温度が油圧システム性能と効率に与える影響

油圧システムは、部品製造に油圧を依存する巨大プラントから、地域のゴミ収集車を動かす油圧システムまで、現代生活の多くの側面の運用に不可欠です。これらのシステムがいかに巨大で強力であっても、プロポーショナルなアキレス腱があります：温度の極端な変化です。低温も高温も、大小問わず油圧システムの性能と効率に影響を与えます。システムが期待通りに機能しない場合、おそらく温度に関する問題が調査・対処を必要としているのかもしれません。

低温運転条件

油圧への温度影響を考えるとき、多くの人の即座の連想は熱ですが、低温も油圧システムに壊滅的な影響を与え得ます。このような最適でない運転温度は、氷点下を大きく下回る周囲温度や、高度・低気圧条件下での油圧システム運転によって生じます。低温の影響は、冬季に屋外機器で見られるモバイル油圧システムで特に問題となります。

低温が油圧システムに与える影響

ゴムのようなエラストマー材料はあらゆる規模の油圧システムで一般的に見られ、ゴム（および他のタイプのエラストマー）は低温に敏感で、温度が十分に下がると脆い材料として振る舞います。油圧機器が低温にさらされると、シール、継手、マウント、ホースなどのゴムコンポーネントが運転中に深刻な損傷を受ける可能性があります。 システム起動前に外部ゴムコンポーネントの亀裂や裂け目を確認し、万が一ゴムコンポーネントが損傷した場合に備えて常に交換部品を手元に置いておくことが重要です。

低温は油圧システム内のフルード粘度に影響を与えます。これは油圧フルードだけでなく潤滑剤も含みます。低温では油圧フルードとオイルの粘度が上昇し、より粘性の高いフルードとして振る舞うようになります。粘度が上昇しすぎると、フルードは正常に振る舞わなくなります。例えば、起動時に通常より高粘度のオイルが十分に速く重要部品周りに行き渡らず、損傷を防げないことがあります。フルードが流動しなくなる点まで凝固することさえあります。これはポンプの吸い込み不足、キャビテーション、潤滑不足を招き、結果として油圧機器とその構成コンポーネントに高額な損傷を与えます。

賢明な実践は、油圧機器のフルード（油圧フルードだけでなくエンジンオイルとトランスミッションフルードも含む）を起動前にチェックすることです。レベルをチェックするのではなく、粘度をチェックします：フルードがディップスティックの先端から滴り落ちないほど粘性が高い場合、正常に機能するには粘度が高すぎます。その状態でシステムを運転しようとすると、深刻な損傷を与えます。この粘度上昇こそが、油圧機器に使用前に暖機運転の機会を与えることが重要である理由です。機器を始動し、油圧システムとそれが依存するフルードが暖まるまでアイドリングさせてから、機器を作業に投入してください。

一般的に、システムで使用されるフルードが予想される温度に適していることを確認することが重要です。高度条件が関わる場合は大気圧も考慮に入れてください。寒冷時の適切なフルードタイプに疑問がある場合は、メーカーのガイダンスを求めるべきです。

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高温が油圧システムに与える影響

油圧フルードと潤滑剤が長期間高温にさらされると、フルードは永続的な劣化と粘度の著しい低下（フルードがはるかに薄く、粘性が低くなる）を経験し始めます。油圧フルードの劣化は酸化を引き起こします（実際、酸化率自体が温度とともに著しく増大します）そして問題のあるスラッジの形成をもたらします。同時に、フルードは劣化する添加剤間の化学反応を経験し、これらすべてがフルードの性能と油圧システム全体の性能を深刻に損ないます。

粘度低下は、摩擦低減、研磨損傷防止、摩耗速度最小化を通じたコンポーネント保護において、潤滑剤と油圧オイルを無用のものにします。粘度変化は油圧フルード自体の振る舞いにも影響し、油圧システム全体の性能に悪影響を及ぼします。 圧力と温度の組み合わせによっては、一部のフルードは実際に気相状態に達する可能性があります。これは明らかにシステムとコンポーネントの損傷につながります。

