高温油圧シリンダーは、標準シールを「高温シール」に交換するだけでは作成されません。高温の夏の条件、放射熱源の近く、連続サイクリング中、または高温油圧オイルの使用中に信頼性のある動作を保証するためには、流体、シーリングシステム、クリアランス、ガイダンス、表面、冷却、汚染管理、そして試験が協力して機能する必要があります。.
システムが過熱を続けている場合や、シリンダーが側面の荷重、汚染、過剰なバックプレッシャー、または圧力スパイクにさらされている場合、1つのコンポーネントを改善するだけでは問題は解決しません。.
実際の温度条件を定義する
最初のステップは、周囲温度、油圧オイル温度、シリンダー表面温度、およびローカルシール接触温度を区別することです。.
周囲の空気が40°Cである一方で、オイルは数時間の運転後にはるかに高温になることがあります。高速の往復運動は、ロッドとピストンシール周辺に摩擦熱を生成します。エンジン、ボイラー、炉、排気システム、または乾燥機の近くにあるシリンダーも、放射熱を受ける可能性があります。.
設計の前に、連続およびピーク温度、日々の運転時間、シリンダーの速度、サイクル頻度、圧力、流体の種類、および外部熱源を確認してください。.
シールカタログの最大温度は通常、特定の条件下での上限です。これはシールが最大の温度、圧力、速度で連続して動作できることを意味するものではありません。連続運転には適切な設計マージンが必要です。.
油圧システム内の熱生成をコントロールする
シリンダーがシステムの過熱の唯一の理由であることは滅多にありません。.
連続的なリリーフバルブの動作、スロットル損失、高いリターンバックプレッシャー、小さなパイプ、容量の小さいタンク、非効率的な manifold、そして不十分な冷却は、すべて熱を生成または保持します。.
リザーバーの容量、クーラーの能力、気流、リターンラインの配置、パイプのサイズ、バルブの圧力損失を一緒に見直してください。継続的に稼働する設備では、空冷または水冷の熱交換器が必要になる場合があります。.
高温用シールは故障を遅延させる可能性がありますが、意図された温度を超えて継続的に運転されるシステムを修正することはできません。.
動作温度での粘度による油の選択
hydraulicオイルの選択は、そのISO VG等級だけを基準にすべきではありません。.
オイルは、最低始動温度から最大連続オイル温度まで適切な粘度を維持しなければなりません。あまりに薄くなったオイルは、シリンダーやバルブのクリアランスを通じての漏れを増加させ、動く表面間の潤滑膜を弱めます。.
不必要に厚いオイルは、冷間始動の問題、高い吸引抵抗、および圧力損失の増加を引き起こす可能性があります。.
粘度グレードと粘度指数を完全な温度範囲に合わせて選択し、シール、コーティング、その他のシステム材料との互換性を確認してください。.
シールは完全なシステムとして設計する
高温シーリングシステムには、ロッドシール、ピストンシール、静的シール、ワイパー、摩耗リング、および必要な防押出リングが含まれます。.
流体、圧力、速度、温度に応じて、材料にはウレタン、NBR、HNBR、FKM、またはPTFEベースの組み合わせが含まれる場合があります。.
PTFEは低摩擦かつ広い温度範囲に対応しますが、通常はエラストマーエナジャイザーが必要です。完全なアセンブリは、そのすべての材料と同じだけ温度に対して耐性があります。.
| 構成部品 | 主な設計上の考慮事項 |
|---|---|
| ロッドシール | 温度、速度、バクプレッシャー、ロッド表面、外部漏れ |
| ピストンシール | 内部漏れ、圧力スパイク、圧力の方向、荷重保持 |
| 静的シール | 流体の互換性、圧縮セット、温度、押出クリアランス |
| ワイパー | ほこり、水、熱、腐食、およびロッドの汚れ |
| バックアップリング | 柔らかくなったシールが隙間に押し出されるのを防ぐ |
| リング | 側荷を支え、金属接触を防ぎます |
圧力、温度、速度の定格は相互に影響します。これらの最大カタログ値はすべて連続運転条件として扱うべきではありません。.
熱い運転条件でのクリアランスを確認する
シリンダーチューブ、ピストン、ロッド、ガイドブushing、摩耗リング、シール、溝は、温度が上昇するにつれて寸法が変わります。.
隙間が小さすぎると、摩擦、 stick-slip運動、シールの過熱、または固着を引き起こす可能性があります。隙間が大きすぎると、内部漏れが増加し、シールの押出しが悪化します。.
したがって、ピストンとボアの隙間、ロッドとガイドの隙間、溝の寸法、および押出しギャップは、室温だけでなく、最大連続温度でチェックする必要があります。.
高圧アプリケーションでは、バックアップリングまたはより強力な押出し抵抗を持つシーリング構造が必要な場合があります。.
ガイダンスを改善し、側面の荷重を減らす
側荷は、摩耗リング、ガイドブushing、シール、シリンダーボアに不均一な接触を生じさせます。これにより、集中摩耗と追加の摩擦熱が発生します。.
