ピストン油圧ポンプとは何ですか?

導入

掘削機やプレスに生の電力が必要ですか?ピストン 油圧ポンプが それを送ります。ギアポンプとは異なり、最大 700 bar の極圧に対応します。この記事では、その仕組み、主な種類、エネルギーを節約する理由について説明します。また、お客様の用途に最適なポンプの選択もお手伝いします。

ピストン油圧ポンプはどのように動作しますか? – 基本動作原理

流体の変位における往復ピストンの役割

完全に一致したシリンダー内で、小さく強力なピストンの列が前後にスライドする様子を想像してください。それがピストン油圧ポンプの心臓部です。各ピストンは注射器のように機能します。引き戻すと流体が吸い込まれます。これが 吸引行程です。前進すると、その液体が高圧で噴射されます。それが 圧縮行程です。こうしたストロークは毎秒数十回発生します。加圧流体のスムーズで安定した流れを作り出します。重い荷物を持ち上げたり、押したり、回転させたりする力が得られます。各ストロークの動作は次のとおりです。

• 吸引ストローク – ピストンが後退し、真空が発生し、流体がシリンダー内に流入します。

• 圧縮ストローク – ピストンが伸びて流体を絞り出し、作動圧力を高めます。シンプルですよね？そして信じられないほど信頼できる。

アキシャルピストンポンプ設計とラジアルピストンポンプ設計 – 主な違い

2 つの主要なデザインに遭遇します。それらを見分けるお手伝いをさせてください。 アキシャルピストンポンプは 、駆動軸と平行にピストンが並んでいます。彼らは軍事パレードのようにその周りを回転します。この設計はコンパクトで高速性を備えています。掘削機やローダーに搭載されています。 ラジアルピストンポンプは、 中央のカムの周りにスポークのようにピストンを配置します。動きは遅くなりますが、大きなトルクを生み出します。水性などの特殊な液体も扱います。それで、どれがあなたのマシンに適合しますか？簡単な内訳は次のとおりです。

• 場合は、アキシャルを選択してください。 高速、高圧、コンパクトな設置面積が必要な

• 場合、高トルクが必要な場合、または特殊な液体を使用する場合は、ラジアルを選択してください。 低速で走行する動作条件を考慮してください。そして、似合うデザインを選びましょう。

変位の制御方法 (固定 vs 可変)

ポンプが 1 回転ごとに送り出す液体の量も選択できます。固定 容量型 ポンプにより、毎回同じ流量が得られます。大騒ぎする必要はありません。調整はありません。シンプルで丈夫、そして安いです。コンベアや小型プレスなど、一定速度で稼働する機械に最適です。ただし、ここに落とし穴があります。マシンが一日中フルフローを必要としない場合、エネルギーを無駄に消費することになります。その余分な液体は熱に変わります。あ それを解決するのが可変容量 ポンプ です。内部の巧妙な傾斜プレート、つまり斜板を使用して、ピストンのストローク長を変更します。必要な電力が少なくなると、流量が自動的に減少します。次の点を考慮してください。

• 固定変位の長所 – 低コスト、部品点数の削減、安定した荷重に対する信頼性。

• 可変排気量の長所 – 燃料の節約、熱の低減、コンポーネントの寿命の延長。燃料を節約し、システムの動作温度が低くなります。そのため、最新の機器のほとんどは可変容量を使用しています。予算ビルドでは固定を選択します。効率性と長期的な節約のために変数を選択してください。

産業で使用されるピストン油圧ポンプの主な種類は何ですか?

アキシャルピストンポンプ – 高圧用の最も一般的な選択肢

重機のいたるところでアキシャルピストンポンプを目にすることがあります。これらは油圧界の主力製品です。なぜ？なぜなら、小さなスペースに大きな圧力が詰め込まれているからです。 2 つの主要なサブタイプが存在します。 斜板の設計で は、傾斜したプレートを使用して、シリンダー ブロックが回転するときにピストンを押し出したり押し出したりします。シンプルで信頼性が高く、制御も簡単です。 ベントアクシス設計により、 シリンダーブロック全体がドライブシャフトに対して角度を付けられます。このバージョンでは、高速でもさらにスムーズに動作します。どちらも最大 450 ～ 700 bar の圧力を供給します。体積効率は 95% を超えます。つまり、エネルギーの無駄がほとんどないということです。どこで見つけますか？土を掘る掘削機、プラスチックを絞る射出成形機、金属部品を成形する油圧プレスを見てください。以下は、それらが特別である理由の簡単なスナップショットです。

