油圧ショベルの油圧システムの仕組み

はじめに

ショベルカーは、建設業や鉱業で一般的に使用されているパワフルな機械です。これらの機械が様々な作業を行うための重要なコンポーネントの一つが油圧システムです。このブログでは、油圧ショベルの油圧システムの仕組みについて掘り下げていきます。

油圧システムの基本を理解する

油圧システムは、閉じ込められた流体に加えられた圧力はすべての方向に等しく伝達されるというパスカルの法則に基づいて作動します。この原理は、機械エネルギーを油圧エネルギーに変換する際の基本であり、ショベルカーが重作業を正確かつ効率的に行うことを可能にしている。

掘削機油圧システムの構成要素

油圧ショベルの油圧システムは、いくつかの主要コンポーネントで構成され、それぞれがその動作において重要な役割を果たしています。これらのコンポーネントには以下が含まれます：

• 油圧ポンプ:作動油を加圧することで機械エネルギーを油圧エネルギーに変換するシステムの心臓部。
• 作動油:しばしば作動油と呼ばれるこの作動油は、システム全体に動力を伝達する。
• 油圧シリンダー:油圧エネルギーを機械エネルギーに変換し、運動を可能にするアクチュエータ。
• 油圧モーター:キャブの回転やトラックの移動など、機械のさまざまな機能を駆動するモーター。
• コントロールバルブ:これらのバルブは作動油の流れを調整し、機械の動きを正確に制御します。

これらの各コンポーネントは、掘削機の効率的な運転を保証するために一体となって働き、掘削機が効率的に資材を持ち上げ、掘り、移動することを可能にする。

掘削機の油圧ポンプがシステムに電力を供給する仕組み

油圧ポンプは、掘削機の油圧システムにおける主要な動力源です。リザーバから作動油を汲み上げて加圧し、システム全体に動力を与える作動油の流れを作り出します。

油圧ポンプの種類

油圧ショベルに使用される油圧ポンプには、ギヤポンプ、ベーンポンプ、ピストンポンプなどいくつかの種類があります。各タイプにはそれぞれ利点があり、掘削機の特定の要件に基づいて選択されます。

• ギアポンプ:シンプルで堅牢、コスト効率に優れ、小型のショベルカーに適している。
• ベーンポンプ:これらのポンプは効率が高く、中型の掘削機によく使用される。
• ピストンポンプ:高圧と高効率で知られるピストンポンプは、大型掘削機やヘビーデューティー用途でよく使用されています。

油圧ポンプの作動

油圧ショベルのエンジンが作動しているとき、エンジンは油圧ポンプを駆動し、リザーバから作動油を引き出します。ポンプは作動油を加圧し、システムの油圧ラインに送ります。この加圧された作動油は、さまざまな油圧シリンダーとモーターに送られ、動きを開始します。

パワートランスミッションにおける作動油の役割

油圧作動油は、油圧ショベルの油圧システムの作動において重要な役割を果たします。動力を伝達する媒体として機能するほか、いくつかの重要な機能を果たします。

作動油の特性

作動油は、システムの効率的な作動を保証するために、特定の特性を持たなければならない。これらの特性には以下が含まれる：

• 粘度:適切な潤滑を行いつつ、システム内を容易に流れるよう、適切な粘度を持つ流体でなければならない。
• 熱安定性:流体は、温度が変化してもその特性を維持し、安定した性能を発揮できなければならない。
• 耐摩耗性:作動油には、システム構成部品の摩耗や損傷を減らし、その寿命を延ばす添加剤が含まれていなければならない。
• 耐食性:流体は、システムの金属部品の腐食を防ぎ、耐久性を確保しなければならない。

