油圧ポンプと流体
間違ったタイプの作動油が使用されているという単純な理由で、ポンプの効率が低下したり、壊滅的な故障が発生したりする可能性があります。油圧ポンプに適切な種類の流体を使用しているかどうかは、どうすればわかりますか?この質問に対する答えは、ポンプの種類、最大動作温度、最大動作圧力、さらにはポンプのシールが作られている材料の種類など、いくつかの要因によって異なります。
油圧作動油
作動油 (作動油と呼ばれることもあります) は、油圧システムとその個々のコンポーネント (ポンプを含む) で複数の目的に使用できます。これらの目的には以下が含まれます:
- エネルギーの伝達
- 放熱
- 腐食の防止
- 油圧システム内のコンポーネントの潤滑
ほとんどの場合、最も重要な要素は流体がエネルギーを伝達する能力ですが、ポンプ内に過度の熱が閉じ込められたり、内部コンポーネントが腐食したり、防止するのに十分な潤滑がない場合は、これが損なわれる可能性があります。内部コンポーネントの表面損傷。
ポンプにとって油圧作動油が重要な理由
油圧ポンプは油圧システムの心臓部であり、流体の選択を誤ると、ポンプの性能と寿命に深刻な影響を与える可能性があります。実際、ポンプに適合しない流体を使用すると、システム全体にカスケードの問題を引き起こす可能性がある壊滅的な故障につながる可能性があります。不適切な液体の選択の結果として発生する可能性のある問題には、次のものがあります。
- 過剰な発熱
- スラッジとワニスの形成
- 浸食と過度の表面摩耗
- コンポーネントの寿命の短縮
- システム効率の大幅な低下
ポンプがこれらの症状のいずれかを示している場合は、より適切な作動油を研究する時期かもしれません.
油圧作動油の主な特性
システム用の流体を選択するときは、特定のアプリケーションにとって重要な特性を知ることが重要です。作動油の最も重要な特性には、粘度、潤滑、熱特性、可燃性、安定性、発泡性が含まれます。
粘度
粘度は流体の流れに対する抵抗の尺度であり、蜂蜜は高粘度の例であり、水は中レベルの粘度の例であり、ほとんどのガスは非常に低い粘度を示します。これは温度と密接に関係しており、作動油は温度が下がると粘性が高くなります。
作動油の粘度が高すぎると、作動油の抵抗を克服する際に損失が発生するため、システムは効率的に機能しません。さらに、システム内のコンポーネントが完全に潤滑されないため、損傷が発生する可能性があります。ただし、粘度が低すぎると、潤滑の問題が発生する可能性があり、流体はエネルギーを効率的に伝達できません。
潤滑
優れた作動油は、システム内で潤滑剤として機能し、重要な表面を損傷から保護し、金属同士の接触を防ぎます。場合によっては、油圧システムまたはポンプは、高圧の存在下で潤滑性を維持するために、添加剤を含む作動油を必要とする場合があります。
熱特性
作動油が安定した状態を保ち、目的の粘度を維持できるように、システムの予想される動作温度範囲を覚えておくことが非常に重要です。 .これは、特に温度が氷点下に下がると、屋外温度にさらされる機器にとって重大な問題になる可能性があります。さらに、流体は、圧力降下と摩擦によって発生する熱を放散できる必要があります。
可燃性
爆発性または引火性の高い環境で使用する場合、油圧作動油は引火点が高い必要があります。引火点は、作動油が空気中で発火するのに十分な蒸気を放出する温度です。ただし、油圧作動油は、微細なオイルミストを生成するのに十分な高圧下で排出されると、簡単に発火する可能性があることに注意してください。可燃性が問題となる場合、油圧作動油は非石油系の構成にするか、大量の水を含む必要があります。
安定性
理想的には、作動油は非揮発性であるべきです。極端な圧力変動、広い動作温度範囲、さらには長期保管の存在下でも、物理的および化学的に安定した状態を維持する必要があります。
泡立つ
作動油のもう 1 つの潜在的な問題は、作動油が閉じ込められたガスを放出するときに発生する発泡です。泡立ちは、システム温度の上昇と、ガスの放出による作動油の損失につながる可能性があります。
油圧作動油の種類
油圧作動油には、水系、石油系、合成の 3 つの基本的なタイプがあります。各タイプには、特定のアプリケーションに最適な独自の特別な特性があります。さらに、環境に影響を与える可能性のある用途に適した流体がいくつかあります。
水性
最も古いタイプの作動油は水ベースですが、現代では他のタイプの作動油ほど使用されていません。水は潤滑には効果的ではないかもしれませんが、火災の可能性が大きな懸念事項である状況には理想的であることを覚えておいてください.価格に関する限り、水ベースの流体は合成流体よりも安価ですが、それでも石油ベースの流体よりも高価です.
