油圧ポンプのシンボルと PTO 駆動油圧ポンプ ガイド

油圧ポンプの記号 油圧回路図（回路図）において、書面による説明がなくてもポンプの種類、流れの方向、制御方法を識別するために使用される標準化された図表です。 これらを正しく読むことは、油圧システムの設計、トラブルシューティング、または保守を行う人にとって不可欠です。これらの回路図に示されている多くのポンプ タイプの中で、PTO (パワー テイクオフ) 駆動の油圧ポンプは最も実用的に重要なものの 1 つであり、車両のエンジンが油圧作業機能を直接駆動する農業、トラック輸送、建設、緊急サービスなどで広く使用されています。

この記事では、油圧ポンプのシンボルを正確に解釈する方法を説明し、遭遇する可能性のある主要なシンボルのバリエーションをカバーし、その後、PTO 駆動の油圧ポンプについて実践的に詳しく説明します。具体的には、ポンプの仕組み、仕様の重要性、および特定のアプリケーションに適切なポンプの選択方法について説明します。

油圧ポンプの基本記号の見方

ISO 1219 規格は、油圧および空気圧の回路図シンボルを世界的に管理します。この規格では、すべての油圧ポンプのシンボルは共通のベースを共有します。 円はポンプ本体を表し、黒の実線の三角形は円の外側を向いて流れの方向を示します。 円から離れる方向を向いている三角形は、流体が押し出されていることを示しています。これにより、三角形が円の内側を向いているポンプ (エネルギー入力、流体出力) と油圧モーター (流体入力​​、機械出力) が区別されます。

この基本シンボルに追加された追加要素は、特定のポンプ特性を伝えます。

• 円を通る単一の矢印 (対角線): 固定容量型ポンプを示します。ポンプは、システム圧力や外部調整に関係なく、1 回転あたり同じ体積の液体を供給します。
• 円を通る二重矢印 (2 つの対角線、各端に矢印のある 1 つ): 可変容量型ポンプを示します。通常、ピストン ポンプの斜板角度を変更することで、ポンプの動作中に出力流量を調整できます。
• 円の反対側にある 2 つの流れの三角形: 両方向にポンピングできる双方向ポンプを示します。ポンプは、静圧伝達回路で一般的な逆流が可能です。
• シャフト ラインの周りの曲線矢印: シャフトの回転方向 (時計回りまたは反時計回り) を示します。これは、ポンプの交換を指定するとき、または PTO ドライブを接続するときに重要です。
• 円に追加されたスプリング シンボルまたはパイロット圧力ライン: システム圧力が補償器の設定値に達すると、容量が自動的に減少する圧力補償型可変容量ポンプを示します。
• 制御要素からポンプまでの破線: パイロット操作または遠隔制御による可変容量を示します。容量は別の油圧信号または電気信号によって制御されます。

ポンプを駆動するシャフトは、流れの三角形の反対側から円に入る線として示されています。 2 台のポンプが共通のシャフトを共有する場合 (農業用トラクターやローダー回路で一般的なタンデム ポンプ構成)、同じシャフト ラインで結ばれた 2 つの円が描かれ、それぞれに独自の流れ三角形と出口ポートが表示されます。

ポンプタイプ別の油圧ポンプ記号のバリエーション

基本記号はすべての油圧ポンプで同じですが、修飾子の組み合わせによって、使用されている特定のポンプ技術がわかります。以下の表は、最も一般的なポンプのタイプと、それに対応するシンボルの特性をまとめたものです。

油圧回路図を読むとき、ポンプのシンボルはほとんどの場合、一方の側では原動機のシンボル (電気モーターまたは内燃機関) に接続され、もう一方の側ではシステム圧力ラインに接続されます。タンク (リザーバー) の戻りラインは回路内の他の場所に接続されます。 ポンプのシンボルから外側に向かってこれらの接続をたどることが、油圧回路図を理解するための出発点となります。

PTO 駆動の油圧ポンプの仕組み

PTO (パワーテイクオフ) 駆動の油圧ポンプは、車両やトラクターのトランスミッションやエンジンから機械エネルギーを直接引き出し、それを油圧の流れと圧力に変換して外部の仕事機能を駆動します。 PTO シャフト — で標準化されています。 540 RPM または 1,000 RPM ISO 500 および ASAE S203 規格に基づく農業用トラクター用 — スプライン接続またはギアボックス アダプターを介してポンプの入力シャフトに直接接続します。

