엔지니어링 가이드 · 크기 및 선택 · 유압 리프트 실린더
리프트 실린더 크기
& 선택 가이드
힘 · 내경 · 스트로크 계산
잘못된 내경 크기를 선택하는 것은 리프트 실린더 사양에서 가장 큰 비용 손실을 초래하는 오류입니다. 실린더가 너무 작으면 필요한 힘을 생성하지 못하고, 너무 크면 에너지가 낭비되고 더 크고 비싼 유압 동력 장치가 필요하게 됩니다. 이 가이드에서는 하중 분석, 힘 계산, 내경 선택, 스트로크 결정 및 압력 등급 산정 등 전체 크기 산정 방법을 단계별로 설명하고, 가장 일반적인 적용 사례에 대한 예시를 제공합니다.
보어 선택
안전계수
리프트 실린더 · 크기 설계 엔지니어링 · 2026년 7월
참고 자료 · 주요 사이즈 공식 한눈에 보기
인장력
F = P × π/4 × D²
F = 힘(N), P = 압력(Pa), D = 내경(m)
반발력
F = P × π/4 × (D²−d²)
d = 막대 직경 — 환형 면적은 내경 면적보다 작습니다.
필요한 보어
D = √(4F / π×P)
최소 내경을 계산하고, 다음 표준 크기로 반올림합니다.
유량
Q = A × v
Q = 유량(m³/s), A = 내경(m²), v = 봉 속도(m/s)
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4단계 리프트 실린더 크기 결정 프로세스
승강기 실린더 크기 산정은 순차적인 과정입니다. 각 단계는 이전 단계를 기반으로 하며, 어느 단계에서든 오류가 발생하면 나머지 승강기 실린더 계산에 영향을 미칩니다. 따라서 네 단계는 순서대로 완료해야 합니다.
1
부하 분석
원기둥에 작용하는 모든 힘을 확인하십시오.
2
보어 선택
시스템 압력에서 필요한 힘을 얻기 위한 최소 내경을 계산하십시오.
3
스트로크 & 로드
좌굴에 필요한 이동 거리와 막대 직경을 결정하십시오.
4
압력 및 안전
파열 압력, 안전 계수 및 시험 요구 사항을 확인하십시오.
가장 흔한 크기 산정 오류는 1단계에서 발생합니다. 엔지니어들이 실제 작동 하중을 과소평가하는 것인데, 이는 승강기 실린더가 발생시켜야 하는 총 동적 힘(가속도, 마찰, 압력 손실 및 안전 계수 포함) 대신 명목 하중만을 사용하는 데서 비롯됩니다. 이러한 요소들을 고려하지 않고 명목 하중만을 기준으로 크기가 산정된 승강기 실린더는 시스템이 실제 최악의 작동 조건에 직면했을 때 고장으로 이어질 수 있습니다.
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1단계 — 하중 분석 및 힘 계산
리프트 실린더가 발생시켜야 하는 총 힘은 들어올리는 무게와 거의 같지 않습니다. 최악의 작동 조건을 가정할 때, 다섯 가지 하중 구성 요소를 파악하고 합산해야 합니다.
총 설계 인력: F_design = (F₁ + F₂ + F₃ + F₄) × 안전 계수. 이는 지정된 시스템 압력에서 리프트 실린더가 발생시켜야 하는 힘입니다. 이후의 모든 보어 계산에는 F₁이 아닌 F_design을 사용합니다.
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2단계 — 내경 선택
설계값(F_design)을 알면 선택한 리프트 실린더의 최소 내경은 시스템 작동 압력으로부터 계산됩니다. 표준 산업용 유압 시스템은 14~25MPa에서 작동하며, 선택한 압력이 내경 크기를 직접적으로 결정합니다. 압력이 낮으면 더 큰 내경이 필요하고, 압력이 높으면 더 작은 내경을 사용할 수 있습니다. 공식은 다음과 같습니다.
