유압펌프의 주요 파라미터 및 일반적인 문제점

创建于03.26

유압펌프의 주요 파라미터 및 일반적인 문제점

1.6.4 유압펌프의 캐비테이션 및 흡입성능

우리 모두가 알다시피, 고압 및 고속은 유압 펌프의 크기와 무게를 줄이는 중요한 방법입니다. 그러나 고속의 장애물 중 하나는 캐비테이션입니다. 다양한 펌프의 캐비테이션 저항은 흡입 성능으로 평가됩니다.

(1) 캐비테이션은 일반적인 문제입니다. 소량의 공기가 유압 유체에 용해됩니다. 유압 시스템이 작동할 때 액체 흐름에서 압력(절대 압력)이 해당 온도에서 오일의 공기 분리 압력보다 낮을 때 가스가 침전되어 거품을 형성하는데, 이를 캐비테이션 현상이라고 합니다. 이러한 거품은 액체 흐름에 의해 고압 영역으로 이동합니다. 고압의 작용으로 거품이 빠르게 터지고 부피가 크게 감소하고 응축됩니다. 주변의 고압 오일은 부피를 고속으로 채워 유압 충격(워터 해머라고도 함)을 형성합니다. 충격 압력은 수백 MPa에 도달하여 진동을 일으킬 수 있습니다. 충격 압력이 액체 흐름과 접촉하는 재료의 탄성 한계보다 크면 금속 표면에 기계적 손상이 발생합니다. 산성 가스는 액체 흐름에서 분리되어 산화 및 심지어 전기 화학적 작용을 일으킬 수 있으므로 금속 표면의 부식 손상을 가속화할 수 있습니다. 손상된 영역의 표면에는 작은 동굴이 있으며 손상은 수 밀리미터 깊이입니다. 캐비테이션 발생 후 액체는 탁해지고 소음이 발생하며, 심각한 경우 깨지기도 합니다.

유압 시스템에서 압력이 공기 분리 압력보다 낮으면 캐비테이션이 발생할 수 있습니다. 예를 들어 모든 종류의 유압 밸브 스로틀, 소구경 파이프 등은 캐비테이션 현상을 일으킬 수 있지만 가장 주목할 만한 것은 유압 시스템의 심장인 유압 펌프입니다.

유압 펌프의 캐비테이션은 오일 흡입 과정에서 발생합니다. 펌프의 오일 흡입구와 오일 흡입실의 절대 압력은 일반적으로 1기압(0.1MPa)보다 낮기 때문입니다. 유압 펌프의 흡입실의 총 압력이 필터 및 파이프와 같은 모든 종류의 저항 손실을 극복하고 액체 흐름을 가속하여 펌프의 스퀴저 움직임을 따라잡을 때 나머지 압력은 공기 분리 압력보다 쉽게 낮아져 캐비테이션이 발생합니다. 그런 다음 고압 영역에서 오일 배출 과정에서 거품이 응축되어 캐비테이션이 발생합니다.

캐비테이션은 유압 펌프의 수명을 단축시키고 효율성을 떨어뜨릴 뿐만 아니라 전체 유압 시스템 및 기타 구성 요소에 부정적인 영향을 미칩니다. 따라서 가능한 한 피해야 합니다.

(2) 유압펌프 제조 및 수리 시, 유압펌프의 항캐비테이션 성능 및 흡입 성능을 개선하기 위한 조치 유압펌프의 항캐비테이션 성능을 개선하기 위한 조치는 다음과 같다: 흡입 아크 길이를 늘리거나 오일 유입 방향을 변경하여 오일 흡입 저항 손실을 줄이거나 원심력이 오일을 흡수하도록 돕는다; 비교적 안정된 기계적, 화학적 성질을 가진 재료(예: 구리, 스테인리스강)를 채택하고 부품의 표면 거칠기를 개선하면 작업 품질을 향상시키고 일부 재료(예: 탄소강, 스테인리스강)의 경도를 높일 수 있다.

유압 펌프의 사용 및 작동에서 유압 펌프의 캐비테이션을 피하기 위해 가능한 한 자체 흡입 능력이 강한 유압 펌프를 선택해야 하며 오일 흡입 챔버의 최소 흡입 압력(한계 흡입 압력)을 액체의 공기 분리 압력보다 크게 만들어야 합니다(공기 분리 압력은 액체의 종류, 온도 및 공기 용해도와 관련이 있음). 측정 결과에 따르면 오일 온도가 높고 공기 용해도가 높을수록 공기 용해도가 높아지고 분리 압력이 높아집니다. 최소 흡입 압력과 자체 흡입 용량은 유압 펌프의 두 가지 흡입 성능 지수로 다음과 같이 정의됩니다.

① 최소 흡입 압력은 유압 펌프가 정상적으로 최고 속도에서 오일을 흡수할 수 있도록 하는 것입니다. 흡입에서 허용되는 최소 압력을 유압 펌프의 최소 흡입 압력이라고 합니다.