石油ベース
石油ベースの流体は、水ベースの流体よりもはるかに一般的に使用されており、合成流体の安価な代替品です.石油製品の処理方法に基づいて、さまざまな種類の石油ベースの流体が互いに区別されます。
- グループ I:中性溶剤鉱物油から製造
- グループ II:水素化処理された基油で構成
- グループ III:水素化分解基油で構成
より高い基油グループは、より優れた耐食性、安定性、および潤滑性を提供することにより、油圧ポンプの寿命を延ばすのに役立ちます.より高価な合成流体と同じ性能レベルを提供しない場合がありますが、添加剤を含めることでその特性が向上します。ただし、石油ベースの油圧作動油の問題の 1 つは、スラッジが蓄積する傾向があり、油圧ポンプの性能と効率が損なわれる可能性があることです。
添加剤は、石油ベースの作動油の約 1% 以下で構成されていますが、油圧作動油の性能に大きな影響を与えます。主要な添加剤パッケージ コンポーネントには、酸化防止剤、耐摩耗成分、発泡防止剤、粘度調整剤、防錆剤が含まれます。
合成
合成油圧作動油は人造であり、可燃性環境でもうまく機能する高性能特性を提供するために特別に設計されています。これらの作動油は最も高価ですが、極端な温度変化や高圧にさらされた場合、他のタイプの油圧作動油よりも優れた性能を発揮します。ただし、石油ベースの液体や水ベースの液体とは異なり、特定のシール素材と互換性がなく、毒性がある可能性があります。
油圧作動油とポンプの種類
最も一般的なポンプの 3 つのタイプは、ギア、ベーン、およびピストンです。 各ポンプのニーズはわずかに異なります .
ギア ポンプ
ギア ポンプは、ギア ハウジングの内壁と噛み合うギアの歯の閉じ込められた空気体積との間で流体を圧縮することによって作動します。それらは通常、内部ギアポンプと外部ギアポンプに分類され、内部ギアポンプの方が信頼性が高くなります。さらに、内接ギア ポンプは短期間の空運転が発生する可能性があります。ほとんどのギア ポンプには、最大温度と圧力 158°F (500 psi) を処理できる流体が必要です。ギア ポンプは、最大温度 140°F では ISO VG 粘度が 15 ～ 32、最大温度 158°F では 32 ～ 68 の流体で最適に機能します。
ベーンポンプ
ベーン ポンプでは、スロットを備えたローターが、カム リングに対して偏心的に回転するシャフトに取り付けられているため、ベーン チャンバーが作成されます。吐出側のベーンチャンバーは容積が減少し、流体を押し出します。吸入側のものは体積が増加し、流体を引き込みます。動作圧力が 500 psi のベーン ポンプの場合、ISO VG 粘度は 15 ～ 22 の範囲になります。最大動作圧力が約 1000 psi の場合、粘度は大きく依存します。最高動作温度について。 104°F までの動作温度では、粘度は 10 から 15 の間である必要があります。温度が 104 ～ 140°F の場合、推奨される粘度は 15 ～ 32 です。最高動作温度が 158°F に達すると予想される場合は、22 ～ 46 程度のより高い粘度の液体を強くお勧めします。
ピストンポンプ
ピストン ポンプはもう少し複雑で、ベーン ポンプやギア ポンプよりもはるかに高いレベルの圧力を実現できます。約 500 psi の低圧と最大 158°F の温度の場合、粘度は約 15 ～ 22 になります。中圧から高圧 (約 4,250 psi) の場合、ベーン モーターの場合と同様に、粘度は温度に大きく依存します。 /P>
まとめ
ギア ポンプが非常に可燃性の環境で使用されていない限り、石油ベースまたは合成流体のいずれかが適切に機能するはずです。作動油の選択に関連する最も重要な要素の 1 つである作動油の粘度は、温度と圧力の両方に大きく依存し、低温の作業条件では低粘度の作動油が必要になります。さらに、流体はポンプで使用されるシールと化学的に適合する必要があります。これは通常、合成流体の使用に関連する問題です。
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