보어 계산 - 확장 스트로크
D_min = √( 4 × F_design / (π × P_system) )
D_min은 미터, F_design은 뉴턴, P_system은 파스칼 단위입니다. 이 값들을 밀리미터로 변환한 후, 다음 표준 내경 크기로 반올림하십시오.
| 내경 Ø (mm) | 면적 (cm²) | 16 MPa에서의 힘 | 20 MPa에서의 힘 | 25 MPa에서의 힘 | 일반적인 사용 |
|---|---|---|---|---|---|
| 50 | 19.6 | 31kN | 39kN | 49kN | 경량 플랫폼, 부두 가장자리, 소형 농업 |
| 63 | 31.2 | 50kN | 62kN | 78kN | 트랙터 후방 히치, 지게차 틸트 |
| 80 | 50.3 | 80kN | 100kN | 126kN | 가위형 리프트, 콤바인 헤더, 도크 플랫폼 |
| 100 | 78.5 | 126kN | 157kN | 196kN | 파종기 프레임 리프트, 고소 작업대 마스트 |
| 125 | 122.7 | 196kN | 245kN | 307kN | 중량 가위형 테이블, 전면 상단 기울임 장치(경량) |
| 150 | 176.7 | 283kN | 353kN | 442kN | 전면식 덤프트럭(40~60톤), 덤프트럭 호이스트 |
| 180 | 254.5 | 407kN | 509kN | 636kN | 전면식 덤프트럭, 60~100톤급, 중공업용 |
그만큼 리프트 실린더 이 제품군은 32mm부터 200mm까지의 내경을 지원합니다. 계산된 최소 리프트 실린더 내경보다 항상 한 단계 큰 표준 내경을 선택하십시오. 이론적인 최소값과 정확히 같은 내경을 지정하지 마십시오. 그렇게 하면 전달력에 영향을 미치는 압력 변화나 오일 온도 변화에 대한 여유가 없어집니다.
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3단계 — 스트로크 및 로드 직경 결정
리프트 실린더의 스트로크는 로드가 완전히 수축된 상태에서 완전히 확장된 상태까지 이동하는 직선 거리입니다. 직접 작동식 수직 실린더(로드가 하중을 직접 미는 방식)의 경우 스트로크는 필요한 높이 변화량과 같습니다. 레버식, 가위식 또는 각도 장착 방식의 경우 필요한 스트로크는 메커니즘의 기하학적 구조를 기반으로 계산해야 하며, 일반적으로 높이 변화량보다 더 깁니다.
봉 직경 - 좌굴 제한
좌굴이란 무엇인가요?
리프트 실린더 로드가 늘어난 상태에서 압축 하중을 받을 때, 압축 하중이 로드 직경과 지지되지 않은 길이에 대한 오일러 임계 좌굴력을 초과하면 측면 좌굴이 발생할 수 있습니다. 좌굴은 갑작스럽고 치명적인 파손 모드로, 로드가 측면으로 휘어지면서 실린더가 한 번에 파괴됩니다. 따라서 로드 직경은 최대 확장 위치에서 설계 하중을 완전히 가했을 때 좌굴을 방지할 수 있도록 결정되어야 합니다.
표준 로드-보어 비율
모든 리프트 실린더 용도에 대한 표준 로드 대 보어 비율(d/D)은 다음과 같습니다. 짧은 스트로크, 중간 부하 용도의 경우 0.5~0.6배(보어 직경 기준), 중간 스트로크의 경우 0.6~0.7배(보어 직경 기준), 긴 스트로크, 고부하 실린더의 경우 0.7~0.8배(보어 직경 기준). 높은 측면 하중이 가해지는 용도의 경우, 스트로크 대 보어 비율과 관계없이 로드 직경을 더 크게 해야 합니다. 최소 로드 직경은 D/2가 표준 시작점이며, 스트로크가 로드 직경의 10배를 초과하는 경우에는 오일러 열 해석을 통해 확인해야 합니다.
섹션 05
4단계 — 압력 등급 및 안전 계수
리프트 실린더의 압력 등급은 작동 압력, 시험 압력, 파열 압력이라는 세 가지 주요 매개변수로 구성되며, 각 매개변수는 서로 명확한 관계를 가지고 있습니다.
작동 압력
1.0×
최대 연속 작동 압력. 실린더가 정격 힘을 발휘하는 압력. 일반적으로 산업용 리프트 실린더의 경우 16~25MPa입니다.
