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油圧伝動システムの騒音は、モーター、油圧ポンプ、バルブ類の補助装置、および油圧配管で構成される密閉回路によって発生する。この密閉されたループシステム内では、作動状態にある油圧油が流量や圧力の脈動によってキャビテーションや乱流、渦流を生じ、流体騒音が発生します。これが支持架の部品に伝わり振動を引き起こし、機械騒音となるのです。 油圧駆動システムの騒音源とその影響因子 総じて、油圧駆動システムの騒音には、流体動力騒音、機械的振動騒音、配管共鳴騒音、そして振動や騒音によって引き起こされる支持部品やオイルタンクなどの共鳴騒音がある。モーターは動力源であり、モーターの騒音は機械的騒音の主要な要因です。 油ポンプのモーター騒音の主な音源は、冷却ファンによって発生する空力騒音、ローターの不均衡な回転や電磁振動、整流子や各種部品（ケースやエンドキャップなど）の振動によって引き起こされる騒音です。 油圧ポンプおよび油圧モーターの騒音：機械的騒音。油圧ポンプおよび油圧モーターが動作する際、各作動室内の油圧が周期的に変動し、圧油領域の作動室で急激な周期的変化が生じることで、部品のケース内に擬似振動が発生し騒音が生じる。また、供給油量が不足するとキャビテーションやエアエロージョンが発生し、激しい振動を引き起こす。このような加振力は不規則である。歯車ポンプでは、負荷や回転速度、歯面の粗さが増すにつれて歯車の噛み合い音が大きくなり、これは歯車の加工精度や粘度と密接な関係がある。 流体騒音。油圧ポンプおよび油圧モーターは作動中に、さまざまな程度のエネルギー脈動を生じる。この脈動が抵抗に遭遇すると圧力脈動に変わり、それによって容器に強制振動が生じる。液体ノイズという、周波数スペクトルが広く、その脈動周波数が単位時間あたりの流量の脈動回数に比例するノイズが生じる。また、油圧ポンプおよび油圧モーターの高周波騒音は、作動過程で発生する渦流やキャビテーション、衝撃によって引き起こされ、規則性がなく、その強度も小さい。 油圧バルブの騒音：さまざまなバルブ本体を持つ油圧バルブは動く部品であり、多くのバルブのバルブシートは作動時にばねの力によって動いているため、振動が生じやすく、それによって機械的な騒音が発生します。これらは、システム内の異なる機能に応じて生じる機械的振動も異なり、切替弁が切り替わる際に発する衝撃音は瞬間的なものである；オーバーフローバルブが油を排出する際にバルブコアが発生する高周波振動は持続的であり、外部からの干渉の周波数がちょうどその状態で生じる減衰周波数と一致すると共鳴を引き起こし、騒音が増大する。共鳴によって生じる高周波ノイズは、周波数範囲が1～8kHzで、音圧レベルは90dB以上あり、明確なピークを持つ。 油圧駆動の配管システムにおいて、油液の不安定な流れはよく発生する。この不安定な流れは、システムを構成する一部の部品や外部からの干渉などによって引き起こされるものである。一般的に、適切に設計された油圧システムでは、この不安定な状態は一時的なものであり、やがて新たな安定状態へと移行する。その過程で配管内には衝撃波が発生する。一定の条件下で、配管がポンプやバルブと組み合わさると、配管システム内の油液が持続的に振動する。管路の長さが共鳴が発生する適切な長さになると、強烈な高周波騒音が生じる。 燃料タンクの騒音 燃料タンクは放射面積が大きい装置であり、騒音を伝達し拡大させる主要な部品です。その騒音は、他の装置によって引き起こされることが多く、かつ騒音レベルも高い。もし油圧ポンプのモーターをタンクの蓋に直接取り付けると、ポンプやモーターの振動が油の振動を引き起こすことになる。 油圧伝動システムの騒音制御と対策には、モーターと油圧ポンプを適切に選定する必要がある。モーターと油圧ポンプは、油圧伝動システムにおける主要な騒音源です。油圧伝動システムを設計する際には、その動作性能や騒音の特徴を理解し、対策を講じる必要がある。 モーターの騒音を低減するには、我が国のモーター騒音限度基準に従って適切なファンの形状を選択しなければならない。ファンを小さくすることで、より良い騒音低減効果が得られる。一般的に、ファンの直径が変わると騒音も変化する。吸油抵抗を低減するためには、フィルターを定期的に清掃・点検し、目詰まりを防ぐ必要がある。また、地域や季節に応じて適切な種類の作業油を選択するか、予熱装置を使用することも重要である。オイルホースの配置にも注意が必要で、油圧システムの配管配置では、吸込口を持つダブルポンプの設定を参考にすべきです。そうしないと、油液が大容量ポンプや低圧ポンプの方に流れやすくなり、その結果、小容量ポンプではキャビテーションが発生しやすくなります。 また、燃料タンクの燃料量が不足していると、フィルターネットが油面から露出し、油圧ポンプも渦流状になって大量の空気を吸い込んでしまうため、油管の開口部は油中に挿入する必要があります。比ノイズ係数は、一般的にファンの直径を変更することで調整できる。例えば、ファンの外径を小さくすると騒音が低減されます。また、単後傾翼型のプラスチックや内部減衰が大きい合金製のファンを使用することも、良好な効果が得られる。羽根の枚数を変更することによっても、羽根と風路の溝の数との共鳴によって生じる騒音を解決することができる。次に、電磁ノイズを低減することに注意が必要で、主な対策としては、高精度なモーターを使用して電源電圧を安定させたり、ファンカバーのネジなど緩みやすい部品を定期的に締め付けて共鳴を防ぐことが挙げられます。