油圧プレス機の機器選定の計算確認と油圧ユニットの選定方法

2018/05/06 08:32

このQ&Aのポイント

油圧門型プレス機(500kN仕様)の製作計画を立て、シリンダ出力計算や必要圧力、流量計算を行いました。
ENERPAC社の基本計算プログラムやISHINO TEC社の簡易計算機を使用して、シリンダの選定基準を決定しました。
油圧ユニットについては0.75kwのモーターや7Mpaの最高圧力のベーンポンプを選定する予定です。

油圧プレス機の機器選定のための計算確認

油圧門型プレス機(500kN仕様)の製作する計画を立てています。シリンダーは複動式の新品を、油圧ユニットは中古を選ぶ予定です。機器選定に必要な各種算をENERPAC社のweb上の基本計算プログラムとISHINO TEC社の簡易計算機の両方を利用し、基準とするシリンダはENERPAC社のNR5300Tを基にシリンダ出力計算、必要圧力、流量計算をしました。 (NR5300Tの仕様) 能力:495kN ,ストローク:300mm , 受圧面積(押側):70.8cm2 シリンダ外径(ボア径)95φ , ピストンロッド径:60mmです。 (ISHINO TEC社の簡易計算機の計算結果) 必要なP:圧力=6.98Mpa 伸び側推力F1=495kN 縮み側推力F2=297kN 伸び側速度V1=18mm/secと仮定する。縮み側速度V2=30mm/sec 必要な流量Q=7.66L/min 配管選定：管内流速3.5mm/secのとき流量Q=7.66L/min→配管内径φd=6.81mm 動力算出：圧力P=6.98Mpa Q=7.66L/min 係数80%(ベーンポンプ想定) W=0.71kw/h (ENERPAC社基本計算プログラムの結果) 出力=495kN 圧力=69.92Mpa 受圧面積70.8cm2 シリンダの必要油量=21240cm3 受圧面積70.8cm2 ストローク=300mm シリンダの作動速度=18mm/sec ポンプ流量=7.65l/min 受圧面積70.8cm2 上記の結果を踏まえて機器選定すると油圧ユニットは0.75kwからのモーターを選定、ポンプの最高圧力は7Mpaから選定可能。油圧ユニットを選定する際は安価に抑えるためベーンポンプを選ぶつもりです。ベーンポンプの圧力は構造上*7Mpa程度が限界(*参考書参照) 水槽は30L( 7.66l/minの3倍以上)、ホース内径9.5mm 、ホースの最高使用圧力：14Mpa以上(安全のため) （質問１）：ENERPAC社の基本計算プログラムで計算すると69.92Mpaになります。 (これらの値の違いはENERPAC社の油圧基本計算ページの(計算例3)にあてはめると圧力=出力÷受圧面積×10のためです。 ENERPAC社の基本計算プログラムは自社の電動ポンプ(ピストンポンプ?)を使用想定で高圧時の計算(圧力=出力÷受圧面積×10)で算出しているのでしょうか? （質問２）：上記の計算数値の入力に間違い、僕の認識違いはあるでしょうか？独学で勉強しているため油圧に対して見識ある方の意見、僕の認識違いがあれば指摘して頂きたく質問しました。どうぞ宜しくお願いします。 (参照URL) （ENERPAC社シリンダNR5300T仕様書ページ）http://www.enerpac.co.jp/products/pdf/catalog/cat_nr_series.pdf （ENERPAC 基本計算プログラム）　 http://www.enerpac.co.jp/downlods/technical/press/index.html （ISHINO TEC簡易計算機ページ） http://www.ishinotec.com/explain/calculation （ENERPAC社の基本計算について）http://www.enerpac.co.jp/downlods/technical/pdf/Basic_calculation.pdf

onesto
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機械設計
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ベストアンサー

ohkawa3
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2018/05/06 22:36 回答No.4

