2段階油圧ポンプの圧力遷移チェック

ハイロー式油圧駆動装置では、シリンダーは負荷に到達するまで高速で動き、その後、圧力の上昇に伴って減速することがあります。この変化は、想定される2段階油圧ポンプの圧力遷移です。負荷がなくなると、より大きなポンプ部は共通の吐出量への寄与を停止し、小さなポンプ部は負荷がかかった動作への供給を継続します。何らかの故障が発生したかどうかを判断する前に、圧力上昇のタイミング、吐出流量の減少、および駆動速度を確認してください。

電話越しに似たような苦情が3件あったとしましょう。1つ目のシリンダーは、実際に作動し始めた瞬間に回転速度が落ち、その後も十分な力で回転を続けます。2つ目のシリンダーは、バルブが開いた瞬間から回転速度が落ちます。3つ目のシリンダーは、エンジンの回転速度が低下して停止するため、回転速度が落ちます。タイミング情報がなければ、これら3件すべてが作業指示書に「負荷がかかった状態で回転速度が遅い」と記載されます。動きが最初に変化した時点を記録しておきましょう。

ここでの方法は、文書化されたハイロー回路をレビューし、資格のある担当者が取得した測定値を解釈するためのものです。計測器を使用する前に、承認された機械手順と安全な負荷配置を確認してください。数値記録は仮説に基づいています。対象となる機器について、実際の荷降ろし仕様、許容される作業条件、および許容される測定箇所を入手してください。

共通出口と荷降ろし経路をたどる

2つのポンプ部からバルブとシリンダーに至る図をお読みください。ここで使用されている一般的なハイロー構成では、低負荷時には両方のセクションが吐出に寄与します。アンロード状態に達すると、大きい方のセクションの流れは低圧経路を通ります。チェック機能により、その経路は共通の高圧吐出経路から切り離されます。小さい方のセクションは引き続き負荷を駆動します。実際の経路と検出ポイントは、ポンプと機械の図から得られます。

排出経路は内部経路となる場合があります。外部から見えるタンクホースは、複数の流量を担っていたり、全く別の機能に属していたりする可能性があります。測定された戻り流量を大きなセクションに割り当てる前に、回路図から経路を図示してください。ポンプ出口、シリンダー作動ポート、および戻り側にあるアクセス可能な分岐管の区別を必ず守ってください。機械が正常に動作している場合でも、これらの位置での値は異なる場合があります。

Concentric社は、同社のハイローポンプシリーズに内蔵型アンロードバルブを文書化しています。同社の米国カタログには、指定されたシャフト回転速度における公称流量が記載されており、また、そのカタログに掲載されているユニットのアンロード圧力と最大使用圧力に関する情報も別に記載されています。完全な部品番号については、該当行を参照してください。この構造は、見積書や銘板記録を確認する際に役立つ例です。Concentric社ハイローポンプシリーズおよびConcentric社米国ハイローポンプカタログ

シーケンスの各部分を設定するデバイスを特定します。

ポンプは、別のセクションとシャフトを共有しながら、2つの独立した機能に供給することができます。このような構成では、一方の回路の圧力変化によって、ハイローの例のように複合供給が分離されることはありません。2つの吐出口、2つの回路、およびそれらのバルブ機能を示す図面は、ラベルに「ダブルポンプ」とだけ記載するよりも多くの情報を提供します。ドキュメントに異なる構成が示されている場合は、そのドキュメントに記載されている手順に従ってください。

それぞれの観察結果を同じ線上に書き込む

負荷が動きに抵抗し始める瞬間を注意深く観察してください。プレス機の場合は、工具がワークに接触した瞬間がこれに該当します。薪割り機の場合は、くさびが丸太の硬い部分に入り込んだ瞬間がこれに該当します。機械報告書には、オペレーターに危険な状態を再現させることなく、関連する事象を特定する必要があります。承認された運転ポイントを選択し、オイルと駆動部の状態が同等であったかどうかを記録してください。

