유압실린더는 유체 정역학과 유압역학을 이용을 하여 직선 운동을 발생 시키는 작동기이다. 실린더 내부에 밀폐된 유압유를 가압하면 피스톤이 직선 왕복 운동을 하게 된다. 이 과정에서 기계적 에너지를 활용하여 프레스 기계, 굴착기, 산업용 로봇 등 다양한 기계와 장치를 구동한다. 유압 실린더에서 발생하는 유압력은 파스칼 원리에 기초하여 작동유에서 일정한 압력을 가하면 그 압력이 실린더 전 방향으로 균등하게 전달된다. 피스톤 단면적과 작동유 압력의 곱만큼의 힘이 피스톤에 작용하게 되며, 높은 압력을 활용하여 상대적으로 적은 유량으로 큰 출력을 낼 수 있다.
유압실런더 주요 구성품과 특징
실린더 본체, 피스톤, 로드 등으로 구성이 된다. 이러한 부품들의 재질, 구조 조립상태에 따라 실린더 내구성 및 정밀도, 작동성능이 좌우를 하게 된다. 실린더본체는 일반적으로 내식성이 강한 스틸로 제작을 하며, 외경이 클수록 높은 압력을 견딜 수 있다. 피스톤은 높은 강도와 내마모성을 가지고 있어야 하며, 정밀 가공을 통해 실린더 내면과 꼭 맞는 틈새를 유지해야 한다. 카바는 유압유 누유 방지와 마찰 저감을 위해 중요하다.
유압 실린더 기본 작동 원리
유압 발생장치로부터 공급되는 고압 유압유에 의해 작동을하며, 실린더 헤드측으로 유입이 되면 피스톤은 전방으로 밀려 나가면서 전진을 하며 로드측으로 유입을 하면 피스톤을 후방으로 밀려나가면서 후진을 하게 된다. 이 때 발생을 하는 피스톤 (F), 작동유 압력 (P), 실린더 피스톤 단면적 (A)의 곱으로 나타낼 수 있으며, 단면적이 클수록 압력이 높을수록 더 큰힘을 발생시킨다. (F=P X A)
유압실린더 설계 시 고려사항
유압실린더 설계할 때 요구되는 힘, 행정거리, 속도, 정밀도등 조건을 만족을 해야 하며, 실린더 내경 및 행정거리를 최적화 해야한다. 우선 요구 되는 힘은 실린더 내경으로 결정을 하며, 행정거리에 따라 다양한 방식으로 선택을 할 수 있다. 내식성, 내마모성등 사용 환경에 맞는 실린더 재질 및 패킹을 선정을 해야 하며, 사용하는 온도 및 유체 오염등 영향을 고려해야 한다.
