重機の分野では、掘削機は欠かせない主力製品です。多くのコンポーネントの中でも、ファン ポンプは適切な冷却を確保することでエンジンの最適な動作温度を維持する上で重要な役割を果たします。掘削機のファンポンプには、油圧式と電動式の 2 つの主なタイプがあります。掘削機ファン ポンプのサプライヤーとして、私はこれら 2 つのタイプを詳しく調査する機会に恵まれ、ここでそれらの主な違いを共有することにしました。
動作原理
油圧ファンポンプ
油圧ファンポンプは流体力の原理に基づいて動作します。それらは掘削機の油圧システムに接続されています。エンジンからの動力は油圧ポンプに伝達され、作動油が加圧されます。この加圧流体はホースを通って油圧ファン ポンプに流れます。ポンプ内では、高圧流体がピストンまたはベーンに作用し、ピストンまたはベーンを動かします。この動きは回転運動に変換され、ファンが駆動されます。たとえば、コマツの掘削機では、油圧ファン ポンプは、メイン油圧ポンプによって生成された高圧作動油を使用して、油圧に比例した速度で冷却ファンを回転させます。
電動ファンポンプ
一方、電動ファンポンプは電力に依存します。これらは掘削機の電気システムに接続されています。エンジンが作動するとオルタネーターに電力が供給され、発電が行われます。この電気は電動ファンポンプモーターに供給されます。モーターは電気エネルギーを機械エネルギーに変換し、ファンを回転させます。最新の Caterpillar 掘削機では、電動ファン ポンプがよく使用されており、搭載された電子制御ユニット (ECU) によって正確に制御され、エンジンの温度要件に応じてファン速度を調整できます。
性能特性
速度制御
油圧ファンポンプは通常、より制限された範囲の速度制御を提供します。ファンの速度は主にシステム内の油圧と流量によって決まります。速度の調整には、複雑な油圧バルブの設定が必要になることがよくあります。場合によっては、速度がエンジン速度に対して一定の比率に設定される場合があります。たとえば、油圧ファンポンプを備えた古いモデルの住友油圧ショベルでは、ファン速度がエンジン速度に比例して増加する可能性があり、これがエンジンを冷却する最も効率的な方法であるとは限りません。
ただし、電動ファンポンプはより正確な速度制御を提供します。 ECU はモーターに供給される電圧または周波数を調整できるため、幅広いファン速度に対応できます。これは、エンジンが冷えているときはファンを低速で回転させ、エンジン温度が上昇するとファンを急速に回転させることができることを意味します。この正確な制御により、エネルギー消費と騒音レベルの削減に役立ちます。
効率
エネルギー効率の点では電動ファンポンプが有利です。油圧システムには、ホース、バルブ、ポンプ自体の流体摩擦による固有の損失があります。これらの損失は、エネルギー入力のかなりの部分を占める可能性があります。さらに、油圧ファンポンプは、エンジンが最大限の冷却を必要としない場合でも、比較的高い出力レベルで継続的に動作することがよくあります。
電動ファンポンプは可変速度で動作でき、現在の冷却要件に必要なエネルギー量のみを消費します。たとえば、アイドル運転または軽負荷運転中、電動ファン ポンプは非常に低速で動作するため、油圧ファン ポンプに比べてかなりの量のエネルギーを節約できます。
電力出力
油圧ファンポンプは通常、高出力を提供できます。大量の熱を発生する大容量エンジンを搭載した大型掘削機に最適です。高圧作動油は、大口径ファンを高速で駆動するために必要なトルクを提供します。たとえば、大トン量の日立掘削機では、油圧ファン ポンプが強力なエンジンの冷却要件に簡単に対応できます。
電動ファンポンプもほとんどの掘削機に十分な電力を供給できますが、非常に大規模な用途では制限がある場合があります。電動ファンポンプの出力は、電気システムとモーターの容量によって制限されます。しかし、電気モーター技術の継続的な発展により、この差は徐々に縮まりつつあります。
設置とメンテナンス
インストール
油圧ファンポンプの設置は比較的複雑なプロセスです。これには、ポンプを油圧システムに接続する作業が含まれます。これには、油圧ホースの配線、継手の取り付け、流体漏れを防ぐための適切なシールの確保などが含まれます。ファンポンプが正しく動作することを確認するには、油圧システムも慎重に校正する必要があります。たとえば、コベルコの油圧ショベルに油圧ファンポンプを取り付ける場合、技術者は油圧回路のレイアウトと圧力設定に細心の注意を払う必要があります。
一般に電動ファンポンプの方が設置が簡単です。主に、電線を電源と制御システムに接続する必要があります。複雑な油圧配管は必要ありません。多くの場合、電動ファンポンプは油圧ファンポンプよりも簡単に既存の掘削機に後付けできます。
メンテナンス
油圧ファンポンプは油圧システムの定期的なメンテナンスを必要とします。これには、作動油レベルのチェック、推奨される間隔での作動油の交換、ホースとバルブの漏れや摩耗の検査が含まれます。汚染された作動油は、ピストンやベーンなどのポンプの内部コンポーネントに損傷を与える可能性があります。たとえば、油圧ファンポンプを備えた斗山掘削機では、作動油を定期的に交換しないと、ポンプ効率の低下、さらにはポンプの故障につながる可能性があります。
電動ファンポンプはメンテナンスの必要性が比較的低くなります。主なメンテナンス作業には、電気接続の緩みや腐食のチェック、モーターに過熱や機械的摩耗の兆候がないか検査することが含まれます。作動油や複雑な油圧コンポーネントが存在しないため、流体関連の問題のリスクが排除されます。
コストに関する考慮事項
初期費用
油圧ファンポンプは通常、電動ファンポンプに比べて初期コストが低くなります。ポンプ、ホース、バルブなどの油圧システムのコンポーネントは、一般に電動ファン ポンプで使用される電気モーターや制御システムよりも安価です。予算に制約がある小型から中型の掘削機の場合、最初は油圧ファン ポンプの方が魅力的な選択肢になる可能性があります。
運営費
長期的には、電動ファンポンプの方が費用対効果が高い可能性があります。エネルギー効率が高いため燃料消費量が削減され、特に長時間稼働する掘削機の場合、大幅な節約につながります。さらに、電動ファンポンプのメンテナンス要件が低いため、全体の運用コストも削減できます。
掘削機ファンポンプのサプライヤーとして、当社は幅広い製品を提供しています。掘削機ファンポンプ油圧式と電動式の両方を含むオプション。高品質な製品も提供しますスイングモーターAss'yそしてファンモーターAss'y掘削機部品のあらゆるニーズに対応します。
掘削機のファン ポンプまたはその他の関連部品をご検討の場合は、詳細についてお問い合わせください。当社の専門家チームが、お客様の特定の要件と予算に基づいて最適なオプションを選択するお手伝いをいたします。高出力のための油圧ファンポンプが必要な場合でも、エネルギー効率のための電動ファンポンプが必要な場合でも、当社には必要なソリューションが揃っています。
参考文献
- 『ショベル油圧システムハンドブック』 - ファンポンプをはじめ、ショベルに使用される油圧システムの総合ガイドです。
- 「重機における電気モーター」 - 掘削機の電動ファンポンプなどの重機における電気モーターの応用に関する研究。
- コマツ、キャタピラー、日立などのさまざまな掘削機ブランドのメーカーのマニュアルには、製品で使用されているファン ポンプ システムに関する詳細情報が記載されています。