단일 대 이중 작용 실린더 기계 공학 주요 추세

기계 공학에서 실린더는 역동 엔진의 핵심 구성 요소로서 작동 원리가 시스템의 전력 출력 및 효율성에 직접적으로 영향을 미칩니다.작업 액체가 피스톤과 상호 작용하는 방법을 기반으로, 실린더는 일반적으로 단일 작용 또는 이중 작용으로 분류됩니다.이 두 종류의 실린더를 이해하면다른 엔진 유형에 대한 진화는 기계 공학 전문가에게 중요합니다..

단일 작용 실린더는 비교적 간단한 설계로 작동 유체가 피스톤의 한쪽에만 힘을 가하는 것을 특징으로합니다. 이것은 피스톤이 한 방향으로만 전력을 생성한다는 것을 의미합니다.그 반전 운동은 부하 저항과 같은 외부 힘에 의존합니다., 스프링, 다른 실린더에서 동기화 된 움직임, 또는 플라이 휠 관성. 이 설계의 장점은 구조적 단순성, 낮은 제조 비용 및 더 쉬운 유지 보수입니다.

단일 작용 실린더는 다양한 교차 엔진에서 광범위하게 사용되고 있습니다. 가솔린 및 디젤 엔진과 같은 내연 엔진에서는 단일 작용 실린더가 거의 보편적으로 채택됩니다.그들은 또한 스털링 엔진과 특정 증기 엔진과 같은 외부 연소 엔진에도 나타납니다.엔진 이외에도 이러한 실린더는 일반적으로 펌프와 수압 액추에에 사용된다.

단일 작용 실린더 의 작동 방식 은 간단 하다. 작동 유체 (압축 공기 또는 증기) 가 실린더 에 들어오면, 주동기 를 한 방향으로 밀어내어 전력을 발생 시킨다.액체 공급이 중단되거나 고갈되면, 외부 힘은 피스톤을 초기 위치로 되돌려줍니다. 예를 들어, 기본적인 공기 단행 실린더에서, 압축 공기가 한쪽 끝에서 피스톤을 앞으로 밀어 넣습니다.내부 스프링이 공기 압력이 풀릴 때 그것을 반환하는 동안이러한 실린더는 공기 펀치 또는 클램프와 같은 신속하고 간헐적인 움직임을 필요로하는 응용 프로그램에 이상적입니다.

• 내부 연소 엔진:가솔린 엔진과 디젤 엔진은 단일 작용 실린더를 표준 구성으로 사용합니다.연소 압력이 펌프를 아래로 몰고, 크랭크 샤프트 회전과 다른 실린더의 움직임이 회귀를 촉진하는 경우.
• 스털링 엔진:이러한 외부 연소 엔진의 일부 버전은 피스톤 반환을 위해 스프링이나 반중량으로 단일 작용 설계가 사용됩니다.
• 펌프:단일 작용 실린더는 수동 물 펌프의 예로 유체 전송을 위해 펌프 펌프를 구동합니다.
• 수압 가동기:이것은 잭과 같은 애플리케이션에 강력한 일방적인 추진력을 생성합니다.

단행성 실린더와 달리, 이중행성 실린더는 작동액이 피스톤 양쪽을 대대로 압력을 가하는 것을 허용합니다.우수한 제어 및 효율성을 위해 양방향 전력 생산을 가능하게합니다.이 설계는 액체의 누출을 방지하기 위해 채우기 상자와 같은 밀폐 메커니즘과 함께 실린더 끝의 한쪽에 막대기를 통과해야합니다.

증기 기관에서 유행하지만, 이중 작용 실린더는 다른 엔진 유형에서 덜 일반적이지만 양방향 힘 발생이 필요한 수압 및 공기 시스템에서 널리 사용됩니다.예를 들어 발굴기와 크레인.

이중 작용 실린더는 피스톤의 반대편에 배치 된 두 개의 포트를 통해 작동합니다. 한 포트에 들어가는 유체는 피스톤을 구동하고 반대 포트에서 배기가스,액체의 흐름 방향이 변할 때 과정이 역전되는 경우기압 버전에서는, 어느 쪽 끝에 들어오는 압축 공기가 피스톤의 움직임 방향과 속도를 정확하게 제어합니다.

• 증기 엔진:이들은 일반적으로 증강된 전력 출력 및 효율을 위해 이중 작용 실린더를 사용하며, 대등한 증기 입력을 통해 크랭크 샤프트 회전을 운전합니다.
• 수압 가동기:발굴기 버킷과 크레인 부름과 같은 양방향 힘을 필요로 하는 장비에 필수적입니다.
• 류메틱 액추에이터:기계식 팔과 밸브를 제어하는 자동화 시스템에서 사용된다.

대기 및 빔 엔진과 같은 초기 증기 엔진은 주로 광산 펌프와 같은 일방적인 힘 응용에 적합한 단일 작용 실린더를 사용했습니다.제임스 와트의 회전 빔 엔진 개발은 기계적 드라이브에서 보다 원활한 전력 전달을 위해 이중 작용 실린더의 중요성을 강조했습니다.리처드 트레비티크의 고압 엔진은 나중에 증기 엔진의 표준으로 이중 작용 디자인을 확립했습니다.일부 고속 변종은 내부 연소 엔진 설계와 유사한 개념인 피스톤 막대를 제거하는 통합 크로스 헤드 (crosshead) 를 가진 단일 작용 원리를 다시 도입했지만.

증기 엔진과 달리, 거의 모든 내연기관에서는 연결 막대 손목 핀을 포함하는 통합 된 기동으로 단일 작용 실린더를 사용합니다.이것은 피스톤 냉각과 지역적 과열을 방지하기 위해 결정적 인 효율적인 캔케스 윤활을 촉진하는 동시에 크로스 헤드 및 피스톤 막을 제거합니다..

소형 2차전 가솔린 엔진은 캔크하이스 압축을 사용하며, 피스톤의 하면을 공기 압축기로 사용하면서 전력 생산을 위해 단일 작용 분류를 유지합니다. Early gas engines like Étienne Lenoir's 1860 design initially mimicked steam engine double-acting configurations but rapidly transitioned to single-acting designs due to bearing load considerations and combustion chamber requirements.

주목할만한 예외는 고연방 부러기용 매우 큰 가스 엔진과 Burmeister & Wain의 1930 년대의 해상 2 시간 이중 작용 디젤 엔진으로 일부 단위는 24 회를 공급합니다.1000마력그러나, 이중 작용 내연연소 설계는 희귀하게 남아있었고, 1930년대의 미국 잠수함에서 H.O.R 엔진과 같은 눈에 띄는 실패로 인해 전통적인 단일 작용 단위로 교체되었습니다..

수압 실린더는 압력유로 가동되는 기계적 액추에이터, 특히 건설 장비, 제조 기계 및 토목 엔지니어링 프로젝트에서 다양한 응용 프로그램을 제공합니다.운영 요구에 기반한 단일 및 이중 작용 원칙을 활용하는 것.

단일 작용과 이중 작용 실린더는 두 가지 기본 기계 공학 솔루션을 나타냅니다. 각각은 특정 애플리케이션에 대한 다른 장점을 제공합니다.단행성 디자인은 비용 효율적인 단방향 응용 프로그램에서 우수하지만, 이중 작용 변종은 양방향 작업에 더 높은 제어와 효율성을 제공합니다. 지속적인 기술 발전은 실린더 설계의 지속적인 혁신을 보장합니다.산업 전반에 걸쳐 점점 더 효율적이고 신뢰할 수 있는 전력 솔루션을 제공.