성이 약간 제거됩니다.

물론, 호스가 짧을수록 전체 확장 면적도 줄어듭니다. 액추에이터를 설치할 때마다 밸브를 액추에이터에 최대한 가깝게 설치하십시오. 이는 고무의 표면적이 줄어들 뿐만 아니라 가속해야 하는 밸브와 실린더 사이의 추가 오일 질량을 제거하기 때문에 보다 반응성이 뛰어난 시스템을 제공합니다.

마지막으로 호스 확장을 완전히 제거하려면 호스를 제거하면 됩니다. 유압 호스보다 훨씬 더 견고한 고강도 강철 튜브를 사용하여 액추에이터를 배관할 수 있습니다. 또는 서보 또는 비례 밸브를 실린더에 직접 장착하면 두 작업 포트 모두에 짧은 배관 연결만 필요합니다. 이는 밸브의 작업 포트가 실린더의 작업 포트와 등거리에 있을 때 양방향으로 동일한 유체량을 유지하는 데 도움이 됩니다.

호스 확장은 흥미로운 주제이며, 여기서 설명할 수 있었던 것보다 주제를 훨씬 더 깊이 파고들 수 있습니다. 앞서 언급한 오일 체적 계수, 부하 질량, 밸브 동역학을 포함한 다양한 매개변수를 포함하도록 컴플라이언스 효과를 모델링할 수 있으며, 미분 계산에 익숙하지 않은 경우 굳이 조사할 필요가 없습니다. 요점은 고성능 설계에 호스 확장을 고려해야 하고, 필요한 경우 이를 중단해야 한다는 것입니다.

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