② 유압 펌프의 자흡 용량은 대기압의 도움으로 스스로 오일을 흡수할 수 있습니다. 자흡 펌프의 최저 흡입 압력(절대 압력)은 대기압보다 낮아야 합니다. 자흡 용량은 일반적으로 진공도(대기압과 절대 압력의 차이)로 표현됩니다. 진공도가 높을수록 유압 펌프의 자흡 용량이 강해집니다.

유압 펌프의 정상적인 작동을 보장하기 위해 유압 펌프의 오일 흡입구의 진공도는 너무 크지 않아야 합니다. 즉, 펌프의 오일 흡입구의 절대 압력 P2가 너무 낮아서는 안 됩니다. 그렇지 않으면 절대 압력이 오일의 공기 분리 압력 PG보다 낮을 때 오일에 용해된 공기가 분리되어 침전되어 캐비테이션을 형성하여 캐비테이션이 발생합니다. 따라서 유압 펌프의 흡입구의 진공도를 제한하거나 흡입구의 압력을 높이는 것이 필요합니다. 따라서 오일 흡입구의 진공도를 제한하거나 유압 펌프의 오일 흡입구의 압력을 높이는 조치는 오일 흡입 파이프의 직경을 늘리고 오일 흡입 파이프의 길이를 줄이고 국부 저항을 줄여 (ρ v2g2) / 2 및 △ P를 줄이는 것뿐만 아니라 유압 펌프의 오일 흡입 높이 HS도 제한해야 함을 쉽게 알 수 있습니다. 다양한 유형의 유압 펌프의 오일 흡입 높이는 다르며 일반적으로 HS ≤ 0.5m를 취합니다. 유압펌프를 오일탱크의 액체수위보다 낮게 설치하여 역류현상을 형성하는 경우(HS가 음수일 경우), 유압펌프의 오일흡입구의 진공도를 낮추는 것이 더욱 유리합니다.

위의 예에서 알 수 있듯이 유압 펌프의 특정 속도 조건에서 캐비테이션을 피하기 위해서는 유압 펌프의 흡입구에서의 총 압력을 최대한 높여야 한다. 구체적인 대책은 다음과 같은 측면에서 취할 수 있다.

① 펌프의 흡입관 직경을 늘려 액체의 흐름속도를 줄인다.

② 유압펌프와 오일탱크의 액면 높이 사이의 높이를 짧게 해주세요.

③ 오일흡입관 끝단에는 대용량 필터를 사용하고 유압펌프를 오일탱크의 오일 속에 담가(그림n) 저항손실을 줄인다.

④ 고유량 펌프는 고가형 오일 탱크를 채택합니다. 즉, 오일 탱크가 유압 펌프 위에 설치(그림 o)되어 역류를 형성합니다.

⑤ 보조 펌프는 일정한 압력으로 오일을 주 유압 펌프의 흡입구로 공급하도록 설정된다. 예를 들어, 도 P에 도시된 유압 시스템에서 보조 펌프 1은 주 유압 펌프 2 및 3(둘 다 동일한 유압 모터 4에 의해 구동됨)의 흡입구에 압력 오일을 공급하고, 흡입 압력은 릴리프 밸브 5에 의해 설정된다. 펌프 2 및 펌프 3의 최대 배출 압력은 각각 릴리프 밸브 6 및 7에 의해 설정된다.

⑥ 가압 오일 탱크를 사용합니다. 즉, 오일 탱크를 닫고 저압 공기를 오일 탱크에 주입합니다. 그림 Q와 같이 가압 오일 탱크의 구성 및 원리: 유압 펌프 2는 완전히 닫힌 오일 탱크 9에서 오일을 빨아들이고 오일 탱크는 여과되고 건조한 공기로 채워집니다. 충전 압력(대기압보다 약간 높음)은 감압 밸브 5에 의해 설정되며 일반적으로 0.05 ~ 0.07MPa입니다. 부적절한 압력을 방지하기 위해 공기압 안전 밸브 4, 전기 접촉 압력 게이지 3 및 알람이 설정됩니다. 연료 탱크의 압력을 높이면 오일의 공기 함량이 증가하므로 가압 연료 탱크는 특수한 경우(예: 제트 여객기의 유압 시스템 등)에만 사용됩니다.

⑦ 저온에서 사용되는 펌프의 경우 오일 온도가 낮고 점도가 높아 캐비테이션이 발생하지 않도록 오일 탱크 내 오일에 가열 조치를 취해야 합니다.

유압 펌프의 흡입 성능은 펌프 자체의 구조와만 관련이 있다는 점에 유의해야 합니다. 기어 펌프와 스크류 펌프의 흡입 통로는 비교적 매끄러워서 흡입 성능이 더 좋습니다. 베인 펌프와 플런저 펌프의 흡입 성능은 흡입 밸브 분배 메커니즘의 저항으로 인해 좋지 않습니다. 흡입 밸브의 유동 저항이 가장 크고 흡입 성능이 가장 나쁩니다.

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