最もシンプルで有用なトレースは、同じ時間に記録される4つのチャンネルまたは観測値で構成されます。定義された場所で共通の出口圧力と吐出流量を記録します。実際のポンプ駆動速度、またはそれを証明する承認済みの測定値を記録します。シリンダーの位置または速度、および関連するバルブの状態を追加します。多くの場合、シリンダー作動ポート圧力の5つ目の観測値を追加することで、ポンプ圧力と負荷挙動の間の明らかな矛盾を解消できます。

ストロークの異なる部分から取得した圧力と流量の最大値は、動作点とはみなされません。また、動作の遅いゲージでは、同期したトレースであれば表示されるはずの短い変化を見逃す可能性があります。測定方法、計測器の位置、およびタイミングの不確実性を記録してください。欠落したチャンネルがある場合は、その結果生じたギャップを記録してください。速度の読み取りがない圧力トレースでは、ドライブの減速が未解決のままです。

Webtec社は、同社のRFIKテスターを使用して油圧、流量、温度を検査する方法を説明しています。試験装置は値を収集するための手段です。その測定範囲と使用方法は、承認された機械の手順に適合している必要があり、測定値は回路の状態を正しく識別する必要があります。一時的な試験を行う際は、資格のある担当者と適切な機器を使用してください。Webtec RFIK機械式油圧テスターのガイダンス

段階を変える圧力と機械を制限する圧力を分離する

各圧力入力には専用のフィールドを設けてください。アンロード条件は、大断面の流れ遷移に該当します。作動圧力は、シリンダーが移動している間の実際の負荷と経路に該当します。機械リリーフは異なる役割を担い、独自の文書化された定義が必要です。選択されたポンプ、シリンダー、バルブ、および接続部に対するメーカーの許容圧力が、テスト全体を制約します。

アンローダーには、規定された開弁条件と、流量および圧力範囲における遷移条件が設定されている場合があります。これを検出するための基準は、該当する文書と一致させる必要があります。供給業者は、規定された速度と流体条件における特定の流量変化を測定することを指定する場合があります。「45 barで切り替わる」とだけ記載している技術者は、何が変化したのか、そして圧力がどこで測定されたのかも明記する必要があります。ツール接触中のゲージの動きは、出口流量が安定する前に遷移のように見えることがあります。

作動段階では、負荷を動かすためにシリンダーに十分な圧力差が必要です。リリーフ制限状態では、供給流量の一部が有効な動作を迂回する可能性があります。リリーフ流量の検出には、関連経路からの証拠、または承認された試験方法が必要です。戻り配管内の発熱は調査すべき事項です。なぜなら、複数の正常流量および異常流量が同じ戻り配管を加熱する可能性があるからです。

承認された設定は機械の記録とともに保管してください。診断は、これらの設定と観測された動作シーケンスに基づいて開始する必要があります。調整を行うと、機械の評価条件が変更されるため、機器メーカーの指示と認定された担当者による対応が必要です。

流れから動きへと至る、発明されたサイクルを読み解く

架空の円筒が全径で伸びていると仮定します。内径は80 mm、接近時に40 L/min、作動ストローク時に11 L/minの流量が円筒に到達するとします。最初の概算では、漏れは無視し、各相内で流量が安定すると仮定します。内径面積はπ × 80² / 4、つまり約5,027 mm²です。

L/min を mm³/s に変換するには、1,000,000 を掛けて 60 で割ります。シリンダー速度 (mm/s) は、変換後の流量を面積 (mm²) で割った値です。この結果は、指定されたチャンバー内での定常運動を予測するものですので、他の構成や方向には適切な有効面積を使用してください。

動作区間ははるかに短く、所要時間はほぼ同じです。この例では、流量の減少がキャップ端に到達したことが直接の原因となっています。どちらの数値にも、バルブ操作、圧力上昇、減速、戻り動作による遅延は含まれていません。全サイクルをストップウォッチで計測する場合は、これらの段階も含まれるため、別途比較を定義する必要があります。