再び遮音・防音対策を講じることができ、モーターの通風・放熱に影響を与えない範囲で遮音防音カバーや抵抗型消音器を使用して騒音を低減する。 脈動が小さいポンプを選ぶこと。オイルポンプから排出される油には常に脈動が伴い、この脈動する流体が機械的振動を引き起こして騒音の原因となるため、できるだけ脈動の小さいポンプを選ぶ必要がある。例えば、同じギアポンプでも、内歯車式ギアポンプの脈動は外歯車式ギアポンプよりもはるかに小さいです。 システム内でキャビテーションが発生するのをできるだけ防ぎましょう。油圧伝動システムにおいてキャビテーションが生じる主な原因は、空気が油液に溶け込んだり、微小な気泡が油液中に混入したりすることです。局所的な圧力が油の空気分離圧まで下がると、作動油に溶解していた空気が大量に分離され、キャビテーションが発生する。このような気泡が高圧領域に入ると破裂し、局所的に非常に大きな振幅の高周波衝撃圧力が発生して、高周波騒音を引き起こします。このキャビテーション現象は、ポンプの吸油抵抗が大きすぎることが原因で起こります。そのため、吸油性能の良い油圧ポンプを選び、同時に吸油管をできるだけ短く太く直線的にする必要があります。 吸油管の急変を減らすか避け、タンク構造を合理的に設計することは、油中の気泡を除去する有効な方法である。通常、油液がオイルタンクに戻る際には気泡が含まれているが、システムの2分間の最大流量以上の十分な滞留時間を確保し、意図的に油液の滞留時間を長くすることで、油液中の気泡を十分に抜き出すことができる。 配管システムの振動を防ぐために、配管システムの振動は、その振動特性や振幅が配管の長さ、管径、材料、支持方法、位置および接続方法に関連している。共振を防ぐためには、配管システムの固有周波数を避け、通常は励振周波数を一定の範囲外に制御する。ほとんどの場合、加振周波数は任意に変更できないため、配管システムの固有周波数を調整する必要がある。例えば、適切な位置に支持部を追加してバルブ本体の取り付け位置を変更するなどです。配管システムの固有振動数の近似計算については関連マニュアルを参照できますが、実際の状況に応じて、配管支持部を可能な限り頑丈な台座上に設計する必要があります。配管システムの振動を防ぐためには、緩衝や遮音・防振対策も講じることができる。例えば、ゴムホースを部分的に使用して排油管およびその支持部品を隣接する部品から隔てたり、遮音材で配管を覆って剛性を高めたりするなどである。 システム内のバルブの流体騒音を低減するため、切替バルブが切り替わる際に油液を急速に閉じたり開いたりさせる。慣性のために液圧衝撃が生じ、その大きさは圧力の変化率に依存する。したがって、移動速度を下げて切り替え時間を適切に長くすることで振動を減らすことができ、テーパー付きの切り替えバルブを設置したり、緩衝装置を追加したり、電液式切り替えバルブを使用したりすることで衝撃力を和らげることができる。 オーバーフローバルブの流量騒音は、バルブ本体のメインスプールやメインシートなどの部品の幾何学的形状に関連しています。スロットル孔を流れる噴射液流は、まず衝撃力によって運動エネルギーの一部を失うため、直径を大きくすることで噴射液流を阻止する能力が高まる。差値も流速ノイズに関連しています。差が大きくなると、液体の噴射角度も大きくなる。このように、環状のスロットからの噴流と中心からの噴流は、圧力補償に向かう前に、水平方向の流速が互いに一部相殺される。運動エネルギーの一部を失うことで流速による騒音を低減できるが、スロットル孔の角が鋭すぎると騒音が増大するため、円錐形のバルブ構造を持つ低騒音型オーバーフローバルブを使用することができる。サイズが小さいため、スロットル部での乱流を効果的に防ぎ、騒音を低減することができる。 流量弁は、液の流体力や流速の変化により、スロットルバルブから大きくも小さくもなる騒音が発生する。スロットルバルブの前後の圧力と流量の変動が大きい場合、流速による騒音が増加するだけでなく、大きな渦流騒音も発生する。この場合は段階的なスロットリングや適切な流量制御用のチェックバルブを使用することが有効である。振動や衝撃音は主にバネに起因し、バネが硬すぎると調整力も大きくなり、振動や衝撃音も大きくなる。そのためには適切なばね剛性を選定し、逆止弁を通過する流速を下げることで、騒音を低減する必要がある。 構造振動による騒音の低減：油圧駆動式構造を設計する際、構造をコンパクトにし占有面積を減らすため、ポンプとモーターはしばしばオイルタンク上に取り付けられます。このように、ポンプとモーターの振動によって油タンクが容易に大きな騒音を発生させます。振動を低減するためには、モーターとポンプを別々に設置するか、取り付け時に遮音・減振対策を講じるのが望ましい。例えば、モーター・ポンプとカバーの間にゴムパッドを挿入して振動を遮断したり、ポンプに接続されている油管をゴム管に交換したり、遮音材で覆った管を使用したりする。また、適切な距離に弾性支持架を設置して管を固定し、タンクの剛性を高めることも有効である。 結論として、油圧伝動システムの動作状態はかなり複雑であり、さまざまな油圧伝動システムは性能仕様や伝動方式、構造的特徴などに大きな違いがあるため、発生する騒音の程度も大きく異なる。したがって、理論的に油圧伝動における騒音の発生原因や制御方法を分析しても、期待された効果を得るのは難しく、油圧伝動の具体的な構造、特に実際の製造や使用状況に応じて、さまざまな騒音低減策を目的別に組み合わせて用いることでのみ、油圧伝動システムの騒音を効果的に制御することができる。