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油圧システムにおいて、ギアポンプはそのシンプルな構造、高い信頼性、およびメンテナンスの容易さから、建設機械、農業機械、産業用油圧装置などに広く使用されています。しかし、実際の選定および使用プロセスでは、多くの人が内歯車ポンプと外歯車ポンプの作動特性を正しく区別していません。経験や価格だけで判断しがちであり、その結果、騒音が大きい、効率が低い、寿命が短いなどの問題が生じることがあります。
適切なタイプを選択するには、構造原理、流量特性、騒音性能、運転条件への適応性、用途などの観点から、これら2種類のポンプの本質的な違いを理解することがまず必要です。
I. 基本的な違い：構造がすべてを決定する
根本的に、内接歯車ポンプと外接歯車ポンプの違いは、歯車のかみ合い方式の相違に由来し、このかみ合い方式が油圧油の供給連続性および滑らかさを直接決定します。
外歯車式ポンプ
外接歯車ポンプは同じサイズの二つの歯車からなり、それらがポンプ本体内部で外側同士がかみ合います。歯車が回転すると、かみ合いが解除される側に負圧が生じ、吸込口から油が吸引されます。その後、油は歯車の外周とポンプハウジングの間を移動し、反対側で歯車がかみ合う際に押し出されて吐出口から排出されます。
この構造の主な特徴は以下の通りです。
- 明確な力の伝達経路
- 部品点数が少ない
- 加工および組立の難易度が低い
ただし、比較的直接的なギアのかみ合いプロセスのため、油の輸送中に体積変化が明らかに生じます。
内歯車式ポンプ
一方、内接歯車ポンプは、内歯車と外歯車から構成されています。内歯車は外歯車の内部で偏心回転します。油は内歯車と外歯車の歯間に形成される油室に閉じ込められ、歯車の回転とともに連続的かつ滑らかに吐出口へと輸送されます。
外歯車構造と比較して、内歯車ポンプは以下の特徴があります。
- より連続的なかみ合い
- 油室内の容積変化がより緩やか
- より安定した油供給プロセス
これもまた、内接歯車ポンプが滑らかさおよび騒音制御の面でより大きな利点を持つ根本的な理由です。
II. 流量脈動：システムの「安定性」を決定する要因
油圧システムにおいて、流量脈動は振動、騒音、温度上昇の主な原因である。
外接歯車ポンプの流量特性
外接歯車ポンプでは、歯車の噛み合いと解除に伴って油室の体積が大きく変化するため、吐出流量は周期的な変動を示す。このような脈動は、高速または高負荷運転条件下で特に顕著になる。
実際の現象：
- システムの過度な振動
-顕著な 配管の騒音
- バルブやシールへのより大きな影響
内歯車ポンプの流動特性
内歯車ポンプは、より連続的な油室の変化を持ち、油が歯間に「包まれ」て輸送されるため、より均一な流量出力が得られます。この構造により、流量脈動を大幅に低減できます。
実際の現象：
- システム運転がより安定する
- 圧力変動が小さい
- 油圧部品にとってより好ましい
III. 騒音と快適性の違い
騒音問題はしばしば「ポンプが壊れた」ということではなく、むしろポンプの種類の不一致によるものです。
外歯車式ポンプ
歯車のかみ合い衝撃が直接的であり、顕著な流量脈動と比較的高い騒音レベルを生じます。しかし、建設機械や農業機械など、騒音耐性が高い設備では十分に許容可能です。
内歯車式ポンプ
かみ合いが滑らかで油の流れが連続しているため、騒音が大幅に低減されます。産業用機器、屋内システム、または快適性が重視される用途に特に適しています。
IV. 油圧油および運転条件への適応性
外歯車式ポンプ
清浄度の高い油圧油に適しています。
油の粘度変化に対して比較的敏感です。
油が重度に汚染されている場合や潤滑状態が不良な場合、摩耗速度が増加します。
内歯車式ポンプ
油の粘度に対して広い適応範囲を持っています。
高粘度油または潤滑を重視した運転条件下で、より安定した性能を発揮します。
油膜形成条件に対してより適しています。
V. 効率、寿命およびメンテナンスコスト
長期的な運転の観点から：
外歯車式ポンプ
初期コストが低くメンテナンスも簡単ですが、高負荷のシステムでは振動や摩耗により全体の寿命が短くなる可能性があります。
内歯車式ポンプ
初期投資は高めですが、安定して動作し摩耗が均一であるため、長期にわたる連続運転に適しています。
VI. 典型的な適用シナリオの比較
外歯車ポンプの一般的な用途
農業機械
建設機械
車両用油圧システム
コストを重視する一般的な油圧装置
内歯車ポンプの一般的な用途
産業用油圧システム
潤滑システム
精密機器
騒音および安定性に高い要求があるシナリオ
VII. エンジニアリング選定の核心的論理
エンジニアリング実務において、「より進歩したポンプ」は存在せず、「より適したポンプ」しか存在しない。
システムが費用対効果、シンプルな構造、メンテナンスの容易さを重視する場合 → 外歯車ポンプを選択する。
システムがスムーズな動作、低騒音、長期にわたる連続運転を重視する場合 → 内歯車ポンプを選択してください。
選定が不適切であれば、たとえ最も高価なポンプでも性能が低下する可能性があります。
VIII. エンジニアのワンセンテンスまとめ
ギヤポンプの違いは名称ではなく構造にあり、最終的には構造の違いがシステム性能に反映される。