流量と圧力に基づいてギアポンプのサイズをどのように決定しますか?

エンジニアは、ギアポンプのサイズを決定する際に、主に2つの計算を行います。まず、システムの流量(GPM)と駆動回転数(RPM)から必要な押しのけ容積を決定します。次に、流量と最大圧力(PSI)から必要な入力馬力を計算し、ギアポンプの設計を決定します。これらの初期ステップは、実際にギアポンプを設計する前に不可欠です。ギアポンプを購入する.
コアサイズの計算式:
排気量(in³/rev)=(流量(GPM)×231)/ポンプ速度(RPM)
馬力(HP)=(流量(GPM)×圧力(PSI))/ 1714

ギアポンプのサイズ決定:ステップバイステップの計算

ギアポンプの適切なサイズ選定には、系統的かつ段階的なプロセスが必要です。エンジニアはこれらの基本的な計算に基づき、油圧システムの特定の要求に合わせてポンプを選定します。これにより、機器の効率的かつ信頼性の高い動作が保証されます。
必要な流量(GPM)を決定する
最初のステップは、必要な流量を毎分ガロン単位で設定することです(GPM)。この値は、油圧シリンダーやモーターなどのシステムのアクチュエータを意図した速度で動作させるためにポンプが供給する必要がある流体の量を表します。
エンジニアは必要なGPMシステムの機能要件を分析することにより、主要な要素は以下のとおりです。
アクチュエータ速度: シリンダーが伸縮するための希望速度。
アクチュエータ サイズ: シリンダーの容積 (ボア径とストローク長さ)。
モーター速度: 1分間の目標回転数(回転数)油圧モーター用。
たとえば、高速で動作する必要がある大型の油圧プレスシリンダーでは、低速で動作する小型シリンダーよりも高い流量が必要になります。
ポンプの動作速度(RPM)を特定する
次に、エンジニアはポンプの駆動装置の動作速度を毎分回転数で測定します(回転数駆動装置はポンプのシャフトを回転させる動力源です。通常は電気モーターまたは内燃機関が用いられます。
ドライバーの速度は機器の固定特性です。
米国の電気モーターは通常、公称速度 1800 RPM で動作します。
ガスエンジンやディーゼルエンジンは可変速度範囲を持っていますが、ポンプのサイズはエンジンの最適または最も頻繁な動作に基づいて決定されます。回転数.
これ回転数値は変位計算にとって重要です。
必要なポンプ容量を計算する
流量とポンプ速度がわかれば、エンジニアは必要なポンプ容量を計算できます。容量とは、ポンプが1回転で移動させる流体の体積で、立方インチ/回転(in³/回転)。これはポンプの理論的なサイズです。
変位の式:排気量(in³/rev)=(流量(GPM)×231)/ポンプ速度(RPM)
計算例: システムには 10 GPM が必要で、1800 RPM で動作する電気モーターを使用します。
排気量 = (10 GPM x 231) / 1800 RPM 排気量 = 2310 / 1800 排気量 = 1.28 in³/rev
エンジニアは、排気量が約 1.28 in³/rev のギア ポンプを検索します。
最大システム圧力(PSI)を決定する
圧力は平方インチ当たりのポンド数で測定される(PSI)は、油圧システム内の流れに対する抵抗を表します。ポンプは圧力を発生させるのではなく、流れを発生させることを理解することが重要です。圧力は、流れが負荷や制限に遭遇したときに発生します。
最大システム圧力は、主に次の 2 つの要因によって決まります。
負荷: オブジェクトを移動するために必要な力 (例: 重量物を持ち上げる、部品を固定する)。
システムの安全弁設定: この弁は、コンポーネントを保護するために圧力を最大安全レベルに制限する安全コンポーネントです。
エンジニアは、この最大動作圧力に継続的に耐えられる定格のポンプを選択します。
必要な入力馬力を計算する
最終的な一次計算により入力馬力が決定されます(HPポンプを駆動するために必要な馬力(馬力)を計算します。この計算により、選択した電動モーターまたはエンジンがシステムの最大需要に対応できる十分な出力を確保できます。馬力が不足すると、エンストやオーバーヒートの原因となります。
馬力の計算式:馬力(HP)=(流量(GPM)×圧力(PSI))/ 1714
計算例: 同じシステムでは 10 GPM が必要で、最大圧力 2500 PSI で動作します。
馬力 = (10 GPM x 2500 PSI) / 1714 馬力 = 25000 / 1714 馬力 = 14.59 HP
このシステムには、少なくとも14.59馬力の出力が可能な駆動装置が必要です。エンジニアは、おそらく15馬力のモーターなど、標準サイズよりも上のサイズを選択するでしょう。
ポンプの非効率性を調整する
排気量と馬力の計算式は、ポンプの効率が100%であると仮定しています。実際には、完璧なポンプは存在しません。内部漏れ(容積効率)と摩擦(機械効率)による非効率性により、計算値よりも多くの動力が必要になります。
エンジニアはこれを考慮して馬力計算を調整する必要があります。ポンプの総合効率は通常80%から90%です。これを補正するために、理論上の馬力をポンプの推定総合効率で割ります。
プロのヒント: メーカーのデータが入手できない場合は、全体的な効率を 85% (または 0.85) と想定するのが保守的かつ安全な方法です。
実際のHP = 理論上のHP / 全体効率
前の例を使用すると:実際のHP = 14.59 HP / 0.85 実際のHP = 17.16 HP
この調整により、実際の電力要件が明らかになります。次の表は、このステップの重要性を示しています。

