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Establishment of mathematical model of new component for oil-hydraulic system to reduce pressure pulsation

Research Project

Project/Area Number 19K04152
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 18040:Machine elements and tribology-related
Research InstitutionAshikaga University

Principal Investigator

Sakurai Yasuo  足利大学, 工学部, 教授 (70205813)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2021: ¥260,000 (Direct Cost: ¥200,000、Indirect Cost: ¥60,000)
Fiscal Year 2020: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Keywords油圧 / 圧力脈動 / 圧力脈動抑制素子 / 数学モデル / シミュレーション / ピストンポンプ / 1Dシミュレーション / タグチメソッド / 1Dシミュレーション
Outline of Research at the Start

成熟した油圧産業のブレークスルーを達成するため本研究室で開発している油圧システム用圧力脈動抑制素子は油圧システムの脈動を約60%にすることが可能であることが実験的に明らかにされている。この素子は構造が簡単で油圧配管にインラインで取り付け可能である。
しかしながら、この素子が、どのような特性を有することにより脈動が抑制されているか理論的な理由付けができていない。
そこで、本研究では、周波数応答試験、コンピュータシミュレーションおよび田口メソッドを利用し、この素子の1Dの数学モデルを導出することにより理論的な理由付けを行うことを目的とし、この素子の系統的な設計手法確立の契機を得ることを試みる。

Outline of Final Research Achievements

In order to achieve a breakthrough in the mature oil-hydraulic industry, the pressure pulsation suppression element for oil-hydraulic systems has been developed in our laboratory. It has been shown experimentally that the element can reduce pressure pulsation in oil-hydraulic systems by about 43%. In addition to it, it is simple in structure and can be installed in-line in oil-hydraulic piping. However, it has not been clarified what characteristics of this element contribute to the suppression of pressure pulsation. Therefore, this study established a mathematical model that can predict the performance of this element at the design stage by comparing the experimental and simulated results of this element. In addition, frequency response tests revealed that this element significantly suppresses the amplitude of the frequency twice the integral multiplication and reduces pressure pulsation.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究室で開発している油圧システム用圧力脈動抑制素子の数学モデルの検討を行った。この素子は内部の弾性体が金属の隙間を介して大気と接しており、検討事例のない特殊な構造を有する素子の1D数学モデルを導出したことは学術的に大いに興味深い点であると考えられる。さらに、この研究を通して、素子の改良を行い、工作機械でよく利用される3.5MPaという圧力下で圧力脈動を約43%(約3.5MPa±0.07MPa)まで、圧力脈動を低減できるようになった。これにより、実装自由度に富む新たな油圧システム用圧力脈動抑制素子の開発が可能となり、成熟した油圧産業のブレークスルーに貢献できるものと考える。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2022 2021 2019

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] Research on an Oil-hydraulic Component to Reduce Pressure Pulsation2022

    • Author(s)
      Yasuo SAKURAI, Misaki HASHIMOTO, Moritaka MAEHARA, Norikazu HYODO
    • Journal Title

      JFPS International Journal of Fluid Power System

      Volume: -

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Expansion of Application Range of Component Restricting Pressure Change Caused by Oil Temperature Change2021

    • Author(s)
      Yasuo SAKURAI, Norikazu HYODO
    • Journal Title

      Journal of Mechanics Engineering and Automation

      Volume: 11 Issue: 2 Pages: 31-36

    • DOI

      10.17265/2159-5275/2021.02.001

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] シミュレーションによる油圧システム用圧力脈動低減素子の性能の検討2021

    • Author(s)
      桜井康雄
    • Organizer
      日本フルードパワーシステム学会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Research on an Oil-hydraulic Component to Reduce Pressure Pulsation2021

    • Author(s)
      Yasuo SAKURAI
    • Organizer
      The Japan Fluid Power System Society
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Proposal of Innovative Oil-hydraulic Component to Reduce Pressure Pulsation2019

    • Author(s)
      Misaki HASHIMOTO, Yasuo SAKURAI, Norikazu HYODO, Kenichi AIBA
    • Organizer
      The 8th International Conference on Manufacturing, Machine Design and Tribology
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 油圧システム用圧力脈動低減素子の改良と数学モデルの提案2019

    • Author(s)
      橋本岬,桜井康雄,兵藤訓一,饗庭健一
    • Organizer
      2019年秋季フルードパワーシステム講演会
    • Related Report
      2019 Research-status Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2023-03-16  

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