流体力学物理理科

「油圧の仕組み」油圧ショベルはなぜ掘れる?現役プラントエンジニアがわかりやすく解説!

油圧ショベルの仕組みについて

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Hans Haase: Innenansicht, Farben und Zusammenstellung, 4028mdk09: Außenansicht – 投稿者自身による作品, CC 表示-継承 3.0, リンクによる

油圧ショベルの主な構成は、走行装置(図の紫)、操縦装置およびアーム部の3か所から構成されます。アーム部は、上下に動くブーム(人間でいうと肩、図の青)と前後に動くアーム(人間でいう肘、図の緑)、および掘削するバケット部(人間でいう手、図の赤)の構成です。エンジンは3つの油圧ポンプと連結してます。その中の主にポンプ2つが高圧(最高約35MPa)でアーム部旋回モータ走行装置などに送油しており、3つ目のポンプ低圧(約5MPa)ですが、操縦車が方向弁の切替えに力を使わないよう、方向弁の切替に使われるのです。それぞれのポンプのシステムは上記の原理と同様に、タンクから油をポンプが吸い込み操縦装置で方向弁が切り替えられ、対象のシリンダやモータに送油されます。方向弁にはタンクに戻す配管が設置されており、安全弁を経由しタンクに油が戻る循環システムの構成になるのです。

まとめると油圧ショベルの仕組みは、油圧ポンプにより対象部品に送油しタンクに油を戻すシステムアーム部を制御し、掘削が可能になります。

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油圧ショベルのポンプは3つあり、その中の2つはアームや走行装置関係の主な装置を動かす高圧ポンプだ。また方向切換弁の切替え用には低圧ポンプを使用するぞ。高圧ポンプはピストンポンプが使用され、低圧ポンプは歯車ポンプが主に使用されるようだ。容積型のポンプの特徴だが、容積型ポンプは圧力や流量が変動してしまう脈動が大きく、脈動により騒音や振動が発生してしまうのだ。特に高圧ポンプでは脈動が大きくなるため、脈動を抑えるために、低脈動のピストンポンプが使用されていると思うぞ。

「油圧の仕組み」について理解を深めよう

この記事では「油圧の仕組み」について油圧の原理、システム、そして油圧ショベルの仕組みについて説明しました。油圧システムはパスカルの原理を使い、てこの原理のように小さな力で重たい物を動かす仕組みです。そして油は水よりも金属を錆び難く、機械にとって扱い易い流体になります。そのシステムの主な構成は、タンク、油圧ポンプ、方向弁を使い、シリンダー部などに送油しており、ポンプ圧力を超える重たすぎる物を持った時はポンプの故障を防止するため、安全弁が設置されているのです。油圧システムはいわゆる小さなプラントの構成のイメージになります。この記事を読み、油圧機械に興味を持つことや、油圧の理解を深めて頂けたら幸いです。

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