시험 압력
1.5배
공장 출하 전 정수압 시험. 모든 씰 또는 연결 부위에서 누출 없이 최소 30초 동안 압력을 가해야 합니다. 이는 모든 리프트 실린더에 필수적으로 요구되는 사항입니다.
파열 압력
4.0×
ISO 규격 실린더의 최소 설계 파열 안전 여유. 실린더 본체와 캡은 파손되기 전에 작동 압력의 4배를 견뎌야 하며, 이는 구조적 건전성에 대해 4:1의 설계 안전 계수를 제공합니다.
응용 사례 참고 사항: 차량 호이스트, 작업자가 탑승한 가위형 테이블, 고소 작업대와 같은 인력 운반용 리프트 실린더의 경우, 대부분의 지역 안전 규정에서는 표준 4:1 구조 안전 계수 외에 추가 인증을 요구합니다. 사양을 정하기 전에 해당 시장의 적용 가능한 표준을 확인하십시오. 이러한 요구 사항을 충족하는 다양한 산업 및 중장비 리프트 실린더는 다음을 참조하십시오. 산업 공학 유압 실린더 안전에 매우 중요한 용도에 사용되는, 인증 시험 이력이 문서로 입증된 실린더를 포함하는 범주입니다.
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응용 분야별 예시
하중부터 사양까지의 전체 크기 결정 과정을 보여주는 두 가지 예시:
예시 1
가위형 리프트 테이블 - 최대 하중 3,000kg, 이동 거리 800mm
하중 분석
F₁ = 3,000 × 9.81 = 29,430 N. 최저 위치에서의 가위형 형상 계수 = 4.2×. 필요한 유효 실린더 힘 = 29,430 × 4.2 = 123,600 N. 8% 마찰력(F₃) 추가 = +9,900 N. 안전 계수 1.5× = F_design = 200-250N ≈ 200kN.
보어 선택
20 MPa 시스템 압력에서: D = √(4 × 200 000 / (π × 20 000 000)) = 0.113 m = 113 mm. 다음 표준 내경: 직경 125mm (20MPa에서 245kN의 힘을 발휘하며, 22%의 여유를 제공합니다.)
스트로크 & 로드
가위형 테이블의 800mm 이동 거리(수평 실린더 포함)에는 약 600mm의 리프트 실린더 스트로크가 필요합니다(가위형 테이블의 기하학적 구조로부터 계산). 로드 직경: 125 × 0.6 = 75mm → 표준 80mm 막대.
예제 2
전면식 덤프트럭 - 적재 용량 60톤, 적재각 52°, 차체 길이 6.5m
하중 분석
적재중량 60톤 + 본체 공차중량 12톤 = 총 72톤. 리프트 시작 시 전복 모멘트: 총 중량의 약 451TP3톤이 실린더(A자형 프레임 구조)에 작용합니다. 실린더에 필요한 힘 = 72,000 × 9.81 × 0.45 = 318,000N. 안전계수 1.3× = F_design = 413kN.
보어 선택
20 MPa에서: D = √(4 × 413 000 / (π × 20 000 000)) = 0.162 m = 162 mm. 다음 표준 내경: 직경 180mm (설계 하중 대비 509kN(23%의 여유 하중)을 제공합니다.)
스트로크 & 로드
6.5m 본체, 52° 팁, 1,000mm A-프레임 높이 → 스트로크 대략 4,320mm (스트로크 테이블에서 발췌). 3~4단 텔레스코픽 방식. 봉/단계 벽 두께는 최대 확장 시 기둥 좌굴을 고려하여 결정됩니다.
지원 관련 FAQ
리프트 실린더 크기 및 선택 관련 질문
질문 1
새로운 회로를 설계할 때 리프트 실린더 크기를 정하는 데 어떤 시스템 압력을 사용해야 할까요?
