導入
農業用トラクター、コンバインハーベスター、ホイールローダー、掘削機、商用トラック搭載クレーンなどの移動機械では、油圧ポンプが流体動力システムの中心です。車両エンジンによって (PTO ドライブ シャフト、タイミング ギア、またはベルト ドライブを介して) 直接駆動されるポンプは、機械的回転エネルギーを油圧流体動力 ($P \cdot Q$) に変換し、方向制御バルブ、油圧シリンダ、および流体モータに流れを供給します。
移動機械プラットフォームに適切な油圧ポンプ仕様を選択するには、必要なシステム流量 ($Q$)、ピーク動作圧力 ($P$)、原動機ドライブ シャフト速度 ($n$)、体積効率 ($\eta_v$)、取り付けフランジ規格 (SAE、ISO、欧州 4 ボルト)、および駆動トルクの利用可能性など、相互に関連する複数のエンジニアリング パラメーターのバランスを取る必要があります。
ポンプの仕様が不適切であると、アクチュエータの速度低下、負荷によるエンジンの停止、過剰な熱エネルギーの生成、またはポンプの早期故障が発生します。
Boxinhuasheng Hydraulic Technology Co., Ltd. では、要求の厳しいモバイル用途向けに設計された高圧油圧ギア ポンプとアキシャル ピストン ポンプを製造しています。中国の青州にある 68,000 平方メートルのキャンパスで運営されている 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 人の上級油圧エンジニア、および IATF 16949 の品質手順に依存して、年間 150 万台を超える油圧ユニットを 80 か国以上の OEM に提供しています。
この技術ガイドでは、移動機械用途向けの油圧ポンプを選択するための段階的な方法論を概説します。
ステップ 1: 必要な体積変位 ($V_d$) の計算
油圧ポンプの選択における主な計算は、1 回転あたりの体積変位 ($V_d$、$cm^3/rev$ または $in^3/rev$ で表されます) を決定します。
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│ 油圧ポンプの変位計算式 │
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│ 目標流量の計算式 │ │ 必要押しのけ容積の計算式 │
国土交通省 国土交通省 国土交通省 国土交通省
│ $Q_{req} = \sum Q_{アクチュエーター} \cdot FF$│ │ $V_d = \frac{Q_{req} \cdot 1000}{n_{エンジン} \cdot i \cdot \eta_v}$│
│ $FF$ は同時係数 │ │ $i$ はドライブギア比 │
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┘ ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━#### 数学的なサイジングの例:
- ターゲット フロー要件 ($Q_{req}$): 移動式トラクターの油圧システムが必要だとします。60L/分エンジン動作速度で2,000RPM。
- ドライブギア比 ($i$)：1.0（ダイレクトシャフトドライブ）。
- 推定容積効率 ($\eta_v$)：高圧外接歯車ポンプの場合は90％（0.90）。
- 変位計算:
$$V_d = \frac{60 \cdot 1000}{2000 \cdot 1.0 \cdot 0.90} = 33.3\ cm^3/rev$$
OEM エンジニアは標準を選択します34 $cm^3/rev$ 排気量油圧ギアポンプBoxinhuashengの製品カタログより。
ステップ 2: 連続圧力制限とピーク圧力制限の評価
移動式油圧ポンプは、さまざまな圧力レジームにわたって動作します。ポンプを選択するには、アプリケーションのデューティ サイクルに対して連続的および断続的なピーク圧力定格を検証する必要があります。
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| 圧力レジーム選択ガイド |
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|マシンのデューティ サイクル |推奨ポンプ技術 |公称作動プレス|
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|軽農業 |アルミボディギア | 16～20MPa |
|道具 |ポンプ | (160 - 200 バール) |
|中型ローダー & |鋳鉄ボディギア | 20～25MPa |
|ダンプトラック |ポンプ | (200 - 250 バール) |
|大型掘削機 & |高圧アキシャル | 31.5～45MPa |
|採掘ドリル |ピストンポンプ | (315 ～ 450 バール) |
+----------------------+----------------------+----------------------+- 圧力衝撃緩衝器: 選択したポンプに少なくとも断続的なピーク圧力マージンがあることを確認してください。リリーフバルブ設定より 20 ～ 25% 高い突然の方向性バルブのシフトによって引き起こされる衝撃波を吸収します。
