12ボルト複動油圧ポンプとは
12 ボルト複動油圧ポンプは、12 V DC 電源 (通常は車両バッテリまたは補助バッテリ パック) で動作する内蔵型電動油圧パワー ユニットで、複動油圧シリンダの両側に加圧流体を送ります。 「複動」という指定は、ダウン ストロークでピストンを戻すために重力やバネに依存するのではなく、ポンプがシリンダーの伸長ストロークと収縮ストロークの両方で能動的に動力を供給できることを意味します。
これがなぜ重要なのかを理解するには、別の方法を検討してください。単動ポンプは、シリンダーの 1 つのポート (通常はピストン ロッドを押し出すキャップの端) にのみ圧力を供給します。戻りストロークは、荷重またはリターンスプリングの重量に完全に依存します。これは、重力によって荷台が確実に引き下げられる基本的なダンプ トレーラーのような単純な持ち上げ用途では許容されます。しかし、戻りストロークを制御したり、動力を与えたり、負荷を引っ張ったりする必要がある用途（除雪車の角度調整、丸太スプリッターの戻り、風の抵抗に抗して傾斜体を下げるなど）では、複動ポンプが必要です。これは、動力によってシリンダーを後退させるために流体をロッドエンドに積極的に送り込むためです。
12V DC 電圧定格により、これらのユニットは標準の車両電気システムで動作するモバイル機器に最適です。工業用とは異なります ベーンポンプ 12V 複動ポンプは、三相 AC 電源を必要とするその他の定置式油圧機器に使用できるため、標準の鉛蓄電池または AGM バッテリを備えたトラック、トレーラー、またはオフロード車両に取り付けることができるため、建設、農業、輸送にわたる移動式油圧アプリケーションの有力な選択肢となっています。
仕組み: 複動回路
12V 複動ポンプユニットの内部回路を理解すると、選択とトラブルシューティングの両方に役立ちます。完全なパワーユニットは、電気モーター、油圧ギアポンプ、リザーバー、ソレノイド作動方向切換弁、リリーフバルブ、ポートブロックなどのいくつかのコンポーネントを単一のアセンブリに統合しており、すべて共通のベースプレートに一緒に取り付けられています。
オペレータがリモート ペンダントの「延長」ボタンを押すと、方向制御弁内の 1 つのソレノイド コイルに電流が通電されます。これによりバルブのスプールが移動し、ポンプの出力流量が 港 （シリンダーのキャップエンド）。ピストンが伸び、ロッドエンドから排出された流体がピストンを通って戻ります。 Bポート 貯水池に戻ります。 A ポートのリリーフバルブ (通常、標準ユニットでは 3,000 ～ 3,200 PSI に設定) は、重負荷での伸張中の過圧力からシステムを保護します。
オペレータが「後退」を押すと、反対側のソレノイドが作動し、バルブ スプールが反対方向に移動します。ポンプ出力は B ポート (シリンダーのロッドエンド) に流れ、ピストンを積極的に押し戻します。キャップエンドから排出された液はAポートよりタンクへ戻ります。ピストンロッドの断面により、ロッドエンドはキャップエンドよりも有効面積が小さいため、同じ圧力で後退ストロークが生成する力は伸長ストロークよりも小さくなります。これが、多くの複動ポンプ仕様が A ポートよりも B ポートの圧力リリーフ設定 (通常 1,400 ～ 1,500 PSI) を示す理由です。ロッド側の領域が低いということは、より低い圧力で十分な後退力が得られることを意味し、B ポートのリリーフ設定が低いほど、後退中のシリンダー ロッド シールが過剰な圧力から保護されます。
どちらのソレノイドも通電されていない場合、方向制御バルブの中心と両方のポートがブロックされ、シリンダーが所定の位置に保持されます。ほとんどの標準ユニットではポンプ モーターが停止するため、バッテリー電力が節約され、静止時の発熱が軽減されます。
理解すべき主な仕様
12V 複動ポンプの仕様を比較するには、各パラメータが実際の意味を理解する必要があります。マーケティングの説明だけでは自信を持って選択するには不十分です。
モーター出力 (kW または HP): 標準的な軽量ユニットは、1.2 ～ 1.6 kW (1.6 ～ 2.2 HP) 範囲のモーターを使用しており、中程度の負荷を伴う時々のサイクル用途に適しています。高耐久ユニットの範囲は 2.0 ～ 3.0 kW (2.7 ～ 4.0 HP) で、頻繁なサイクルまたはより重いシリンダー負荷向けに仕様化されています。モーター出力が高くなると、同等の圧力でより速いシリンダー速度が実現され、ハイサイクル用途向けにより多くの熱予備が提供されます。