대부분의 새로운 유압 회로 설계에서 이동식 장비 리프트 실린더 회로의 권장 초기 설계 압력은 20MPa(200bar)이며, 고정식 산업 시스템의 경우 16~18MPa입니다. 20MPa로 설계하면 실용적인 균형을 이룰 수 있습니다. 펌프 및 고압축기(HPU) 비용이 적절하고, 호스 및 부품 정격이 표준이며, 제작되는 실린더의 내경이 지나치게 크지도 작지도 않습니다. 더 높은 압력(25MPa)에서는 더 작은 내경을 사용할 수 있지만 전체적으로 더 비싼 부품이 필요합니다. 이는 설치 공간에 의해 내경이 제한될 때만 유리합니다. 더 낮은 압력(12~16MPa)에서는 더 크고 내구성이 좋은 실린더를 더 저렴한 부품 비용으로 제작할 수 있지만, 최신 고밀도 이동식 장비에는 일반적으로 사용되지 않습니다.
질문 2
리프트 실린더는 작동 중 하중이 크게 변할 때(예: 덤프 트럭 적재함 틸팅) 어떻게 크기를 정해야 할까요?
스트로크 전체에 걸쳐 최악의 상황을 가정한 위치에서의 크기를 결정해야 합니다. 이는 일반적으로 하중과 기하학적 형상의 조합으로 인해 실린더에 가장 큰 힘이 필요한 위치입니다. 덤프 트럭의 경우, 이는 일반적으로 실린더가 정지 마찰력을 극복해야 하고 전체 무게가 틸팅 메커니즘에 가장 불리한 기하학적 조건에서 작용하는 팁 사이클 초반부입니다. 시저 테이블의 경우, 이는 암 각도가 가장 낮은 지점입니다. 스트로크 전체에 걸쳐 여러 위치(최소 10%, 25%, 50%, 75% 및 100% 이동 거리)에서 필요한 힘을 계산하고, 모든 위치에서 최대값을 기준으로 리프트 실린더 보어 크기를 결정해야 합니다.
질문 3
시스템 압력보다 높은 압력 등급의 실린더를 사용하면 더 작은 내경을 사용할 수 있을까요?
네, 시스템 작동 압력보다 높은 압력 등급의 리프트 실린더를 사용하는 것은 안전합니다(실린더가 작동 조건에 비해 과도하게 설계되었기 때문입니다). 하지만 시스템 압력을 실린더의 정격 압력과 일치하도록 높이지 않는 한, 동일한 내경에서 더 큰 힘을 낼 수 있는 것은 아닙니다. 발생하는 힘은 실린더의 정격 최대 압력이 아니라 회로의 실제 작동 압력에 의해 결정됩니다. 더 낮은 시스템 압력에서 더 높은 압력 등급의 실린더를 사용하면 안전 여유가 커집니다(파열 압력과 작동 압력의 비율이 증가함). 이는 순간적으로 최고 압력이 정상 상태 시스템 압력을 초과하는 충격 하중이 가해지는 상황에서 유용할 수 있습니다.
질문 4
목표 확장 속도를 달성하기 위한 리프트 실린더의 적절한 유량은 얼마입니까?
필요 유량(리터/분) = 내경(cm²) × 로드 확장 속도(mm/s) × 0.006. 예를 들어, 내경 80mm의 리프트 실린더가 100mm/s의 확장 속도로 작동하는 경우 필요한 유량은 50.3cm² × 100mm/s × 0.006 = 30.2리터/분입니다. 회로 내 유압 펌프는 작동 압력에서 최소한 이 유량을 공급해야 합니다. 압력이 높아지면 펌프의 체적 효율이 감소하고 실제 유량이 줄어들기 때문에, 부하 상태에서 목표 확장 속도를 달성하려면 펌프 용량을 이론적인 유량 요구량보다 10~15% 더 크게 설계해야 합니다.
리프트 실린더 크기 선정 지원
용도에 맞는 리프트 실린더가 필요하신가요?
귀하의 하중, 스트로크 및 시스템 압력 데이터를 보내주시면 당사 엔지니어가 정확한 리프트 실린더 내경, 로드 및 압력 등급을 계산한 다음, 적합한 모델을 찾아드립니다. 리프트 실린더 사이즈 확인을 위한 서면 자료가 포함된 범위입니다.
편집자: Cxm
