油圧
駆動方式採用の注意点(油圧)

・定速性を重視する場合、使用圧力を低くしても(アクチュエータの容量を大きくして)制御流量100 cc/min 以上にすべき
・圧力は一般的に70 kgf/cm2 以下
・油圧駆動方式は一般に動力損失が大きいので効率が非常に悪い

 損失動力のほとんどが油温上昇をもたらす


 

摩擦抵抗値の計算方法(空気圧と共通)
摩擦抵抗

・見かけの接触面積の大小には無関係
・すべり速度の大小には無関係(あまり低速度になると変わってくる)
・一般に静止摩擦係数は動摩擦係数より大きい
・ボールベアリングのような転がり摩擦は、本質的にはすべり摩擦と異なるが、計算を簡単にする為、F≧μ(W+N)の式を適用する(但し摩擦係数は異なる)

油圧駆動装置では多少の負荷が変わっても対応できるので、摩擦抵抗の計算は近似的に求めれば十分である


 

摩擦損失計算図表

 

 

慣性抵抗による負荷計算法

油圧駆動の場合は慣性負荷は、特殊な場合は別としてあまり厳密な計算は必要ではない

空気圧は厳密に計算する必要がある
一定速度に達するまでの加速度を一定と考えて、


a:慣性係数(計算図表1.1)

 

油圧シリンダの内径
ピストンロッドが突出する場合

 (cm)

  D:シリンダー内径 (cm)
  d:ピストンロッド径 (cm)
  F:負荷 (kgf)
  P:使用圧力(ゲージ圧) (kgf/cm2)
  ρ:シリンダ効率


 

ピストンロッドが引き込まれる場合

  D:シリンダー内径 (cm)
  d:ピストンロッド径 (cm)
  F:負荷 (kgf)
  P:使用圧力(ゲージ圧) (kgf/cm2)
  ρ:シリンダ効率


 

油圧シリンダの場合は、速度制御方式によって背圧が著しく異なる

よって、流量制御弁を使用する場合は、最高使用圧力は最高圧力+7kgf/cm2とすべき

(メータ・アウト方式では主回路に圧力保証弁付流量制御弁を直結するので、予定する使用最高圧力より7kgf/cm2少ない圧力を計算に使用せねばならない)


 

 

パッキンによる摩擦損失
油圧シリンダのパッキン抵抗(JIS B 8354)

ピストンパッキン記号

最低作動圧力

A

B

O.L.U.J.Y.X

3 kgf/cm2

最高使用圧力×4%

V

5 kgf/cm2

最高使用圧力×6%

P

1.5 kgf/cm2

最高使用圧力×1.5%

1.シリンダのヘッド側より加圧した場合、表のA,Bいずれか大きい方で動かなければならない.
 ただし、A型ロッド(JIS B 8354参照)では50%増しでもよい

2.ピストンパッキン記号
 O:Oリング、L:Lパッキン、U:Uパッキン、J:Jパッキン、Y:Yリング、X:Xリング、V:Vパッキン、P:ピストンリング

3.ロッドパッキンの種類に関わらず、本表の値は同じである

 

石油系油圧作動油の寿命

140°F(60℃)を超えると、15°F(8.3℃)ごとに油の寿命は半減する
よって、油温の平衡点は55℃以下に押さえる


 

油槽の放熱

ポンプの毎分吐出量の3〜5倍が適当
底面は床面から150mm以上空ける


 

 

リリーフ弁
リリーフ弁の作動を安定させる為に必要な流量のおおよその基準

口径

作動安定流量

 

3/4B

約3l/min

1B

約5l/min

但し、リリーフ弁をアンローダに併用し、無負荷から制御圧力に急上昇させるような場合は上記の1.5倍位が必要

一般にはバランスドピストン形の物が多く使用されている

バランスドピストン形リリーフ弁

一般に5kgf/cm2以下に調整することは困難

リリーフ弁から油槽へ流して油量が一定限度以下になるとその機能は安定しない

 

バランスドピストン形リリーフ弁の最低流量特性

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

フィルタ

ストレーナとも呼ばれるが、JIS B 8356においてはすべてフィルタと呼ぶことになっている


 

