油圧シリンダーが漏れ始めたり、ドリフトしたり、高温でシール寿命が短くなったりすると、最初の反応は通常、標準のシールをFKMまたはPTFEシールに交換することです。.
しかし、高温油圧シリンダーのためのシールを選択することは、単に最高温度評価を持つ材料を選ぶことではありません。.
シリンダーシールは、温度、圧力、動きの速度、油圧液、押出しクリアランス、ピストンロッドの状態、汚染、および側方荷重を同時に耐える必要があります。これらの要因のいずれかが見落とされると、高温シールであっても、柔らかくなったり、押し出されたり、急速に摩耗したり、再び漏れることが始まる可能性があります。.
実際の作動温度を確認する
シール材料を選ぶ前に、いくつかの異なる温度を区別してください：
- 夏の周囲温度
- 通常の油圧油温度
- 連続運転中の安定した油温度
- 圧力ショックや急速サイクル中の短期ピーク温度
- シーリングリップ周辺の局所接触温度
たとえば、機械の周囲温度がわずか40°Cである場合でも、油圧油は数時間の運転後にかなり高温になることがあります。.
ロッドおよびピストンシールは、迅速な往復運動中に摩擦熱も発生させます。そのため、シーリングリップでの温度は、タンク内で測定された油温度よりも高くなる場合があります。.
シールカタログに示されている最大温度は通常、特定の試験条件に基づいています。これは、シールが最大温度、圧力、速度の条件下で連続して作動できることを意味するものではありません。.
連続的な高温運転のためには、常に適切な安全マージンを保持する必要があります。.
完全なアプリケーションのためのシール材料を選択してください
異なるシール材料は、温度耐性、耐摩耗性、弾力性、摩擦、流体適合性の異なる組み合わせを提供します。.
ポリウレタン
ポリウレタンシールは、良好な耐摩耗性、機械的強度、および押出し抵抗を提供します。これは、モバイルおよび産業用の油圧シリンダーにおけるロッドシール、ピストンシール、およびワイパーに広く使用されています。.
ただし、すべてのポリウレタングレードが連続高温運転に適しているわけではありません。一部の先進的な油圧ポリウレタン材料は、化合物とシール設計に応じて約110°Cの温度で動作する可能性があります。.
温度限界に近い状態で継続的に使用される場合、ポリウレタンは柔らかくなったり、弾力性を失ったり、部品クリアランスに押し出されたりすることがあります。.
ニトリルゴム
NBRは、Oリング、静的シール、およびエネルギー供給要素に一般的に使用されます。一般に、鉱油ベースの油圧液と良好な互換性を持ち、比較的経済的です。.
多くの標準NBR化合物は、約100°Cまでの温度で使用されますが、実際の限界は配合および運転条件によって異なります。.
適正温度範囲を超えた長期露出は、硬化、亀裂、収縮、または圧縮セットを引き起こす可能性があります。.
NBRは通常、連続高温機器よりも標準油圧アプリケーションにより適しています。.
水素化ニトリルゴム
HNBRは、標準NBRと比較して、耐熱性、耐老化性、および機械的性能を向上させます。.
化合物とシール構造に応じて、一部のHNBR部品は約150°Cの温度に適している場合があります。.
したがって、HNBRはNBRとFKMの間の中間オプションを提供できます。ただし、正確な油圧液および添加物との互換性はまだ確認する必要があります。.
フルオロカーボンゴム
FKMは、PTFEシールアセンブリの高温Oリング、静的シール、およびエネルギー供給要素に頻繁に使用されます。.
一部のFKM化合物は、200°Cに近い温度で動作でき、耐熱性と耐老化性に優れています。.
ただし、FKMがすべての高温シリンダーの最良の選択肢であるとは限りません。低温柔軟性、動的耐摩耗性、油圧液の互換性、および化合物の配合も考慮する必要があります。.
NBRシールをFKMに交換しても、過剰クリアランス、ロッドの損傷、汚染、またはシリンダーの不整合を修正することはできません。.
PTFE
PTFEは低摩擦、広範な温度能力、および多くの油圧液との良好な互換性を提供します。これは、高温、高速、または低摩擦用途のためのピストンおよびロッドシールにしばしば使用されます。.
ただし、PTFEはゴム材料と同じ弾性を持っていません。通常、接触圧を維持するためにNBR、HNBR、FKM、または他のエラストマーエナジャイザーが必要です。.
したがって、完全なシールアセンブリの温度能力は、PTFEのスライディングリングだけでなく、組み合わせ内のすべての材料に依存します。.
シリンダーシールを完全なシステムとして扱ってください
油圧シリンダーには通常、いくつかのシールおよびガイドコンポーネントが含まれています：
- ロッドシール
- ピストンシール
- 静的シール
- ワイパー
- リング
- 必要な場合はバックアップリング
各コンポーネントは異なる機能を果たします。.
ロッドシールは外部漏れを制御します。ピストンシールはシリンダーチャンバーを分離します。静的シールは組立コンポーネント間の漏れを防ぎます。ワイパーは埃や湿気の侵入を制限します。摩耗リングは側方荷重を支え、金属同士の直接接触を防ぎます。.
ロッドシールのみがアップグレードされ、ピストンシール、Oリング、ワイパー、またはエナジャイジング要素が温度に適していない場合、シリンダーは内部漏れ、外部漏れ、または早期シール故障を引き起こす可能性があります。.
したがって、すべてのシールおよびガイド材料は一つのシステムとして見直す必要があります。.