ステップ 3: 入力ドライブトルクとシャフト強度の検証
原動機 (エンジンまたは PTO 出力シャフト) は、最大動作圧力 ($P_{max}$) でポンプを回転させるのに十分な機械的トルク ($T_{input}$) を提供する必要があります。
$$T_{input (N\cdot m)} = \frac{V_d (cm^3/rev) \cdot P_{max} (bar)}{20 \cdot \pi \cdot \eta_m}$$
$\eta_m$ は機械効率 (~ 0.90 - 0.93) です。
入力トルクがポンプ入力シャフト (キー付き、スプライン付き、またはテーパー付き) の構造的なせん断限界を超えると、シャフトが破損します。 OEM エンジニアは、シャフト プロファイルの選択を入力トルクと一致させる必要があります。
- キー付きシャフト：低トルク、中圧ギヤポンプに適しています。
- Involute Splined Shafts (SAE 9T, 11T, 13T, 14T): 高トルク、高圧のギアおよびピストン ポンプに不可欠で、回転応力を複数のギア スプライン全体に均等に分散します。
ステップ 4: 取り付けフランジとポート規格の適合
世界的な移動機械製造業者は、標準化された機械取り付けフランジを利用して、ドロップイン互換性を確保しています。
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│ グローバルポンプ取り付けフランジ規格 │
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│ SAE A / B / C │ │ ISO 3019 4 ボルト │ │ ヨーロッパ 4 ボルト │ │ イタリアグループ │
│ 2 ボルトおよび 4 ボルト │ │ メートルフランジ │ │ (ユーログループ 2/3) │ │ フランジマウント │
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┘ ━━━━━━━━━━━━━━━━┘- SAE A / B / C フランジ: 北米の機器メーカー全体で主流の標準。
- ヨーロッパのグループ 2 およびグループ 3 フランジ: ヨーロッパの農業用トラクター プラットフォームに広く普及しています。
- 流体ポート: 吸気ホースと吐出ホースに適合するフランジ付き分割ポート SAE J518 (コード 61 / コード 62) またはネジ付きポート (SAE ORB、BSPP)。
ステップ 5: 吸引条件とキャビテーションの防止
ポンプのキャビテーションは、吸引ラインの圧力が油の蒸気圧を下回ったときに発生し、微細な蒸気の泡が内部のギアの歯やピストン シューに衝突して激しく崩壊します。キャビテーションはポンプ内部を急速に破壊します。
ポンプの選択時にキャビテーションを防ぐには:
- 吸引ラインの流体速度: 吸引ライン速度を以下に保ちます1.2m/秒。
- 入口真空限界: 入口真空が以下を超えていないことを確認してください。-0.2 バール (-15 cmHg)冷油始動条件下。
- 変位の限界: より大きな排気量ポンプ (> 80 $cm^3/rev$) には、より大きな吸引ポートまたは浸水吸引リザーバーの取り付けが必要です。
購入者チェックリスト: 油圧ポンプの品質の評価
OEM 機器契約のために量産用油圧ポンプを調達する場合、購買責任者は次のことを義務付ける必要があります。
- [ ]体積効率の検証: 試験証明書が、最大動作圧力および温度下で体積効率 ($\eta_v > 90\%$) を実証していることを確認します。
- [ ]100% エンドオブラインのワークロード テスト: 製造されたポンプの 100% が圧力、流量、内部シールの漏れテストを受けることを保証します (Boxinhuasheng は 30 以上のテストベンチで 100% をテストします)。
- [ ]自動車認証: IATF 16949 品質認証と第三者 SGS 工場監査検証を確認します。
結論
移動機械に適切な油圧ポンプを選択するには、体積変位、連続圧力およびピーク圧力、入力トルク、取り付けフランジ、および吸入ダイナミクスを体系的に分析する必要があります。ポンプのパラメータを機器のデューティ サイクルに正確に一致させることで、OEM は燃料効率、機械の速度、コンポーネントの寿命を向上させます。
Boxinhuasheng Hydraulic Technology Co., Ltd. は、25 年以上の油圧製造の専門知識、35 人の上級エンジニア、年間生産能力 150 万ユニット、IATF 16949 品質認証、および SGS 工場検証をもたらし、世界的な機器 OEM にサービスを提供しています。
ポンプのサイジング ツールにアクセスしたり、3D CAD 図面をダウンロードしたり、大量生産の見積もりをリクエストしたりするには、次の Web サイトにアクセスしてください。www.chinesehydraulic.com。
