[논문]스풀형 압력제어밸브의 동특성 해석

문강현; 허준영

doi:10.7839/ksfc.2018.15.4.061

스풀형 압력제어밸브의 동특성 해석
An Analysis of the Dynamic Characteristics of a Spool Type Pressure Control Valve 원문보기

드라이브ㆍ컨트롤 = Journal of drive and control, v.15 no.4, 2018년, pp.61 - 66

문강현 (Graduate School, Korea University of Technology and Education) , 허준영 (School of Mechatronic Engineering, Korea University of Technology and Education)

Abstract ▼ AI-Helper

Almost every hydraulic system is equipped with a pressure relief valve, to maintain working pressure of the system at a pre-determined level. Thus, dynamic characteristics of such a relief valve, in conjunction with other hydraulic components, are important in designing the hydraulic control system. The single stage pressure relief valve is dynamically undesirable, due to relatively low viscous damping, that causes high frequency oscillations. This problem is overcome by introducing orifices in the inner pilot line, and drain line. In this study, for the single stage spool type pressure relief valve, the system equations were derived through an adequate linearisation and several simplifications were made, to use the transfer function formulation technique. All coefficients were evaluated and used, to make some results by using Matlab software. Results of analysis are compared with experimental results. In this study, parameters affecting stability of valve design are determined and suggested relative to the design.

주제어

표/그림 (9)

그림 Fig. 3 Block diagram of a pressure control valve
그림 Fig. 1 Schematic diagram of a spool type pressure control valve
그림 Fig. 2 Model diagram
표 Table 1 Parameters used in system modeling
그림 Fig. 4 Bode diagram of open loop transfer function
그림 Fig. 5 Bode diagram of open loop transfer function
그림 Fig. 6 Hydraulic circuit of counter balance valve with load simulator
그림 Fig. 7 Hydraulic components arrangement
그림 Fig. 8 Comparision of the step responses

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 릴리프 밸브를 설계하거나 유압시스템을 설계하는데 지침을 제공하기 위하여 직동형 릴리프 밸브에 대하여 수학적 모델링을 통해 선형화된 수식을 유도하고, 이를 설계에 지침을 줄 수 있는 파라미터의 형태를 유지하는 전달함수의 형태로 나타내었다. 상용 소프트웨어를 사용한 주파수응답 해석을 통하여 아래의 결론을 얻었다.

제안 방법

대상으로 하는 릴리프 밸브에 스탭입력을 주기 위해 압력을 설정하는 조정나사 부분을 ∅ 10mm로 가공하여 서보실린더 피스톤과 연결된 푸쉬핀을 삽입하였다.
7에 부품을 배치한 실험장치를 나타낸다. 대상의 릴리프 밸브 공급포트에 압력센서를 설치하여 작동중 압력의 변화를 NI DAQ보드를 통해 컴퓨터에 저장하였다.
식 (2)~(4)에 사용된 유량-압력계수와 유량게인은 식 (5)와 (6)을 사용하여 계산하였다. 스풀의 점성마찰계수 B_p는 구하기가 어려워 경험에 근거하여 추정하였다. 사용된 파라미터를 정리하여 Table 1에 나타낸다.
스풀형 압력제어밸브에 대한 수학적 모델링의 타당성을 조사하기 위해 대상의 밸브를 사용한 스탭응답을 조사한다. 실험을 위한 유압회로도를 Fig.
본 연구에서는 직동형 릴리프 밸브에 대하여 수학적 모델링을 통해 선형화된 수식을 유도하고, 이를 설계에 지침을 줄 수 있는 파라미터의 형태를 유지하는 전달함수로 나타내었다. 이론적 모델링 결과는 실험을 통해 확인하였고, 주파수응답을 사용하여 시스템 안정성에 영향을 주는 파라미터를 해석하여 설계의 지침을 제시하였다.

대상 데이터

대상으로 하는 릴리프 밸브에 스탭입력을 주기 위해 압력을 설정하는 조정나사 부분을 ∅ 10mm로 가공하여 서보실린더 피스톤과 연결된 푸쉬핀을 삽입하였다. 전기유압서보장치 TP511을 사용하였는데 정착시간이 약 0.05s이다. Fig.

성능/효과

본 연구에서는 직동형 릴리프 밸브에 대하여 수학적 모델링을 통해 선형화된 수식을 유도하고, 이를 설계에 지침을 줄 수 있는 파라미터의 형태를 유지하는 전달함수로 나타내었다. 이론적 모델링 결과는 실험을 통해 확인하였고, 주파수응답을 사용하여 시스템 안정성에 영향을 주는 파라미터를 해석하여 설계의 지침을 제시하였다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	직동형 릴 리프 밸브의 특징은 무엇인가?	그리고 릴리프 밸브는 항상 다른 유압부품과 연동되기 때문에 유압제어시스템 설계에 있어서 릴리프 밸브의 동적 특성은 매우 중요하다1-3). 직동형 릴 리프 밸브는 고주파 진동을 유발시키는 낮은 감쇠계수를 갖기 때문에 별로 바람직하지 않은 동특성을 가지고 있다. 이 문제점은 파일럿 관로와 드레인 관로에 오리피스를 사용하므로 간단히 극복될 수 있다4) 고 알려져 있다.
	유압제어시스템 설계에 있어서 릴리프 밸브의 동적 특성이 중요한 이유는 무엇인가?	거의 모든 유압회로에는 미리 설정한 압력으로 시스템압력을 제한하고자 릴리프 밸브가 사용되고 있다. 그리고 릴리프 밸브는 항상 다른 유압부품과 연동되기 때문에 유압제어시스템 설계에 있어서 릴리프 밸브의 동적 특성은 매우 중요하다1-3). 직동형 릴 리프 밸브는 고주파 진동을 유발시키는 낮은 감쇠계수를 갖기 때문에 별로 바람직하지 않은 동특성을 가지고 있다.
	직동형 릴 리프 밸브의 고주파 진동을 유발시키는 낮은 감쇠계수 문제를 해결할 수 있는 방법은 무엇인가?	직동형 릴 리프 밸브는 고주파 진동을 유발시키는 낮은 감쇠계수를 갖기 때문에 별로 바람직하지 않은 동특성을 가지고 있다. 이 문제점은 파일럿 관로와 드레인 관로에 오리피스를 사용하므로 간단히 극복될 수 있다4) 고 알려져 있다. 지금까지 수행된 압력제어밸브에 대한 연구로 C.

참고문헌 (9)

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상세보기
G. Licsko, A. Champneys and C. Hos, "Dynamical Analysis of a Hydraulic Pressure Relief Valve", Proceedings of the World Congress on Engineering Vol II, London, 2009.
J. W. Kim, Static and Dynamic Characteristics Analysis of a Balance Piston Type Relief Valve, Master Thesis, 2004.

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