掘削機の油圧ポンプの仕組みをステップバイステップで解説

油圧ショベルの制御には油圧が利用されます。そのため、油圧ポンプの図を理解することは非常に役立ちます。油圧ポンプはエンジンからのエネルギーを加圧流体に変換します。この流体がシステム内を循環し、アームとバケットを動かします。

掘削機の油圧ポンプの図を調べることで、各部品がどのように接続され、どのように機能するかを確認できます。ポンプの性能はいくつかの理由で変化する可能性があります。

これらの要素を、掘削機の油圧ポンプ図から得られる洞察と併せて理解しておくと、掘削機をより効果的に操作するのに役立ちます。

主要なポイント（要点）

• 油圧ポンプはエンジンの動力を加圧された流体に変換します。これにより掘削機は動きます。

• 油圧ポンプの図を見ると、各部品がどのように連携して動作するかが分かります。これにより、掘削機の仕組みをより深く理解することができます。

• 制御バルブは油圧油を各部に送ります。これにより、掘削機は持ち上げたり掘削したりといった作業を行うことができます。

• 定期的なメンテナンスは重要です。オイルレベルを確認し、フィルターを交換してください。これにより、掘削機の良好な動作が維持されます。

• 油圧システムには、OLSSやCLSSなど、さまざまな種類があります。これらのシステムは、掘削機に対して異なる制御性と効率性を提供します。

ポンプ部品

油圧ポンプシステムの主要部品が分かれば、それらがどのように連携して動作するのかが理解しやすくなります。これらの部品は、掘削機を動かす動力源となります。重要な部品は以下のとおりです。

エンジン

エンジンはシステムの心臓部のようなもので、油圧ポンプに必要な動力を供給します。エンジンを始動すると、ドライブシャフトが回転します。そして、ドライブシャフトがポンプユニットを作動させます。

油圧ポンプユニット

油圧ポンプユニットは、エンジンの動力を油圧エネルギーに変換します。掘削機では、ギアポンプ、ベーンポンプ、ピストンポンプなど、様々なポンプが使用されています。ギアポンプはシンプルで静音性に優れていますが、高圧には対応できません。ベーンポンプはスムーズに作動し、より高い圧力に耐えることができます。ピストンポンプは非常に効率が高く、高圧でも問題なく動作します。大型機械ではピストンポンプがよく使用されます。Rexroth-Uchida AP2DやKawasaki K3V/K5Vシリーズなどの特殊なポンプは、優れた性能と効率性を発揮します。

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斜板

スワッシュプレートはポンプ内部の可動プレートです。その角度を変えることで、作動油の移動量を制御できます。スワッシュプレートを傾けるほど、ポンプはより多くの圧力と流量を供給します。スワッシュプレートはピストンと連動してポンプの出力を変化させます。これにより、ポンプは様々な作業を容易に行うことができます。

作動油リザーバー

油圧オイルリザーバーはシステムに必要なオイルを貯蔵します。容量は掘削機のモデルによって異なります。例：

リザーバーは液体を清潔で冷たい状態に保ちます。これにより、システムの正常な動作が促進されます。

コントロールバルブ

制御弁は、機械の様々な部分に油圧油を送ります。これらの弁は、機械の始動、停止、あるいは動作方法の変更を可能にします。流量を調整することで、細かい作業や重い物の持ち上げが可能になります。方向制御弁は、アクチュエータの速度を増減させるのにも役立ちます。

アクチュエータ

アクチュエータは油圧を運動に変換します。掘削機に搭載されているアクチュエータのほとんどは、ブームやバケットなどを上下に動かします。中には、部品を旋回させたり回転させたりするアクチュエータもあります。アクチュエータは、物を持ち上げたり、掘ったり、移動させたりするのに便利です。

掘削機油圧ポンプ図

システムレイアウト

油圧ショベルの油圧ポンプの図を見ると、各部品がどのように接続されているかがわかります。エンジンは最初に位置し、油圧ポンプユニットに動力を供給します。ポンプはリザーバーから作動油を吸い上げます。制御弁はポンプとアクチュエーターの間に配置されており、作動油を適切な場所に送ります。アクチュエーターは、シリンダーやモーターなどの作動油を使用して、ブーム、アーム、またはバケットを動かします。

