商用機器メーカーが内燃エンジンから 48V、96V、および 350V バッテリー電気自動車 (BEV) に移行するにつれて、パワートレイン エンジニアは、寄生流体電力抵抗という予期せぬボトルネックに直面しています。
従来のディーゼル掘削機やホイール ローダーでは、高トルクのディーゼル エンジンが内部シリンダー シールの摩擦を簡単に超えてしまいます。オペレータは、標準的な研ぎ加工を施したスチール製バレルに押し付けられる強力な高予圧エラストマーシールによって引き起こされる機械的抗力にほとんど気づきません。
しかし、バッテリー駆動の小型掘削機や電気ゴミ収集車には、無駄な馬力はありません。標準的な工業用シリンダー シールは、内部シールの圧搾と機械的離脱抵抗を克服するだけで、搭載バッテリーの総エネルギーの 12% ～ 18% を消費します。
このエネルギーの浪費により、低摩擦に対する業界全体の需要が加速しています。油圧シリンダバッテリー電気建設機械およびゼロエミッション車両向け。従来の高摩擦シールグランドを流体力学的な微細形状シールとサブミクロンのローラー研磨チューブに置き換えることにより、最新の電気機械はバッテリー充電ごとに最大 45 分間の追加稼働時間を獲得します。
| エンジニアリングパラメータ | 標準ディーゼルシリンダー | BEV 低フリクションシリンダー |
|---|---|---|
| 内部ブレークアウト摩擦 | 8.0～14.5バール | 1.2～2.8バール |
| チューブ内径表面仕上げ | Ra0.4～0.8μm | Ra0.1～0.2μm（SRB） |
| 低速スティックスリップしきい値 | 15mm/秒以下 | 1.0mm/秒以下 |
| プライマリロッドシールプロファイル | 重いプリロードされた U カップ | 低フリクションタンデムステップ |
| 寄生エネルギー損失率 | ポンプ出力の12%～18% | ポンプ出力の 3% ～ 5% |
| 流体の適合性 | 標準鉱油 | Bio-HEES 合成および AW46 |
| 動作温度範囲 | -20℃～+80℃ | -40℃～+100℃ |
電動ポンプ インバーターが作動して油圧ブームを動かすたびに、「ブレークアウト摩擦」、つまりロッド シールとクロム ピストン ロッドの間の静的な固着力を克服する必要があります。従来のシリンダーでは、この初期圧力スパイクにより、機械的動作が開始される前に電気モーターが最大アンペア数を消費します。何千回もの小さな掘削サイクルを伴う 8 時間の勤務では、これらの微小なスパイクが重なり、バッテリーの大幅な消耗につながります。
オペレーターが 5 mm/秒未満の速度で細かい整地や繊細なパイプ敷設を行う場合、標準のゴム製シールが金属ロッドを不均一に掴んだり解放したりするため、ブームのぎくしゃくした振動が発生します。バッテリー電気建設機械およびゼロエミッションフリート用の低摩擦油圧シリンダには、微細な流体力学的オイルリザーバを備えた自己潤滑性 PTFE 青銅または変性ポリウレタン グライド リングが組み込まれており、0.5 mm/秒の超低速でもシームレスで振動のない動作を保証します。
【マイクロ流体力学SRBホーニング】 → Ra0.1～0.2μmの表面にミクロの油膜を保持
↓
[ 低ブレイクアウトタンデムグランド ] → PTFE複合ステップシールによりフリクションを70%カット
↓
[ 一体型再生バルブブロック ] → 戻りオイルを回収してインバータ吸引を小型化
摩擦を減らすということは、超乾燥した鏡面を作るということではありません。微細な油の保持が必要です。 HCIC は高度なスカイビングとローラーバニシングを使用して、Ra の内面粗さを実現します。0.1～0.2μmクロスハッチングされたプラトー構造を備えています。このプラトーには微細な流体境界層があり、寒い朝の電気の始動時に金属とシールが乾いて擦れるのを防ぎます。
単一のきつく絞られたポリウレタン U カップに依存する代わりに、タンデム シーリング パッケージを利用した低摩擦設計です。プライマリ シールは、半径方向の干渉を低減した O リングによって付勢された動的なステップ プロファイルを特徴としており、最大 250 bar まで漏れのない流体封じ込めを維持しながら、摩擦を 70% 以上削減します。
電気キロワット時をさらに節約するために、低摩擦シリンダーに一体型のブーム下降回生バルブを取り付けることができます。無動力下降中は、重力により流体がメイン方向制御バルブを通らずにピストン側からロッド側に直接戻され、戻りストローク中の電気モーターの負荷がほぼゼロに減少します。
既存の機器を改造する場合、または電気機械のバッテリ寿命の低下のトラブルシューティングを行う場合は、次のワークショップ テストに従ってください。
1. 外部の機械的リンケージを切断します。ロッドアイのピンを外し、シリンダーが完全に空荷状態で動くようにします。都市建設区域全体で世界的な排出ガス規制が強化されるにつれ、バッテリー電動建設機械およびゼロエミッションフリート用の低摩擦油圧シリンダが、コンパクトローダー、ミニショベル、電動ゴミ収集車の標準仕様になりつつあります。
HCIC は、BEV 機器アップフィッターや流体力エンジニアと直接連携して、特定の電圧バスやデューティ サイクルに合わせたカスタム低摩擦シリンダーを構成します。当社は、パワートレインのパッケージングを即座にレビューできるように、カスタムのストローク長、統合された位置フィードバック センサー (LVDT / ホール効果)、および 3D CAD モデルを提供します。
ゼロエミッションマシンのラインアップ用の低摩擦プロトタイプシリンダーを評価するには、HCIC までお問い合わせください。
