유압력계산

소개글

유압력계산에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험목적

2. 유압회로도

3. 전기회로도

4. 사용부품 및 주요 부품 설명
1) 유압실린더
2) 릴리프밸브(Pilot-operated relief valve)
3) 유량제어밸브
4) 방향제어밸브
5) 전동기
6) 유압펌프
7) 유량계(In-line Flow Meter)

5. 실험데이터에 의한 그래프 및 분석
1) 유량 6LPM일 경우의 압력 변화
2) 유량 10LPM일 경우의 압력 변화

6. 결과 및 고찰

본문내용

력 에너지를 기계적인 동력 에너지로 바꾸는 역할을 하며, 복동실린더는 피스톤의 어느 한 면에 작용하는 압력에 의해 양방향으로 힘을 생성할 수 있다.
2) 릴리프밸브(Pilot-operated relief valve)
회로의 압력이 사전에 설정한 값에 도달하면 유압유의 흐름이 빠져나갈 수 있는 또 다른 길을 제공함으로써 유압 회로의 최대 압력을 제한한다.
3) 유량제어밸브
수도꼭지와 같은 여러 가지 오리피스를 사용하여 회로 내에서 유량을 제어하며, 액추에이터의 속도를 제어할 때 많이 사용된다. 실험에는 니들 밸브를 사용하였다.
4) 방향제어밸브
유체 흐름의 방향을 제어함으로서 액추에이터의 운동방향을 제어 할 수 있다. 실험에 사용한 방향제어 밸브는 4포트 3위치 솔레노이드 밸브로서 P, T, A, B의 4개의 포트가 있다. P는 압력 입구, T는 탱크로 귀환, A와 B는 시스템으로의 출구로 연결된다.
5) 전동기
전기에너지를 이용 유압펌프가 작동할 수 있도록 한다.
6) 유압펌프
유압모터와 더불어 유압 시스템의 동력 공급부를 구성한다. 모터로부터 기계적인 동력을 받아 유체 동력으로 변환하는 역할을 한다. 실험에서 사용된 펌프는 피스톤 펌프이다.
7) 유량계(In-line Flow Meter)
유압펌프의 조절로 인한 유량의 변화를 확인 할 수 있는 장치이다.
5. 실험데이터에 의한 그래프 및 분석
1) 유량 6LPM일 경우의 압력 변화
① 초기상태
최초 로드 측의 압력이 걸린 이유는 Real Time Windows Target을 사용하여 실험데이터를 받기 전 회로가 올바로 꾸며졌는지 확인을 위해서 실린더의 전·후진을 몇 차례 실시함으로써 4포트 3위치 방향제어 밸브가 중립위치가 아닌 후진 위치에 있기 때문이다. 이때 로드 측의 압력이 릴리프 측(이하 로드압, 릴리프압)보다 압력이 높은 이유는 릴리프 밸브가 설정된 최대압력까지 도달하였을 경우 스풀이 열렸다가 로드압이 낮아지면 닫히다가 릴리프압에 도달하면 열리게 되는데, 이때 펌프유량이 탱크로 귀환하지만 완전히 열리기 전 일부가 로드 측으로 가기 때문이다.
② 전진 중
로드압(P2)가 헤드압(P1)보다 높은 이유는 피스톤이 전진하기 위해서는 피스톤부분의 점성마찰력 크기의 힘만을 필요로 하므로, 점성마찰력을 10로 가정했을 때, 평형방정식에 의해
이므로, 로드압 P2가 더 높게 나타난다. 이때 압력이 후진 중과 비교했을 때 더 큰 이유는 전진중일 때는 피스톤의 면적이 로드 쪽보다 더 크므로 그만큼 점성마찰력이 더 크기 때문이다.
③ 전진완료
overshoot가 발생하는 이유는 피스톤의 전진이 완료 되어 릴리프 밸브의 설정압력에 도달하기 전까지 헤드 측에 유량이 계속 유입되는데 전진이 완료되게 되면 유량이 갑자기 멈추게 되어 생기는 유격현상으로 인한 서지압력 때문이다.
④ 후진 중
후진 중일 때는 로드 측의 점성마찰력 만큼의 힘을 필요로 하므로, 이때의 점성마찰력을 5로 가정하면, 평형방정식에 의해
이므로, 로드압이 헤드압보다 더 높게 나타난다.
이때, 릴리프압 Ps가 전진 중 일 때 보다 높은 이유는 로드 측에 스로틀밸브가 유량을 제어함으로써 후진속도를 매우 느리게 실습을 했는데 스로틀 밸브로 인한 과도유량이 릴리프 밸브를 통해 탱크로 빠지기 때문이다.
⑤ 후진완료
전진완료시와 마찬가지로 overshoot이 발생했는데 서서히 닫히던 릴리프 밸브가 완전히 열리기 전까지 유량이 계속 유입됨으로 유격현상에 의한 서지 압력 때문에 overshoot이 발생한다.
2) 유량 10LPM일 경우의 압력 변화
7. 결과 및 고찰
이번 실습을 통하여 간단한 유압시스템에서 유압의 흐름과 압력이 어떻게 변하는지 알 수 있었다. 실린더 헤드와 로드, 릴리프밸브, 스로틀밸브에 압력게이지를 설치하여 압력의 변화를 확인 하였고, 또한 컴퓨터와 연결하여 실시간으로 데이터를 받아 그래프를 그림으로써 압력의 변화를 시각적으로 쉽게 확인 할 수 있었다. 유압모터에서의 압력은 약 62bar이었으나 실제 최대 압력은 58bar 정도가 나왔다. 그 이유는 회로구성에 사용된 부품의 압력손실과 관의 마찰손실도 있겠지만, 가장 큰 이유는 릴리프 밸브에 의해 최고압력이 58bar로 제한되기 때문인 것으로 생각된다.
10LPM의 유량에서 보다 6LPM의 유량에서 10bar정도 더 높은 압력이 측정 되었는데, 이것은 베르누이의 정리에 따라 동일 위치에서 폐회로가 설치 될 경우 운동에너지가 증가하므로 압력에너지는 감소하기 때문인 것으로 분석 할 수 있다.

키워드

실린더,   유량,   유압