デザインは、摩耗リングの幅を増やし、ガイド面間の距離を増加させ、ピンまたはトラニオンの位置を最適化し、マウントアライメントを改善することで向上させることができます。.
ピン、ブッシュ、ロッドアイ、クリンチ、およびブラケットも摩耗およびたわみについてチェックする必要があります。.
より良いガイダンスは、ピストンとロッドを真っ直ぐに保ち、一方のシール摩耗を減少させます。.
ロッドの表面と外部保護を最適化する
ピストンロッドには、適切な硬度、粗さ、摩耗抵抗および腐食抵抗が必要です。.
粗いロッド表面は、ロッドシールを迅速に損傷させる可能性があり、不適切な仕上げは安定した潤滑フィルムの形成を妨げる場合があります。.
温度、湿度、塩水、ほこり、化学物質、屋外曝露に応じてコーティングと表面処理を選択してください。チューブのコーティング、ワイパー、および腐食防護も環境に合わせるべきです。.
近くの放射熱源のために、取り付け位置を変更し、反射シールドを追加するか、外部冷却を検討してください。断熱材はシリンダー周辺に熱を閉じ込めるべきではありません。.
速度関連の熱および圧力ショックを減少させる
急速なサイクリング、突然の反転、高い戻りバックプレッシャー、ストローク終端の衝撃は、シール負荷と局所温度を増加させます。.
頻繁にサイクリングするシリンダーの場合、ポートサイズ、パイプ径、バルブの流量能力、およびクッションを見直してください。過剰な制限は、油圧エネルギーを熱に変換します。.
調整可能なクッション、制御された減速、適切な流量制御回路、または蓄圧器は、圧力ピークと衝撃を減少させる場合があります。.
中程度の圧力と速度で良好に機能するシールは、高温、ピーク圧力、および急速サイクリングが同時に発生すると失敗する可能性があります。.
フィルトレーションと湿度管理を強化する
高温はオイルの粘度を下げ、潤滑フィルムを弱めます。その結果、小さな粒子はロッド、ボア、シール、摩耗リングにより直接接触する可能性があります。.
水は潤滑を減少させ、腐食を促進し、酸化を加速させます。空気、湿気、劣化したオイルも泡立ち、沈殿物、不安定な動き、キャビテーション関連の損傷に寄与する可能性があります。.
適切なリターン、圧力、またはオフラインフィルトレーションを使用してください。新しい油を充填する前にフィルターをかけ、組み立てる前にシリンダー、パイプ、ホース、および manifold を清掃してください。.
リザーバーブリーダーは、塵や湿気の侵入を制限する必要があります。油の状態、水分含有量、フィルターの状態、およびリザーバーの清浄度を監視する必要があります。.
ホットステートテストでシリンダーを検証する
室温での圧力試験では、高温での信頼性を完全には確認できません。.
実際のアプリケーションに近い油温、圧力、速度、荷重、サイクル周波数で最終設計をテストしてください。確認内容は次のとおりです：
- 高温サイクル安定性
- 外部および内部の漏れ
- 熱状態での圧力および荷重保持
- ロッド、チューブ、ヘッド、およびシール周辺の温度
- クッション、反転、および低速動作
- 加熱および冷却後のシール回復
- 分解後の摩耗、押出し、スコアリング、または表面損傷
連続運転する機器の場合、テストは予想される日々の運転時間をシミュレートする必要があります。目標温度に達した後の数回の無負荷ストロークでは不十分です。.
高温シリンダーに必要な情報
シリンダー製造元に以下を提供してください：
- 周囲温度、連続油温、およびピーク油温
- 作業圧力および可能な圧力スパイク
- ボア、ロッド、ストローク、および取り付け配置
- 荷重方向および可能な側荷重
- 伸張および縮小速度
- サイクル周波数および日々の運転時間
- 油圧液の種類および外部熱源
- 荷重保持および漏れ要件
- ほこり、水、腐食、および洗浄条件
正確な適用データにより、シリンダー、シール、オイル、冷却システム、およびテスト手順が実際の動作条件に基づいて設計できます。.
結論
信頼性のある高温動作は、1つのシールの温度定格以上のものに依存します。.
熱生成はまずシステムレベルで制御されなければなりません。オイルは適切な粘度を維持しなければなりません。シール、高温状態のクリアランス、ガイダンス、ロッド表面、腐食防止、汚染制御、ポート、および緩衝は、1つのシステムとして設計しなければなりません。.
最後に、シリンダーは熱油、荷重、および連続サイクルテストを通じて検証される必要があります。.
シリンダーと油圧システムが一緒に最適化されるときのみ、漏れ、ドリフト、摩耗、 sticking、及び早期シール故障が長期的に減少できます。.
AiSoar Hydraulicsは、高温、大型、頻繁なサイクルおよび要求の厳しい産業用途向けのカスタマイズされた油圧シリンダーソリューションを提供します。.
