30年にわたり建設機械ソリューションを提供する建設機器サプライヤー。
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30年にわたり建設機械ソリューションを提供する建設機器サプライヤー。
想像してみてください。ミニショベルカーは午前中ずっと楽しそうに溝を掘っていました。ところが突然、バケットが抵抗を感じ、冷たいバターに浸かった眠そうなスプーンのように動いてしまいます。エンジン音は正常で、ジョイスティックも動きますが、掘削力はまるで休暇を取っているかのようです。
ミニショベルの掘削力がなぜ低下するのか疑問に思ったことはありませんか？その答えは、バケットやリンケージではなく、油圧システム内のどこかにある場合が多いです。ミニショベルは油圧を利用してエンジンのエネルギーを掘削力に変換します。圧力が低下すると、パワーが失われます。
このガイドでは、掘削力がどのように生成されるか、通常どのコンポーネントが最初に故障するか、技術者がイライラして機械の半分を交換することなくどのように問題を診断するかなど、単純な工学的論理で問題を分解します。
欠陥を追う前に、掘削力がどこから発生するかを理解しておくと役立ちます。驚くべきことに、それはバケットの歯とはほとんど関係がなく、油圧に大きく関係しています。
小型掘削機内部では、掘削力は次のような単純な連鎖に従います。
エンジン → 油圧ポンプ → 加圧油 → 制御弁 → シリンダー → バケット力
すべてが正常に機能すれば、油圧オイルがブーム、アーム、バケットのシリンダーを強大な力で押し上げます。小型の掘削機でも、数トンもの掘削力を生み出すことができます。
その力がどの程度強くなるかは、次の 3 つの工学的変数によって決まります。
油圧
油圧流量
シリンダーシール効率
これら 3 つのうちのいずれかが低下すると、掘削力も低下します。
油圧ポンプは機械の心臓部のような役割を果たし、加圧されたオイルをあらゆる作動部品に循環させます。
数千時間の運転を経て、内部部品は摩耗し始めます。ピストン、バルブプレート、ベアリングは徐々にその厳密な公差を失います。そうなると、オイルはシリンダーまで流れず、ポンプ内部に漏れてしまいます。
結果は次のようになります:
ブームは負荷がかかるとゆっくりと上昇する
バケツは固い土に突き刺さるのに苦労する
複数の機能が同時に動作しなくなる
技術者は通常、油圧テストポートに圧力計を接続することでポンプの摩耗を確認します。圧力が規定レベルに達しない場合は、ポンプに問題がある可能性があります。
簡単に言えば、ポンプはまだ回転していますが、オイルは有用な仕事をする代わりに、内部で近道をとっています。
すべての油圧システムには圧力リリーフバルブが装備されています。その役割は、部品を損傷する可能性のある過剰な圧力を防ぐことです。
ただし、そのバルブが早く開きすぎると、圧力の脱出ハッチのように動作します。
タイヤに空気を入れようとしている時に、誰かが同時に静かにバルブを開けているところを想像してみてください。エアポンプは動き続けますが、圧力は全く上がりません。
掘削機でこれが起こると、オペレーターは通常、次のことに気付きます。
すべての機能にわたって掘削力が弱い
バケットが完全に貫通する前に機械が停止する
作業中に油圧オイルの温度が上昇する
圧力計のテストですぐに問題が判明します。高負荷時でもシステム圧力が仕様より低い場合は、安全弁に問題がある可能性があります。
実際の掘削力は油圧シリンダーによって発生します。各シリンダー内には、高圧側と低圧側を隔てるシールリングを備えたピストンが配置されています。
時間の経過とともにシールは摩耗します。そうなると、オイルはピストンを前進させる代わりに、ピストンをすり抜けてしまいます。
オペレーターの席から見ると、これは通常次のようになります。
ブームが荷物を保持しながらゆっくりと沈んでいく
土を押し出すときにバケツが後ろに反り返る
通常のエンジン回転数にもかかわらず掘削力が低下した
