油圧シリンダー総合ガイド

作動油は、油圧シリンダーに圧縮されると大きな圧力を発生する。この圧力は多くの機械装置に利用されていますが、今日は油圧シリンダーの詳細について説明します。

油圧シリンダは、油圧エネルギーを機械エネルギーに変換し、直線往復運動（または揺動運動）を行う油圧アクチュエータです。構造が簡単で、作動が確実である。

往復運動に使用する場合、減速装置が不要で、伝達ギャップがないため、スムーズな運動が保証される。そのため、様々な 油圧システム 機械の。

油圧シリンダの出力力は、ピストンの有効面積とその両側の圧力差に正比例する。油圧シリンダは、基本的にシリンダとシリンダヘッド、ピストンとピストンロッド、シール装置、緩衝装置、排気装置から構成される。

緩衝装置と排気装置は特定の用途に依存するが、その他の装置は不可欠である。

I.油圧シリンダーの構成

油圧シリンダは通常、後端キャップ、シリンダ、ピストンロッド、ピストンアセンブリ、前端キャップ、およびその他の主要部品で構成されています。

油圧シリンダからの油漏れや高圧室から低圧室への油漏れを防ぐため、シリンダとエンドキャップ、ピストンとピストンロッド、ピストンとシリンダ、ピストンロッドとフロントエンドキャップの間にはシール装置が設けられている。

フロントエンドキャップの外側には、防塵装置も設置される。ストロークエンドに素早く戻る際にピストンがシリンダキャップに衝突するのを防ぐため、油圧シリンダの先端には緩衝装置が設けられ、排気装置も必要な場合がある。

1- シリンダーバレル；
2- アウターシリンダーガイドスリーブ；
3- 分岐パイプ；
4- ロッドシリンダーアセンブリ；
5- ピストン
6- インナーシリンダーガイドボディ；
7- ピストンロッド

シリンダー：

シリンダーは油圧シリンダーの主要部分である。シリンダキャップなどで密閉室を形成し、ピストンを駆動して移動させる。

シリンダーキャップ

シリンダキャップは油圧シリンダの両端に取り付けられ、シリンダと密な油室を形成する。接続方法には通常、溶接、ねじ、ボルト、キー、タイロッドなどがある。使用圧力、シリンダの接続方法、使用環境などによって選択する。

ピストンロッド

ピストンロッドは、力を伝達するための油圧シリンダの主要な要素である。材料は一般に中炭素鋼（たとえば 45#鋼).ピストンロッドは、シリンダ作動中にスラスト、引張、曲げモーメントを受ける。その強度を確保することが必要であり、摺動することの多いガイドスリーブとの嵌合は適切でなければならない。

ピストン：

ピストンは、油圧エネルギーを機械エネルギーに変換するための主要な要素です。その有効作動面積は、油圧シリンダの力と移動速度に直接影響します。ピストンとピストンロッドの連結には、スナップリング式、ブッシュ式、ナット式などいくつかの形式があります。

ガイドスリーブ：

ガイドスリーブは、ピストンロッドを案内・支持する。高精度、低摩擦抵抗、良好な耐摩耗性、ピストンロッドの圧力、曲げ力、衝撃振動に耐える能力が要求される。

ロッドチャンバーの密閉性を確保するためのシール装置と、不純物やほこり、湿気によるシールの損傷を防ぐためのダストリングが外側に装備されています。

緩衝装置：

ピストンとピストンロッドが油圧で動くと、かなりの勢いがあります。それらがシリンダのエンドキャップや底部に達すると、機械的な衝突を引き起こし、高い衝撃圧力と騒音が発生します。この衝突を防ぐために緩衝装置が使用されます。

その作動原理は、シリンダの低圧室（その全部または一部）にある作動油の運動エネルギーを、絞りによって熱エネルギーに変換することである。熱エネルギーはその後、循環油によって油圧シリンダから運び出される。

バッファリング・デバイスは、一定スロットル・エリア・バッファリング・デバイスと可変スロットル・バッファリング・デバイスの2種類に分けられる。

II.油圧トランスミッションの原理

油圧トランスミッションは、作動媒体としてオイルを利用し、密封された容積の変化を通じて運動を伝達し、オイル内の内圧を通じて動力を伝達する。

パワーコンポーネント： 原動機の機械エネルギーを油圧ポンプなどの油圧エネルギー（圧力エネルギー）に変換する。

アクチュエーティング・コンポーネント： ポンプから入力された油圧エネルギーを機械エネルギーに変換し、作動機構を駆動する。例えば、油圧シリンダーやモーターなどがある。

コントロール・コンポーネント： オイルの圧力、流量、方向を調整、制御する。例えば、圧力制御バルブ、流量制御バルブ、方向制御バルブなどがある。

補助コンポーネント： 上記の3つのコンポーネントをシステムに接続し、オイルの貯蔵、ろ過、測定、シールなどの機能を果たす。例えば、配管やコネクター、オイルタンク、フィルター、アキュムレーター、シール、制御機器などがある。

III.油圧シリンダーの構造による分類

ピストン式油圧シリンダー：

シングルピストンロッド油圧シリンダは、ピストンロッドの一端にのみピストンロッドを持つ。吸入油ポートAと吐出油ポートBの両方が圧油を送ることも戻り油を送ることもできるため、双方向の運動が可能であり、複動シリンダと呼ばれる。

テレスコピック油圧シリンダー：

2段または多段のピストンが特徴。テレスコピック油圧シリンダでは、ピストンの伸長順序は大きいものから小さいものへ、無負荷の収縮順序は一般に小さいものから大きいものへとなる。

