油圧シリンダーが作動しない：トラブルシューティングガイド
油圧シリンダーが機械に欠かせないのはなぜか、不思議に思ったことはありませんか？この記事では、油圧シリンダーの重要な役割、よくある問題、トラブルシューティングのヒントについて説明します。油圧シリンダーがどのような役割を果たし、どのようなトラブルシューティングのヒントがあるのかをご紹介します。
油圧シリンダーが漏れることなくスムーズに機能しているのはなぜか、不思議に思ったことはないだろうか。その秘密は、シリンダーに使用されているシールの種類にあります。この記事では、シリンダーシールに不可欠な6つのタイプ（ダストシール、シリンダーロッドシール、バッファシール、ガイドサポートシール、エンドカバーシール、ピストンシール）について説明します。それぞれのシールは油圧システムの効率と寿命を維持するために重要な役割を果たしています。これらのシールを理解することで、その重要性をより理解することができ、機械が問題なく作動するようになります。それぞれのシールがどのように全体的な性能に寄与しているかをご覧ください。
建設機械は、力と運動を伝達する不可欠なコンポーネントである油圧シリンダーに大きく依存しています。これらのシリンダーの効率と信頼性は、高性能シールに決定的に依存しています。
油圧シリンダーに使用されるシールの重要な種類の1つに、オイルシールまたは油圧シールとも呼ばれるシーリングリングがあります。これらの部品は、油漏れ、汚染の侵入、圧力損失を防止することにより、システムの完全性を維持する上で重要な役割を果たします。シーリングリングを適切に選択し取り付けることで、シリンダの性能を最適化し、耐用年数を延ばし、メンテナンスコストを削減することができます。
この包括的なガイドでは、建設機械用油圧シリンダーに一般的に採用されている様々な種類と構成のシールリングの広範なリストをまとめました。
図1 シーリング・リング。
油圧シリンダは、最適な性能と寿命を確保するために、さまざまな特殊シール部品を採用しています。これらの重要なシール要素には以下のものがあります：
図2 異なるシールリングの位置関係。
油圧シリンダシールは油圧システムにおいて重要な部品であり、システムの完全性と効率を維持する上で重要な役割を担っています。その主な機能には、作動油の漏れ防止、圧力の維持、可動部品の円滑な作動などがあります。さまざまなタイプのシールの特性と用途を理解することは、油圧システムの性能を最適化するために不可欠です。シールは、静的シールと動的シールの2種類に大別され、それぞれに異なる特性と用途があります。
静電シール
スタティックシールは、フランジ接続部、アクセスカバー、ポートなど、嵌合面間に相対運動がない場合に使用されます。これらのシールは、流体の漏れに対して強固なバリアを作り、システム圧力を維持するように設計されています。一般的なスタティックシールの種類は以下の通りです：
ダイナミック・シール
ダイナミックシールは、ピストンやロッドのような嵌合面間の相対運動を伴う用途に使用されます。これらのシールは一定の動きと摩擦に耐える必要があり、静的シールに比べて高い耐久性と耐摩耗性が要求されます。ダイナミックシールの主な種類は以下の通りです：
最適な油圧システム性能を得るためには、シールの選択と設計の考慮が重要です。シールの選択に影響を与える要素には以下のようなものがあります：
シール技術の進歩により、高温用PTFEシールや耐摩耗性を向上させたポリウレタンシールなど、特殊な材料や設計が開発されています。さらに、通電シールや複合シールのような技術革新は、厳しい使用条件下での性能を向上させています。
ダストシールは油圧シリンダのエンドキャップの外側にあり、外部のゴミがシリンダ内に侵入するのを防ぐ役割を果たす。
ダストシールは取り付け方法によって、スナップインとプレスインの2種類に分類される。
図3 スナップイン・ダストリングの基本形。
最も一般的に使用されているダストリングはスナップインタイプです。その名の通り、エンドカバーの内壁にある溝にはめ込んで使用するもので、あまり過酷な環境条件下で使用されます。スナップイン・ダストリングの材質は通常ポリウレタンで、ダブルリップ構造のH型やK型など、さまざまな構造があります。バリエーションはありますが、基本的なデザインは変わりません。
図4 スナップイン・ダストリングのいくつかのバリエーション。
圧入タイプのダストリングは、過酷で高ストレスな環境で使用されます。スナップインタイプとは異なり、溝に挿入するのではなく、金属層で補強して強度を高め、油圧シリンダのエンドカバーに挿入します。さまざまな プレスの種類-シングルリップやダブルリップなどのダストリング。
図5 プレス・イン・ダスト・リングといくつかのバリエーション。
シリンダロッドシールリングは、一般にUカップと呼ばれ、ピストンロッドの主要なシールエレメントとして機能します。油圧シリンダのエンドカバー内に戦略的に取り付けられ、作動油の漏れを効果的に防止します。これらのシーリングリングは、主にポリウレタンやニトリルゴムなどの高性能材料から製造され、優れた耐摩耗性、低摩擦特性、油圧作動油との相溶性などから選ばれています。
高圧用途やシリンダー内径が大きい場合、シーリングリングはしばしばサポートリング（バックアップリングや押し出し防止リングとも呼ばれる）と組み合わせて使用されます。この追加部品は、強い圧力下でシーリングリングが押し出し変形を起こすのを防ぎ、シールの寿命を延ばし、完全性を維持します。サポートリングは通常、PTFEや高密度ポリエチレンのような硬い材料で作られています。