用語

タンク用フィルタ

ポンプの負圧側(吸い込み側)に用いるフィルタ

管路用フィルタ

その他のフィルタ

フィルタエレメント

ろ過作用を行うろ材(ろ紙、金網、巻線、焼結金属、積層板など)

定格流量

フィルタの性能を満足する最大の流量(l/min)

定格圧力

フィルタの使用しうる最大の入口圧力(kgf/cm2

圧力降下

フィルタの入口と出口の圧力差(kgf/cm2 またはmmHg)

ろ過粒度

油圧油がフィルタを通過する際に、混入物がろ材によって除去される大きさを示す粒度の公称値(μ)


フィルタの圧力降下(JIS B 8356-1969)

種類

定格圧力(kgf/cm2)

圧力降下

タンク用

80 mmHg

管路用

10

0.6 kgf/cm2

35, 70

1.0 kgf/cm2

140, 210

定格圧力の1%

ベーンポンプは吸込負圧が100mmHgが最大値、ギヤポンプは200mmHg位が最大値であるため、相当目詰した段階でもポンプの吸込負圧が100mmHg以上にならないことが望ましい。


ろ過粒度
タンク用フィルタ(JIS B 8356-1969)

口径の呼び

ねじの呼び

ろ過粒度(μ)

15

PT 1/2

44,74,105,149

20

PT 3/4

25

PT  1

32

PT 1・1/4

40

PT 1・1/2

50

PT  2

65

PT 2・1/2

管路用フィルタ(JIS B 8356-1969)

定格圧力

(kgf/cm2)

口径の呼び

ねじの呼び

定格流量

(l/min)

ろ過粒度

(μ)

10

10

PT 3/8

8

5, 10, 20, 44

15

PT 1/2

18

20

PT 3/4

36

25

PT  1

63

32

PT 1・1/4

125

10, 20, 44

40

PT 1・1/2

200

50

PT  2

315

35, 70, 140

10

PT 3/8

8

5, 10, 20, 44

15

PT 1/2

18

20

PT 3/4

36

25

PT  1

63

32

PT 1・1/4

125

10, 20, 44

40

PT 1・1/2

200

20, 44

管路用フィルタはろ過粒度を相当小さくするここが可能

ろ過粒度を5μ以下とした場合は、ゾル状で含んでいる添加剤や、発泡防止剤として添加している微粒子をも分離するので好ましくない

管路用フィルタを用いる場合、全流量をろ過する必要は少ない

JIS規格「バイパス側にフィルタがある場合、8時間以内に油圧系の全油量に相当する量をろ過する能力のものでなくてはならない」

 

蓄圧器(アキュムレータ)

油圧用のアキュムレータとしては一般にブラダ形のものが多く使用される


 

方向制御弁
切換時間

一般に直流ソレノイドは交流ソレノイドより4〜5倍切換速度が遅い

しかし、動き始める時間が長いだけであるので、動き始めてから吸着までの時間はほぼ同じ

よって、直流ソレノイドを使用してもサージ圧を低くするという効果は期待できない


JIS C 9312 溶接機用電磁弁(空気圧用)

配管口径

PT1/4,PT3/8

0.03秒以下

PT1/2

0.04秒以下

PT3/4

0.06秒以下

 

サージ圧

流体がある一定速度で流れている場合、急激にその流れを止めると、その流体が持っている運動エネルギは圧力のエネルギに変わって、そのせき止めた部分に圧力が発生する

たとえ圧力源の回路にリリーフ弁があっても、リリーフ弁のセット圧力に関係なく異常な圧力が発生する

流れのない回路に急激な流れを起こすような弁操作があっても異常な圧力上昇は起こる

この圧力は流体中の音波の伝播速度と同じ速度で伝えられるので、この局部的な圧力は急速に拡散されて消滅するが、瞬間的には異常な圧力が発生する

この過渡的な発生圧力をサージ圧という

油圧回路ではリリーフ弁の作動遅れ(約0.1秒程度)や、電磁切換弁の操作(約0.08〜0.12秒)などによる油の流れの急変でサージ圧が発生する


 

定格流量

温度50℃±5℃において、弁の内部抵抗を3kgf/cm2を超えない範囲での最大の流量をその弁の最大流量と呼んでいる


 

 参考:油・空圧回路設計ハンドブック/工業調査会