圧力と押出しリスクを考慮してください
多くのゴムおよびポリウレタン化合物は、温度が上昇すると柔らかくなります。.
高い作業圧力または圧力のスパイクの下では、柔らかくなったシール材料がピストン、シリンダーボア、ロッド、ガイドブッシング、またはシール溝の隙間に押し込まれることがあります。.
これにより次のことが引き起こされる可能性があります：
- シール押出し
- 切断エッジ
- 引き裂き
- 永久変形
- 突然の漏れ
高温高圧シリンダーの場合、確認してください：
- 通常の作業圧力
- 最大およびピーク圧力
- 戻りラインバックプレッシャー
- シール溝の寸法
- ピストンと孔の押出しクリアランス
- ロッドとガイドのクリアランス
- バックアップリングの要件
- シールの押出し抵抗
シール材料、溝設計、部品公差、および支持構造は一緒に考慮する必要があります。.
押出し間隔を制御せずに高温材料を取り付けると、依然として迅速な故障が発生する可能性があります。.
シリンダーの速度とサイクル頻度を考慮してください
シリンダーの速度とサイクル周波数は、シール温度に直接影響します。.
高速往復運動はロッドシール、ピストンシール、摩耗リング周辺に摩擦を生成します。頻繁なサイクリングはシリンダーが熱を放出する時間を短縮します。.
シールは高い静的温度に耐えることができますが、高速動的条件下では性能が低下する可能性があります。.
高温、高圧、高速が同時に発生すると、シールの実際の運転限界は通常は低くなります。.
高速サイクリングシリンダーには以下が必要となる場合があります：
- 低摩擦シール設計
- 適切なロッド表面粗さ
- 安定した潤滑フィルム
- 正しいガイドクリアランス
- 十分な熱放散
- 適切なポートおよび配管のサイズ設定
シールの硬度を上げるだけでは摩擦が増加し、追加の熱が発生する可能性があります。.
油圧液との互換性を確認してください
高温は油圧オイルとシーリング材料の間の化学反応を加速します。.
システムは次のものを使用する可能性があります:
- 鉱物油性ハイドロリックオイル
- 合成ハイドロリックフルード
- 水-グリコールフルード
- リン酸エステル系耐火性フルード
- 生分解性ハイドロリックオイル
- その他の特別なフルード
鉱物油に適したシール素材は、水-グリコールフルードやリン酸エステルには適さない可能性があります。.
材料とフルードが不適合の場合、シールが膨張、収縮、軟化、硬化、強度の低下、または表面ひび割れを生じることがあります。.
オイルの劣化、汚染、および添加剤の枯渇も、時間とともにシールの性能を変える可能性があります。.
シール選択時には、正確なハイドロリックフルードのブランド、製品名、粘度グレード、フルードタイプを提供する必要があります。「標準ハイドロリックオイル」とだけ表現すると、十分な情報が得られない可能性があります。.
ロッド、ボア、ガイダンス、および取り付け部を検査してください
周囲のシリンダー部品が損傷していると、正しいシール素材であってもすぐに失敗することがあります。.
ピストンロッドは次の点を確認する必要があります:
- 傷
- 腐食
- ピッティング
- クロムメッキの損傷
- 不適切な表面粗さ
- 曲がり
シリンダーボアも、スコアリング、腐食、寸法的摩耗、および表面欠陥を確認する必要があります。.
アライメントのずれ、側負荷、摩耗したピン、損傷したブッシング、および磨耗したガイドリングは不均一なシール接触を生む可能性があります。これにより摩擦、局所的な熱、および片側摩耗が増加します。.
新しい高温シールを取り付ける前に、ロッド、シリンダーボア、摩耗リング、ガイドブッシング、取り付けポイント、シリンダーの整列を検査してください。.
そうしないと、交換したシールは短期間の動作後に再び漏れ始める可能性があります。.
シール選択に必要な情報は何ですか？
シリンダーまたはシールサプライヤーに以下の情報を提供してください：
| 選択要因 | 必要な情報 |
|---|---|
| 温度 | 周囲温度、連続オイル温度、およびピーク温度 |
| 圧力 | 通常圧力、ピーク圧力、および戻りバックプレッシャー |
| 油圧流体 | ブランド、製品名、粘度クラス、および流体タイプ |
| 動き | 伸長および収縮速度、サイクル頻度、および日々の運転時間 |
| シリンダー寸法 | ボア、ロッド直径、ストローク、および取り付け方向 |
| 荷重 | 押力、引力、側面荷重、および衝撃荷重 |
| 使用環境 | ほこり、水、塩霧、化学物質、および屋外曝露 |
| 故障の症状 | 外部漏れ、内部漏れ、ドリフト、押し出し、または急速摩耗 |
正確な動作データは、サプライヤーがシール材料、プロファイル、エナジャイザー、バックアップリング、および完全なアプリケーションのガイドコンポーネントを選定するのに役立ちます。.
結論
高温油圧シリンダー用のシールを選択する際には、最大温度定格を比較する以上のことが必要です。.
正しいプロセスは、実際の連続およびピークオイル温度から始まります。その後、圧力、流体タイプ、速度、サイクル頻度、押し出しクリアランス、ロッド表面の状態、シリンダーボア、ガイダンス、汚染、および取り付け整列を考慮する必要があります。.
ポリウレタン、NBR、HNBR、FKM、およびPTFEはそれぞれ適切な用途がありますが、すべての高温シリンダーに対して正しい唯一の材料は存在しません。.
シールは常に完全なシーリング、ガイディング、潤滑、および熱管理システムの一部として選択されるべきです。.
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