作動油の機能

油圧作動油は、動力を伝達する以外にも、以下のようないくつかの重要な機能を果たしている：

• 潤滑:油圧システムの可動部を潤滑し、摩擦と摩耗を減らす。
• 冷却:システム作動中に発生する熱を吸収・放散し、オーバーヒートを防ぐ。
• 汚染除去:作動油は、重要な構成部品から汚染物質を遠ざけ、損傷を防ぎ、スムーズな作動を保証します。

これらの機能を果たすことで、作動油は掘削機の油圧システムの信頼性と効率的な作動を保証します。

油圧シリンダー油圧エネルギーを機械的運動に変換する

油圧シリンダは、油圧エネルギーを機械的な動きに変換する油圧ショベルの油圧システムの重要なコンポーネントです。油圧シリンダーは、油圧エネルギーを機械的な動きに変換する役割を担っており、油圧ショベルが持ち上げる、掘る、押すなどの作業を行うことを可能にします。

油圧シリンダーの種類

掘削機に使用される油圧シリンダーにはいくつかの種類があり、それぞれ特定の用途向けに設計されています。これらには次のようなものがある：

• 単動シリンダー:これらのシリンダーは一方向にのみ力を発揮し、通常、持ち上げたり押したりする用途に使用される。
• 複動シリンダー:このシリンダーは両方向に力を発揮し、より多彩な動きとコントロールを可能にする。
• 伸縮シリンダー:伸縮する多段シリンダーで、コンパクトながら長いリーチを実現。

油圧シリンダーの操作

油圧シリンダは、シリンダバレル、ピストン、およびピストンロッドから構成される。加圧された作動油がシリンダー内に導かれると、ピストンを押し、ピストンロッドを伸縮させます。この動きは、掘削機のさまざまな作業に必要な機械的動作に変換されます。

例えば、オペレータがブームを持ち上げようとコントロールバルブを作動させると、加圧された流体がブームシリンダに導かれ、シリンダが伸長してブームを持ち上げる。逆にオペレータがブームを下げようとすると、制御弁はシリンダの反対側に流体を導き、シリンダを後退させてブームを下げる。

油圧モーター：掘削機の機能を駆動する

油圧モーターは、油圧ショベルの油圧システムの重要なコンポーネントであり、運転台の回転やトラックの移動など、さまざまな機能の駆動を担っています。

油圧モーターの種類

油圧ショベルに使用される油圧モータには、ギヤモータ、ベーンモータ、ピストンモータなどいくつかの種類があります。各タイプにはそれぞれ利点があり、掘削機の特定の要件に基づいて選択されます。

• ギアモーター:これらのモーターはシンプルで堅牢、かつコスト効率が高いため、小型の掘削機に適しています。
• ベーンモーター:これらのモーターは効率が高く、中型の掘削機によく使用される。
• ピストンモーター:高圧力と高効率で知られるピストンモーターは、大型ショベルカーやヘビーデューティー用途で一般的に使用されています。

油圧モーターの操作

油圧モータは、加圧された作動油を使用して油圧エネルギーを機械エネルギーに変換します。加圧された作動油がモータに導かれると、モータの内部部品が動き、回転運動が発生します。この運動は、掘削機のさまざまな機能を駆動するために使用されます。

例えば、運転者がキャブを回転させるためにコントロールバルブを作動させると、加圧された作動油がキャブの回転を担当する油圧モータに導かれる。モータは油圧エネルギーを回転運動に変換し、キャブを回転させる。

コントロールバルブ作動油の流れを調整する

コントロールバルブは油圧ショベルの油圧システムの重要なコンポーネントで、作動油の流れを調整し、機械の動きを正確に制御する役割を担っています。

コントロールバルブの種類

ショベルカーに使用されるコントロールバルブには、以下のようないくつかの種類がある：

• 方向制御弁:これらのバルブは流体の流れの方向を制御し、油圧シリンダーとモーターの動きを決定する。
• 圧力リリーフバルブ:これらのバルブは、圧力が所定の限度を超えた場合に流体を迂回させることにより、過度の圧力からシステムを保護します。
• 流量制御バルブ:これらのバルブは作動油の流量を調整し、スムーズで制御された動きを保証します。