電気駆動の油圧パワー ユニットや、直接ベルトやギア ドライブを備えたエンジン搭載ポンプとは異なり、PTO ポンプには重要な動作特性があります。 PTO が作動し、エンジンがアイドル状態を超えて動作している場合にのみ、油圧流量が生成されます。 流量出力は PTO シャフト速度に直接比例します。エンジン スロットルが低下すると、ポンプ出力流量も低下し、したがって油圧駆動のアクチュエータの速度も低下します。

PTO 駆動システムの回路図で使用される油圧ポンプのシンボルは、シャフト ラインを伴う標準のポンプ円を示しますが、そのシャフトに接続されている原動機は、通常、標準の電気モーターの円ではなく、エンジンのシンボルとして表示されるか、「PTO」というラベルが付けられます。一部の回路図では、PTO シャフトとポンプの間にギアボックスのシンボルが表示され、増速または減速の駆動比を示します。

PTO ポンプの種類と適した用途

PTO アプリケーションで使用される 3 つの主要なポンプ技術は、それぞれ、圧力能力、流量の一貫性、効率、コストの点で異なるトレードオフをもたらします。

ギアポンプ (PTO 用途で最も一般的)

外接歯車ポンプは、そのシンプルさ、堅牢性、および汚染された流体への耐性により、PTO 油圧アプリケーションで主流となっており、農業および建設環境では重要です。一般的な PTO ギアポンプは次の速度で動作します。 150 ～ 250 バール (2,175 ～ 3,625 PSI) 連続圧力と流量 11～114リットル/分 540 または 1,000 RPM の PTO 速度で。これらは固定容量です。流量はシャフト速度に直接比例し、独立して調整することはできません。

ピストンポンプ（高圧、可変流量）

アキシャルピストンポンプは、最大でより高い連続圧力を提供します。 350 ～ 420 bar (5,000 ～ 6,000 PSI) — また、可変排気量構成では、エンジン速度とは独立して流量を調整できます。そのため、トラック搭載クレーン (ナックル ブーム)、フックリフト システム、高圧油圧ツールなどの要求の厳しい PTO 用途に適しています。その代償として、コストが高くなり、液体の汚染に対する感度が高くなります。通常、ISO 4406 の清浄度クラス 16/14/11 以上が必要です。

ベーンポンプ（スムーズフロー、中圧）

ベーン ポンプは非常にスムーズで脈動の少ない流れを提供するため、流れの質が重要となる PTO 駆動のアプリケーション (特定のコンベア システム、スプレー アプリケーション、油圧ステアリング アシストなど) に適しています。圧力能力は中程度です 140 ～ 175 バール (2,000 ～ 2,500 PSI) 、ギアポンプよりも汚染された流体による摩耗に敏感です。農業用 PTO の使用ではあまり一般的ではありませんが、一部の産業車両用途では見られます。

PTO 駆動油圧ポンプを選択するための主な仕様

PTO 油圧ポンプをその用途に適合させるには、相互に依存するいくつかの仕様を評価する必要があります。どれか一つでも間違えると、性能が過大になったり、ポンプが早期に故障したりする結果になります。

回転方向の指定は特に重要です。 ギアポンプを間違った回転方向で作動させると、直ちに流体が間違った方向の内部シールに押し付けられ、数分以内に致命的なシールの破損とポンプの破壊を引き起こします。 — 何時間もではありません。始動前に必ずポンプの銘板で回転方向を確認し、実際の PTO シャフトの回転と比較してください。

