실린더 쿠션

※ 실린더 쿠션

 1.    쿠션 경계치 : v > 0.1m/s

 2.    1/2mv² < P_D ×A_D ×S_D          P_D = F_Br /A_D

 3.    브레이크 힘 :F_Br

 4.    실린더 최고 허용 압은 댐핑 압(P_D)을 초과하면 안 된다.

 5.    수평 설치 시 F_Br =P₁ A₁ + m×a – (R + P₂ × A_D)

수직 설치 시 F_Br =P₁ A₁ + m×a + G – (R + P₂ × A_D)

 6.    댐핑핀이 댐핑 부시에 닿으면 오일은 쓰로틀v/v를 통하여 흘러야 된다. 이때 생성되는 압이 피스톤에 브레이크 작용(쿠션)을 한다. 쓰로틀면적(A_tr)이 일정한 경우 피스톤 속도 v가 클수록 피스톤은 더 큰 감속이 된다. 쓰로틀v/v를 가진 표준 실린더는 대부분의 적용에 적합하다.

최고 속도(v_max)로 운동중인 부하를 선형적(linear)으로 정지시키기 위하여 브레이크 거리가 이용된다. 이때 나타나는 감속(a)은 일정하다.

이상적인 댐핑 방법은 쓰로틀 단면적 조정 또는 감압v/v 이용.

☆ 쓰로틀 조정 : 빠른 속도의 실린더 또는 특수 브레이크 실린더에 이용.

※ 쿠션 계산 예 : 용광로 투입구 개폐 작동 고속 유압 실린더 (하부측에서 댐핑필요)

G = 5000kgf (피스톤+로드+연결봉+상부로+하부로+10%부가)

댐핑 시작 시 피스톤 v=3m/s         상부압 P₁=30bar        피스톤 면적 A₁

로드축 배압 P₂=4bar        작동유 비중량 g =910kgf/m³      피스톤 지름 d₁=160mm

브레이크 거리 s_D=0.25m    로드 지름 d₂=70mm       가이드에서 마찰력 R=250kgf

댐핑된 지름 d’=90mm      유량계수 z=0.8

１)            v=3m/s    s_D=0.25m       v²=2as     a=v²/2s = 3² /2 ×0.25 =18m/s²

A₁=p/4 d₁² =201cm²        A_D=p/4(d₁² – d’²) = 137cm²

２)            F_Br = P₁ A₁ +m ×a + G – (R + P₂ A_D ) = 19406kgf

３)            P_D= F_Br / A_D =19406kgf/137cm²=141bar

４)            s=1/2at²      t : 브레이크 시간     t  = 2s/a  =  0.5/18 = 0.17s

５)            Q= A_D × P_D = A_tr v_tr   Q=A ×z (2DP/r)^1/2    A_tr = A_D ×v_D / v_tr = A_D v_D  / z (2 P_D /r)^1/2     z : 유량계수(0.8)

u=3m/s  à  0m/s   t=0.17s

t =0.12s인 경우 u = a ×t=18m/s² ×0.12s = 2.16m/s   댐핑속도 v_D= 3 – 2.16 =0.84m/s    A_D=137cm² P_D =141bar

A_tr = 137cm² 84cm/s   /   0.8 (2×141bar/910kg/m³)^1/2 = 0.825cm²  (=11508cm³/s   /   13948.53cm/s)  

t =0.12s인 경우 s = 1/2at² =1/2 ×18 ×0.12² =12.96cm (댐핑길이)

 

브레이크시간t(s)	피스톤속도v(cm/s)	브레이크거리s(cm)	쓰로틀 면적ADr(cm2)
0.00	300	0.00	2.94
0.04	228	1.44	2.23
0.08	156	5.75	1.53
0.12	85	12.96	0.83
0.14	50	17.64	0.49
0.16	11	23.04	0.11
0.17	0.00	25.0	0.00