油圧システムの騒音とその対策

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機械加工において、油圧システムの騒音と振動は、ワークの精度に直接影響を与えます。 騒音とは、何らかの音源から発生する振動波であり、油圧システムにおいて騒音が発生する原因は多岐にわたります。例えば、電圧変動による騒音、機械系統の騒音、負荷や流量の変化による騒音、空気の混入によって生じるキャビテーションによる騒音、油の閉じ込めや流体の渦流による騒音などです。 1. 油圧ポンプは主要な騒音源である　電力系統の電圧変動、負荷の変化、ポンプ自体の圧力変動や流量の脈動などが、油圧ポンプの騒音や振動を引き起こす。送電網の電圧変動は油圧ポンプの流量の脈動を引き起こし、それによってポンプの出口および配管内の圧力が変動する。これは、外的要因によって生じる流量と圧力の変動が原因で発生する流体騒音である。 　　オイルトラップ領域の圧力変動により、油圧ポンプからも流体騒音が発生することがある。スラントプレート式のピストンポンプの場合、シリンダーボディが回転中に上死点にあるとき、ピストン室内の液体圧力は排油室と接続される瞬間に、吸油圧力が急激に排油圧力まで上昇し、大きな圧力衝撃が生じる。同様に、下死点にあるときも圧力衝撃が発生し、これらが液体ポンプの主要な騒音源となります。 油圧ポンプの騒音を最小限に抑えるためには、電力供給容量が十分に大きくなければならない；油圧ポンプを選ぶ際は、必要な出力と流量を確保する前提のもと、できるだけ回転数が低い油圧ポンプを選ぶべきです；複合ポンプを使用したり、オーバーフローバルブの感度を高めたり、負荷解放回路を追加するなどして騒音を低減することもできる。 2. 制御バルブも別の騒音源であり、制御バルブのキャビテーションによって流体騒音が発生する。これは、油がバルブ本体を通過する際に☆流れの作用が生じ、絞り部で非常に高い流速が発生し、流速の変化によって圧力も変わるためです。圧力が大気圧より低くなると、油に溶けていた空気が分離され、大量の気泡が発生します。このときの騒音の周波数は非常に高くなります。 また、ジェット状態では油の流速が不均一になって渦流が発生したり、油の流れが遮断されることでも騒音が生じます。この種のノイズを解決する方法は、スロットル口の下流側の背圧を高めて空気分離圧力の閾値よりも高くし、多段減圧によってキャビテーション現象の発生を防ぐことです。一般的に、油が制御バルブのスロットルを通過する際、上流側の圧力と下流側の圧力の比率は3～6であるべきです。 油圧ポンプの圧力変動によりバルブ部品が共鳴し、その結果騒音が増大する。制御バルブ、特にスロットルバルブでは、スロットル開口部が小さく流速が高いため渦流が発生しやすく、時にはバルブシートを圧迫して振動が大きくなることがある。このような現象が起きた場合は、小型の制御バルブに交換するか、またはスロットルを広げることができます。 方向制御弁が閉じたり開いたりすると、液圧ショックによって振動や騒音が発生します。電磁切替バルブが急速に切り替わるときのように。液圧ショックにより管内の圧力が激しく変動し、配管を伝わっていきます。液圧ポンプやシリンダーに到達すると、これらの部品に振動や騒音が発生します。このような振動と騒音を低減するためには、バルブや配管を適切に設置し、油圧衝撃をできるだけ少なくする必要がある。 3. 油圧ポンプの吸気現象が騒音を発生させる　油圧ポンプの吸気現象とは、油ポンプが空気を直接吸い込んだり、吸い込まれた油液に空気が混入したりすることを指す。この現象は、油液の品質に悪影響を及ぼし騒音を増大させるだけでなく、油圧ポンプの容積効率にも影響を与えるため、油圧システムでは許されない。この現象が起こる主な原因は、燃料タンクと吸油管の配置が不適切だからです。このような現象を防ぐために、以下の対策を講じるべきである。　　①タンクの設計を合理的にし、十分な容量を確保する。仕切り板を設けた長いタンクを用い、オイル戻しタンクとオイル吸い取りタンクに分けることができる； 　　②燃料タンク内の燃料は規定の高さまで満たし、燃料吸い込み管は必ず燃料槽の深さの3/5まで挿入する必要があります； ③作動油の規格は、説明書の要求に準拠しなければならない。各接続部は厳重に密閉し、ポンプ内に一時的に空気が吸い込まれるのを防がなければならない。各関連する設定は、詰まりを防ぐために定期的に清掃する必要があります。 4. 油圧システム内の機械部品が振動によって発生する騒音 油圧システムでは、設計・製造・取り付けなどの誤差により、関連部品が動作する際に振動が生じて騒音が発生する。このような騒音は、減衰器や隔離装置を用いることで除去または低減することができる。 　　①減衰器はノイズの拡散を防ぐために使用され、吸収型と反射型の2種類がある； 　　②配管を合理的に配置し、配管内にアキュムレータを設置することで、システム内の周期的な振動を低減できる； 　　③配管にフィルターを直列に接続することで、システムの圧力変動が引き起こすノイズを除去できる。