시스템에 이상적인 유압 펌프 선택 방법

여러 다른 범주의 유압 펌프가 있으며, 각각 고유한 능력과 한계를 가지고 있습니다. 유압 시스템 애플리케이션에 어떤 유형의 펌프가 필요한지 결정하려 할 때 어려울 수 있지만, 가장 일반적인 유압 펌프 유형에 대한 기본 지식은 좋은 시작점입니다.

유압 펌프의 기본

유압 펌프의 목표는 유압 유체를 유압 시스템을 통해 이동시키는 것으로, 시스템의 뛰는 심장처럼 작용합니다. 모든 유압 펌프가 공통으로 가진 두 가지는: (1) 유압 시스템 내 다른 구성 요소(램, 유압 모터, 실린더 등)에 유압 유량을 제공하고, (2) 유량에 저항이 있을 때 유량을 생성하여 압력을 만든다는 것입니다. 또한 대부분의 유압 펌프는 모터 구동되며 과압 보호를 위한 일종의 압력 릴리프 밸브를 포함합니다. 현재 사용되는 세 가지 가장 일반적인 유압 펌프 유형은 기어, 피스톤, 베인 펌프입니다.

기어 펌프

기어 펌프에서 유압 유체는 펌프 본체와 펌프의 두 맞물리는 기어 톱니 사이의 영역 사이에 갇힙니다. 드라이브샤프트는 한 기어를 구동하는 데 사용되고 다른 기어는 구동 기어와 맞물릴 때까지 유휴 상태입니다. 이 펌프들은 고정 변위(positive displacement) 또는 포지티브 변위 펌프로 알려져 있습니다. 샤프트의 각 회전이 동일한 양의 유압 유체를 동일한 압력으로 변위시키기 때문입니다. 외부형과 내부형이라는 두 가지 기본 유형의 기어 펌프가 있으며, 곧 논의하겠습니다.

기어 펌프는 컴팩트하여 제한된 공간이 수반되는 애플리케이션에 이상적입니다. 설계가 단순하여 수리와 유지보수가 더 쉽습니다. 기어 펌프는 보통 최대 속도에서 작동할 때 최고 효율을 보인다는 점에 유의하십시오. 일반적으로 외부 기어 펌프는 베인 펌프보다 더 높은 압력(최대 3,000 psi, 약 207 bar)과 더 큰 처리량을 생성할 수 있습니다.

외부 기어 펌프

외부 기어 펌프는 기어 펌프와 유압 모터가 같은 마운팅과 같은 샤프트를 공유하는 클로스-커플드 설계에서 자주 발견됩니다. 외부 기어 펌프에서 유체 흐름은 한 쌍의 맞물린 외부 스퍼 기어의 외부 둘레를 따라 발생합니다. 유압 유체는 펌프 하우징과 기어 사이를 이동하여 유체 흐름에 필요한 교대 흡입과 배출을 생성합니다.

외부 기어 펌프는 매우 높은 압력(최대 3,000 psi), 고속(3,000 rpm)에서 작동할 수 있으며 내부 기어 펌프보다 더 조용하게 작동합니다. 그러나 기어 펌프가 더 높은 압력과 속도를 처리하도록 설계되면 매우 시끄러워지고 특별한 예방 조치가 필요할 수 있습니다.

외부 기어 펌프는 파워 리프팅 애플리케이션뿐만 아니라 전기 장비가 너무 크거나 불편하거나 비용이 많이 드는 영역에서 자주 사용됩니다. 외부 기어 펌프는 일부 농업 및 건설 장비에서도 유압 시스템 동력원으로 사용됩니다.

내부 기어 펌프

내부 기어 펌프에서 외부 및 내부 기어의 맞물림 작용은 초승달 모양의 섹터 요소와 함께 유체 흐름을 생성합니다. 외부 기어는 안쪽을 향한 톱니를 가지고 있고 내부 기어는 바깥쪽을 향한 톱니를 가집니다. 이 기어들이 회전하며 맞물리고 풀리면서 섹터가 이 영역 사이의 장벽 역할을 하며 흡입과 배출 영역을 생성합니다. 제로터(gerotor)는 섹터 요소의 필요성을 트로코이달 기어를 사용하여 흡입 및 배출 영역을 생성함으로써 제거하는 특수한 유형의 내부 기어 펌프입니다.

외부 기어 펌프와 달리 내부 기어 펌프는 고압 애플리케이션을 위한 것이 아닙니다. 그러나 매우 적은 맥동으로 흐름을 생성합니다. 외부 기어 펌프만큼 유압에서 널리 사용되지는 않지만, 윤활유와 연료유에 사용되며 계량 애플리케이션에 잘 작동합니다.

피스톤 펌프

피스톤 펌프에서 왕복 피스톤은 교대로 흡입과 배출을 생성하는 데 사용됩니다. 피스톤 펌프를 분류하는 두 가지 다른 방법이 있습니다: 피스톤이 축방향으로 또는 반경방향으로 장착되는지, 그리고 변위가 고정인지 가변인지입니다.