スペースを取らずに高出力が得られる軸流ポンプが人気です。可変排気量バージョンもあります。そうすることで燃料を節約し、熱を減らします。

ラジアルピストンポンプ – 低速と高トルクが重要な場合

次に、ゆっくりと安定したオプションについて説明しましょう。ラジアルピストンポンプは動作が異なります。そのピストンは、ワゴンの車輪のスポークのように、中央のカムシャフトの周りに配置されています。カムが回転すると、各ピストンが出入りします。このデザインは、低い回転速度、つまり 10 ～ 100 rpm で威力を発揮します。クロール時でも効率的です。他のタイプのポンプはこれほどうまく機能しません。ラジアルポンプは、高圧、低流量の作業にも適しています。水グリコール系の液体も文句を言わずに扱ってくれます。そのため、鉱山や海洋環境などの特殊な環境に最適です。次のような実際の用途を考えてみましょう。

• テスト装置 – 低流量での正確な圧力が必要ですか?ラジアルポンプが供給します。

• 耐久性の高い連続印刷機 – 過熱することなく数日間稼働します。

• 船舶用ステアリングギア – 水上では低速、高トルク、信頼性が最も重要です。

また、騒音や振動も非常に低くなります。機械の動作が遅いが大きな力が必要な場合は、ラジアルピストンポンプが最適です。アキシャルタイプに比べてコストが高くなります。しかし、適切な用途であれば、何ドルもの価値があります。

固定容量と可変容量 – どちらがあなたのシステムに適していますか?

これはすべてのデザイナーが直面する決断です。固定排気量と可変排気量のどちらを選択しますか? 固定容量型 ポンプは、回転ごとに同じ量の流体を移動します。変更はありません。驚くことはありません。シンプルかつタフです。これらは、基本的な水力発電ユニット、丸太分割機、小型プレス機などで使用されています。利点は？初期費用が安くなり、故障するものが少なくなります。欠点は？システムがフルフローを必要としない場合、余分な流体はリリーフバルブを通過します。それはエネルギーを無駄にし、熱を発生させます。

可変容量 ポンプはよりスマートです。斜板または屈曲軸機構を使用して、ピストンのストローク長をその場で変更します。必要な流量が少なくなると、プレートが傾いて出力が自動的に減少します。これにより燃料や電力が節約されます。オイルクーラーも保ちます。最新の掘削機、ホイールローダー、射出成形機はすべて可変容量を使用しています。この比較をチェックして、どちらがあなたの状況に当てはまるかを確認してください。

予算を重視した定常状態のアプリケーションには固定排気量をお勧めします。機械がアイドル、部分負荷、フルパワーの間でサイクルする場合は、可変容量を選択してください。運用コストが年々削減されます。

他の油圧ポンプではなくピストン油圧ポンプを選ぶ理由?

ギアポンプやベーンポンプと比較して高い圧力能力

正直に言うと、生のプレッシャーが必要な場合もあります。ギアポンプの最高圧力は約 250 bar です。ベーンポンプ？彼らは200バール近くであきらめます。でもピストン油圧ポンプ？その数字を見て笑います。開始点として 350 バールを取得します。多くは700バールまで直接上がります。そのストレスにどうやって対処するのでしょうか？ 3 つの理由が際立っています。まず、頑丈なベアリングは重い荷重に耐えることができます。第二に、精密機械加工されたシリンダーは内部クリアランスを非常にタイトに保ちます。第三に、ピストンの設計により、強力な金属表面全体に力が均等に分散されます。弱点はありません。突然の故障はありません。スタンピングプレスや頑丈な射出成形機など、重大な推進力が必要なアプリケーションの場合、ギアやベーンのテクノロジーに頼ることはできません。漏れたり、ひび割れたり、あるいは諦めたりするでしょう。私たちはそれが常に起こっているのを目にしています。したがって、圧力定格を実際の要求に合わせてください。各ポンプ タイプが実際に実現できる機能は次のとおりです。