PTO ポンプの取り付け構成と駆動装置の配置

PTO 油圧ポンプは、車両のタイプ、利用可能な取り付けポイント、および必要なポンプの位置に応じて、いくつかの異なる物理的配置を介して電源に接続されます。

• 直接トラクター後部 PTO マウント: ポンプは、ユニバーサル ジョイント ドライブシャフトを使用して、トラクターの後部 PTO スタブ シャフトにあるブラケットに直接ボルトで固定されています。薪割り機、ポストドライバー、油圧播種機などの外部油圧器具に動力を供給するのに一般的です。ポンプとそのリザーバは通常、トラクターではなく作業機フレームに取り付けられます。
• トランスミッション搭載型 PTO (トラック): 商用トラックのギアボックス PTO ポート (SAE 標準サイズ A ～ F) は、直接ギア メッシュを介してポンプを駆動する適合する PTO ユニットを受け入れます。ポンプは PTO ギアボックスにフランジで取り付けられています。これは、ダンプカー、ゴミ収集車、フックリフトトラック、クレーン車の標準的な配置です。
• トランスファーケース PTO: トランスファー ケースを備えた四輪駆動トラックでは、トランスファー ケースから PTO 出力が提供される場合があり、ドライブトレインが切り離されて車両が停止しているときにポンプを動作させることができます。消防設備や緊急対応車両に使用されます。
• エンジンフライホイール PTO: ポンプはエンジンベルハウジングに直接取り付けられ、クラッチパックを介してフライホイールから駆動されます。ギアボックスから独立した連続ポンプ動作を提供します。車両速度に関係なく連続油圧力が必要なコンクリートミキサー、除雪機、真空タンカーで使用されます。

必要なPTOポンプ容量と動力の計算

PTO ポンプの適切なサイズ設定は、必要な油圧流量と圧力を定義することから始まり、次に容量と入力電力の要件に戻ります。計算は簡単です。

必要なポンプ容量 (cc/rev):

押しのけ量 = (必要流量 (L/min) × 1,000) ÷ PTO 速度 (RPM)

例: ログスプリッターには、1,000 RPM の PTO 速度で 30 L/min が必要です。変位 = (30 × 1,000) ÷ 1,000 = 30cc/回転 。体積効率の損失 (ギアポンプでは通常 5 ～ 15%) を考慮して、排気量 30 ～ 35 cc/rev のポンプを選択してください。

必要な入力電力(kW):

電力 (kW) = (流量 (L/min) × 圧力 (bar) ÷ 600 ÷ 全体効率

例: 200 bar で 30 L/min、全体効率 0.85。電力 = (30 × 200) ÷ 600 ÷ 0.85 = 11.8kW（約15.8馬力） 。トラクターの定格 PTO 出力はこの数値を超える必要があります。30 馬力のトラクター PTO が適切です。 20 馬力のトラクターはそうではありません。

常に追加します 20 ～ 25% の安全マージン ポンプ効率は磨耗とともに低下し、アクチュエータの失速状態ではシステム圧力過渡現象が定常値を超える可能性があるため、トラクターのサイズを指定するときに計算された出力を上回ります。

一般的な PTO ポンプの問題とその診断方法

ほとんどの PTO 油圧ポンプの故障は、完全な故障が発生する前に診断できる認識可能なパターンに従っています。

• キャビテーション (始動時の鳴き声や悲鳴音): ポンプ入口へのオイル供給が不十分なことが原因で、通常はサクションストレーナの詰まり、サクションホースのつぶれ、またはリザーバの液面レベルが低すぎることが原因です。キャビテーションは、数時間の連続運転中にポンプの内部を侵食します。真空計で吸引ラインの真空を確認します — ポンプ入口で 0.3 bar (9 inHg) を超える場合は、吸引制限を示します。
• 低流量と遅いアクチュエータの動き: ギア ポンプの場合、これは内部摩耗を示します。ギアとハウジングの隙間が仕様を超えて増加し、内部バイパスが可能になっています。実際の流量出力 (流量計で測定) を動作速度での定格流量と比較します。ギアポンプの定格流量から 15% 以上減少した場合は、交換が必要であることを示します。
• 作動油の過熱: 原因としては、ポンプが連続定格を超える圧力で継続的に動作していること、システムのリリーフバルブの設定が高すぎること、またはリザーバーの容量が不十分であることが考えられます。 作動油の温度が 80°C (176°F) を超えると、オイルの酸化とシールの劣化が促進されます。 — 適切なサイズのシステムでは、連続使用中に流体を 60 ～ 65°C 未満に維持する必要があります。
• シャフトシールの漏れ： ポンプ シャフトの外部オイル漏れは、シャフト シールの故障を示します。通常は過剰なケース ドレン圧力 (ポンプ ケース ドレン ポートの背圧)、汚染された流体の摩耗、またはシャフトの位置ずれが原因で発生します。ギアポンプでは、ケースのドレン圧力が以下を超えないようにしてください。 3 ～ 5 バール (44 ～ 73 PSI) 継続的に。
• 不規則または脈動する流れ: ギアポンプでは、これは、漏れのある吸引継手による空気の取り込み、または液面の低下によりポンプが断続的に空気を吸引していることを示します。すべての吸引ラインのフィッティングとリザーバーブリーザーに詰まりがないか確認してください。