油圧シリンダのシールについてどのくらい知っていますか?

油圧シリンダ両側の圧力を変えることでピストンロッドの前後運動を実現します。ただし、油圧シリンダの左右の室には作動油が存在します。油圧シリンダー内のピストンはどのようにして動きと機器に必要なシール性能の両方を維持できるのでしょうか?

油圧シリンダの分類油圧シリンダにはさまざまな種類があります。

(1) 油圧シリンダは動作モードにより、単動式と複動式の 2 つの主なカテゴリに分類されます。単動油圧シリンダでは、一方向の動きは油圧によって行われ、逆の動きは重力またはバネ力に依存します。複動油圧シリンダでは、両方向の動きは油圧に依存します。

(2) 作動圧力の違いに応じて、油圧シリンダはさらに中圧、低圧、中高圧、高圧油圧シリンダに分類できます。 • 工作機械には、定格圧力 2.5MPa ～ 6.3MPa の中低圧油圧シリンダが一般的に使用されます。小型・軽量・高出力が要求される建設車両や航空機には、定格圧力101MPa～16MPaの中高圧油圧シリンダが多く使用されています。

油圧プレスなどの機械には、定格圧力25MPa～315MPaの高圧油圧シリンダが多く使用されています。

(3) 油圧シリンダは、構造の違いにより、ピストン式、プランジャ式、スイング式、伸縮式などに分類されます。その中で、ピストン式油圧シリンダが最も広く使用されています。ピストン式油圧シリンダには、シングルピストンロッドとダブルピストンロッド、シリンダ固定型とロッド固定型など、構造や動作方式が異なります。

油圧シリンダーはどのように漏れますか?

作動油はどのようにして漏れますか油圧シリンダー?油圧シリンダーが動作しているとき、キャビティ内の圧力はキャビティの外側の圧力 (大気圧) よりもはるかに高くなります。オイル入口キャビティ内の圧力は、オイル戻りキャビティ内の圧力よりもはるかに高くなります。このため、エンドキャップとシリンダとの接続部などの固定部の接続部（一方の経路）や、相対可動部の隙間（他方の経路）からオイルが漏れる可能性がある。以下の図に示すように。外部漏れは油の損失を引き起こし環境に影響を与えるだけでなく、火災の危険性もあります。内部漏れが発生するとオイルが発熱し、油圧シリンダの体積効率が低下し、油圧シリンダの作動性能が低下します。したがって、漏れは最小限に抑える必要があります。

図に示すように、油圧シリンダからは作動油が漏れる可能性があり、最も重要なのは接続部と隙間からの漏れです。これは、次の 5 つの主要なカテゴリに要約できます。

(1) シールリング選定の課題：油圧技術の発展に伴い、シール装置の設計や構造は多様化し、新たなシール材料も次々と登場しています。一般的なシールリングにはダストリング、YX型リング、U型リング、V型コンビネーションシール、グライドリング、ステップシール、サポートガイドリングなどがあり、主に設計・製造現場で選定されており、一般的には問題ありません。コストを考慮して、現場で使用される一般的なシーリング材は通常、ニトリルゴム、ポリエステルポリウレタン、織布ゴムですが、これらは低品質の材料であり、長期的なシーリング信頼性の要件を満たさないことがよくあります。したがって、シール性能を向上させ、油圧シリンダの寿命を延ばすには、シール材料のアップグレードが重要です。

(2) シールリングの保管: 油圧シールは通常大量に保管されます。現場担当者は、問題を迅速に特定し、古くなったまたは劣化したシールリングの使用を避けるために、メンテナンスと保管を標準化および体系化する必要があります。

(3) シーリング施工：現場担当者の技術研修を強化します。取り付け中は、傷や間違った取り付けを避けるために、油圧シリンダーとシール リングがきれいであることを確認してください。さまざまなタイプのシール リングの取り付けテクニックに注意してください。

(4) シールリングと溝の嵌合：シール性能の良否は、シールリング自体だけでなく、シールリングと溝の嵌合、およびシールリングとシール面の嵌合にも依存します。溝の加工寸法に誤差があったり、シリンダボディやタイロッドに摩耗がある場合には、実際の組付寸法に合わせてシールリングの寸法を調整する必要があります。シール面に傷があったり、荒れすぎている場合は、修理または交換する必要があります。

(5) 油出入口と作動油配管とのシール不良：作動油配管を長期間使用すると、経年劣化により出入口と油配管との嵌合部の気密性が不足し、油漏れが発生することがあります。