ここで、力の例として、キャップ端の圧力が 170 bar、ロッド端のゲージ圧力が無視できるほど小さく、機械的摩擦がないと仮定します。キャップ端の力の推定値は 17 MPa × 0.005027 m²、つまり約 85.5 kN です。ロッド端に圧力がかかる実際のシリンダーの場合、ロッド側の環状面積を使用して反対方向の力を差し引き、摩擦と機構を必要に応じて考慮します。使用した圧力と面積は両方とも保持します。これにより、ポンプ側のゲージ読み取り値が根拠のない力の主張にならないようにします。

作動段の流量が小さいからといって、必ずしも力が低いとは限りません。この単純なシリンダーモデルでは、力は主に速度入力によって決まりますが、力の推定値はチャンバーの圧力と面積に依存します。有用な苦情記録では、「作動ストロークが遅いが力は正常」と「力が不十分で動きが遅い」を区別しています。2番目の観察結果からは、負荷、圧力、流量に関するさらなる調査が必要となります。

各段階のパワーをそれぞれ独自の基準で比較する

想定される接近時と作動時の値は別々の行に記入してください。この例では、接近時に共通ポンプ出口で35 bar、40 L/min、作動時に170 bar、11 L/minとします。この簡略化された例では、出口ゲージ圧力を圧力上昇として使用し、入口ゲージ圧力は無視できるものとします。シリンダーの圧力は、別途測定するか、損失を明示的に仮定する必要があります。

3行目は、ある段からの流量と別の段からの圧力を対応付けたものです。図示されている動作点については、最初の2行目を使用してください。実際の駆動要件は、機械的損失と油圧損失、無負荷部で吸収される動力、および遷移中に何が起こるかにも依存します。低圧循環経路でも流量は流れ、動力を吸収することができます。

追加のスクリーニング計算では、無負荷セクションが5 barの圧力上昇を伴う経路を毎分29 L移動すると仮定します。その油圧動力項は5 × 29 / 600 ≈ 0.24 kWです。これらの値は、その分岐に関する仮定値です。駆動速度、漏れ、および個々の経路が計算を裏付けない限り、記録された出口流量から別の出口流量を差し引くことによってこれらの値を得ることはできません。適用可能な性能データと実際の駆動能力を使用して、完全なシャフト要件を計算してください。

エンジンまたはモーターの運転速度における容量を読み取ります。シフト中に速度が低下すると、両方のポンプセクションからの流量が変化します。記録された流量が低下する前にドライブが減速した場合は、その速度変化の原因を調査してください。シャフトが一定の速度を維持しているにもかかわらず負荷に追従して流量が減少する場合は、別の原因が考えられます。ドライブの問題を解決するためにポンプを注文する前に、2つのトレースを比較してください。

最初の1ミリメートルからゆっくりと

シリンダーがワークに接触する前に動作が遅い場合は、まず指令方向、実際の駆動速度、および想定される接近条件を確認してください。オペレーターが最初に問題に気づいたときのラムの位置を記録してください。同じ油温および同じ駆動設定で、基準ストロークの同じ部分を比較してください。通常の接近時の抵抗を含め、機構にかかる実際の負荷を記録してください。

接触前に圧力が高い場合は、図面にアンローダーの検知点をマークし、その状態を想定される変化と比較してください。ポンプ出口と作動ポートの値を同時に読み取ります。大きな差がある場合は、出口全体の値をシリンダーに割り当てる前に経路チェックを行う必要があります。

適切な駆動速度と低い出口圧力により、小区間のようなアプローチフローを調査する価値がある。回路チェックでは、大区間がどこに送水しているか、アンロード経路が開いているか、そして合流チェックが正しく機能しているかを確認する必要がある。