VI（粘度指数）向上添加剤を含む油圧フルードの使用は、高温での粘度低下問題を緩和するかもしれませんが、長期間の高温曝露はこの添加剤自体を分解させる可能性があることを忘れてはなりません。つまり、VI向上添加剤はこの問題への簡単な解決策ではありません。さらに興味深いことに、長期間の高温運転は、消泡剤、防錆剤、耐摩耗成分、酸化防止剤など、他の重要な添加剤も枯渇させる可能性があります。

フルード劣化が継続し、防錆剤や耐摩耗成分といった重要な添加剤が枯渇し始めると、システム内のコンポーネント（油圧モーター、ポンプ、バルブ）は加速摩耗を経験し始めます。システム性能と効率は低下し続け、システムは自ら熱を発生し始めます。その結果、油圧システム全体と内部コンポーネントへの破壊的なダメージの悪循環が生まれます。加速摩耗が放置され続ければ、表面金属のビットが摩耗し、フレークや微細粒子となって油圧フルードを汚染し、摩耗をさらに悪化させます。

要するに、長期間の高温曝露は、時間とともに油圧システムを破壊し得ます。

油圧システムにおける発熱原因

高温は極端な周囲温度から生じることもありますが、油圧システム内部での発熱による可能性が高いです。熱が油圧システムに非常に有害であるため、発熱源を追跡することが重要です。 発熱は一般的に、フルードが高圧領域から低圧領域へ、機械的仕事を出力せずに流れることから生じます。そのような圧力損失の一因は摩擦です。 システム内の高摩擦は熱を発生し、発生源には以下が含まれます：

• 不適切に潤滑されたコンポーネント（潤滑不足、または適切でない種類）
• システムに粘度が高すぎるフルードの使用、フルード内部での摩擦を引き起こす
• 粘度が低すぎるフルードの使用、表面を過度な摩耗から保護できない
• 圧力作動型ピストンシール
• 高速で絞りオリフィスや制限を通過するフルード
• 制限された通路を流れるフルード

その他の熱源として、エアレイテッドフルードの圧縮が挙げられます。これは油圧フルードが空気で汚染されているときに発生します。 ポンプ内でのエアレイテッドフルードの圧縮は、約2000°F（約1,093℃）という温度に急速に達する可能性があります。

場合によっては、熱はシステム自体によって生成されていません。油圧システムが熱源の近くで動作している場合、それが油圧システムの問題を引き起こす可能性があります。適切な換気の欠如も温度上昇を招きます。

結論

温度の極端な変化は、油圧システムの性能に影響を与え、温度問題に対処するか、システムを温度の影響から保護しない限り、深刻で高額な損傷をもたらします。これは、極めて寒い周囲条件で動作する小型除雪車であれ、推奨運転温度を超えるほど熱を発生させる製造プラントの油圧システムであれ、真実です。温度の最も即時的な影響はフルード粘度に関わります：低温はフルード粘度を増大させ、より粘性を高めます。一方、高温はフルード粘度を低下させます。このような粘度変化は、油圧システムとそのコンポーネントへの永続的な損傷を速やかに引き起こし得ます。

性能変化は運転温度による可能性があり、高温状況への対処には、発熱源と原因を特定するための調査作業が必要です。

MAC Hydraulics

多くのサービスの一つとして、MAC Hydraulicsは完全装備のサービス車両と、油圧のみを専門とする熟練技術者による油圧システムと機器のオンサイトメンテナンスを提供します。経験豊富な技術者がフルード分析を実施し、油圧ホースを点検・交換し、フルードレベルをチェックし、フィルターを交換し、その他必要なメンテナンスタスクを実行します。温度問題を含め、昼夜を問わずいつ問題が発生しても、MAC Hydraulicsは技術者を派遣し、最新鋭の機器を用いて油圧問題を検査、トラブルシューティング、対処します。必要に応じて機械加工と溶接サービスも提供します。モバイル機器の小さな油圧システムであれ、プラントの心臓部である大規模複雑な油圧システムであれ、今すぐお問い合わせいただき、当社技術者がお客様の油圧機械に最適なメンテナンスプランの策定をどう支援できるかご確認ください！