シリンダーロッドシールリングの設計は、様々な運転要件や環境条件に対応するために進化してきました。各メーカーは、以下のような幅広いバリエーションを提供しています：
適切なシリンダロッドシールリングを選択するには、油圧システムの最適な性能と寿命を確保するために、作動圧力、温度範囲、作動油の適合性、ロッドの表面仕上げ、往復速度などの要素を考慮する必要があります。
図6 一般的なシリンダロッドシールリング。
図7 シリンダー・ロッド・シーリング・リングのいくつかのバリエーション。
ピストンロッドシールシステムにおいて重要な補助部品であるバッファシールリングは、急激な圧力上昇や変動からピストンロッドを保護する上で重要な役割を果たしています。このダイナミックシールは、主要なシールエレメントを保護するだけでなく、システム全体の寿命と信頼性にも貢献します。バッファーシールには3つの主要な構成があり、それぞれが特定の動作要件を満たすように設計されています：
タイプA： 高性能ポリウレタン製の一体型シール。耐摩耗性に優れ、弾力性に富み、中程度の圧力に耐える。中程度の圧力変動があり、取り付けが簡単であることが望まれる用途に特に適しています。
タイプBとタイプC： 押出を防止し、より高い圧力差に耐えるように設計された先進のツーピース・シールです。ツーピース構造は通常、弾力性のあるシールエレメントと押し出し防止リングから構成されています：
タイプBとタイプCの両構成は、耐圧性の向上、動的条件下での安定性の改善、高圧環境下でのシール破損に対するより優れた保護機能を提供します。これらのタイプ間の選択は、最高システム圧力、温度範囲、流体適合性、サイクル頻度などの要因によって決まります。
図8 一般的な緩衝シールリングのタイプ。
油圧シリンダの重要部品であるガイドサポートリングは、エンドカバーとピストンの両方に戦略的に配置されています。この多機能エレメントは、シリンダーの最適性能と長寿命を確保する上で極めて重要な役割を果たします。主な機能は以下のとおりです：
ガイドサポートリングは通常、特定の特性を持つように慎重に選択された高性能材料から製造されます。一般的な材料は以下の通りです：
材料の選択は、使用圧力、温度、流体適合性、期待される耐用年数などの要因によって決まります。精密CNC機械加工や射出成形などの高度な製造技術は、リングの性能に不可欠な厳しい公差と優れた表面仕上げを保証します。
図9 油圧シリンダのエンドカバーとピストンに使用されるガイドサポートリング。
エンドカバーシールリングは、シリンダーエンドカバーとシリンダーウォールとの間の界面で気密シールを提供するように設計された重要なコンポーネントです。スタティックシールとして機能し、これら2つの主要部品の接合部からの作動油の漏れを防ぐことにより、システムの完全性を維持する上で重要な役割を果たします。
一般的に、エンドカバーシールリングアセンブリは、弾力性のあるNBR（ニトリル・ブタジエン・ラバー）Oリングと、バックアップリングや押し出し防止リングと呼ばれる剛性のあるサポートリングの2つの主要要素で構成されています。この二重構造にはいくつかの利点があります：
両コンポーネントの正確な材料選択と寸法仕様は非常に重要であり、作動圧力、温度範囲、作動油の適合性、油圧システムの期待耐用年数などの要因に依存します。エンドカバーシールリングアセンブリの適切な取り付けと定期的な点検は、油圧シリンダの性能と信頼性を最適化するために不可欠です。
図10 エンド・カバー・シーリング・リング。
ピストンシールリングは、油圧シリンダーにおいて重要な部品であり、シリンダー内の2つの圧力室を効果的に分離する主要なシール要素として機能します。この分離は、最適な油圧性能と効率を維持するために非常に重要です。
通常、ピストンシールリングは、アウターリングとインナーリングからなるツーピース設計を採用しています。外輪は一般的に、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）やナイロンなどの高性能ポリマーから製造され、低摩擦特性と優れた耐摩耗性のために選択されます。通電部と呼ばれる内輪は通常、ニトリルブタジエンゴム（NBR）で作られており、シリンダー壁に対する圧力を一定に保つために必要な弾性を備えています。
ピストン・シール・リングには、さまざまな用途や使用条件に対応できるよう、いくつかのバリエーションがあります。PTFEの低摩擦特性とブロンズの改善された熱伝導性と耐摩耗性を兼ね備えています。この設計は、高圧・高温用途で特に効果的です。
一方向にのみ圧力がかかる単動式油圧シリンダでは、代替ピストンシールリングとしてポリウレタンUカップシールが採用されることがあります。ポリウレタンUカップは、優れた耐摩耗性、良好な弾性、および効果的なシール特性を備えており、費用対効果が考慮される中圧用途に適しています。
適切なピストンシールリングの設計と材料の選択は、作動圧力、温度、作動油の適合性、シリンダ速度、予想される耐用年数などの要因によって決まります。ピストンシールリングの適切な選択と取り付けは、シリンダ性能を最適化し、漏れを最小限に抑え、油圧システム全体の効率を最大化するために不可欠です。
図11 ピストン・シールリングの一般的なタイプ。
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