両方のステージの流量が予想を下回っている場合は、両方に影響を与える共通の条件を確認してください。これには、駆動速度、入口供給量、流体の状態、および計測器の位置が含まれます。入口の問題は、流体温度や要求される総流量によって変化する可能性があります。単一の温間無負荷測定結果だけでは、低温の複合流量ストロークで何が起こるかを判断することはできません。

素早いアプローチ、そして弱い仕事

アプローチ段階は正常に見えても、作業段階で要求される負荷を満たせない場合があります。共通供給の変化箇所を特定し、安定した後に圧力とシリンダの動きを確認してください。想定どおりに小径部への切り替えが行われた場合は、流量の変化が発生したことを示しています。その後の圧力と動きから、機械が有効な仕事をしているかどうかを判断できます。

作業指示書の例として、シャフトの回転速度は維持され、作動圧力も確保されているにもかかわらず、測定されたラム速度がキャップエンド流量推定値を下回っている場合を考えてみましょう。メーターが作動室をカバーしていることを確認してください。次に、バルブの状態とロッド側の圧力を確認し、承認された方法を用いて漏れ、バイパス、または機械的抵抗を調査します。バルブの上流にメーターを設置しても、これらの分岐は解決されません。

圧力が負荷要件を下回っているにもかかわらず、安全弁経路から油が通過することが確認されている場合は、実際の負荷と規定の安全弁動作を確認してください。部品の証拠と必要なアセンブリが交換命令を裏付ける場合にのみ、ポンプの交換を指示してください。

ドライブが減速または停止したとき

圧力上昇部にカーソルを合わせ、そこで軸回転速度チャンネルを読み取ります。大きなセクションの負荷が解除される前にエンジンの回転速度が低下する場合は、その区間の駆動要求量を確認してください。カップリングと駆動部の点検は、機械の手順に従って行います。この手順により、遷移の遅延と、速度を維持できない駆動部を区別することができます。

トレース上に回復箇所をマークしてください。記録には、ピックアップ時の落ち込み、安定した動作ストローク、または繰り返し停止が見られる場合があります。落ち込みの持続時間と、動作を回復させる要因を書き留めてください。ピーク値だけでは、この区別はできません。

一つの荷物を繰り返し移動させる

繰り返し切り替えを行う場合は、圧力波形の立ち上がり部分と立ち下がり部分を保持してください。流量が変化するたびに、バルブの状態とラム位置を記録してください。観測されたアンロード条件と回復条件を、選択したユニットの定義と比較してください。繰り返し運転は、承認された運転条件の下でのみ実施してください。

圧力と流量の変動は、駆動系の変動を反映している場合もあります。速度波形と圧力波形を並べて表示してください。複合流量への回帰によって需要が増加すると予想される場合、駆動系の限界値によって速度が低下し、圧力挙動が再び変化する可能性があります。これは、時間順序と照らし合わせて検証すべき仮説です。実際の機械では圧力フィードバック経路が異なる可能性があるため、回路図と承認された試験限界値を参照してください。

ストロークのどの部分が影響を受けているかを記録してください。最初の接触時に繰り返される変化と、安定した動作全体を通して繰り返される変化は、再現条件が異なることを示唆しています。適切な報告書には、「接触の最初の部分で3回の遷移が観察され、その後は安定した動作が続いた」と記載し、タイミングと負荷の情報を添付してください。このパターンは、「ポンプハント」よりも強力なレビューの根拠となります。

冷温の結果を比較できるようにする

低温始動時は、必要な複合流量における入口経路と圧力損失を確認してください。高温運転時は、同じ負荷点における吐出流量の変化を確認してください。比較する前に、両方の温度を機械および流体の許容値と比較してください。

同じ位相と方向で、軸回転速度と負荷が同程度のものをペアにします。1行目が冷間接近、2行目が温間加工の場合、これらを2つの運転観測値として記録します。2回目の接近記録または2回目の加工記録を追加することで、不足している比較情報が得られます。

ポンプのデータを使用してステージ条件を確認し、機器のマニュアルを参照してアクセス、圧力解放、およびメンテナンスを行ってください。Champion 201549 マニュアルには、機械固有の操作およびトラブルシューティング手順の例が記載されています。