回答(1)再再出　　　回答(2)さんのご指摘に賛同します。電気の標準電圧が、100V、200V、6600V・・・であるように、油圧の世界にも標準圧力があって、3.5MPa、7MPa、14MPa、21MPaなどが一般に利用されているようです。シリンダを特に小型化する必要がなければ、70MPaのシリンダではなく、より低圧の、標準圧力のもの（場合によっては1個ではなく複数個）を採用するのが実用的と思います。

参考URL：: http://www.parkercorp.jp/images/pdf/hm_ykn_02.pdf

質問者

お礼 2018/05/06 23:04

参考URL、ありがとうございます。私が疑問に感じていることが明るくなりそうです。（６４ページあるので）合い間時間を活用して読み解いてみます。

その他の回答 (4)

mpascal
ベストアンサー率21% (1136/5195)

2018/05/07 07:27 回答No.5

プレス機の使用頻度によっては、圧力を50MPa 程度まで下げたほうが良い場合もありますよ。

質問者

お礼 2018/05/07 21:49

回答ありがとうございます。皆さんからの情報をもとに定格圧力型の油圧システムと高圧型とで比較検討しています。あまりコストが掛けられないのでそれぞれの機能性を理解した上で判断材料にしたいと思っています。

ohkawa3
ベストアンサー率59% (1535/2585)

2018/05/06 21:33 回答No.3

回答(1)再出推力500 kNで、速度18 mm/sを連続するのであれば、駆動系の効率が100%としても 500 kN×18 mm/s＝500000 N×0.018 m/s＝9000 W＝9 kWの原動機出力が必要です。 0.75kWのモーターでは、負荷がかかっていない空運転する程度しかできないように想像します。

質問者

お礼 2018/05/06 22:24

手元にある油圧に関する参考書と各社カタログを見てみます。どこで私が理解できていないのか（自分自身が理解できていないと折角の回答が無駄になるので）確認してみます。計算プログラム上で出た数値を直感的に0.75kWは小さく感じています。

lumiheart
ベストアンサー率47% (1156/2447)

2018/05/06 20:37 回答No.2

どうやら業界ごとに業界標準が違うようですね所謂、産業機械、工作機械用油圧ユニット業界 http://www.toyooki.jp/product/2017041315221564.html https://www.daikinpmc.com/special/sut/spec/index.html http://www.nachi-fujikoshi.co.jp/yua/unit/nrp_b.htm ７Ｍｐａ～２０ＭＰａ油圧ポンプの７０ＭＰａは無い事も無いが恐らく、電磁弁その他油圧系統がとんでもなく高価になりそうなので、シリンダサイズが多少太くなったとしても７ＭＰａ仕様にした方が安価になると思う上記以外の業界最高２５０ＭＰａまであるけど http://www.rikenkiki.co.jp/product/250mpa/index.html http://www.kakizaki.co.jp/product_op.html http://www.osaka-jack.co.jp/product.htm

質問者

お礼 2018/05/06 22:07

回答に感謝します。初学者なのでまだまだわからないことが多いこと、ほんとうの意味で理解出来ているのか不安に感じるときがあります。 URLの記載、ありがとうございます。時間を掛けてでも今週中に目を通します。また理解が深まって、そして、また疑問が湧いてくるときに補足、或いは新たに質問しようと思います。

ohkawa3
ベストアンサー率59% (1535/2585)

2018/05/06 11:44 回答No.1

計算プログラムなどについては、目を通していませんが、受圧面積70.8cm2で500kNの推力が欲しいならば、油圧は約70 MPa必要であることは、物理法則の基本で簡単に計算できます。参考URLとしてお示しの、ENERPAC社シリンダNR5300T仕様書ページの右上に、70MPaと記載されていて、仕様に記載の推力を得るための標準圧力が70MPaであることは明白と思います。油圧ポンプとして7MPaのものを採用した場合、設計仕様の500kNの1/10の推力しか得られないでしょう。モーターの出力は、シリンダーストローク全域で500kNの推力が必要なのか、ワークを押圧する下死点付近の近傍だけで必要なのかを吟味して選定する必要があると思います。専用ソフト（計算プログラム）に頼る前に、物理の基本として検算することをお勧めします。

質問者