油圧モーターとは
油圧モーターとは、油圧エネルギーを使用して回転力を発生する装置です。
油圧エネルギーは、基本的に油圧ポンプなどから供給されます。油の向きを変えることで、逆回転も可能な仕様の製品が多いです。
出力に対して体積が小さく、コンパクトな設計が可能です。基本的には油を流すだけのため、構造がシンプルで小型化することができます。小さな体積で大きな力を出せるので、大きな力が必要な用途に使用されます。
また、構成部品のほとんどが金属であり、高温多湿・粉塵の多い場所でも使用することが可能です。工事用重機などに多く使用され、水中で使用できる場合もあります。構造も簡単なため、故障しても修理が容易です。
油圧モーターの使用用途
油圧モーターはさまざまな用途で使用される機器です。以下は油圧モーターの使用用途一例です。
1. 建設機械
ブルドーザーやラフタークレーンなどの建設機械において、油圧モーターは駆動源として使用します。これらの機械は、地面の掘削や建築資材の運搬などの重い作業を行います。油圧モーターによって高いトルクとパワーを生み出し、作業効率を向上させることが可能です。
2. 農業機械
農業業界では、油圧モーターがトラクターやコンバインなどの機械の動力源として利用されることが多いです。トラクターでは、耕作機やトレーラーなどのアタッチメント駆動のために油圧モーターが使用されます。また、コンバインでは収穫作業において、穀物の刈り取りや籾摺り機構の駆動にも油圧モーターが重要です。
3. 航空機や船舶
航空機や船舶においても、軽量で大トルクを生み出す油圧モーターが使用されることが多いです。航空機では、主翼のフラップや降着装置の展開・格納に油圧モーターを駆動源とする場合があります。
また、船舶では舵の制御やクレーンの動力源として、油圧モーターが利用されます。船舶の舵は大きな力と正確な制御を必要とするため、油圧モーターが最適です。
油圧モーターの原理
油圧モーターは、液体の圧力エネルギーを機械的な回転力に変換する装置です。ポンプや圧力変換装置によって油圧モーターに油が供給されます。供給された油によって、油圧モーターに必要な流体力学的な力を作り出します。
油圧モーターには内部に動作部品があります。一般的な構成要素は、ピストン、ギア、ローターなどです。これらの部品は液体の流れを受け、回転力を発生させる役割を果たします。
液体が油圧モーターに供給されると、液体は圧力を持ちます。この圧力によって動作部品が駆動し、回転力が発生します。具体的な動作メカニズムは油圧モーターの種類によって異なりますが、一般的には圧力によるピストンの押し出しやギアの回転などが行われることが多いです。
油圧モーターの種類
油圧モーターの種類としては、ピストンモーター、歯車モーター、べーンモーターなどが存在します。
1. ピストンモーター
内部に配置されたピストンで回転力を生み出す装置です。液体の圧力によってピストンが前後に動き、内部機構によって回転力へ変換されます。効率と出力トルクが高いため、大容量の油圧システムで使用されることがあります。
2. 歯車モーター
内部に配置された歯車で回転力を生み出す装置です。油圧によって歯車が回転し、出力軸から回転力が得られます。コンパクトでシンプルな構造を持ち、高速回転が可能です。
3. ベーンモーター
内部に配置された羽根車によって回転力を生み出す装置です。液体の圧力によって羽根車が回転し、出力軸から回転します。耐久性があり、静音性に優れている点が特徴です。
油圧モーターのその他情報
油圧モーターの回転数
油圧モーターの回転数は、油圧モーターを通過する油流量や押しのけ容積、容積効率から求めます。油の流量については油圧ユニットによって決定され、その他2つは油圧モーターの特性から求めることが可能です。
計算式は油流量に容積効率を掛け合わせ、押しのけ容積で除します。流量が既知の場合は必要回転数を代入して、油圧モーターの仕様を計算することが可能です。油圧モーターが決まっている場合、必要回転数を満足する流量を計算して油圧ユニットを選定します。
油圧モーターは回転数以外に出力トルクも算出する必要があります。計算式は出入口の圧力差に押しのけ容積と機械効率を掛け合わせ、2πで除した数値です。出入口の圧力差は油圧ユニットの仕様で決まり、その他2つは油圧モーターの特性から決定します。
参考文献
https://www.nachi-fujikoshi.co.jp/tec/pdf/27D1.pdf
http://www.mekatoro.net/digianaecatalog/nop-orb/book/nop-orb-p0014.pdf