計算タイプ 必要な馬力 推奨モーター
理論(100%) 14.59 HP 15馬力
実際(85%) 17.16 HP 20馬力

非効率性を考慮しないと、エンジニアは15馬力のモーターを選択してしまい、アプリケーションには出力不足になってしまいます。調整後、正しい選択は20馬力のモーターです。

ギアポンプの選定と購入場所

初期計算によって理論的なポンプサイズが算出されます。しかし、実際の動作条件ではさらなる精緻化が必要です。エンジニアは、流体特性や部品の効率といった要素を考慮し、選定したポンプが最適な性能を発揮することを確認します。これらの最終チェックは、組織がギアポンプの購入を決定する前に非常に重要です。
流体粘度がサイズに与える影響
流体の粘度は、流体の流れ抵抗を表し、しばしば粘度とも呼ばれます。この特性は、ポンプの性能とサイズに大きな影響を与えます。

高粘度(粘度の高い流体):冷たい作動油のような粘度の高い流体は、流動抵抗を増加させます。ポンプは流体を移動させるためにより多くの力を必要とし、より高い入力馬力が必要になります。エンジニアは、失速を防ぐために、より強力なモーターを選定する必要があるかもしれません。
低粘度(流体の粘度が低い):流体の粘度が低いと、ポンプ内の内部漏れ、つまり「スリップ」が増加します。高圧出口側から低圧入口側へ、ギアの歯をすり抜ける流体が増加します。これにより、ポンプの実際の流量が低下します。
注:エンジニアは必ずメーカーの仕様書をご確認ください。データシートには、特定のポンプモデルにおける許容粘度範囲が記載されています。これを無視すると、早期摩耗やシステム故障につながる可能性があります。ギアポンプの購入を検討する際には、この情報が不可欠です。
動作温度がパフォーマンスに与える影響
作動温度は作動油の粘度に直接影響します。作動中に油圧システムが加熱されると、作動油の粘度は低下します。
エンジニアはアプリケーションの温度範囲全体を分析する必要があります。寒冷な気候で稼働するシステムの初期条件は、高温の工場で稼働するシステムの初期条件とは大きく異なります。

温度 流体の粘度 ポンプの性能への影響
低い 高い(厚い) 馬力需要の増加、キャビテーションの危険性。
高い 低い(薄い) 内部スリップが増加し、容積効率が低下します。

