圧力強化油圧シリンダーこれは回路設計の問題であり、通常の動作中は目に見えないままであり、チャンバーが閉塞した場合、バルブが閉じた場合、油温が変化した場合、または負荷が予期せぬ方向に移動した場合にのみ発生します。
基本的な原因は、片ロッドピストンの両側の不等面積です。オイルが片側に閉じ込められ、もう一方の側が加圧または強制的に動かされると、ピストンが油圧増圧器として機能することがあります。遮断されたチャンバー内の結果として生じる圧力は、ポンプによって供給される圧力よりも高くなる可能性があります。
熱ロックは関連するリスクです。閉じたバルブの間にオイルが閉じ込められ、シリンダーの温度が上昇すると、流体はほぼ一定の体積内で膨張します。圧力上昇は、ポンプが動作していない場合でも、シール、継手、バルブ、チューブ、シリンダーのコンポーネントに影響を与える可能性があります。
OEM バイヤーにとって重要な質問は、「シリンダーの作動圧力はいくらですか?」ということだけではありません。また、「回路がブロックされたり、加熱されたり、低下したり、停止したり、逆方向に駆動されたりしたときに、シリンダーはどのような圧力を確認できますか?」でもあります。
従来の片ロッド油圧シリンダキャップ側には完全なピストン領域があり、ロッド側には小さな環状領域があります。ロッドはロッド側のピストン領域の一部を占めます。
ロッド側の容積が吐出できない状態でキャップ側が加圧されると、ピストンを介して伝達される力がロッド側の小さい領域に作用します。初回パスの関係は次のとおりです。
この関係は工学的なスクリーニング ツールです。これは単純化された静的な条件を想定しており、完全な回路解析に代わるものではありません。実際の圧力は、漏れ、閉じ込められた空気の含有量、流体の圧縮性、構造コンプライアンス、シールの動作、バルブの応答、摩擦、温度、および動きの方向によって異なります。
シリンダがポンプ圧力を超えるロッド側圧力を受ける可能性があるのは、面積比が原因です。シリンダーは無からエネルギーを生み出すわけではありません。ブロックされた容積には異なる圧力がかかり、ピストンの形状を通じて力と変位が交換されます。
エリア関係を説明するためにのみ、次のように仮定します。
- キャップ側のピストン面積は 10 インチ平方です
- ロッド側の環状面積は 7 平方インチです
- キャップ側の圧力は 2,100 psi
- ロッド側チャンバーは排出できません
簡略化された増強の推定値は次のとおりです。
これは製品の評価、テスト結果、または設計の承認ではありません。ポンプ圧力を定格としたシリンダでも対向室やバルブ配置の見直しが必要となる理由を示す計算例です。
ロッド側の面積がキャップ側の面積よりも大幅に小さい場合、理論上の圧力比はより厳しくなります。実際の機械では、漏れ、リリーフバルブ、または構造的動作によって圧力を緩和または制限する場合がありますが、それらの経路は意図的に設計および検証する必要があります。
典型的な状態は、閉じた方向制御弁、荷重保持弁、パイロット操作の逆止弁、または凍結した流体経路によってロッド端がブロックされているときに、キャップ端に圧力が加えられることです。
負荷または入ってくるキャップエンドの圧力によってシリンダーが後退方向に押されると、リスクが増加します。ロッド側のオイルは行き場がないため、圧力が急激に上昇する可能性があります。
負荷保持バルブは、制御不能な動きを防ぐために使用されます。これらは重要な安全コンポーネントですが、回路は伸び、縮み、停止、および熱変化中に閉じ込められたオイルの制御された経路を提供する必要があります。
吊り荷をある状態に保持するバルブ装置は、別の状態では圧力トラップを引き起こす可能性があります。レビューでは、始動、通常の動作、緊急停止、ホースの故障、バルブの非通電、およびメンテナンスの隔離をカバーする必要があります。
ハードストップに逆らってシリンダーを駆動すると、バルブが流れを供給し続けると圧力スパイクが発生したり、流体が閉じ込められたりする可能性があります。機械的な停止は油圧エネルギーを除去しません。荷重が構造、シリンダー、マウント、回路に伝達されます。
したがって、ストローク終了制御、クッション設定、リリーフパス、および機械停止を一緒に検討する必要があります。クッションは、正しく設計された圧力制限経路の代わりにはなりません。
一部の回路では、速度を変更したり、ロッド側のオイルを置換して使用したりする方法で、意図的にシリンダのポートを接続します。これらの回路は、異常な圧力と流れの関係を生み出す可能性があります。標準的なシリンダーの計算では、実際のポート圧力を説明できない場合があります。
回路図では、再生経路、パイロット ライン、シーケンス バルブ、流量制御など、キャップエンドとロッドエンドのチャンバー間のすべての接続を識別する必要があります。
作動油は温度が上昇すると膨張します。オイルが硬い、またはほぼ硬い体積の中に閉じ込められると、膨張は行き場を失い、圧力が上昇します。
圧力上昇は、流体の特性、閉じ込められた容積、温度変化、空気含有量、コンポーネントの弾性、漏れや逃がしの有無によって影響を受けます。単純化された熱膨張の推定は、リスクの方向性を示すのに役立ちますが、流体データとシステムのコンプライアンスがなければ、最終的な圧力の予測として使用すべきではありません。
サーマルロックは次の場合に発生する可能性があります。
- シリンダーは 2 つの閉じたバルブによって隔離されています
- パイロット操作によるチェックは両方のポートをトラップします