コントロールバルブの操作

コントロールバルブは、油圧システム内の通路を開閉することによって作動し、加圧された作動油の流れを目的のコンポーネントに導く。オペレータは、運転席でコントロール・レバーまたはジョイスティックを使用してコントロール・バルブを作動させ、所望の動きを開始する。

例えば、オペレータがブームを伸ばしたいとき、操作レバーを動かして方向制御弁を開き、加圧流体をブームシリンダに流入させる。この動作によってシリンダが伸長し、ブームが持ち上がる。ブームを下げたいときは、操作レバーを反対方向に動かし、方向制御弁がシリンダから流体を流出させる通路を開き、ブームを下げる。

油圧作動油の流れを調整することで、コントロールバルブは掘削機の動きを正確かつ正確に制御し、オペレーターが効率的かつ正確に作業を行うことを可能にします。

ショベル油圧システムのメンテナンスとトラブルシューティング

適切なメンテナンスとタイムリーなトラブルシューティングは、油圧ショベルの油圧システムの信頼性と効率的な運転を保証するために不可欠です。定期的なメンテナンスは、システムの故障を防ぎ、コンポーネントの寿命を延ばすのに役立ちます。

油圧システムのメンテナンスのヒント

1. 定期的なフルード点検:作動油のレベルと品質を定期的に監視してください。作動油が清浄で汚染物質がないことを確認してください。メーカーが推奨する要領で作動油を交換してください。
2. フィルター交換:汚染物質がシステムに侵入してコンポーネントに損傷を与えるのを防ぐため、油圧フィルタを定期的に交換してください。
3. ホースとシールの点検:油圧ホースとシールに摩耗、漏れ、損傷の兆候がないか定期的に点検してください。摩耗や損傷のある部品は速やかに交換してください。
4. システム圧をモニターする:システム圧が推奨範囲内であることを確認するため、定期的に点検してください。圧力が高いか低い場合は、対処が必要な潜在的な問題があることを示しています。
5. 可動部の潤滑:摩擦と摩耗を減らすため、すべての可動部品に十分な潤滑油が塗布されていることを確認してください。

一般的な油圧システムの問題のトラブルシューティング

1. 作動油のレベルが低い:フルードレベルが低いと、シス テムの圧力と効率が低下します。漏れがないか点検し、必要に応じてフルードを補充してください。
2. 汚染流体:汚染されたフルー ドは、コンポーネントに損傷を与え、シス テムの性能を低下させることがありま す。汚染が検出された場合は、フルードとフィルタを交換してください。
3. ホースまたはシールの漏れ:ホースやシールに漏れがあると、圧力と液体が 損なわれる恐れがあります。損傷したホースやシールは速やかに交換してください。
4. 故障したコントロールバルブ:コントロールバルブが故障していると、動作が不規則になったり、反応しなくなったりすることがあります。必要に応じてコントロールバルブを点検し、修理または交換してください。
5. オーバーヒート:過熱は，過度の液体温度または不十分な冷 却によって引き起こされることがある。クーリング・システムを点検し、フルード・レベルと流量が適切であることを確認してください。

これらのメンテナンスのヒントに従い、一般的な問題に迅速に対処することで、掘削機の油圧システムの信頼性と効率的な運転を確保することができます。

結論

油圧ショベルの油圧システムは、マシンがさまざまな作業を正確かつ効率的に実行できるようにする複雑で重要なコンポーネントです。油圧ポンプ、作動油、シリンダ、モータ、およびコントロールバルブの動作を理解することは、システムを効果的に維持し、トラブルシューティングを行うために不可欠です。適切なメンテナンス方法を守り、問題に迅速に対処することで、油圧ショベルの油圧システムの寿命と信頼性を確保することができ、現場で最高の性能を発揮することができます。