適切な油圧作動油の選択：ポンプ効率と長寿命化を確保

間違ったタイプの油圧作動油を使用するだけで、ポンプが非効率になったり、壊滅的な故障を起こしたりする可能性があります。お使いの油圧ポンプに適した種類の流体を使用しているかどうかは、ポンプのタイプ、最高作動温度、最高作動圧力、さらにはポンプのシールに使用されている材料のタイプなど、いくつかの要因に依存します。

油圧作動油

油圧作動油（油圧オイルとも呼ばれる）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）で複数の目的を果たします。これらの目的には以下が含まれます：

• エネルギー伝達
• 熱放散
• 腐食防止
• 油圧システム内のコンポーネント潤滑

ほとんどの場合、最も重要な要因は流体のエネルギー伝達能力ですが、ポンプ内に過剰な熱がこもったり、内部コンポーネントの腐食が放置されたり、内部コンポーネントの表面損傷を防ぐのに十分な潤滑がない場合、その能力が損なわれる可能性があります。

ポンプにとって油圧作動油が重要な理由

油圧ポンプはあらゆる油圧システムの心臓部であり、流体の間違った選択は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の使用は、システム全体に連鎖的な問題を引き起こす壊滅的な故障につながることがあります。不適切な流体選択の結果として生じる問題には以下が含まれます：

• 過度の熱発生
• スラッジとワニスの形成
• 浸食と過度の表面摩耗
• コンポーネント寿命の短縮
• システム効率の大幅な低下

ポンプにこれらの症状のいずれかが見られる場合、より適切な油圧作動油を検討する時期かもしれません。

油圧作動油の主要特性

システム用の流体を選択する時、お使いの用途にとって重要な特性が何かを知ることが重要です。油圧作動油の最も重要な特性には、粘度、潤滑性、熱的特性、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、蜂蜜が高粘度、水が中程度の粘度、ほとんどの気体が非常に低粘度の例です。温度と密接に関係し、油圧作動油は温度低下に伴い粘度が高くなります。

油圧作動油の粘度が高すぎると、流体の運動抵抗を克服する際の損失によりシステムが効率的に動作しません。また、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生じる可能性があります。しかし、粘度が低すぎても潤滑の問題が生じ、エネルギー伝達効果が低下します。

潤滑性

優れた油圧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守り、金属同士の接触を防ぎます。場合によっては、油圧システムやポンプで、高圧下で潤滑性を維持するために添加剤を含む油圧作動油が必要になることがあります。

熱的特性

システムの予想作動温度範囲を念頭に置き、油圧作動油が安定し、所望の粘度を維持できるかを確認することが非常に重要です。これは、特に氷点下に温度が下がる屋外温度にさらされる機器では重要な問題となり得ます。また、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

爆発性や高可燃性環境での使用には、油圧作動油の引火点が高い必要があります。引火点は、油圧作動油が空気中で着火するのに十分な蒸気を発生する温度です。ただし、十分な高圧で放出されて微細なオイルミストを生成する場合、油圧作動油も容易に着火する可能性があることに注意してください。可燃性が懸念される場合、油圧作動油は非石油系の組成であるか、大量の水を含む必要があります。

安定性

理想的には、油圧作動油は非揮発性であるべきです。極端な圧力変動、広い作動温度範囲、長期保存の存在下でも、物理的・化学的に安定したままである必要があります。

発泡性

油圧作動油のもう一つの潜在的な問題は発泡で、油圧作動油が閉じ込められたガスを放出するときに発生します。発泡はシステム温度の上昇と、ガス放出に伴う油圧作動油の損失をもたらす可能性があります。

油圧作動油の種類

油圧作動油には水系、石油系、合成の3つの基本タイプがあります。各タイプには独自の特性があり、特定の用途に最適です。また、環境に影響を与える用途で好まれる流体もあります。

水系

最も古いタイプの油圧作動油は水系ですが、現代では他のタイプほど使用されていません。水は潤滑性の面ではそれほど効果的ではありませんが、火災の可能性が大きな懸念事項である状況では理想的です。価格面では、水系流体は合成流体より安価ですが、石油系流体よりは高価です。

石油系

石油系流体は水系流体よりはるかに一般的に使用され、合成流体より安価な代替品です。石油系流体には、石油製品の処理方法に基づいて区別される様々なタイプがあります：

• グループI：溶剤精製鉱物油から製造
• グループII：水素処理ベースオイルで構成
• グループIII：水素分解ベースオイルで構成

より高いベースオイルグループは、より優れた耐食性、安定性、潤滑性を提供することで油圧ポンプの寿命を延ばすのに役立ちます。高価な合成流体と同レベルの性能は提供しないかもしれませんが、添加剤の含有により特性が向上します。しかし、石油系油圧作動油の問題の一つは、スラッジが蓄積しやすい傾向があり、油圧ポンプの性能と効率を損なう可能性があることです。

添加剤は石油系流体の約1％以下を占めますが、油圧作動油の性能に多大な影響を与えます。主要な添加剤パッケージ成分には、酸化防止剤、耐摩耗成分、消泡剤、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工的に製造され、高性能特性を提供するように特別に設計されており、可燃性環境でもうまく機能します。これらの流体は最も高価ですが、極端な温度変化と高圧にさらされた場合、他のタイプの油圧作動油より優れた性能を発揮します。しかし、石油系および水系流体とは異なり、特定のシール材と互換性がない場合があり、毒性を持つ可能性があります。

油圧作動油とポンプタイプ

最も一般的な3つのポンプタイプは、ギア、ベーン、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歯のトラップされた空気体積の間で流体を圧縮することで動作します。通常、内部と外部に分類され、内部ギアポンプの方がより信頼性が高いです。また、内部ギアポンプは短期間ならドライ運転可能です。ほとんどのギアポンプは、最高温度158°F（70℃）、500 psi（約3.4 MPa）の流体を必要とします。ギアポンプは、最高温度140°F（60℃）でISO VG粘度15〜32、最高温度158°Fで32〜68の流体で最もよく機能します。

ベーンポンプ

ベーンポンプでは、スロット付きローターがシャフトに取り付けられ、カムリングに対して偏心して回転し、ベーンチャンバーを形成します。吐出側のベーンチャンバーは体積が減少し流体を押し出し、吸入側は体積が増大して流体を吸い込みます。作動圧力500 psiのベーンポンプでは、ISO VG粘度は15〜22の範囲です。最高作動圧力が約1000 psiの場合、粘度は最高作動温度に大きく依存します。作動温度104°F（40℃）までで粘度10〜15、104〜140°F（40〜60℃）で推奨粘度15〜32。最高作動温度が158°F（70℃）に達する見込みの場合、22〜46程度のより高粘度流体が強く推奨されます。

ピストンポンプ

ピストンポンプはより複雑で、ベーンやギアポンプよりはるかに高い圧力レベルを達成できます。500 psi程度の低圧と最高158°Fまでの温度では、粘度は15〜22程度が適切です。中〜高圧（約4,250 psi）では、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。

まとめ

ギアポンプが非常に可燃性の環境で使用されない限り、石油系または合成流体のいずれかがうまく機能するはずです。流体の粘度（油圧作動油選択に関わる最も重要な要因の一つ）は温度と圧力の両方に大きく依存し、低温作動条件では低粘度流体が必要です。また、流体はポンプで使用されるシールと化学的に適合している必要があります。これは通常、合成流体の使用に関連する問題です。

MAC Hydraulics

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