油圧　スプール　回る

Question

油圧のバルブにおいて、通路途中にスプール（円筒径で油の流れを変更するために、段差や切り欠きがある）あるのですが、そのスプールが回転するとう現象が起きているようです。AYSYS CFXで解析を行うとトルクを求めることが出来ます。但し、トルク値を求めるための理論が分かりません。

なんとなく、油の粘性による摩擦応力や圧力分布による切り欠き面への荷重がトルク発生のメカニズムなのかな？と思うのですが、どちらが大きめとか理論が分からないため困ってます。

どなたか教えていただければ助かります。
お願いします。

Answer

油圧バルブのスプールには流体が通過する際に様々な流体力が作用します。この流体力がスプールを回転させます。スプールが真円で、開口部の位置，形状が軸方向にも半径方向にも対称であればスプールを回転させるトルクは限りなく零に近づくと思います。しかし、実際には形状誤差や、設計上、開口部が対称でなかったりするので、実際のバルブではスプールは回転すると考えるべきでしょう。流体力の解析については報文が様々あり、ネット上でも公開されています。たとえば、Googleで「スプール弁に作用する流体力の解析」で検索すると参考になる文献が出てきます。また、スプールの回転を防止するための手段もいくつか特許出願されています。特許庁のホームページで「スプール回転防止」というようなキーワードで出てきます。これらを参考に検討されてはどうでしょうか。

お礼

2011/09/05 12:47

ありがとうございました。検索をしてみます。

質問者

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Answer

＞スプールが回転するとう現象

角度が位相するのではなく 回転(360度以上）するのか？
スプールには常時接触しているバネなどは無くフリーで移動する？

＞段差や切り欠きがある

斜めの面の切り欠きかな？
クリアランスは 0.005程度？

貴殿の推測の通り
リーク量が多く斜めの切り欠きがあれば 面が均等で精度が良くないと
プロペラ(スクリュー)の様な作用をすると想像しますが

現実的には
クリアランスを小さくする
切り欠き形状を変更する
油の粘性の変更（ポンプ等 他の制約条件に影響するのでお勧めしない）

以上の項目を変更しながらテストが早道と思う。

Answer

流体力学/解析なので、専門の方に依頼した方がよいです。

> 油の粘性による摩擦応力や圧力分布による切り欠き面への荷重がトルク発生のメカニズム
> なのかな？と思うのですが、どちらが大きめとか理論が分からないため困ってます。
釣りでのスプーンルアーの動きは、飛行機が空を飛ぶ揚力が関係しています。
それと同じ働きも関係しています。

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