気候が涼しくなってくると、油温の上昇をあまり心配する必要がなくなるかもしれませんが、実際のところ、140 度を超えて稼働する産業用油圧システムは熱すぎます。オイルの寿命は 140 度を超えると 18 度ごとに半減することに注意してください。高温で動作するシステムはスラッジやワニスを形成し、バルブプラグの固着を引き起こす可能性があります。
ポンプと油圧モーターは高温になるとより多くのオイルをバイパスするため、機械の動作速度が遅くなります。場合によっては、油温が高くなると電力が失われ、システムを動作させるためにポンプ駆動モーターがより多くの電流を消費することになります。O リングも高温で硬化し、システム内の漏れが増加します。では、油温が 140 度を超える場合には、どのような検査やテストを行う必要があるのでしょうか?
すべての油圧システムは一定量の熱を発生します。電力入力の約 25% は、システム内の熱損失を克服するために使用されます。オイルがリザーバーに戻され、有用な仕事を行わなくなると、熱が放出されます。
ポンプとバルブの公差は通常、10,000 分の 1 インチ以内です。これらの許容差により、少量のオイルが継続的に内部コンポーネントをバイパスし、流体温度の上昇を引き起こす可能性があります。オイルがラインを流れるとき、一連の抵抗に遭遇します。たとえば、流量調整器、比例弁、サーボ弁は、流量を制限することによってオイルの流量を制御します。オイルがバルブを通過すると、「圧力降下」が発生します。これは、バルブの入口圧力が出口圧力よりも高いことを意味します。オイルが高圧から低圧へ流れるたびに、熱が放出され、オイルによって吸収されます。
システムの初期設計では、発生した熱を除去するようにタンクと熱交換器の寸法が設計されました。貯留層により、一部の熱が壁を通って大気中に逃げることができます。熱交換器のサイズを適切に設定すると、熱バランスがなくなり、システムが華氏約 120 度の温度で動作できるようになります。
図 1. 圧力補償容量型ポンプのピストンとシリンダー間の公差は約 0.0004 インチです。
最も一般的なタイプのポンプは、圧力補償ピストン ポンプです。ピストンとシリンダー間の公差は約 0.0004 インチです (図 1)。ポンプから出る少量のオイルは、これらの許容差を超えてポンプ ケーシングに流れ込みます。その後、オイルはクランクケースのドレンラインを通ってタンクに戻ります。この場合の排水流は有益な仕事をしないため、熱に変換されます。
クランクケースのドレンラインからの通常の流れは、最大ポンプ容積の 1% ～ 3% です。たとえば、30 GPM (gpm) のポンプでは、0.3 ～ 0.9 GPM のオイルがクランクケースのドレンを通ってタンクに戻る必要があります。この流量が急激に増加すると、油温が大幅に上昇します。
流れをテストするには、サイズと時間が既知の血管にラインを移植します (図 2)。ホース内の圧力が 0 ポンド/平方インチ (PSI) に近いことを確認しない限り、このテスト中はラインを保持しないでください。代わりに、コンテナに固定してください。
流量計をクランクケースのドレンラインに常設して流量を監視することもできます。この目視検査は、バイパス量を決定するために定期的に実行できます。オイル消費量がポンプ容量の10%に達したらポンプを交換してください。
典型的な圧力補償型可変容量型ポンプを図 3 に示します。通常動作中、システム圧力が補償器設定 (1200 psi) を下回ると、スプリングが内部斜板を最大角度に保持します。これにより、ピストンが完全に出入りできるようになり、ポンプが最大の容量を供給できるようになります。ポンプ出口の流れはコンペンセータースプールによってブロックされます。
圧力が 1200 psi (図 4) に上昇するとすぐに、コンペンセーターのスプールが動き、オイルが内側のシリンダーに流れ込みます。シリンダーを伸ばすとワッシャーの角度が垂直位置に近づきます。ポンプは、1200 psi のスプリング設定を維持するために必要な量のオイルを供給します。この時点でポンプによって発生する熱は、ピストンとクランクケースの圧力ラインを流れるオイルだけです。
補償時にポンプが発生する熱量を決定するには、次の式を使用します: 馬力 (hp) = GPM x psi x 0.000583。ポンプが 0.9 gpm を供給し、伸縮継手が 1200 psi に設定されていると仮定すると、発生する熱は次のようになります: HP = 0.9 x 1200 x 0.000583 または 0.6296。
システムクーラーとリザーバーが少なくとも 0.6296 馬力を消費できる限り。熱がかかると油温が上がらなくなります。バイパス率が 5 GPM に増加すると、熱負荷は 3.5 馬力 (hp = 5 x 1200 x 0.000583 または 3.5) に増加します。クーラーとリザーバーが少なくとも 3.5 馬力の熱を除去できない場合、油温が上昇します。