技術者は簡単なテストを行います。コントロールレバーをしっかりと握り、シリンダーがドリフトするかどうかを観察します。静止しているはずのシリンダーが動いている場合は、内部漏れが発生している可能性があります。
これを油圧の近道として考えてみましょう。オイルは仕事をする代わりに簡単な経路を取ります。
はい。油圧オイルは単なる流体ではなく、システム全体にエネルギーを伝達する媒体です。
汚染物質がシステムに入ると、いくつかのことが起こり始めます。
バルブが固くなる
ポンプ部品の摩耗が早くなる
内部漏れが増加
汚染は通常、次の 3 つの形で発生します。
損傷したシールから侵入するほこり
部品の摩耗によって生じた金属粒子
結露水
汚染物質がシステム内を循環すると、性能は徐々に低下します。掘削機は稼働し続ける場合もありますが、掘削力は徐々に低下していきます。
定期的なオイル分析により、技術者は機械が著しく弱くなる前にこれらの問題を検出できます。
油圧システムは、完全にオイルで満たされているときに最も効果的に機能します。気泡は油圧油とは全く異なる挙動を示します。
オイルは力を直接伝えます。空気は圧縮します。
緩んだ吸引ホースや低いオイルレベルから空気がシステムに入ると、機械に次のような症状が現れる場合があります。
ぎくしゃくしたバケツの動き
一貫性のない掘削反応
激しい掘削作業中に一時的に電力が失われる
閉じ込められた空気を除去し、吸引漏れを修理すると、通常は正常な動作に戻ります。
掘削力は油圧システムによって生み出されますが、その背後にあるエネルギーはエンジンによって供給されます。
エンジン性能が低下すると、油圧出力も低下する可能性があります。
エンジンに関連する一般的な原因は次のとおりです。
詰まった燃料フィルター
制限された空気吸入
インジェクターの摩耗
圧縮の低減
現代のコンパクトショベルは、ヤンマーやクボタなどのメーカーのディーゼルエンジンを搭載していることが多いです。負荷がかかった状態でエンジンのトルクが低下すると、油圧ポンプの速度が低下し、圧力が低下します。
技術者は通常、油圧部品を分解する前に、エンジンが作業負荷下で定格 RPM を維持できることを確認します。
経験豊富な技術者は、推測することはほとんどありません。代わりに、不必要な修理を防ぐために、論理的な検査手順に従います。
エンジンの性能と定格RPMを確認します。
テストゲージを使用して油圧を測定します。
油圧オイルのレベルと汚染を検査します。
負荷がかかった状態でシリンダーがドリフトするかどうかを観察します。
リリーフバルブの設定と油圧フィルターを点検します。
この手順に従うことで、問題を迅速に絞り込むことができます。掘削力に関する問題のほとんどは、大規模な分解をすることなく、これらのいずれかの箇所に原因を突き止めることができます。
ミニショベルが突然力不足になった場合、劇的な意味で「故障」していることは稀です。多くの場合、油圧部品の効率が静かに低下しています。ミニショベルが掘削力を失う主な原因は、ポンプの摩耗、圧力リリーフバルブの不具合、シリンダーシールの漏れ、あるいは作動油の汚染です。
油圧、流量、そしてシーリングの相互作用を理解することで、技術者は盲目的に部品を交換するのではなく、論理的に問題を診断することができます。根本原因が特定されれば、適切な油圧性能を回復させることで、掘削機は通常の掘削力を取り戻すことができます。
ほとんどの小型掘削機は、機械のサイズと油圧設計に応じて、約 200 ～ 350 bar で動作します。
硬い土には、より高いシリンダー力が必要です。油圧が仕様値をわずかに下回ると、掘削困難な土を掘削する際にのみ問題が顕著になります。
はい。フィルターが制限されると、ポンプに到達するオイルの流れが減少し、油圧出力が低下し、アクチュエータの動きが遅くなります。
多くのメンテナンススケジュールでは 500 動作時間ごとに検査を行うことを推奨していますが、オイル分析により状態に応じて交換間隔が延長または短縮される場合もあります。
