개방력은 기계적 씰의 설계 및 선정에 있어 중요한 매개변수입니다. 이 블로그 게시물에서는 개방력에 영향을 미치는 요인들을 심층적으로 살펴보고, 총 개방력을 결정하는 데 필요한 계산 과정을 안내합니다. 기계적 밀봉.
스프링 힘, 유압력, 마찰력, 그리고 접착력이라는 네 가지 주요 요소를 살펴보겠습니다. 각 요소에 대한 기본 원리를 설명하고, 각 요소가 전체 개방력에 미치는 영향을 정량화하는 방법을 보여주는 자세한 공식과 계산 예시를 제시합니다.
오프닝 포스란 무엇인가
리프트오프 힘이라고도 하는 개방력은 기계적 씰 설계 및 작동에 중요한 변수입니다. 이는 씰에 작용하는 폐쇄력을 극복하는 데 필요한 힘을 의미합니다. 물개 얼굴, 분리되어 두 면 사이에 유체막을 형성합니다. 이 유체막은 두 면 사이의 직접 접촉을 방지하고, 마모를 최소화하며, 열 발산을 돕기 때문에 씰의 적절한 작동에 필수적입니다.
개방력에 영향을 미치는 요인
스프링력
스프링 힘은 기계적 씰의 개방력을 결정하는 주요 요소 중 하나입니다. 기계적 씰은 일반적으로 코일 스프링이나 풀무씰 표면에 일정한 폐쇄력을 제공합니다. 스프링 힘은 작동 중 씰 표면 사이의 접촉을 유지하고 마모나 열 팽창을 보상합니다.
스프링 힘의 크기는 스프링 설계, 재질 및 압축에 따라 달라집니다. 씰 제조업체는 종종 자사 제품의 스프링 힘 데이터를 제공하며, 이 데이터는 개방력 계산에 사용될 수 있습니다.
유압력
유체 압력력이라고도 하는 유압력은 개방력에 중요한 영향을 미칩니다. 이 힘은 씰 표면에 작용하는 유체 압력에 의해 생성됩니다. 유압력은 씰 표면을 밀어내어 닫힘력에 대항하고 유체막 형성을 돕습니다.
유압력의 크기는 유체 압력, 씰 면의 형상, 그리고 씰의 균형비에 따라 달라집니다. 균형비는 유체 압력에 노출되는 씰 면 면적의 비율을 결정하는 설계 변수입니다.
마찰력
마찰력은 씰 면 사이의 상대 운동을 방해하는 저항력입니다. 기계적 씰에서 마찰력은 회전하는 씰 면과 고정된 씰 면 사이의 접촉으로 인해 발생합니다. 이 힘은 표면 마감, 재료 특성, 그리고 면 사이의 접촉 압력에 따라 달라집니다.
마찰력은 기계적 씰의 닫는 힘에 영향을 미치며, 적절한 씰 작동을 달성하기 위해서는 마찰력의 크기를 여는 힘으로 극복해야 합니다.
접착력
접착력(또는 스틱션력이라고도 함)은 씰 표면이 밀착되어 있을 때 발생하는 인력입니다. 이 힘은 반데르발스 힘과 같은 분자 상호작용의 결과이며, 표면 특성, 오염 물질 또는 유체 필름의 존재 여부에 영향을 받습니다.
특정 적용 분야에서는 접착력이 중요할 수 있으며, 특히 씰 표면이 매우 광택이 나거나 점성 유체를 다루는 경우가 그렇습니다.
개방력 계산
스프링 힘 계산
스프링 힘(Fs)는 후크의 법칙을 사용하여 계산됩니다.
Fs = k × x
어디에:
- k는 스프링 상수(N/m)입니다.
- x는 스프링 압축(m)입니다.
예:
- 스프링 상수(k) = 10,000 N/m
- 스프링 압축(x) = 0.005m
Fs = 10,000 N/m × 0.005 m = 50 N
유압력 계산
유압력(Fh)는 다음 공식을 사용하여 계산됩니다.
Fh = P × A × B
어디에:
- P는 유체 압력(Pa)입니다.
- A는 씰면적(m²)입니다.
- B는 균형비율(단위없음)입니다.
예:
- 유체 압력(P) = 1,000,000 Pa(10 bar)
- 밀봉면적(A) = 0.0001m²
- 균형비율(B) = 0.8
Fh = 1,000,000 Pa × 0.0001 m² × 0.8 = 80 N
마찰력 계산
마찰력(Ff)는 다음 공식을 사용하여 계산됩니다.
Ff = μ × Fc
어디에:
- μ는 마찰 계수(단위 없음)입니다.
- Fc 스프링 힘과 기타 모든 닫는 힘을 포함하는 닫는 힘(N)입니다.
예:
- 마찰계수(μ) = 0.1
- 닫는 힘(Fc) = 100 N (앞서 계산한 스프링 힘 포함)
Ff = 0.1 × 100 N = 10 N
접착력 추정
접착력(Fa)은 표면 특성, 유체 특성, 환경 조건 등 다양한 요인에 따라 달라지므로 정확하게 계산하기 어렵습니다. 실제로 접착력은 실험 데이터나 경험식을 기반으로 추정하는 경우가 많습니다.
이 예에서 추정 접착력이 5N이라고 가정해 보겠습니다.
Fa = 5N
총 개방력
총 개방력(Fo)는 유압력과 접착력의 합에서 스프링력과 마찰력을 뺀 값입니다.
Fo = 에프h + Fa -Fs -Ff
이전 예제의 값을 사용합니다.
- 유압력(Fh) = 80N
- 접착력(Fa) = 5N
- 스프링 힘(Fs) = 50N
- 마찰력(Ff) = 10N
Fo = 80N + 5N – 50N – 10N = 25N
이 예에서 총 개방력은 25N입니다. 이 값은 폐쇄력을 극복하고 씰 면 사이에 유체 필름을 생성하는 데 필요한 최소한의 힘을 나타냅니다.