トレースから次のチェックを割り当てる

不足している証拠に基づいて案件をルーティングします。ポンプレビュー担当者には、既知の速度、圧力、および段差における不一致を報告します。機械レビュー担当者には、出口とアクチュエータ間の測定された液面低下、またはシーケンスの問題を報告します。テスト担当者には、センサーの位置またはタイミングが不確かな場合を報告します。

ゲージのピーク値しか得られない場合は、その観測値と位置情報を送信し、疑われる状態を区別するためにどの流量または運動量の測定値を使用すればよいかを問い合わせてください。

ステージが合図通りに切り替わるにもかかわらず、負荷がかかった状態でポンプ出口とアクチュエータ間の圧力差が予想よりも大きい場合は、その動作条件下での油圧回路における圧力損失を追跡してください。

交換依頼は、2つの作業ポイントを中心に作成します。

まず、ポンプの完全なコードと機械の識別情報から始めます。流量、圧力、軸回転速度、油の状態など、想定される吐出状態を両方とも記録します。従来の排出装置と提案された排出装置をマークし、複合流量が戻るべき状態を特定します。リリーフおよび関連する戻り経路またはバイパス経路を示す機械図面を含めます。苦情に基づいて注文が行われた場合は、観測されたトレースを添付します。

次に、インターフェースを比較します。図面の表示規則に従って回転、フランジ、シャフトとカップリング、入口と出口の接続、設置クリアランス、および適切なサポート配置を記録します。構成の定格入口と速度条件を確認します。共通入口の場合、接近流が供給経路に最大の負荷をかける可能性があります。ホースとポートの配置は、その段階だけでなく、より遅いストローク中にも該当する要件を満たす必要があります。

購入時には、承認済みモデル、提案された候補、そして未知のモデルの違いを明確にしましょう。カタログに公称流量値しか記載されていない場合、実際の吐出量、荷降ろし挙動、および適用可能な構成が不明瞭なままです。これらの詳細を、提案された部品と正確に結びつける資料を要求してください。流量だけを比較すると、フランジには適合するものの、ストローク時間や駆動負荷が異なるポンプを選んでしまう可能性があります。

上記の2つの作業ポイントを使用して、 BLINCE油圧ポンプ製品群の中から候補を絞り込んでください。アプリケーションのレビューを依頼する際には、機械の記録を添付してください。そうすることで、BLINCEは当該用途における正確な構造と関連データを特定できます。

2段階移行に関する疑問

ストローク速度が遅い方が常に高圧段階なのでしょうか？

トレース上で最初に動きが遅くなる箇所を特定します。通常のアンロードでは、負荷が増加するにつれて共通の流れが減少し、ラムが圧力下で動く状態になることがあります。接近時に既に動きが遅かった場合は、その以前の状態を確認してください。シャフト速度が最初に低下した場合は、駆動状態を特定します。

音だけで荷降ろしを識別できますか？

音を時間計測データとして記録する。それを、特定の地点における一般的な出口流量と圧力、さらにシャフト回転速度とシリンダー動作のデータと組み合わせる。音は、記録された事象の位置特定に役立つ。回路の証拠は、その事象の機能を明らかにする。

カタログの流通量が多いほど、プレス速度が決まるのでしょうか？

加圧段階における作動室への流量を使用します。適用可能な有効ピストン面積を取得し、実際の状態と損失を確認します。文書化されたハイロー構成では、小断面の吐出量がストロークのその部分を支配することがよくあります。合成公称流量は、別の状態に対応します。

サービスに関する問い合わせに添付する、最も簡潔で有用な記録とは何ですか？

ポンプと機械の識別情報、不具合発生箇所、およびその箇所での測定値を添付してください。回路図に圧力と流量の位置を示し、駆動速度、油温、バルブの方向も追加してください。報告書には空白部分を明記してください。