- クイックカプラー間にオイルが溜まった状態で外れてしまう
- 機械を寒い環境から暖かい作業場に移動します。
- 太陽光または別の熱源が隔離されたシリンダーを温めます。
- 負荷保持回路により、通常の圧力均等化が防止されます。
圧力上昇中はポンプが停止している可能性があります。このため、メンテナンス担当者は、通電されていない油圧回路には圧力がかかっていない、と想定すべきではありません。
閉じ込められた容積を特定し、キャップエンドとロッドエンドの圧力経路を計算またはテストします。バルブの漏れ、熱膨張、閉じ込められた空気、構造上のコンプライアンスが含まれます。
回路には、リリーフデバイス、拡張ボリューム、アキュムレータの配置、または制御された補給経路が必要な場合があります。正しい解決策は、負荷、危険性、バルブのアーキテクチャ、および該当する機械の設計要件によって異なります。
リリーフバルブの追加は、圧力設定、流量、吐出経路、負荷保持機能との相互作用を確認せずに追加しないでください。
シリンダチューブ、ピストン、ロッド、シール、ポート、ホース、継手、バルブ、マニホールド、取付構造を確認してください。ポンプのリリーフ設定は、ブロックされたすべてのチャンバーで見られる最大圧力に自動的に設定されるわけではありません。
通常停止、緊急停止、電源喪失、ホースの故障、バルブスプールの戻り、パイロットの圧力損失、および手動メンテナンスの隔離を確認します。安全な保持状態でも圧力逃がし経路が必要な場合があります。
コールドスタート条件、動作温度、駐車条件、保管温度、および直接熱への曝露を定義します。流体が閉じ込められているときにシリンダーを隔離できる場合は、リスクの検討で熱圧力を考慮する必要があります。
機械が次のような症状を示した場合は、圧力の増大または熱ロックが疑われる可能性があります。
- ポンプ圧力が正常であるにもかかわらず、ロッド側のホースまたは継手の故障
- 一致するポンプ過圧イベントのないシール押し出しパターン
・温めたり冷やしたりすると動きにくくなるシリンダー
- 予想よりもしっかりとロックするロードホールディングバルブ
- ポンプ停止後の残留圧力
- メンテナンス中に安全に緩められないフィッティング
- 停止または温度変化後にのみ開くリリーフバルブ
- シリンダーが機械的に停止したときの原因不明の圧力スパイク
これらの症状は 1 つのメカニズムを証明するものではありません。これらは、ポート圧力と遮断容積の動作を測定してマッピングする必要があることを示しています。
1. 機械を安全にしてください。機械メーカーの絶縁および貯蔵エネルギー手順に従ってください。 「圧力がかかっているかどうかを確認する」ためにフィッティングを緩めることはしないでください。
2. 両方のポート圧力を記録します。ポンプだけでなく、関連する負荷および温度条件下でシリンダーポートの圧力を測定します。
3. バルブのロジックをトレースします。パイロット操作のチェック、カウンターバランス バルブ、シーケンス バルブ、流量制御、および再生接続を特定します。
4. トラップされたボリュームを特定します。閉じたバルブまたは接続を外したカプラーによって隔離できるすべてのセクションにマークを付けます。
5. 温度履歴を確認します。 圧力イベントの前、最中、後の流体温度と周囲温度を記録します。
6. 故障箇所を調査します。ロッド側とキャップ側のシール、フィッティング、ホース、バルブ キャビティを比較し、圧力に関連した損傷がないか確認します。
7. 図面のリビジョンを確認します。現場での修正によりリリーフパスが削除されたり、バルブ配管が変更されたりしていないことを確認します。
8. 制御された条件下で再テストします。マシンをサービスに戻す前に、適切な機器と文書化されたテスト計画を使用してください。
メーカーは、問い合わせに次のような内容が含まれる場合、より有益な回答を提供できます。
・シリンダ径、ロッド径、ストローク、取付構造
- キャップエンドとロッドエンドのポートサイズとホースの取り回し
- バルブ記号とパイロットラインを含む油圧回路図
- ポンプのリリーフ圧力と各シリンダポートの測定圧力
- 荷重の方向、吊り荷の状態、および機械的な停止
- ロードホールディングバルブ、カウンターバランスバルブ、チェックバルブの部品番号
- 流体の種類、温度範囲、閉じ込められる容積の状態
- 通常停止、緊急停止、停電動作
- 故障したシール、継手、ホース、またはバルブの写真
- 必要な保持機能と該当する機械の安全要件
単一のポンプ圧力値が圧力上昇を診断するのに十分であることはほとんどありません。
例示的な面積計算は圧力定格ではありません。この記事では、一般的なリリーフ設定、バルブ サイズ、許容温度範囲、または安全な作動圧力を不特定のシリンダーに割り当てるものではありません。
正しい圧力制限は、現在のシリンダーの図面、材料とシールの仕様、回路設計、バルブのデータ、テストの証拠、および機械のリスク評価から得られる必要があります。パーカーのカタログ、一般的な油圧関連の記事、または公式でメカニズムを説明できますが、それらはいずれも最終的なアプリケーションのレビューに代わるものではありません。
済南華晨実業有限公司としても知られる HCIC は、車両、廃棄物処理、建設、産業用機器用の油圧シリンダーと油圧パワーユニットを開発、製造しています。増圧のレビューでは、完全な回路と測定された動作条件を提供して、シリンダーを単独ではなく機械の一部として評価できるようにします。