定格圧力 (PSI または bar): A ポート リリーフ バルブの設定により、伸長ストロークで利用可能な最大使用圧力が決まります。ほとんどの標準ユニットは工場出荷時に 3,000 ～ 3,200 PSI (207 ～ 221 bar) に設定されています。一部の頑丈なユニットは 3,500 PSI (241 バール) に達します。 B ポートのリリーフは通常 1,400 ～ 1,800 PSI に設定されます。継続的なリリーフバルブの動作を避けるために、ポンプの定格圧力が最大シリンダー負荷圧力を少なくとも 10 ～ 15% 超えていることを常に確認してください。
流量 (GPM または L/min): 流量はシリンダの速度を決定します。シリンダを速く動かす必要があるほど、必要な流量は高くなります。標準のコンパクトユニットは 0.8 ～ 1.1 GPM (3 ～ 4.2 L/min) を供給します。より高出力のユニットは 1.5 ～ 2.0 GPM (5.7 ～ 7.6 L/分) に達します。次の式を使用して必要な流量を計算します: 流量 (GPM) = ストロークあたりのシリンダー容積 (立方インチ) ÷ 231 ÷ 希望のサイクル時間 (分)。
リザーバー容量 (クォートまたはリットル): リザーバには、シリンダの全ストローク量に安全マージンを加えた量を供給するのに十分な液体を保持する必要があります。ストロークごとの排気量が 6 クォートのシリンダーには、ライン内の流体と熱膨張を考慮して、少なくとも 8 ～ 10 クォートのリザーバーが必要です。リザーバーのサイズが小さすぎると、サイクル間の適切な冷却時間がとれずに熱い流体が回路に直接戻され、過熱が発生します。
デューティサイクル: これはおそらく、カタログの説明で最も指定されていないパラメータです。デューティ サイクルは、冷却休止期間が必要になるまでにモーターが連続して動作できる時間の割合を表します。 50% デューティ サイクルのモーターは 3 分間動作し、その後 3 分間停止する必要があります。断続的な使用向けに販売されているユニット (配送ごとに 1 回サイクルするダンプ トレーラー) は、勤務シフト中に繰り返しサイクルする装置に取り付けられたユニットよりも低いデューティ サイクルに耐えることができます。低デューティサイクルのモーターを定格を超えて動作させると、巻線の過熱や早期故障が発生します。
一般的なアプリケーション
12V 互換性、双方向出力、コンパクトな自己完結型構造の組み合わせにより、12V 複動ポンプは幅広いモバイル機器の標準電源となっています。
ダンプトレーラーとダンプトラック: 最も一般的なアプリケーション。複動回路は全負荷時にベッドに電力を供給し、戻りストロークの下降速度を制御して、空のときにベッドがバタンと落ちるのを防ぎます。 B ポートのフロー リストリクター (高品質のユニットに搭載) は戻り流量を計測し、制御された減衰下降を生成します。
除雪機とブレード角度システム: 除雪車メーカーは、ブレード角度とリフトを同時に制御するために 12V 複動ポンプを利用しています。重力だけでは、圧縮された雪の土手に対して角度を付けられたブレードを確実に戻すことができないため、ここでは動力による格納ストロークが不可欠です。
車載クレーンおよび関節式ブーム： サービストラック、ユーティリティビークル、および回収トラックは、12V 複動システムを使用してブームの伸張、回転、スタビライザーレッグの展開に電力を供給します。このようなアプリケーションでは、モーターを連続的に動作させずに負荷がかかった状態で位置を保持できることが重要です。
遺体の転倒と廃車: 農業用転倒トレーラー、穀物カート、および軽ゴミ収集車は、複動回路を使用して本体の上昇と下降の両方を制御し、電動下降ストロークにより荷降ろし中の突然の荷重移動に対する抵抗力を提供します。
丸太分割機および木材加工装置: 丸太分割機のメーカーは、複動シリンダを使用して分割ストローク (高い力、低速) と急速な復帰ストローク (低い力、高速) の両方に動力を供給し、スプリングリターンを備えた単動設計と比較してサイクル速度を最大化します。
