게이트 드라이브 소개
Ryszard Daniel, Tim Paulus, 유압 프로젝트의 잠금 게이트 및 기타 폐쇄 , 2019
11.3.7 유압 모터
유압 모터는 유체 압력을 회전 운동으로 변환합니다 . 유압 펌프의 가압된 유체는 유압 모터의 기어, 피스톤 또는 날개를 밀어 모터 출력 샤프트를 회전시킵니다. 유압 모터는 충분한 토크 용량을 사용할 수 있는 직접 구동 응용 분야에 사용하거나 기어 감소를 통해 사용할 수 있습니다. 대부분의 유압 모터는 가역 회전 및 제동 조건에서 작동해야 합니다. 유압 모터는 상대적으로 낮은 속도와 높은 압력에서 작동해야 하는 경우가 많으며 정상 작동 시 온도와 속도가 크게 변할 수 있습니다. 유압 모터는 매우 높은 토크를 제공할 수 있습니다. 게이트 드라이브 응용 분야에서 유압 모터는 종종 기계식 드라이브( 그림 3.151b 및 11.23 ), 특히 피니언 기어와 결합됩니다. 그림 11.23 의 개략도는 뉴올리언스의 LPV 149 섹터 게이트용 피니언 기어를 구동하는 유압 모터를 보여줍니다. 이는 미국의 많은 섹터 게이트와 유럽의 다중 롤링 게이트 애플리케이션의 경우입니다. 롤링 게이트 응용 분야에서 유압 모터는 기계식 윈치의 원동력이 되는 경우가 많습니다( 그림 11.8 ). 그림 11.24 의 사진에 표시된 것처럼 유압 모터는 기어박스의 입력이 될 수도 있습니다. 이는 브레머하펜 어업 항구 잠금실에서 롤링 게이트를 구동하기 위해 사용되는 시스템입니다.
유압 모터에는 기어, 피스톤, 베인의 세 가지 유형이 있습니다. 기어 모터는 소형이며 적당한 효율로 정격 전력 수준에서 지속적인 서비스를 제공합니다. 이 제품은 더러운 환경에서 사용할 때 고려해야 할 유압 오일 오염에 대한 높은 내성을 가지고 있습니다. 외부 기어 모터는 하나의 하우징에 들어 있는 한 쌍의 일치하는 기어로 구성됩니다. 두 기어 모두 동일한 톱니 형태를 가지며 가압된 유체에 의해 구동됩니다. 하나의 기어는 출력 샤프트에 연결되고 다른 하나는 아이들러에 연결됩니다. 가압된 유체는 기어가 맞물리는 지점에서 하우징으로 들어갑니다. 이는 기어를 강제로 회전시키고 하우징 주변에서 저항이 가장 적은 경로를 따릅니다. 유체는 모터 반대쪽에서 낮은 압력으로 배출됩니다. 기어와 하우징 사이의 정밀한 공차는 유체 누출을 제어하고 체적 효율성을 높이는 데 도움이 됩니다. 기어 모터에는 지로터, 차동 기어 모터, 롤러-제로터 등 여러 가지 변형이 있습니다. 이러한 모든 변형은 마찰 손실을 줄이면서 더 높은 토크를 생성합니다.
모든 유압 피스톤 모터는 고정 용량 버전과 가변 용량 버전으로 제공됩니다. 사용 가능한 가장 일반적인 유형의 유압 모터는 축 피스톤 유형입니다. 액시얼 피스톤 유압 모터는 체적 효율이 높습니다. 이를 통해 가변 토크 또는 유체 점도 조건에서 일정한 속도를 유지할 수 있습니다. 액시얼 피스톤 유압 모터는 다양한 하중 조건에 가장 잘 적응하는 모터 중 하나입니다. 스와시 플레이트(Swash Plate)와 벤트 축(Bent Axis)을 포함한 두 가지 기본 디자인 유형으로 제공됩니다. 스와시 플레이트 디자인이 가장 일반적으로 사용 가능하지만 구부러진 축 디자인이 가장 안정적이고 일반적으로 더 비쌉니다.
레이디얼 피스톤 유압 모터는 구동 샤프트에 실린더 배럴이 부착되어 있으며 일반적으로 액시얼 피스톤 유압 모터보다 더 많은 토크를 생성할 수 있습니다. 그러나 속도 범위가 제한되어 있으며 유압유 오염에 더 민감합니다. 배럴에는 방사형 보어에서 왕복하는 여러 개의 피스톤이 포함되어 있습니다. 외부 피스톤 끝은 스러스트 링을 지지하고 가압된 유체는 실린더 배럴 중앙의 핀틀을 통해 흘러 피스톤을 바깥쪽으로 구동합니다. 피스톤이 스러스트 링을 밀고 반력이 배럴을 회전시킵니다. 피스톤 스트로크를 변경하기 위해 슬라이드 블록을 측면으로 이동시켜 모터 변위를 변경합니다. 실린더 배럴과 하우징의 중심선이 일치하면 유체 흐름이 없으므로 실린더 배럴이 멈춥니다. 슬라이드를 중앙을 지나 이동하면 모터 회전 방향이 반전됩니다. 레이디얼 피스톤 모터는 매우 효율적이며 상대적으로 높은 토크에 적합합니다. 많은 USACE 섹터 게이트 드라이브에서는 방사형 피스톤 유압 모터가 사용됩니다. 그림 11.23 에 표시된 유압 모터는 방사형 피스톤 유형이며 260Nm/bar의 토크를 제공합니다. 정격 속도는 50rev/min입니다. 유압 모터는 피니언 기어를 구동하고, 피니언 기어는 다시 섹터 게이트의 랙 기어를 구동합니다.
베인 모터는 소형이고 설계가 단순하며 신뢰성이 높으며 정격 조건에서 전반적인 효율이 좋습니다. 그러나 저속 기능은 제한되어 있습니다. 베인 모터는 스프링이나 유체 압력을 사용하여 베인을 확장합니다. 베인 모터에는 로터에 의해 구동되는 구동축에 슬롯형 로터가 장착되어 있습니다. 로터 슬롯에 밀접하게 장착된 베인은 방사형으로 움직여 캠 링을 밀봉합니다. 링에는 전이 섹션 또는 램프로 연결된 두 개의 주요 방사형 섹션과 두 개의 작은 방사형 섹션이 있습니다. 베인 모터는 일반적으로 2포트 또는 4포트 구성을 사용합니다. 4포트 모터는 2포트 모터 속도의 약 절반으로 두 배의 토크를 생성합니다. 베인형 모터의 높은 시동 토크 효율성으로 인해 호이스트 윈치 드라이브에 적응할 수 있어 모터가 높은 부하에서도 시동할 수 있습니다. 베인 모터는 우수한 작동 효율을 제공하지만 피스톤 모터만큼 높지는 않습니다. 베인 모터의 수명은 일반적으로 피스톤 모터의 수명보다 짧습니다.