油圧ギアポンプとピストンポンプの違い

導入

作動油動力システムでは、油圧ポンプは一次エネルギー変換装置として機能し、内燃エンジンまたは電気モーターからの機械回転動力を作動油動力 ($P \cdot Q$) に変換します。次のいずれかを選択します油圧ギアポンプそして油圧ピストンポンプこれは、機械の相手先ブランド供給 (OEM) にとって最も重要なアーキテクチャ上の決定の 1 つです。

各ポンプ技術は異なる機械原理に基づいて動作し、圧力定格、容量制御、体積効率、流体汚染耐性、およびバールあたりの経済的なコストに関して独自の動作特性を提供します。間違ったポンプ タイプを指定すると、不必要なコンポーネントのコストが発生したり、逆にシステム パフォーマンスのボトルネックや早期のポンプの破損につながる可能性があります。

Boxinhuasheng Hydraulic Technology Co., Ltd. では、大型農業機械、建設機械、産業用移動機械用に設計された高性能油圧ギア ポンプとピストン ポンプを製造しています。 68,000 平方メートルの製造キャンパスで操業している Boxinhuasheng は、25 年以上のエンジニアリング経験、260 台以上の高度な CNC マシン、35 人の上級エンジニア、および IATF 16949 の品質管理に依存し、80 か国以上の機器メーカーに製品を供給しています。

この記事では、油圧ギア ポンプとピストン ポンプの技術的な比較、内部機構の評価、効率曲線、圧力制限、騒音レベル、OEM アプリケーションの選択ガイドラインについて説明します。

機械的動作原理

どちらの設計も容積式ポンプですが、内部のポンプ機構が根本的に異なります。

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                  │ 油圧ポンプの作動機構 │
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│ 外部油圧ギヤポンプ │ │ アキシャル油圧ピストンポンプ │
国土交通省 国土交通省 国土交通省 国土交通省
│ • 噛み合う 2 つの平歯車 / はすば歯車 │ │ • シリンダー内の往復ピストン│
│ • 歯の噛み合いが外れることで吸引 (IN) が発生します │ │ 斜板に対してバレルが回転します │
│ • 噛み合う歯がオイルを押し出します（OUT） │ │ • 斜板の角度がストロークを決定します │
│ • 1 回転あたりの固定容量 │ │ • 固定または可変容量制御│
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#### 1. 外接歯車ポンプ
外接歯車ポンプは、精密機械加工されたアルミニウムまたは鋳鉄のハウジング内に封入された駆動歯車と従動歯車で構成されています。

• ギアの歯が吸入側で噛み合わなくなると、局所的な低圧体積が生じ、作動油がポンプ入口に引き込まれます。


• 流体は歯の空洞内のハウジングの周囲に運ばれます。


• 出口側でギアの歯が再び噛み合うと、流体が吐出ポートから強制的に排出されます。


• 固定排気量: ギアポンプは、シャフトの回転ごとに一定量の流体を押し出します。

• ピストンシューは傾斜した斜板に乗ります。


• シリンダーバレルが回転すると、傾斜した斜板がピストンをそのボア内で軸方向に往復運動させ、外側のストローク中に流体を吸い込み、内側のストローク中に流体を排出します。


• 可変変位: 油圧または電子制御機構を介して斜板の傾斜角を変更すると、ピストンのストローク長が調整され、一定のシャフト RPM で流体出力がゼロから最大流量まで動的に変化します。

包括的な技術比較マトリックス

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|              ギアポンプ VS.ピストンポンプの技術比較 |
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|エンジニアリングパラメータ |油圧ギアポンプ |油圧ピストンポンプ|
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|最大使用圧力 | 20MPa～25MPa | 31.5MPa～45MPa |
|                          | (200 - 250 バール) | (315 ～ 450 バール) |
|体積効率 | 85% ～ 92% | 93% ～ 98% |
|変位オプション |固定排気量 |可変および固定 |
|液体汚染耐性|高（汚れに強い） |中/低​​ |
|相対的な購入コスト |低コスト / 費用対効果の高い |より高い投資 |
|体重と物理的フットプリント|コンパクト&軽量|大型で高耐久 |
|典型的な動作音 | 70 - 80 dBA | 65 - 75 dBA |
|メンテナンスの複雑さ |ロー（簡易シールキット） |高 (精密ラップ) |
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主要なパフォーマンスの寸法