一番下の行にあるものが必要です。それは決して後退しません。

優れた体積効率と省エネ

プレッシャーがすべてではありません。効率も重要です。ピストン油圧ポンプにより、95 ～ 98% の体積効率が得られます。ギアポンプとベーンポンプ?彼らは90％を達成するのに苦労しています。通常、それらは約 80 ～ 85% にとどまります。それはあなたにとって何を意味しますか？内部漏れが少なくなります。ほとんどすべてのポンプは、一部の液体が内部シールを通過してしまいます。しかし、ピストンポンプはその滑りを最小限に抑えます。なぜ？ピストンがシリンダー内にぴったりと収まるからです。高圧側から低圧側に戻るオイルはほとんどありません。それはそのままエネルギーの節約につながります。電気モーターやディーゼルエンジンをそれほど激しく動かす必要はありません。燃料の消費が少なくなります。作動油はより低温に保たれます。オイルが冷たいほど、コンポーネントの寿命が長くなります。次の点を考慮してください。

• 全負荷時 – ピストンポンプは入力エネルギーのわずか 2 ～ 5% を無駄にします。ギアポンプは 10 ～ 20% を無駄にする可能性があります。

• 部分負荷時 – ギャップはさらに広がります。可変容量ピストンポンプは自動的に流量を減らし、さらに節約します。

• 1 年以上 – これらの効率向上により、ポンプ自体のコストを賄うことができます。

ピストンポンプに切り替えるだけで電気代を 15% 削減した工場所有者も見てきました。それは本物のお金です。

連続重負荷下でも長寿命

機械を年中無休で稼働させていますか?製鉄所はそうです。プレスラインはそうです。鉱山機械はそうです。そうした環境では、通常のポンプはすぐに死んでしまいます。ただし、ピストン油圧ポンプの構造は異なります。を使用しています 動圧軸受。金属を金属上で研磨するのではなく、油の薄い膜が可動部品を分離します。通常の操作ではこのフィルムが消えることはありません。次に、あります ケースドレン冷却が。少量のオイルがポンプ ハウジング内を循環し、熱を運び去ります。熱は油圧コンポーネントの最大の原因です。取り外すとポンプが何年も長持ちします。期待できることは次のとおりです。

• 製鉄所のギアポンプ – 6 ～ 12 か月ごとに再構築が必要になる場合があります。

• 継続使用中のベーンポンプ – 重負荷下では 1 年以内に故障することがよくあります。

• 同じ役割のピストン ポンプ – 主要なサービスの 3 ～ 5 年前に稼働することがよくあります。

また、再構築が簡単であることも気に入っています。ピストンアセンブリを交換し、バルブプレートをチェックすれば、業務に戻ります。ギアポンプは廃棄されることがよくあります。ピストンポンプを修理します。これにより、コストとダウンタイムが節約されます。したがって、アプリケーションが毎日、一日中実行される場合は、それ以下で満足しないでください。ピストン油圧ポンプを入手します。床にある他のものよりも長持ちします。

用途に適したピストン油圧ポンプを選択する方法

圧力、流量、押しのけ容積の要件に適合

適切なポンプの選択は数字から始まります。推測しないでください。電卓を取り出してください。まず、必要な流量を L/min または GPM で計算します。これは、アクチュエータが移動する必要がある速度とシリンダー領域に基づいて決定します。簡単な公式は次のようになります: 流量 = (シリンダー面積 × ストローク速度) × シリンダー数。難しそうですか？そうではない。ほとんどのメーカーはオンライン計算機を提供しています。次に、最大システム圧力を確定します。これが黄金律です。ピーク時の需要より 10 ～ 20% 高い定格のポンプを選択してください。この安全マージンにより、圧力スパイクから保護されます。スパイクはポンプを急速に破壊します。確認する必要がある内容を詳しく見てみましょう。

• 流量 – アクチュエータの最速速度で測定します。漏れや時間の経過による磨耗には 15% を追加します。

• プレッシャー – サイクルの中で最も高いスパイクに注目してください。 20%を追加します。次に、その数値を超えるポンプを選択します。

• 排気量 (cc/rev) – 必要な流量をポンプ シャフト速度 (rpm) で割ります。これにより、実際に必要な cc/rev が得られます。

一般的なアプリケーションの早見表は次のとおりです。

これらの番号をご使用のマシンに合わせてください。それでも不明な場合は、サプライヤーにお問い合わせください。彼らはあなたの代わりに計算を実行してくれるでしょう。

取り付け、シャフト、ポートの構成について

完璧なポンプを見つけました。しかし、それはあなたのシステムにボルトオンで組み込まれるでしょうか?取り付け基準は重要です。たくさん。一般的なものには、SAE (自動車技術者協会)、ISO (国際標準化機構)、DIN (ドイツ規格) などがあります。それぞれボルトパターンとパイロット径が異なります。フランジ タイプには 2 穴または 4 穴のデザインがあります。 2 穴フランジの方が簡単です。 4 穴フランジはより高いトルクに対応します。ご注文前に既存のモーターまたはエンジンのフランジをご確認ください。次にシャフトを見てみましょう。オプションには次のものが含まれます。

