ダンプ トレーラー、農業用ローダー、空中ブーム、廃棄物圧縮機など、移動式機械を運転している人なら、おそらく次のようなことが起こるのを見たことがあるでしょう。
新品のシリンダーを取り付けます。動作圧力はポンプの定格内に十分あります。作動油はきれいです。しかし、数百サイクルもしないうちに、ロッド ワイパーが摩耗し、グランド ブッシュの片側に傷がつき、作動油がプライマリ ロッド シールを越えて滴り落ちます。
多くの場合、最初の本能はシールのメーカーを責めたり、クロムメッキが悪いと考えたりすることです。しかし、シリンダーを分解すると、ロッド グランド ブッシュの片側に激しい摩耗が見られ、反対側のピストン摩耗リングにも摩耗が見られます。
それは圧力スパイクやシールの欠陥ではありません。それが横荷重であり、フルストロークでは油圧シリンダの最大の原因となります。
油圧シリンダーは、中心軸に沿って直線的に押したり引いたりするように設計されています。これらは構造的な支持梁ではありません。しかし、実際の機械では、ジオメトリの変化、シャーシのたわみ、ピンの位置のずれ、不均一な荷重により、常に横方向の力が発生します。
機械的な現実は次のとおりです。
1. 完全伸長時にベアリングのスパンが縮小する: シリンダーロッドが完全に収縮すると、ピストンベアリングとフロントグランドブッシュの間の距離が最大になります。シリンダーは内部に強力なサポートを備えています。
2. レバレッジマルチプライヤー: シリンダーが完全に伸びきるまでストロークすると、ピストンがフロントグランドにどんどん近づきます。 2 つのサポート ベアリング間の内部距離 (ベアリング スパン) は非常に短くなり、外部モーメント アーム (拡張ロッド) は非常に長くなります。
3. 厳しい接触圧力: ロッドアイにわずか 200 ポンドの横方向の力が加わっただけでも、大きな曲げモーメントが発生します。ベアリングのスパンが短いと、ロッドとグランド ブッシュの間の内部反力が平方インチあたり数千ポンドに急増し、潤滑油膜を破壊してかじりを引き起こす可能性があります。
ストップ チューブは、シリンダー バレル内のピストン ロッド上、ピストンとフロント グランド ヘッドの間に配置された内部スチールまたはアルミニウム スリーブです。
ピストンがフルストロークでフロントヘッドまで前方に移動するのを物理的に防ぎます。
ピストンがグランドに到達する数インチ前にピストンを停止することで、ストップ チューブが最小ベアリング スパンでロックされます。
ストップチューブなし: 60 インチのストロークシリンダーを完全に伸ばした場合、ピストンとグランドベアリングの間には 3 ～ 4 インチしか残らない可能性があります。
6 インチのストップチューブを使用すると、完全に伸長したときの最小ベアリング スパンは 9 インチまたは 10 インチに増加し、内部接触応力とロッドのコッキングが半分以上削減されます。
標準的な産業用および移動用油圧装置 (NFPA および ISO エンジニアリング ガイドラインに従う) では、有効ストロークが 40 インチ (約 1,000 mm) を超える場合、またはシリンダーがクレビスまたはピン マウントで水平に動作する場合には、必ずストップ チューブを使用することが強く推奨されます。
基本的なサイズ設定ガイドライン:
1. ストロークが 40 インチ未満: アライメントが正しい場合、標準ベアリング スパンは通常、中程度の負荷サイクルには十分です。
2. 40 インチを超えるストローク: 40 インチを超えるストローク 10 インチごとに 1 インチのストップ チューブを追加します。
新しいマシンを設計している場合、または現場での障害のトラブルシューティングを行っている場合は、次の 4 ステップのチェックリストを使用してください。
剛性の高いフット マウントまたはフランジ マウントは、角度のずれを許容できません。運転中にマシンのフレームが曲がる場合 (例: 不均一な砂利荷重でダンプ本体がねじれる)、球面ベアリング マウントまたはスイベル クレビスに切り替えてください。球面ベアリングにより 3° ～ 5° の自動調整が可能となり、ロッドがグランド内で固着するのを防ぎます。
細いロッドは、完全に座屈する前に、コラムの圧縮によってたわみます。たわみがストローク 1 フィートあたり 0.002 ～ 0.005 インチを超えると、シール リップが変形します。標準ロッド直径を 1 つ大きくすると (たとえば、1.50 インチから 1.75 インチまたは 2.00 インチに)、断面係数と曲げに対する抵抗が大幅に増加します。
標準的な金属同士の接触では、側面荷重が油膜を越えるとすぐにかじりが発生します。高級複合ウェアリング (ガラス入りナイロン、フェノール樹脂、リン青銅など) は、クロム棒を傷つけることなく横方向の衝撃を吸収し、微粒子を埋め込みます。
機械の最初の組み立て中に、両方の取り付けピンが厳密に平行であることを確認してください。 4 フィートのピン スパンにわたる 1 ミリメートルの角度オフセットにより、シリンダがペイロードを持ち上げる前であっても、数百ポンドの連続的な側面予圧が生成される可能性があります。
カスタム油圧シリンダー設計または高圧側負荷アプリケーションの交換レビューをリクエストする場合、次の重要な詳細情報を提供すると、エンジニアリング検証が迅速化されます。
動作環境とデューティサイクル: 最大使用圧力 (PSI/bar)、サイクル周波数、プッシュ/プル負荷。
取り付けタイプとピンの中心: 後退および拡張後のピン間の寸法、ピンの直径、球面ベアリングが必要かどうか。 既知の横力または角度
位置ずれ: フレームのたわみの予測、風荷重、またはヒンジ ポイントのオフセット。 現在の故障の症状: 既存のシリンダーを交換する場合は、摩耗したピストンロッド、グランドブッシュ、シールリップの写真を共有してください。