#### 1. 動作圧力と電力密度

• ギアポンプ: 最大 25 MPa (250 bar) までの低圧から中圧の用途に優れています。高圧では、ギアのサイドプレートを横切る内部流体の漏れが増加し、効率が低下します。


• ピストンポンプ: 連続最大 31.5 MPa (315 bar) およびピーク スパイク 45 MPa で動作する高圧産業システムおよび重量移動システム向けに構築されています。ピストンとバレルの隙間が狭いため、厳しい負荷がかかっても高い効率が維持されます。

• ギアポンプの効率: 体積効率 ($\eta_v$) は 85% ～ 92% の範囲ですが、オイルの動作温度が流体の粘度せん断を上昇させると低下します。


• ピストンポンプの効率: 広い温度範囲にわたって優れた体積効率 ($\eta_v > 95\%$) を達成し、重掘削機や林業収穫機の燃料消費を最小限に抑えます。

• ギアポンプ: 固定容量では、全流量が必要でない場合に、過剰なポンプ流量をリリーフバルブまたはバイパスバルブを通じてタンクにダンプする必要があり、熱エネルギー損失が発生します。


• ピストンポンプ (ロードセンシング): 可変容量斜板制御は、アクチュエータの要求に合わせて流量を直接調整します。制御バルブが中立の場合、ポンプ容量はゼロ近くに低下し、エンジン馬力が節約されます。

• ギアポンプ：非常に頑丈です。内部公差が大きいため、ギアポンプは突然の焼き付きを起こすことなく中程度の油汚染に耐えることができるため、過酷な農業環境に最適です。


• ピストンポンプ: サブミクロンのピストン シュー クリアランスには厳密なオイルろ過が必要です (ISO 4406 コード 16/14/11 最低)。微細なシルトの汚れは、急速なシューの傷や斜板のかじりの原因となります。

OEM アプリケーション選択ガイド

農業機械（トラクター、コンバイン） ──► 油圧ギアポンプ（コストパフォーマンスと耐久性）
トラック PTO 油圧機器 (ダンプ トラック、ロールオフ) ──► 高耐久ギア / ベント軸ピストン ポンプ
移動式掘削機および重量クレーン ──► 可変アキシャルピストンポンプ（高効率）

#### 油圧ギアポンプを選択する場合:

• 動作圧力は 25 MPa (250 bar) 未満のままです。


• コンポーネントの初期コストの低さと簡素化が主要なエンジニアリング目標です。


• 動作環境には過酷な環境にさらされ、オイルのメンテナンスが頻繁に行われます。


• 固定流量要件 (ステアリング回路、ファンドライブ、農機具リフトなど)。

• 連続使用圧力は25MPaを超えます（最大31.5～45MPa）。


• システムでは、燃料効率を最適化するためにロードセンシング (LS) 可変流量マッチングが必要です。


• 高い出力密度と迅速な動的応答が必要です (例: 掘削機のメイン掘削回路)。

結論

油圧ギアポンプとアキシャルピストンポンプは両方とも、最新の流体動力システムにおいて重要な役割を果たしています。ギアポンプは、中圧用途向けにコンパクトでコスト効率が高く、耐汚染性のある性能を提供します。一方、ピストンポンプは、重量移動機械向けに比類のない圧力能力、可変容量制御、および高い容積効率を提供します。

Boxinhuasheng Hydraulic Technology Co., Ltd. は、25 年以上の生産経験、35 人の上級エンジニア、100% 作業負荷シミュレーション テスト、および IATF 16949 品質認証に裏打ちされた高圧油圧ギア ポンプおよびピストン ポンプの完全なラインを製造しています。

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