• キー付きシャフト – クラシック。トルク伝達に金属キーを採用。見つけやすく、交換も簡単です。

• スプラインシャフト – シャフトの周りに複数の溝があります。キーを摩耗させることなく、より高いトルクに対応します。

• テーパーシャフト – 適合するテーパーカップリングに適合します。正確な位置合わせには最適ですが、整備は困難です。

ポート スレッドは多くの人を混乱させます。させないでください。市場を支配しているのは次の 3 つの一般的なタイプです。

間違ったスレッドを選択すると、リークを永遠に追いかけることになります。ほとんどの高圧ピストンポンプ用途には SAE O リングをお勧めします。それはちょうどうまくいきます。

環境および流体の適合性に関する考慮事項

あなたのポンプは厳しい世界に住んでいます。熱、汚れ、湿気、それらはすべて攻撃的です。まずはオイルタイプから。ほとんどのピストン油圧ポンプは 鉱物油 (ISO VG 32、46、または 68) で問題なく動作します。安くて効果的です。ただし、一部の用途では特殊な液体が必要です。 合成流体は 極端な温度にうまく対処します。価格は高くなりますが、長持ちします。 水ベースの液体 (水-グリコールまたは水-油エマルジョンなど) は、鉱山や炉の近くなど、火災安全性が重要な場所で使用されます。すべてのピストン ポンプが水ベースの液体を許容するわけではありません。まずはメーカーのシール材質をご確認ください。

動作温度範囲も同様に重要です。ほとんどのポンプは 30°C ～ 80°C (86°F ～ 176°F) で最適に動作します。 30℃以下になると油が濃くなります。ポンプはそれを吸い込むのに苦労します。80°C を超えると、シールの寿命が急速に低下します。 80°C を 10°C 超えるごとに、シールの寿命は半分に減ります。あなたがすべきことは次のとおりです。

• 低温環境 – 低粘度のオイルを使用するか、タンクヒーターを追加します。ロードする前にマシンをウォームアップしてください。

• 高温環境 – クーラーを設置します。空から油へ、または水から油へのクーラーが温度を保ちます。

• 汚れた環境 – 高品質のリターンフィルターとブリーザーキャップを追加します。定期的にフィルターを交換してください。

ポンプのデータシートで粘度制限を確認することもお勧めします。最小および最大の cSt (センチストークス) がリストされます。その数字の範囲内にとどまってください。それができない場合は、オイルの種類を変更するか、熱交換器を追加してください。事前にこれを行うことで、後で高額な修理をする必要がなくなります。

結論

ピストン油圧ポンプは、要求の厳しい機械に高圧、効率、耐久性を提供します。私たちは、その仕組み、主な種類、そしてギアポンプやベーンポンプに勝る理由を調査しました。また、システムに適したものを選択する方法も学びました。 Blince は、実際の用途向けに構築された信頼性の高いピストン油圧ポンプを提供します。その設計は、エネルギーを節約し、ダウンタイムを短縮するのに役立ちます。選ぶ Blince は 自信を持って機器に電力を供給します。

よくある質問

Q: ピストン油圧ポンプは何に使用されますか?

A: 掘削機、プレス機、射出成形機などの重機に動力を供給します。

Q: ピストン油圧ポンプはどのようにして高圧を実現するのですか?

A: ぴったりとフィットするピストンと強力なベアリングにより、700 bar に達します。

Q: ギアポンプではなくピストン油圧ポンプを選択する理由は何ですか?

A: 効率が向上し、圧力が高くなり、負荷がかかった状態でも寿命が長くなります。

Q: ピストン油圧ポンプは可変流量に対応できますか?

A: はい、可変容量モデルは流れを自動的に調整してエネルギーを節約します。

Q: ピストン油圧ポンプを購入する前に何を確認する必要がありますか?

A: 圧力、流量、取り付け、流体のタイプをシステムに合わせてください。