2.1.2 シリンダと速度
2.1.2 シリンダと速度(cylinder and velocity)
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図2.1.2.1のようなシリンダについて、見ていきましょう。
図2.1.2.1 油圧シリンダの作動
D:ピストンの直径(m)
A:A側の受圧面積(m2)
B:B側の受圧面積(m2)
p1:A側に送り込まれた油の圧力(Pa)
シリンダのピストン面に作用する力F(N)(シリンダ推力)は、
となります。
図のように、油圧回路に背圧(p2 Pa)があると、背圧によりp1による仕事が妨げる作用があります。
背圧を考慮すると、
ピストンの速度は、ピストンに入る作動油の流量を制御する場合(メータイン)と、ピストンから出る作動油の流量を制御する場合(メータアウト)とがあります。
何れの場合も、ピストンのA側では、流量Q1(m3/s)と、ピストン速度v1(m/s)との関係は、次式のようになります。
一方、B側(ロッド側)では、流量Q2とピストン速度v2との関係は、
となります。
シリンダ力、およびシリンダ速度との関係は、
(シリンダ力)=(圧力)x(シリンダ面積)
(シリンダ速度)=(流量)/(シリンダ面積)
の関係があります。
これらの式より、シリンダに大きい推力を与えるには、圧力を高くするか、面積を大きくするかの何れかの方法があります。しかし、シリンダ面積を大きくすると、速い速度を必要とする場合、大流量が必要です。流量が多くなると、ポンプやバルブなどの要素機器が大型になり、配管径も大きくする必要があり、不経済であるので、通常はシリンダ面積はできるだけ小さくして、圧力を高くすることで対応します。
参考文献
油圧教本 増補改訂版 日刊工業新聞社
ORG: 2018/1/12