農業および園芸機械: トラクターや ATV の播種機、噴霧器、およびツールバー機器は、車両の PTO 駆動油圧システムが利用できない場合、または補助器具の要件に不十分な場合に 12V 複動ポンプを使用します。
適切な 12V 複動ポンプの選び方
次の 5 つのパラメータを順番に処理すると、ポンプをアプリケーションに適合させる仕様が作成されます。このプロセスを短縮すると、ポンプが早期に故障し、システムのパフォーマンスが不十分になる主な原因になります。油圧ポンプの技術と構成に関するより広範な情報については、当社の幅広い製品をご覧ください。 油圧ポンプ は、12V モバイル ユニットが広範な製品環境のどこに適合するかを理解するための有用な参照点を提供します。
ステップ 1 — 最大使用圧力を定義します。 シリンダにかかる負荷力を計算し、シリンダの有効ピストン面積で割って、必要な作動圧力を決定します。摩擦とライン損失に対して 15% のマージンを追加し、ポンプの A ポート リリーフ設定がこの値を十分に超えていることを確認します。計算に 3,200 PSI を超える持続的な圧力が必要な場合は、工業グレードかどうかを検討してください。 ピストンポンプ パワーユニットはアプリケーションにより適しています。
ステップ 2 — 必要な流量を計算します。 シリンダのボアとストロークを決定し、全ストロークあたりの体積を計算し、必要なサイクル時間で割ります。ダンプ トレーラーのシリンダーのボアが 4 インチ、ストロークが 24 インチの場合、キャップエンドの変位は約 301 立方インチ (4.9 リットル) です。伸長ストロークを 30 秒で完了するには、約 2.6 GPM が必要です。これは、コンパクトな 1.1 GPM ユニットを除外し、より高出力の 2.0 GPM モデルを指します。
ステップ 3 — リザーバーのサイズを正しく設定します。 少なくとも、リザーバーには、完全な伸縮サイクルに必要な総流体量の 1.5 倍に、20% の熱膨張マージンを加えた量を保持する必要があります。高サイクルアプリケーションの場合は、サイクル間で適切な熱放散を実現するために、これをサイクル容積の 2 倍に増やします。
ステップ 4 — デューティ サイクルをアプリケーションに合わせます。 用途を分類します: 断続的 (1 時間あたり 10 サイクル未満、サイクル間の休止時間が長い) または連続 (1 時間あたり 20 サイクル以上、または長時間の保持期間)。要求の高いカテゴリに適した定格デューティ サイクルのモーターを選択してください。疑問がある場合は、計算値よりも 1 つ高いデューティ サイクル クラスを指定してください。50% と 75% のデューティ サイクル モーターのコスト差は、早期のモーター交換のコストに比べれば小さいものです。
ステップ 5 — 電気容量を確認します。 全負荷時に 150 ～ 200 アンペアを消費する 12V モーターでは、モーターのトルクを低下させ、配線内の発熱を増加させる電圧降下を避けるために、太いケーブル配線が必要です。バッテリーから最大 10 フィートまでの配線には 2/0 AWG 以上のケーブルを使用し、15 ～ 20 フィートまでの配線には 4/0 AWG を使用します。バッテリーのプラス端子から 18 インチ以内に、適切な定格のヒューズまたは回路ブレーカーを取り付けてください。 「新しいポンプが定格圧力に達しない」という苦情の主な原因は、バッテリーの限界値やケーブルのサイズが小さいことです。
設置と配線の必需品
正しく指定されたポンプの取り付けが不十分だと、性能が低下したり、早期に故障したりすることがあります。定格性能と耐用年数を達成するには、次の設置方法が重要です。
ユニットを水平に取り付けるか、リザーバーをポンプ入口に向かってわずかに傾けて取り付けます。 ポンプの内部ギアセットには、常に信頼性の高い流体供給が必要です。入口側を高くして取り付けると、ポンプギアの上にエアポケットが形成され、エアレーションや異音の原因となります。ほとんどのユニットには、正しいリザーバーの向きを示す矢印またはマークが付いています。
