油圧システムのノイズを除去する：専門家の方法を公開

機械加工では、油圧システムの騒音や振動が加工物の精度に直接影響します。

ノイズとは、特定の音源から発生する振動波を指す。

油圧システムには、電圧変動、機械システム、負荷や流量の変化、空気の混入によるキャビテーション、油や流体の閉じ込めなど、多くの騒音の原因があります。

油圧ポンプ は主要な騒音源である

送電網の電圧の変動、負荷の変化、圧力の変動、流量の脈動はすべて油圧ポンプの騒音と振動の原因となります。

送電網の電圧の変動は、油圧ポンプの流量脈動を引き起こし、ポンプ出口とパイプライン圧力の変動につながり、流量と圧力の変化に起因する流体ノイズをもたらす。

油系統のトラップ部に圧力が蓄積すると、油圧ポンプに流体騒音が発生することもある。例えば、斜めアキシャルピストンポンプのシリンダブロックが回転中に上死点に達したとき、ピストンキャビティの液圧が油吐出キャビティに連通する際の吸入圧から吐出圧への急激な上昇により、大きな圧力衝撃が発生する。

シリンダブロックが下死点に位置する場合にも、同様の圧力ショックが発生する。これらの圧力ショックは油圧ポンプの主な騒音源である。

油圧ポンプから発生する騒音を最小限に抑えるには、送電網の容量が十分でなければならない。

油圧ポンプを選ぶ際には、必要なパワーと流量を確保しつつ、低速性を優先することが重要である。

別の解決策としては、リリーフバルブの感度を高め、ノイズを低減するアンロード回路を組み込んだ複合ポンプを選択することである。

コントロールバルブもノイズ源

コントロールバルブのキャビテーションは、バルブボディを通るオイルの流れが空気の流れを発生させ、レギュレーターのオリフィスで高い流速をもたらすため、流体ノイズを発生させます。

流量が変化すると圧力も変化する。圧力が大気圧より下がると、オイルに溶けていた空気が分離して大量の気泡が発生し、高周波ノイズの原因となる。

さらに、油の流速の不均一やジェット状態での油の流れの中断によって発生する渦も、騒音の原因となる。

この種のノイズを解決するには、レギュレーターオリフィスの下流側の背圧を、空気分離圧を超えるように高めなければならない。

多段減圧を使用するとキャビテーションを防ぐことができる。一般的に、コントロールバルブのオリフィスにおける上流側圧力と下流側圧力の比は、3～6の間であるべきである。

油圧ポンプの圧力変動はバルブの共振を引き起こし、騒音の増加につながる。特にスロットルバルブは、絞り開度が小さく流速が速いため、渦が発生しやすい。

時には、バルブコアがバルブシートを押し、大きな振動を引き起こすことがある。

このような場合、スロットルバルブをより小さなコントロールバルブに交換するか、スロットルオリフィスを大きくすることができる。

方向制御弁の開閉時には、油圧ショックによる振動や騒音が発生することがあります。例えば、電磁方向制御弁を急激に切り替えると、油圧ショックが発生し、配管圧力が激しく変動し、配管全体に広がります。この変動が油圧ポンプや油圧シリンダーに達すると、これらの部品に振動や騒音が発生します。

この種の振動や騒音を最小限に抑えるには、適切なバルブと配管の設定によって油圧ショックを軽減しなければならない。

油圧ポンプの吸引が騒音を発生させる

油圧ポンプにおける吸引とは、ポンプが空気を直接吸い込むこと、または吸い込まれた油に空気が含まれることを指す。

この現象は、油の品質を低下させるだけでなく、騒音を増加させ、油圧ポンプの容積効率に影響を与える。

この現象の主な原因は、燃料タンクとサクションパイプの不適切な設定です。サクションを防止するには、以下の対策を講じる必要がある：

• 燃料タンクは適切な容積に設計する。仕切りのある長いタンクを使い、サンプオイルタンクとサクションタンクに分けることができる。
• 燃料タンク内のオイルが規定の高さにあり、サクションパイプがオイルタンクの3/5の深さまで挿入されていることを確認する。
• 取扱説明書の仕様に適合した作動油を使用し、ポンプへの短時間の空気吸入を防ぐため、すべての継ぎ目がしっかりとシールされていることを確認してください。目詰まりを防止するため、すべての関連機器を定期的に清掃してください。

油圧システムの機械部品は振動により騒音を発生する。

油圧システムの設計、製造、設置における誤りは、運転中にその構成部品から振動や騒音が発生する原因となります。

このノイズを除去または低減するために、アッテネーターやアイソレーション技術を使用することができる：

• アッテネーターはノイズの拡散を防ぐために使用でき、吸収と反射の2種類がある。
• パイプラインを適切に配置し、アキュムレーターを使用することで、システムの周期的な振動を抑えることができる。
• パイプラインにフィルターを直列に設置することで、システム内の圧力変動によるノイズを排除する。