米。2. クランクケースのドレンラインを既知のサイズの容器に接続し、流量を測定してオイルの流れを確認します。
多くの圧力補償ポンプは、補償器のスプールが閉位置で固着した場合のバックアップとして圧力リリーフバルブを使用しています。リリーフバルブの設定は、圧力補償器の設定より 250 PSI 高くする必要があります。リリーフバルブがコンペンセータの設定よりも高く設定されている場合、オイルがリリーフバルブのスプールを通って流れてはいけません。したがって、バルブへのタンクラインは周囲温度でなければなりません。
補償器が図の位置に固定されている場合、3、ポンプは常に最大容量を供給します。システムで使用されなかった余分なオイルはリリーフバルブを通ってタンクに戻ります。この場合、多量の熱が放出されます。
多くの場合、システム内の圧力は、機械のパフォーマンスを向上させるためにランダムに調整されます。ノブ付きのローカルレギュレーターでコンペンセータ圧力をリリーフバルブの設定値より高く設定すると、余分なオイルがリリーフバルブを通ってタンクに戻り、油温が30〜40度上昇します。補償器が動かないか、リリーフバルブの設定値を超えて設定されている場合、多量の熱が発生する可能性があります。
ポンプの最大容量が 30 gpm で、リリーフバルブが 1450 psi に設定されていると仮定すると、発生する熱の量を求めることができます。30 馬力の電気モーター (hp = 30 x 1450 x 0.000583 または 25) がシステムの駆動に使用された場合、アイドル時には 25 馬力が熱に変換されます。746 ワットは 1 馬力に等しいため、18,650 ワット (746 x 25)、つまり 18.65 キロワットの電力が無駄になります。
バッテリードレインバルブやブリードバルブなど、システムで使用されている他のバルブも開かず、オイルが高圧タンクをバイパスしてしまう可能性があります。これらのバルブのタンクラインは周囲温度でなければなりません。熱発生のもう 1 つの一般的な原因は、シリンダーのピストン シールのバイパスです。
米。3. この図は、通常動作時の圧力補償可変容量型ポンプを示しています。
米。4. 圧力が 1200 psi まで増加すると、ポンプ補償器のスプール、内側シリンダー、および斜板に何が起こるかに注意してください。
熱交換器または冷却器は、過剰な熱が確実に除去されるようにサポートする必要があります。空対空熱交換器を使用している場合は、冷却フィンを定期的に掃除する必要があります。フィンを掃除するには脱脂剤が必要な場合があります。冷却ファンをオンにする温度スイッチは華氏 115 度に設定する必要があります。水クーラーを使用する場合は、水制御バルブを水パイプに取り付けて、クーラーパイプを通る流量をオイル流量の 25% に制御する必要があります。
給水タンクは少なくとも年に 1 回は掃除する必要があります。そうしないと、シルトやその他の汚染物質がタンクの底だけでなく壁も覆ってしまいます。これにより、タンクは熱を大気中に放散するのではなく、保育器として機能することができます。
最近工場に行ったところ、スタッカーの油の温度が 350 度になっていました。圧力のバランスが崩れており、油圧アキュムレーターの手動リリーフバルブが部分的に開いており、油圧モーターを作動させる流量調整器を介してオイルが常に供給されていることが判明しました。エンジン駆動の荷降ろしチェーンは、8 時間のシフト中に 5 ～ 10 回しか作動しません。
ポンプ補償器とリリーフバルブが正しく設定され、手動バルブが閉じられ、電気技師がモーターウェイバルブの電源を切り、流量調整器を通る流れを遮断します。24 時間後に機器をチェックしたところ、油の温度は華氏 132 度まで低下していました。もちろん、オイルが故障しているため、スラッジとワニスを除去するためにシステムをフラッシュする必要があります。ユニットにも新しいオイルを充填する必要があります。
これらすべての問題は人為的に引き起こされます。地元のクランクハンドラーは、リリーフバルブの上に補償器を設置して、舗装機で何も稼働していないときにポンプ容量を高圧リザーバーに戻すことができるようにしました。マニュアルバルブを全閉できずにオイルが高圧タンクに逆流してしまう人もいます。さらに、システムのプログラムが不十分だったため、スタッカーから荷物を取り出すときにのみチェーンを作動させる必要があるにもかかわらず、チェーンが継続的に作動してしまいました。
次回、システムのいずれかで熱の問題が発生した場合は、高圧システムから低圧システムへオイルが流れているかを探してください。ここで問題を見つけることができます。
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投稿日時: 2023 年 5 月 26 日