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概要

油圧とは「(機械)油圧力」のことであるが、一般的には油圧を応用したアクチュエータやそれによって生み出される駆動力、つまり「油圧で動く機械」を指す事が多い。


ものすごく大雑把な原理

基本はパスカルの原理

油圧の基本はパスカルの原理で説明できる。

パスカルの原理とは、

  1. (密閉された)容器内に掛かる圧力は、単位面積(例えば1cm^3辺りに掛かる圧力)で見るとどこでも一定の数値になる
  2. 言い方を変えれば、面積が大きいほど受ける(合計の)圧力は大きくなる

という原理である。


で、具体的にはどうなっているの?

例えばここに以下の特徴を備えたU字型の管があるとする。

  • 管の左側は右側より太くなっている(=断面積も太くなっている)
  • 管の中は液体で満たされていて、尚且つ左右の液面には板が浮いている

ここで、左側の液面に浮いている板におもりを乗せると、当然重さで左の板=液面が下がる。そして、おもりの重さで押し出された液体は右の板(=液面)を押し上げる。

このとき、右の(断面積の小さい方の)板を押してやる、つまり液面を押し下げてやると、左の管から押し出された液体が押し戻されて左の液面が上昇する。


が、このときに右の板を押し下げるための力は左の板が(おもりから)受けている力より遥かに少なくて済む。


これは上に書いたパスカルの原理の「面積が大きいほど受ける(合計の)圧力は大きくなる」で説明できる。

要するに左の管の方が"断面積が大きい"ので、"受ける力の合計も大きくな"。

つまり、力が増幅されたと言える。


油圧機器はこれの応用であり、ものすごーく乱暴に言うと「でかいアクチュエータに油をしつこく送ってやれば、しょぼいポンプでも大きな力を発揮できるんじゃね?」という考えである。


油圧機器の構成

油圧機器はこれまたものすごく大雑把に言うと、「油を送り込む(油圧を生成する)ためのポンプ」と、「ポンプで生成された油圧を受け取って動くアクチュエータ」で構成されている。

このシンプルさ故、信頼性が高い。そして設計次第でとんでもない力を発揮できる。


アクチュエータ

油圧機器で実際に出力を行う部分。

  • 油圧シリンダ

最も一般的な油圧アクチュエータの一つ。油圧機器と言ったら真っ先に思い浮かぶであろうもの。

シリンダーに油を送り込む(油圧を掛ける)ことによって直線方向に運動する。

重機から飛行機の補助翼、ダム水門までありとあらゆる場面で使われてきた。また、自動車ブレーキにも油圧シリンダの一種が使われている。産業用ロボットなどでは一時期ほとんどが電動アクチュエータに入れ替わったが、2013年に公開されたボストン・ダイナミクス社の人型ロボット「アトラス」などに触発されて、油圧ロボットの開発がにわかに盛んになった。


  • 油圧モータ

乱暴に言うと「油圧で作動するタービン」。油圧を受け取って回転運動に変える。

構造的にはポンプとほぼ同じである(電気モータと発電機のような関係、とも言える)。

電気モータより小型でトルクが大きいが、ちと煩いのが玉に瑕。

JR北海道新型特急気動車の発電機には、油圧モータが使用されている(メインエンジンで駆動されるポンプで油圧を生成し、発電機を油圧モータで回す)。


油圧で動くもの


関連タグ

流体力学 機械 機械油

重機 自動車 鉄道車両 飛行機 ロボット

キハ281系 キハ283系 キハ261系:油圧モータで稼働する発電機を使用する。

ブレーズ・パスカル:油圧の基本原理であるパスカルの原理の発見者。

クラタス:重機の油圧アクチュエータを流用している。

男のロマン

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