可変容量型油圧ポンプガイド: 制御、選択、効率

テストスタンドでは、24 gpm のパワーユニットがシリンダーを 2,000 psi で保持しました。シリンダーは動いていませんでしたが、リリーフバルブが流れの大部分を通過させたため、油温は 20 分で 18°F 上昇しました。可変容量型油圧ポンプが正しく設定されていれば、回路に必要な容量が 8 gpm に減少し、バイパス流と熱の両方が削減されます。

この例は、可変容量型ポンプは自動的に効率的になるわけではないという実際的なルールを示しています。制御モード、圧力設定、デューティサイクルが機械に適合している場合にのみエネルギーを節約します。

可変容量型油圧ポンプが流れを変える仕組み

排気量とは、1回転あたりに移動するオイルの量です。流量は、体積効率に合わせて調整された変位とシャフト速度の積です。固定ポンプには設定容量があります。可変ポンプは運転中に容量を変更します。ベーン ポンプはカム リングを移動して偏心を変更し、アキシャル ピストン ポンプは斜板角度を変更します。

出口圧力はポンプ単独からではなく、流れに対する抵抗から発生します。リリーフバルブは回路を保護します。可変制御は、圧力と要求の変化に応じてポンプが送る流量を決定します。ポンプが最大圧力を高めても過熱する可能性があるのはこのためです。機械が流量を保持する必要があるだけの場合、ポンプは最大容量になる可能性があります。

固定と変動: 熱はどこから来るのか

固定容量では、過剰な流れはどこかに行かなければなりません。保持回路では、圧力エネルギーはリリーフバルブを通過し、圧力エネルギーを熱に変換します。可変ポンプは需要に合わせて排気量を減らすことができるため、リリーフを通過するオイルの量が少なくなります。利点は、機械が移動の間にホールド、クランプ、または待機しているときに最大になります。

冒頭の例では、2,000 psi でリリーフを通過する 16 gpm は、船倉の長さに対しておよそ 18.7 水力馬力、つまり約 14 kW に相当します。 8 gpm に調整されたポンプは、バイパス熱の多くを除去します。節約効果は、オイル温度の低下、クーラー需要の減少、エンジンまたはモーター出力の低下として現れます。

制御をデューティサイクルに合わせる

ポンプ本体は選択の半分しかありません。制御はポンプがいつストロークするかデストロークするかを決定し、同じポンプでも 2 つの制御オプションによって異なる動作をすることができます。

• 圧力補償: 設定圧力後の変位を減少させます。クランプと保持に適しています。適切なデッドバンドを設定しないと、ハンティングしてしまいます。
• ロードセンシング: 最高負荷を超えて圧力マージンを保持します。多機能モバイルマシンでは一般的です。長いセンスの線や空気が動作を鈍らせる可能性があります。
• フロー制御: 設定された流量を制限内に保持します。これはアクチュエータの速度を安定させるのに役立ちますが、回路が負荷を解除しない場合は依然として過剰な圧力が発生する可能性があります。
• 出力またはトルクの制限: 圧力が上昇すると変位を減らして原動機を保護します。エンジンや電気モーターのトルクが限られている場合に有効です。
• 電子制御: 再現性と診断のために変位をコントローラーにマッピングします。センサー、キャリブレーション、および別の故障モードを追加します。

2 つの設定が混同されることがよくあります。ポンプ補償器は通常の動作制御です。リリーフバルブは安全限界です。補償器がリリーフの上に​​ある場合、リリーフがオイルを通過させてシステムを加熱します。負荷要件を大幅に下回っている場合、機械は失速するか動作が遅くなります。

購入前の選択チェック

カタログ ページではなく、デューティ サイクルから始めます。各機能、必要な流量、圧力、保持時間、およびどの機能が連携して動作するかをリストします。次に、シャフト速度、流体の粘度、温度、汚染レベルを確認します。最大圧力と最大流量だけを基準に選択されたポンプは、一日のほとんどの作業に比べてサイズが大きすぎる可能性があります。