この図は市街地の地図のようなものだと考えてください。エンジンは発電所、ポンプは給水塔のようなものです。パイプは水（油圧流体）を給水塔から各家庭（アクチュエータ）へと運びます。バルブは信号機のようなものです。必要な場所に水を送ります。この例を見ることで、システムのレイアウトを理解しやすくなります。

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流体流路

油圧ショベルの油圧ポンプの図は、作動油の流れを示しています。作動油はまずリザーバーから供給されます。ポンプが作動油を吸い込み、圧力を加えます。加圧された作動油は制御弁を通過します。これらの弁は作動油をアクチュエータに送ります。アクチュエータは作動油の力を利用して油圧ショベルの各部を動かします。作動油が使用されると、リザーバーに戻ります。

流体の流路が動力伝達にどのように役立つかを示す表を以下に示します。

掘削機の油圧ポンプの図を見ると、流体経路の各ステップがなぜ重要なのかが分かります。この設計によりエネルギー損失が最小限に抑えられ、すべての部品に十分な動力が供給されます。これにより、掘削機はスムーズかつ良好な状態で稼働します。

操作手順

油圧ショベルの油圧ポンプの仕組みを理解すれば、機械をより効果的に使用できます。その動作は明確な手順で行われ、エンジンから始まり、バケットやアームが動くことで完了します。

電源入力

まず、エンジンを始動します。エンジンは油圧ポンプに動力を供給します。エンジンが駆動軸を回転させると、ポンプが回転します。この回転によってポンプの吸入口に負圧が発生します。負圧によって、リザーバーから油圧作動油がポンプに吸い込まれます。キーを回すと、すべての動作が開始されます。

ヒント：エンジンとポンプがしっかりと接続されているか、始動前に必ず確認してください。接続が良好であれば、動力がスムーズに伝達されます。

圧力の発生

ポンプは液体を吸い込むと、液体を押し出して加圧します。可変プランジャーポンプ内部の斜板がここで重要な役割を果たします。斜板の角度を変えると、ピストンの移動量が変わります。角度を大きくするとピストンの移動量が増え、ポンプはより多くの流量と圧力を生み出します。出力を抑えたい場合は、角度を小さくします。すると、ポンプから送り出される液体の量も少なくなります。硬い土を掘ったり、重いものを持ち上げたりするなど、さまざまな作業に合わせてポンプの出力を調整できます。

斜板の角度を変えることで、圧力と流量を制御できます。これにより、油圧ショベルの油圧ポンプを様々な用途に活用できます。

流体の方向

ポンプで加圧された作動油は、制御弁によって必要な場所に送られます。これらの弁は交通整理の役割を果たします。油圧作動油をブーム、アーム、バケットなどに送ります。これらの弁の操作には、パイロット制御または電子制御を使用します。パイロット制御は低圧の作動油を用いて主弁を動かし、電子制御は電気信号を用いてより高速な動作を実現します。このシステムにより、思い通りの昇降、旋回、掘削作業が可能になります。

• 油圧システムを使用すると、持ち上げたり振り回したりするなど、一度に複数の操作を実行できます。

• コントロールバルブは流量と圧力を変更するのに役立ち、各部品を個別に動かすことができます。

• 圧力は掘削機の強さを示し、流量は掘削機の動きの速さを示します。

注意: 流体の方向が速く正確であれば、掘削機の動作が向上し、使いやすくなります。

アクチュエータの動き

最後のステップは、加圧された流体がアクチュエータに到達した時に起こります。油圧シリンダーやモーターなどのアクチュエータは、流体エネルギーを動きに変換します。制御装置を操作すると、アクチュエータはほぼ即座に動き出します。例えば、2つのソレノイドバルブはわずか35～70ミリ秒で作動します。この素早い動作により、ほとんど待つことなく、持ち上げ、掘削、旋回を行うことができます。アクチュエータはブーム、アーム、またはバケットを動かすため、作業を迅速かつスムーズに完了できます。