ポンプ選定にあたっては、必要な流量を確保するために、最低粘度(最高温度)に対応できるポンプを選ぶ必要があります。これは、過酷な環境向けにギアポンプを購入する際、重要な考慮事項となります。

容積効率の考慮
容積式はポンプの理論的な出力を計算します。容積効率は実際の出力を明らかにします。容積効率とは、ポンプが実際に吐出する流量と理論上の流量の比です。
実流量(GPM)=理論流量(GPM)×容積効率
内部漏れのため、容積効率は100%にはなりません。システム圧力が上昇すると、ギアを通過する流体量が増えるため、容積効率は低下します。一般的な新品のギアポンプは、定格圧力において90~95%の容積効率を示します。
例:ポンプの理論的な吐出量は10GPMです。動作圧力における容積効率は93%(0.93)です。
実際の流量 = 10 GPM x 0.93 実際の流量 = 9.3 GPM
システムは10GPMではなく、9.3GPMしか供給できません。エンジニアはこの損失を補い、目標流量を達成するために、やや容量の大きいポンプを選択する必要があります。この調整は、ギアポンプを購入する前に必ず行うべきステップです。
トップクラスのメーカーとサプライヤー
信頼できるメーカーのポンプを選ぶことで、品質、信頼性、そして詳細な技術データへのアクセスが保証されます。エンジニアは、これらのブランドの堅牢な性能と包括的なサポートに信頼を寄せています。ギアポンプを購入する際には、これらのブランドから始めるのが賢明な戦略です。
主要ギアポンプメーカー:
 Parker Hannifin: 耐久性に優れた鋳鉄製およびアルミニウム製のギア ポンプを幅広く取り揃えています。
イートン: 要求の厳しいモバイルおよび産業用途向けに設計されたモデルを含む、高効率ギア ポンプを提供します。
 Bosch Rexroth: 高性能と長寿命を実現する精密エンジニアリングの外歯車ポンプで知られています。
HONYTA: 性能とコスト効率のバランスが取れたさまざまなギアポンプを提供するサプライヤー。
 Permco: 高圧油圧ギアポンプとモーターを専門としています。
これらのメーカーは、性能曲線、効率評価、寸法図を含む詳細なデータシートを提供しています。
購入の重要な基準
最終的な購入決定は、排気量と馬力の適合性だけではありません。エンジニアは、互換性と長期的な成功を保証するために、いくつかの重要な基準を検証する必要があります。これらの詳細を徹底的に確認することが、ギアポンプを購入する前の最後のステップです。
パフォーマンス定格の確認: ポンプの最大連続圧力定格がシステムに必要な圧力を超えていることを再確認します。
物理仕様の確認: ポンプの取り付けフランジ、シャフト タイプ (キー付き、スプライン付きなど)、およびポート サイズがシステムの設計と一致していることを確認します。
流体の互換性の確認: ポンプのシール材料 (例: Buna-N、Viton) が、使用されている油圧流体と互換性があることを確認します。
メーカーのデータシートを確認する:性能曲線を分析します。これらのグラフは、速度と圧力に応じて流量と効率がどのように変化するかを示し、ポンプの真の能力を把握するのに役立ちます。
デューティ サイクルを考慮する: 24 時間 365 日連続して稼働するポンプは、断続的なタスクに使用されるポンプよりも堅牢である必要があります。
これらの点を慎重に検討することで、適切なコンポーネントを確実に選定できます。この綿密な検討により、ギアポンプ購入後の高額なエラーやシステムダウンタイムを回避できます。


ギアポンプの適切なサイズ選定は、油圧システムの最適な性能と寿命にとって非常に重要です。エンジニアは明確なプロセスに従ってこれを実現します。
まず、必要な排気量と馬力を計算します。
次に、効率、粘度、温度についてこれらの計算を精緻化します。
最後に、HONYTA や Parker などの信頼できるサプライヤーから、正確な仕様に一致するポンプを購入します。


投稿日時: 2025年10月29日