피스톤 펌프는 기어나 베인 펌프보다 더 높은 압력을 처리할 수 있습니다(비교 가능한 변위에서도). 하지만 초기 비용 측면에서 더 비싼 경향이 있습니다. 또한 오염에 더 민감하지만, 엄격한 유압 청결 지침을 따르고 시스템에 추가되는 유압 유체를 여과하면 대부분의 오염 이슈를 해결할 수 있습니다.

축방향 피스톤 펌프

축방향 피스톤 펌프(인라인 축방향 펌프라고도 함)에서 피스톤은 펌프 축과 정렬되어 원통형 실린더 블록 내에 배열됩니다. 실린더 블록의 한 쪽에는 흡입구와 배출구가 있고, 다른 쪽에는 경사진 스와시 플레이트(swashplate)가 있습니다. 실린더 블록이 회전하면 피스톤이 실린더 블록 안팎으로 움직여 유압 유체의 교대 흡입과 배출을 생성합니다.

축방향 피스톤 펌프는 고압, 대용량 애플리케이션에 이상적이며, 제트 항공기 같은 미션 크리티컬 유압 시스템을 구동하는 곳에서 종종 발견됩니다.

벤트-액시스 펌프(Bent-Axis Pumps)

벤트-액시스 피스톤 펌프(많은 이들이 축방향 피스톤 펌프의 하위 유형으로 간주함)에서 펌프는 각도를 이루며 만나는 두 면으로 구성됩니다. 한 면에서는 드라이브샤프트가 피스톤을 포함하는 실린더 블록을 회전시키며, 이는 펌프의 다른 면에 있는 보어와 매치됩니다. 실린더 블록이 회전하면 피스톤과 밸브 면 사이의 거리가 변하며, 이로써 필요한 흡입과 배출을 달성합니다.

이 펌프들은 수력 변속기와 동력 기계 같은 중작업 사이클을 위해 설계되었습니다.

반경방향 피스톤 펌프

반경방향 피스톤 펌프에서 피스톤은 펌프 축에 수직으로 놓여 있으며, 편심하게 배치된 캠 주위에 바퀴 살처럼 반경방향으로 배열됩니다. 드라이브샤프트가 회전하면 캠이 움직여 지나갈 때 스프링이 장착된 피스톤을 안쪽으로 밉니다. 각 피스톤은 챔버로 이어지는 자체 흡입구와 배출구를 가집니다. 이 챔버 내에는 유압 유체의 방출과 흡입을 제어하는 밸브가 있습니다.

반경방향 피스톤 펌프는 공작 기계와 실린더 같은 유압 시스템의 동력 공급원으로 자주 사용됩니다.

고정 변위 vs 가변 변위

고정 변위 펌프에서 각 왕복마다 배출되는 유체 양은 동일한 부피입니다. 그러나 가변 변위 펌프에서는 조절 가능한 스와시 플레이트의 각도 변경으로 배출 유체 부피를 증가시키거나 감소시킬 수 있습니다. 이 설계를 통해 엔진 속도를 변경하지 않고도 시스템 속도를 변화시킬 수 있습니다.

베인 펌프

베인 펌프의 입력 샤프트가 회전하면, 편심 로터에 장착된 강성 베인이 유압 유체를 집어 펌프 출구로 운반합니다. 베인 사이의 영역은 흡입 측에서 유압 유체가 펌프 내부로 끌어들여질 때 증가하고, 배출 측에서 감소하여 유압 유체를 출력 포트를 통해 배출합니다. 베인 펌프는 피스톤 펌프에서 논의한 것처럼 고정 또는 가변 변위일 수 있습니다.

베인 펌프는 유틸리티 차량(공중 사다리나 버킷이 있는 것들)에 사용되지만 오늘날에는 기어 펌프로 대체되어 덜 흔합니다. 그렇다고 아직 사용되지 않는다는 의미는 아닙니다. 고압을 처리하도록 설계되지 않았지만 좋은 진공을 생성할 수 있고 짧은 기간 동안 드라이 런조차 할 수 있습니다.

펌프 선택

귀하의 애플리케이션에 가장 적응된 펌프 유형이 무엇인지 결정하는 것을 넘어 펌프 선택에는 다른 핵심 측면이 있습니다. 이러한 펌프 특성에는 다음이 포함됩니다.

• 사용될 유압 유체 유형
• rpm 단위 작동 속도
• 최대 작동 압력
• 고정 또는 가변 변위
• 유량(펌프 속도 rpm, 펌프 효율, 변위와 관련)
• 토크 등급과 파워 커브

그러나 귀하의 출발점은 항상 필요한 모터 유형이 될 것입니다.

결론

펌프 선택은 매우 어려울 수 있지만, 필요한 펌프 유형을 살펴보는 것이 좋은 시작점입니다. 베인 펌프는 컴팩트하고 내구성 있는 기어 펌프로 크게 대체되었으며, 외부 기어 펌프는 고압과 작동 속도에 가장 적합하고 내부 기어 펌프는 매우 적은 맥동으로 흐름을 생성할 수 있습니다. 그러나 베인 펌프는 여전히 효과적인 진공 생성에 좋고 짧은 기간 동안 드라이 상태에서도 작동할 수 있습니다. 피스톤 펌프는 일반적으로 더 강력하지만, 동시에 오염에 더 취약합니다.

MAC Hydraulics

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