正しいサイズの油圧ホースを使用してください。 ポンプの A ポートと B ポートは通常、標準ユニットでは SAE #6 (3/8 インチ)、高流量ユニットでは SAE #8 (1/2 インチ) です。ホースのサイズが小さすぎると背圧が発生し、利用可能なシリンダーの力が奪われ、熱が発生します。ホースの配管はできるだけ短くし、制限を引き起こすきついねじれではなく滑らかに曲げます。
適切な定格のケーブルを使用してモーターをバッテリーに直接配線します。 車両のヒューズ パネルを介して配線したり、モーター回路を他のアクセサリと共有したりしないでください。モーター始動時の高い突入電流により、ライターのヒューズが作動し、電圧変動が発生し、敏感な車両電子機器に影響を与えます。専用のプラス ケーブルをバッテリーのプラス端子からヒューズ ホルダーを通ってモーターに接続し、専用のマイナス ケーブルをバッテリーのマイナス端子またはバッテリーにできるだけ近いクリーンなシャーシのアース ポイントに直接接続します。
リザーバーに適切なグレードの作動油を充填します。 初めて使用する前に。ほとんどの 12V ポンプ ユニットは ISO 46 または ISO 32 作動油を指定します。オートマチック トランスミッション液を代替品として使用しないでください。ATF には異なる粘度特性と添加剤パッケージがあり、シールが膨張してバルブの動作が不安定になる可能性があります。覗き窓の最大マークまで充填し、最大の作動圧力を加える前に、最小限の負荷でシステムを数回サイクルしてラインから空気を抜きます。
よくある問題とその解決方法
12V 複動ポンプに関する問題のほとんどは、少数の予測可能なカテゴリに分類されます。症状を正しく特定すると、原因が直接指摘されます。
モーターが始動しない、または始動が弱い。 最も一般的な原因は、バッテリーの電圧が不十分であるか、ケーブルのゲージが不十分であることです。電圧計を使用して負荷時のバッテリー電圧を測定します。モーターの始動中、電圧は 11.5V 以上に維持されるはずです。電圧が 10V を下回る場合は、バッテリーが放電しているか、モーターの始動電流に対するコールド クランキング容量が不十分です。すべてのケーブル接続の端子に腐食がないか確認してください。腐食により、抵抗が増加し、モーターで利用可能な電圧が低下します。外側からは無傷に見える腐食した端子でも、接触面に大きな抵抗が生じている可能性があります。
ポンプは作動しますが、シリンダーが定格圧力に達していません。 まず、シリンダーが実際に機械的に停止していることを確認します。シリンダーの移動量がまだ残っていると、圧力が解放されません。シリンダーが停止していて圧力がまだ仕様を下回っている場合は、リリーフバルブが誤って工場出荷時の設定から外れていないか確認してください。リリーフバルブ調整ネジは通常、ポンプ本体またはバルブブロックにあります。調整する前に、ユニットのマニュアルで位置を確認してください。内部でバイパスしている磨耗したポンプも定格圧力に達しません。ストール中の消費電流を測定します。バイパスしているポンプは完全な油圧動作を行っていないため、定格よりも少ない電流を消費します。
通常の動作中にシステムが過熱します。 最初に液面を確認してください。液量低下は、12V ユニットの過熱の最も一般的な原因です。液面が正しい場合は、デューティ サイクルを超えている可能性があります。ユニットを冷却し、サイクル頻度を下げてください。適正な液位と適切なデューティサイクルで過熱が続く場合、定格圧力以下でリリーフバルブに亀裂が生じ、ポンプ出力がシリンダーに有効に供給されずに継続的に熱に変換される可能性があります。シリンダーをハードストップに対して停止させながら、A ポートのゲージでリリーフ圧力を確認します。
ソレノイドが非通電状態になるとシリンダーがドリフトします。 方向制御弁のスプール全体にわたる内部漏れが最も一般的な原因です。バルブを取り外し、スプールランドに傷や汚れがないか検査します。汚れたスプールが中心位置に完全に固定されていないと、流体が A ポートと B ポートの間をゆっくりと通過し、シリンダがドリフトする原因となります。バルブ本体をきれいな液体で洗い流し、再度取り付けます。ドリフトが続く場合は、バルブの交換が必要です。ドリフトが許容できない負荷保持用途の場合は、方向制御弁のみに依存して負荷を保持するのではなく、別個のパイロット操作逆止弁または負荷制御弁をシリンダラインに取り付けてください。
