軸ピストンポンプの性能パラメータ

作成日 05.17

軸ピストンポンプの性能パラメータ

軸ピストンポンプの主な性能には、圧力、排気量、速度、効率、耐用年数が含まれます。主な構造パラメータには、プランジャー直径、プランジャー数、スワッシュプレート角度などが含まれます。

(l) すべての種類の油圧ポンプの圧力では、プランジャーポンプが最高の作動圧力を達成できます。ストレート軸および傾斜軸プランジャーポンプの圧力は一般的に40〜48MPaに達し、一部の軍用製品は60MPaに達することさえあります。回転スワッシュプレートプランジャーポンプの最大圧力は100MPaに達します。

(2) 軸ピストンポンプの排気量は、主にプランジャーの直径、プランジャーの有効ストローク、スワッシュプレートの傾斜角（伝動軸とシリンダー軸の間の角度）、および各作業サイクルにおける各プランジャーの動作回数に依存します。

プランジャーポンプの一般的な排 displacement の計算式は

V=Kπ/4d2hZ×10-3 (mL/r)                 (4-1)

各作業サイクルにおける各プランジャーのアクション数 K;

D -- プランジャー直径, mm;

H -- プランジャーの有効ストローク、mm;

Z -- プランジャーの数。

軸ピストンポンプの排気量計算式は、以下の表に示されています。

軸ピストンポンプの排気量の計算式

タイプ	排量（mL/r）計算式	説明
直軸式柱塞ポンプ	V=π/4d2ZDtanγ×10-3	d-ピストン直径，mm；Z-ピストン数；D-ピストン分布円直径，mm；γ-斜盤傾斜角，（°）
斜軸式柱塞ポンプ	V=π/4d2ZDsinγ×10-3	d-ピストン直径、mm；Z-ピストン数；D-駆動軸ドライブプレート上の連杆ボールジョイントの分布円直径、mm；γ-駆動軸とシリンダー本体の軸線との間の角度、（°）

一般的なストレートシャフトピストンポンプの排出量範囲は1.5 ~ 1500ml / Rです。傾斜シャフトピストンポンプの排出量範囲は5 ~ 2500ml / Rです。スワッシュプレートピストンポンプの排出量範囲は2.5 ~ 100ml / Rです。

(3) 回転ピストンポンプの許容速度は非常に高く、具体的な値は排気量の仕様によって異なります。例えば、小排気量ポンプの速度は10000 R / minを超えることができ、中排気量ポンプの速度は3000〜5000 R / minであり、大型重シリーズ直軸ポンプの速度はプレロード条件下で2000 R / min以上に達することができます。

(4) すべての種類の既知の油圧ポンプの中で、プランジャーポンプの作業容積は完全に連続したシーリングライン（表面）を持っているため、最高の体積効率を達成できます。動くペア間の潤滑状態が良好であるため、その機械効率は非常に高いレベルに達しています。現在、40 MPa重シリーズ軸流ピストンポンプの体積効率と機械効率は定格運転点付近で95％を超え、最高の総効率は91％〜93％です。傾斜軸ピストンポンプのシリンダー本体のスイング角度が大きくなるため、作業容積内の「デッドボリューム」は比較的小さく、スリッパー静水圧ベアリングの漏れ項目はありません。さらに、シリンダー本体とプランジャーの応力状態が良好であるため、その体積効率と機械効率は同等の直軸ピストンポンプよりも高くなります。

漏れと摩擦のため、体積効率と機械効率を掛け合わせて得られた総効率曲線は、圧力と速度の増加に伴い、最初は増加し、その後減少する傾向を示します。可変排量機構の支持剛性の影響により、可変排量ポンプの効率は常に定常排量ポンプの効率よりもわずかに低くなります。さらに、油圧ポンプの効率は、作業媒体の特性、品質、温度と大きな関係があります。

図Pは、典型的な傾斜シャフト定量ピストンポンプの総特性効率曲線を示しています。

(5) サービス寿命 現代のピストンポンプの主要作動部品の摩擦対は一般的に良好な液体潤滑層を持っています。その中のいくつかはケディング静水圧ベアリングの原理に基づいて設計されており、すべて高性能材料で作られ、精密加工と熱処理が施されています。したがって、正しい使用条件下（特に適切な粘度の作動媒体が使用され、その十分な清浄度が維持されている場合）では、ピストンポンプは操作が容易です。定格t条件下では、サービス寿命は非常に長く、例えば、重シリーズの軸流ピストンポンプでは、10000〜12000時間以上に達することができます。一般的に、軸流ピストンポンプのサービス寿命はラジアルピストンポンプよりも長く、回転シリンダーポンプはストレート軸ピストンポンプのスワッシュプレートポンプよりも長いです。

(6) 他の油圧ポンプと比較して、プランジャーポンプの流量脈動と騒音は大きい。ピストンポンプの流量脈動が騒音の主な原因である。すべての種類のピストンポンプの中で、シートバルブピストンポンプの騒音レベルが最も高く、他のピストンポンプはほぼ同じである。プランジャーの数は流量脈動に大きな影響を与え、プランジャーの奇数は偶数よりも流量脈動を減少させるのに優れている。このため、従来の設計基準はプランジャーの数を奇数、すなわち5、7、9、11などとすることである。

(7) パワー密度とコストパフォーマンス 高圧、高速、広範囲の作業範囲を持つプランジャーポンプは、大きなパワー値を伝達することができます。高圧システムにおけるパワー密度は10kW / kg以上に達することができ、特に高圧可変ポンプとしては高いコストパフォーマンスを持ち、他のタイプのポンプでは代替できません。しかし、これは非圧力支持シェル要素の一種であるため、単位構造体積あたりの変位値はギアポンプやベーンポンプほど大きくなく、中低圧油圧システムや定量ポンプとしてはプランジャーポンプはかさばり、高価です。

(8) 主な構造パラメータ Z、D、R は、構造タイプ、性能、強度、剛性および加工性に関連する三つの相互に制約されたパラメータです。プランジャーの数が多い場合、軸ピストンポンプの変位を増加させることができますが、プランジャーの数が多すぎると、ポンプの径方向サイズおよび全体のポンプの体積と重量が増加します。流量の脈動を減少させるために、プランジャーポンプのプランジャーの数は奇数であるべきで、通常 z = 5 ～ 9、通過シャフトプランジャーポンプの場合は z = 9、非通過シャフトプランジャーポンプの場合は z = 7 です。

ストレートシャフトピストンポンプのスワッシュプレートの傾斜角は一般に18 °から21 ℃です。傾斜シャフトピストンポンプの伝動シャフトとシリンダー軸の間の角度は通常、γ max = 25 °から45 °です。

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