テレスコピックシリンダはストロークが長くなるが、格納長が短くなるため構造がコンパクトになる。このタイプの油圧シリンダーは、建設機械や農業機械によく使われている。

スイング油圧シリンダー：

出力トルクと往復運動の実行部品で、スイング油圧モータとも呼ばれる。シングルベーンとダブルベーンがある。ステータブロックはシリンダ本体に固定され、ベーンとロータは連結されている。油の流入方向によって、ベーンがローターを前後に揺動させる。

IV.油圧シリンダーの主なパラメーター

油圧シリンダーの主なパラメータには、圧力、流量、サイズ仕様、ピストンストローク、動作速度、プッシュプル力、効率、油圧シリンダーパワーなどがあります。

プレッシャーだ：

圧力とは、オイルが単位面積に及ぼす力の強さである。計算式はp=F/Aで、Fはピストンに作用する荷重をピストンの有効作動面積で割ったものです。ピストンの同じ有効作業面積では、荷重が大きいほど、荷重に打ち勝つために必要な圧力も大きくなります。

油圧シリンダは、使用圧力により低圧（70kgf/cm²または7Mpa）、中圧（140kgf/cm²または14Mpa）、高圧（210kgf/cm²または21Mpa）に分類されます。

流れだ：

流量とは、単位時間当たりにシリンダの有効断面積を通過する油量である。計算式はQ=V/t=vAで、Vは油圧シリンダピストンの1ストロークで消費される油量、tは油圧シリンダピストンの1ストロークに要する時間、vはピストンロッドの速度、Aはピストンの有効作業面積である。

ピストン・ストローク

ピストンストロークとは、ピストンが往復運動する際に、両極の間を移動する距離のことである。一般に、シリンダーの安定要求が満たされた後、実際の作動ストロークに近い標準ストロークが選択される。

ピストンスピード：

運動速度は、加圧されたオイルが単位時間当たりにピストンを押す距離であり、v=Q/Aで表される。

サイズ仕様：

寸法仕様には、主にシリンダの内径・外径、ピストンの直径、ピストンロッドの直径、シリンダヘッドの寸法が含まれる。これらの寸法は、油圧シリンダの使用環境、設置方法、必要な押し引き力、ストロークなどに基づいて計算、設計、確認されます。

V.油圧シリンダー内部設計

設計の目的： 現場の使用温度、使用媒体、当社工場の製造条件に基づいて決定。内部構造寸法は、機械設計便覧に基づき算出。

• シールの選定は、現場の使用温度、環境汚染条件、使用媒体に基づいて行わなければならない。ポリウレタンシールは水-エチレングリコール媒体には使用できません。
• 油圧シリンダーヘッドは、溝加工の滑らかさの誤差を補うために、V型コンビネーションシールを使用するのが理想的である。
• シール溝の寸法は、設計ハンドブックに厳密に従わなければならない。
• 一般に、油圧シリンダーのピストンシールには、ガイドテープとともにグライドリングが使用されている。グライドリングは耐高温性と耐汚染性に優れているからである。
• 一般にエアシリンダー用シールには日本製のNOKシリーズが使用されている。国産の油圧シリンダーシールは、シリンダーの起動抵抗が大きく、動作が不安定になったり、故障の原因になるので使用しない。
• 油圧シリンダーヘッド、シリンダーボトム、シリンダーボディの間のOリングシールは、製造誤差を補うためにブロッキングリングがあるのが理想的である。
• シリンダー本体、シリンダーヘッド、シリンダー底部、中間のスイング間の接続は、シリンダー本体の変形を引き起こす可能性があるため、溶接を避けるべきである。代わりにねじ接続または他の方法を使用することができる。

VI.一般的な油圧シリンダの問題とメンテナンス

油圧シリンダーのオイル漏れ：

外部漏れとは、密閉されていないさまざまな部分から油圧シリンダ外の大気中に油が漏れることをいう。最も一般的な外部漏れは次の3箇所からである：

(1) 油圧シリンダスリーブとシリンダカバー（またはガイドスリーブ）間のシールからの油漏れ（対策：Oリングを新品に交換する）。

(2) ピストンロッドとガイドスリーブの相対運動によるオイル漏れ（対処法：ピストンロッドが損傷している場合は、ガソリンで洗浄し、乾燥させた後、損傷部に金属接着剤を塗布し、ピストンロッド上でピストンロッドオイルシールを前後に動かして余分な接着剤を削り取る。

接着剤が完全に硬化したら、再び使用することができる。ガイドスリーブが摩耗している場合は、直径がわずかに小さいガイドスリーブを加工して交換することができる）。

(3) 油圧シリンダ配管継手のシール不良による油漏れ（解決方法：シーリングリングのシール状態を確認するほか、継手が正しく組み立てられているか、ねじが締まっているか、接触面に傷がないかなどをチェックする。必要に応じて交換または修理する）。

油圧シリンダの内部漏れとは、油圧シリンダ内の油が高圧室から低圧室へ、さまざまな隙間を通って内部で漏れることをいう。

内部漏れは発見が難しく、推力不足、速度低下、不安定な作動、油温上昇などシステムの作動状態から判断するしかない。油圧シリンダの内部漏れは、一般に次の2箇所で発生する：

(1) ピストンロッドとピストンの間のスタティックシール部（対策：両者のシール面にOリングを装着する）。

(2)その ダイナミックシール シリンダスリーブ内壁とピストン間の部品（解決方法：内部漏れが発見された場合は、各合致部品を厳密に検査する。シリンダースリーブの修理は、内孔をボーリングした後、径の大きいピストンを装着することが多い）。