油圧シリンダのシール方法

油圧シリンダの一般的なシール方法には、ギャップシールとリングシールがあります。

(1) 図 1 に示すギャップ シールは、相対的に可動する部品間の非常に小さなクリアランスに依存してシールを確保します。油圧シリンダのピストンには数本の環状溝（通常0.5×0.5mm）が施されています。その機能は 2 つあります。1 つはピストンとシリンダー壁の間の接触面積を減らすことです。第二に、環状溝内の油圧によりピストンが中央に位置し、側圧によるピストンとシリンダー壁間の摩擦が軽減され、漏れが減少します。このシール方法は低摩擦ですがシール性能が悪く、高い加工精度が要求されます。小型、低圧力、高速移動の用途に適しています。クリアランス値は0.02～0.05mmまで対応可能です。

(2)シールリング固定（静的）コンポーネントと可動（動的）コンポーネントの両方に使用でき、現在油圧システムで最も広く使用されているシール装置です。シールリングは耐油ゴムを使用しています（近年は耐摩耗性向上のためナイロン等も使用されています）。シールリングは通常、O 字形、Y 字形、V 字形、L 字形、J 字形、Yx 字形などで作られます。これらには、製造の容易さ、使いやすさ、確実なシール、さまざまな圧力下での信頼性の高い動作など、一連の利点があります。

① Oリングシール断面が円形のシール要素の一種で、広く使用されています。 Oリングシールは溝に装着され、油圧により変形し、溝や隙間に密着してシール効果を発揮します。圧力が増加するとシール性能が向上します。その利点は、単純な構造、容易な製造、優れたシール性能、低摩擦です。欠点は、高圧下にあることです... 

② Y リングシール 通常の状況では、Y リングシールをサポートリングなしで溝に直接取り付けることでシール効果を得ることができます。ただし、圧力変化が大きく、滑り速度が速い状況では、シールを固定するためにサポート リングを使用する必要があります。その利点としては、高い適応性が挙げられます。

③ V 形シールは主に動作速度の遅い油圧シリンダに使用されます。これらは、さまざまな形状のサポート リング、シール リング、圧力リングで構成されます。これらのシールは接触面積が大きく、シール性能が優れていますが、摩擦も高くなります。

④ Yxシールは断面寸法が小さく、構造が簡単です。長さは幅の 2 倍以上です。したがって、サポートリングがなくても、シールが溝内でねじれたり、転がったりすることはありません。シールの内側と外側のリップの長さは異なります。短いリップはシール面に接触する作動リップであり、その結果、滑り摩擦が低く、耐摩耗性が高く、耐用年数が長くなります。リップが長いため、非可動面とのしまりばめが大きくなり、摩擦抵抗が大きくなります。これにより、Y 字型シールに優れた安定性が与えられ、摩耗が補償されます。この構造により、高圧・低圧環境下および高速動作においても良好なシール性能を発揮します。したがって、現在はYx形状のシールが広く使用されています。 (Y 字型、V 字型、Y 字など) O リングのシールは、加圧オイルの作用によってシール面に対して O リングのリップを締め付けることによって実現されます。油圧が高いほどシールが良くなります。使用中は、圧力がかかると確実に開くように、取り付け方向に注意する必要があります。

油圧シリンダの漏れ

に最適ですか?油圧シリンダー作動油が全く漏れないようにするには？油圧シリンダの作動油の漏れには多くの欠点があると多くの人が考えていますが、漏れをすべてなくすのが最善ではないでしょうか。実際にはそうではありません。漏れがまったくない場合、シリンダー内のピストンロッドの往復運動によってオイルが運び出されず、その結果、乾燥摩擦が発生し、シリンダーの性能と寿命に悪影響を及ぼします。さらに、油圧シリンダ内で絶対的なシールを達成することは不可能です。ピストンロッドの往復運動により、必然的にある程度のオイルが排出されます。ただし、この漏れは最小限に抑える必要があります。したがって、油圧シールには、漏れが極めて少なく、優れたシール性能があり、作動油圧の上昇に伴って自動的にシール効果が向上することが求められます。高圧、高温などの過酷な作業環境下でも、油圧シールの漏れが大幅に増加することはありません。

まとめ

油圧シリンダは油圧システムのアクチュエータであり、システムの重要なコンポーネントです。油圧シリンダのシールの品質は、システム全体の動作性能と効率に直接影響します。したがって、油圧シリンダには良好なシール性能を確保する必要があります。