1. エンジンはポンプに動力を与えます。

2. ポンプは流体を吸い込み、加圧します。

3. 制御バルブはアクチュエータに流体を送ります。

4. アクチュエータは移動して、持ち上げたり掘ったりといった作業を行います。

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掘削機油圧システム

現代の油圧ショベルは、主に2種類の油圧システムを採用しています。それは、オープンセンター式ロードセンシングシステム（OLSS）とクローズドセンター式ロードセンシングシステム（CLSS）です。それぞれのシステムは、流体の流れ、圧力、効率を制御するために異なる方法で動作します。

OLSSシステム

OLSSシステムは固定容量ポンプを備えています。コントロールに触れなくても、オイルは常に方向弁を通って流れています。これによりOLSSは安価になりますが、効率は劣ります。OLSS内の圧力は負荷に応じて変化します。負荷が変化すると、ジェットセンサーが流量を圧力信号に変換します。この信号はポンプの調整に役立ち、システムの正常な動作を維持します。OLSSはトルクリミッターのような役割を果たし、必要に応じてポンプ出力を増加させます。これにより、さまざまな作業における油圧流量の制御が可能になります。

油圧オイルのレベルは毎日点検してください。フィルターは頻繁に交換してください。良好な作動状態を維持するために、油圧オイルは2,000時間ごとに交換してください。ホースやシールに漏れがないか確認してください。漏れは、ぎくしゃくした動きや出力の低下を防ぐのに役立ちます。

CLSSシステム

CLSSシステムは可変容量ポンプを採用しています。オイルはコントロールバルブを操作する時のみ移動します。これにより圧力が一定に保たれ、エネルギーを節約できます。CLSSはコストは高くなりますが、性能は向上します。燃料を節約し、システムの温度も下がります。コマツGD655-6などの機械は、CLSSを使用して流量と圧力を向上させています。これにより燃料消費量が削減され、排出ガス規制の遵守にも貢献します。

CLSSは非常に精密な制御を可能にします。インテリジェント・トータル・コントロール・システム（ITCS）がユーザーの動きを感知し、最適なパワーを供給します。これにより、細かい整地や均平作業が容易になります。取扱説明書に記載されているメンテナンススケジュールに従ってください。ウォーターセパレーターの排水と漏れの点検を行ってください。これにより、システムのスムーズな動作が維持されます。

以下は OLSS と CLSS の比較を示す表です。

注：両方の油圧システムは、掘削機のアーム、ブーム、バケットを動かすのに役立ちます。定期的なメンテナンスを行うことで、問題を防ぎ、機械を最高の状態で稼働させることができます。

油圧ポンプシステムの各部品が、掘削機の正常な動作にどのように貢献しているか、ご理解いただけたかと思います。エンジン、ポンプ、斜板、リザーバー、コントロールバルブ、アクチュエーターはどれも重要です。機械は頻繁に点検してください。フィルターは250～500時間ごとに交換してください。漏れや過熱がないか確認してください。そうすることで、掘削機の稼働時間を延ばすことができます。異音が聞こえたり、圧力が低下したり、高熱に気づいたりした場合は、すぐにシステムを点検してください。図とステップバイステップのガイドを使用して、問題箇所を特定してください。これにより、安全を確保し、作業効率を向上させることができます。

FAQ

掘削機の油圧ポンプは何をするのですか?

油圧ポンプはエンジンからの動力を加圧された流体に変換します。この流体がシステム内を移動することで、ブーム、アーム、バケットを制御します。

油圧ポンプの修理が必要かどうかはどうやってわかりますか?

動きが鈍くなったり、異音がしたり、水漏れが発生したりするかもしれません。圧力低下や過熱が見られる場合は、ポンプを点検してください。定期的な点検は、問題の早期発見に役立ちます。

油圧液とフィルターはどのくらいの頻度で交換する必要がありますか?

油圧オイルは2,000時間ごとに交換してください。フィルターは250～500時間ごとに交換してください。最良の結果を得るには、必ず機械のマニュアルに従ってください。

高品質の油圧ポンプ部品はどこで購入できますか?

YNF Machineryでは、信頼性の高い油圧ポンプ部品を購入できます。様々な油圧ショベルの機種に対応した豊富なオプションを取り揃えています。