モバイル機器の場合は、同時機能や正確な保持が必要かどうかをオペレーターに尋ねてください。ロードセンシングは通常、多機能バルブスタックに適合します。圧力補償はクランプまたは単一保持回路に適合します。固定速度の産業用電源ユニットの場合、圧力補償ポンプは、多くの場合、電子的な複雑さを伴うことなく、ほとんどの利点をもたらします。

当社の可変容量型ベーンポンプ製品群は、保守可能な可変流量源を必要とする中圧回路を対象としています。

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A10VSO 31シリーズ アキシャルピストン可変ポンプ 産業用開回路用アキシャル可変ピストン ポンプ。最大 28 MPa の連続圧力と要求の厳しい機械向けの複数の制御形式を備えています。 製品を見る→

選択は、1 つのポンプ タイプに対する一般的な好みではなく、圧力、速度、流体の清浄度、およびダウンタイム コストに従う必要があります。建設機械では、機械が移動、持ち上げ、保持を繰り返すときに可変ポンプが活躍します。負荷とオペレータの要求に従うポンプは熱と燃料の使用を削減できますが、これはバルブ ブロック、冷却パッケージ、制御設定が統合されている場合に限られます。私たちの 建設機械 ページには、これらの回路が使用される場所が示されています。

設置、試運転、およびメンテナンス

可変ポンプの問題のほとんどは、不安定性、応答の遅さ、または発熱として現れます。まず単純な原因を確認してください: 入口の詰まり、空気漏れ、粘度の誤り、フィルターの詰まり、ケースのドレンの詰まり。コントロールには小さなオリフィスが使用されているため、汚れたオイルによってポンプが最大容量でも動かなくなる可能性があります。

1. フラッシュしてろ過を確認します。気密吸引を確認します。
2. 最初にリリーフを設定し、次に補償器またはロードセンスマージンを設定します。校正済みのゲージで待機圧力と最大圧力を確認します。
3. 冷たい油ではなく、通常の油温で反応を確認してください。
4. 次の技術者のために設定と制御タイプを記録します。
5. 修理後のケースのドレン流量と温度を監視します。

ポンプが大きすぎる場合でも、制御がポンプを高排気量に維持するとエネルギーを無駄にします。サイズが小さいポンプは最大容量で動作し、アクチュエータ速度に達しない可能性があります。選択と試運転は一体のものです。

コスト、回収、よくある間違い

可変ポンプは通常、同様のサイズの固定ポンプよりもコストが高く、負荷検知、電子制御、追加の濾過、または大型のクーラーが追加されると、その差はさらに大きくなります。バイパス電力の減少、油温の低下、流体寿命の延長、原動機への要求の減少によって利益が得られます。 1 つのピーク条件ではなく、実際のデューティ サイクルを使用します。

よくある間違いは予測可能です。購入者は最大圧力と流量のみを比較し、ポンプが 1 日のほとんどを低需要で費やしていることがわかります。技術者は補償器をリリーフの上に​​設定するため、リリーフが流量制御になります。メンテナンスチームは間違ったグレードのフィルターを使用し、制御オリフィスが詰まるとポンプが原因になります。

賢明な仕様には、制御タイプ、圧力設定、スタンバイ流量、清浄度目標、許容ケースドレン、および予想されるデューティサイクルが記載されています。これは、ポンプ カーブだけを使用するよりも役立ちます。

可変容量型油圧ポンプは、保持中、待機中、または低需要運転中に流量を減らすとコストが発生します。回路のサイズが小さかったり、汚染されていたり、リリーフバルブが制御作業を行っているように設定されている回路は修正されません。デューティサイクルから開始し、制御を調整し、ゲージで圧力と流量を調整します。このシーケンスにより、熱とエネルギーの使用量が削減されるため、可変ポンプを検討する価値があります。