With recent oil price increases, the fuel efficiency of hydraulic excavators has become a serious issue. Researchers have considered weight lightening by high pressurization in order to improve the efficiency of the excavator and pump controlled actuation (PCA) and to reduce pressure loss of hybrid and valves using mechanical inertia. However, high pressurization is not very effective because the excavator operates at a low speed; a hybrid is inefficient because little accumulated inertial energy is accumulated; and PCA is ineffective because control precision and responsibility are low. In this study, a method to minimize air and gas in hydraulic oil has been presented as a simple and new way to increase hydraulic efficiency.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제37권6호
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pp.638-643
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2013
유압시스템의 출력밀도를 높이기 위해 고압화, 대형화 되고 있으나, 유압동력 발생장치(HPU)를 구동할 때 110 dB(A) 정도의 높은 소음이 발생한다. 최근 산업안전규제 강화와 작업장 환경개선 요구 등으로 인하여 HPU의 소음저감을 위한 방안으로 실외나, 지하에 별도의 설치공간을 만들어 HPU를 이용하는 경우가 있었으나, 배관에서의 작동유 유동마찰로 인한 동력손실과 고장 났을 때 신속하게 대응하는데 문제가 있었다. 본 연구에서는 HPU의 동력변환 과정에서 필수적으로 발생되는 소음을 효과적으로 차폐시키면서 동력손실을 저감시키는 방음챔버(chamber)를 채용하여 소음특성을 개선하는 연구를 실험적으로 하였다.
In this paper, the hydraulic oil pressure distributions are measured in the clearance gap between a stationary piston and moving cylinder apparatus. The results showed that the hydrodynamic pressure distributions are highly affected by the speed of cylinder and further experimental and analytical studies are required to obtain more accurate results. Therefore present experimental method can be used to enhance the performance of various hydraulic components adopting the piston-cylinder mechanism.
농용트랙터의 전방차축 현가장치는 노면으로부터 발생하는 진동의 영향을 줄일 수 있기 때문에 트랙터의 대형화, 고속화의 추세에 맞춰서 승차감과 조향감을 향상시키는 데 중요한 역할을 한다. 전방차축의 현가장치는 트랙터의 차체 무게에 의한 부하가 크고, 또한 유압 펌프를 비롯한 유압시스템이 존재하기 때문에 유압식 회로로 구성하는 것이 바람직하다. 하지만, 현가장치의 유압회로를 개발하는데 있어서 실제 시스템을 구성하여 실제 실험을 통한 개발에는 비용과 시간이 많이 필요하다. 본 연구에서는 유압식 전방차축 현가장치에 필요한 유압회로부 개발을 위하여 시뮬레이션 기법과 요인시험 장치를 이용 적정 유압회로를 설계하고자 하였다. 이를 위하여 어큐뮬레이터, 가변 오리피스, 릴리프밸브, 체크밸브 등으로 구성된 유압 현가요인 시험 장치를 설계 제작하였으며, 현가 부품인 실린더 행정, 속도, 전달되는 힘을 측정하고, 유압 해석 프로그램인 SimulationX를 이용 구성된 유압회로 부품에 측정값을 입력하여 실제 조건과 유사한 동특성을 나타내는 전방차축 현가요인 시뮬레이션 모델을 개발하였다. 개발된 시뮬레이션 모델을 이용하여 실제 시험조건과 같은 가진 조건을 부여하여 개발 현가장치의 특성 값 변동에 따른 현가 성능을 구명하였다. 이를 위해 시뮬레이션 상에서 120 마력 트랙터 무게의 50% 수준에 해당하는 2,000 kg의 부하가 존재하는 상태에서 현가장치의 유/무에 따른, 감쇠 계수의 변화에 따른 스프링상 질량의 RMS 가속도를 비교하였다. 입력 가진으로는 1 Hz, 4 Hz, 8 Hz의 진동수에 각각 10 mm, 6.4 mm, 3.2 mm의 진폭을 인가하였다. 시뮬레이션 결과, 1 Hz에서는 현가장치가 있는 경우 최대 55.9% 개선되었고, 4 Hz에서는 최대 3.9 % 개선되었고, 8 Hz에서는 최대 61.4%까지 개선되었다. 이는 4 Hz의 경우에는 2,000 kg의 부하에 해당하는 고유 진동수 대역에 해당하기 때문에 그 감쇠 효과가 없는 것으로 나타났다. 하지만, 다른 주파수 대역에서는 현가장치가 효과적으로 작동하는 것을 나타내었다. 설계한 전방차축 현가 유압회로부를 시뮬레이션을 통하여 분석한 결과, RMS 가속도의 개선이 명확하게 이루어지는 것을 확인하였으며 입력 주파수 변화에 따라 감쇠특성도 나타나는 것을 확인하였다. 추후 연구에는 설계한 유압회로부와 관련 부품을 설계 제작하여 실제 트랙터에 장착 그 성능을 검증할 예정이며, 노면조건에 따라 감쇠성능을 유지하기 위한 반능동형 또는 적응형 현가장치 제어 기술을 적용하여 개선된 현가성능을 확보하기 위한 연구를 수행할 예정이다.
Hydraulic actuator is a primary component of the hydraulic valve systems. In this study, the thrust performance of hydraulic actuator was studied with different values of viscosity of hydraulic oil and rod diameter. Numerical analysis was performed using the commercial CFD code, ANSYS with 2-way FSI(Fluid-Structure Interaction) method and $k-{\varepsilon}$ turbulent model. Results show that increase in viscosity of hydraulic oil reduces the thrust of hydraulic actuator. In order to satisfy the output required of the actuator, it is necessary to compensate for the operating pressure. The results of pressure, velocity and thrust efficiency distributions in the hydraulic actuator were graphically depicted.
베인형 펌프, 모터 등의 마찰, 마모특성에 관해서 많은 연구가 있었으나, 베인펌프는 구조로부터의 제약이 많기 때문에, 대용량, 고압, 고속화라는 일련의 요구를 만족시키는 것이 쉽지 않아, 그 요구에 부응하기 위해 지금까지의 연구가 내마모성 작동유, 표면처리 기술, 특수 베인기구등의 개발을 제약에 부딪칠 때마다 필요에 따라 한결같이 경험적으로 이루어졌으며, 측정에 대한 면에서도 동적 조건 하에서의 측정은 거의 없으며, 해석에 관해서도 일반성이 상당히 결여된 상태라 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 유압 베인펌프의 베인과 캠링간의 접동 모델로써 동적 마찰 실험장치를 제작하여, 베인 선단의 마찰력을 측정하고 이를 기초로 하여 실기 유압 베인펌프의 베인과 켐링내면간의 접동부에 관한 마찰특성을 추정하는 것을 목적으로 하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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