油圧キャビテーションの説明: 原因、症状、および予防方法

移動式クレーンのオペレーターは、寒い朝の始動中に油圧ポンプからかすかな砂利のような鳴き声に気づきました。機械はまだ正常に作動していますが、次回の整備時にフィルターを開けると、技術者がオイル中に細かい金属粒子を発見しました。このシーケンスは、油圧キャビテーションが異常な騒音からシステム全体の損傷に至るまでの速度を示しています。

キャビテーションは、油圧ポンプの故障の原因として、汚染に次いで 2 番目に多いものです。また、ポンプ ハウジング、バルブ スプール、油圧シリンダーの表面が侵食され、高額な修理や計画外のダウンタイムが発生する可能性があります。このガイドでは、水圧キャビテーションとは何なのか、何が原因でキャビテーションを引き起こすのか、それを認識する方法、およびそれを防ぐ方法について説明します。

油圧キャビテーションとは何ですか?

キャビテーションは、作動油内での蒸気で満たされた泡の形成と崩壊です。これは、オイル内の局所圧力が流体の蒸気圧を下回るときに発生します。その時点で、溶解ガスとオイルの軽い部分が蒸発して、小さな空洞または泡が形成されます。これらの泡が下流に移動し、圧力が回復すると、激しく崩壊します。崩壊するたびに集中した衝撃波が放出され、近くの金属表面を侵食する可能性があります。

ポンプは流体が加速され、圧力変化が最も激しい場所であるため、キャビテーションはほとんどの場合ポンプ内で始まります。油圧システムでは 2 つの形態のキャビテーションが認識されています。

油圧システムにおけるキャビテーションの原因

キャビテーションが吸入側で発生するか吐出側で発生するかに関係なく、基本的なメカニズムは同じです。つまり、ポンプが必要な流体を受け取っていないか、吐出側の圧力が予測できない動作をしています。現場での経験は、一連の一貫した根本原因を示しています。

吸入側の制限

• サクションフィルターまたはストレーナーが詰まっているか、サイズが小さすぎる。
• ねじれたり、潰れたり、サイズが小さすぎる吸引ホース。
• 渦巻きや空気の巻き込みを可能にする低いリザーバーレベル。
• タンク内に真空を作り出す制限付きリザーバーブリーザー。

流体と使用条件

• 冷間始動時の流体の粘度が高すぎる。
• メーカーが指定した入口流量能力を超えるポンプ速度。
• ポンプ入口で急激な圧力降下を引き起こす急速な負荷サイクル。
• 劣化した液体または不適合な添加剤によって引き起こされる過剰な泡立ち。

これらの症状のほとんどは徐々に進行します。フィルターに負荷がかかり、ホースが柔らかくなって潰れたり、寒波でオイルが濃くなったりします。異音が現れる頃には、すでに損傷が進行している可能性があります。

油圧キャビテーションの症状を認識する

何を確認すればよいか分かっていれば、キャビテーションは聞こえるだけでなく目に見えることもあります。最も一般的な警告サインは次のとおりです。

• サウンド: ブーイング、パチパチ、またはパチパチという音で、多くの場合、ポンプを通過するビー玉または砂利として表現されます。
• 振動: ポンプと吸引ラインの高周波振動は、機械が停止すると消えます。
• 流体の外観: 油が泡状または発泡しており、ひどい場合にはリザーバー内が乳白色または曇った状態になります。
• 温度: 気泡崩壊時の潤滑液膜の損失によって引き起こされるポンプハウジングの異常な高温。
• パフォーマンス: シリンダーの動きが遅い、圧力が不安定、またはポンプが定格圧力を維持できない。

これらの兆候が同時に現れた場合、キャビテーションが原因である可能性があります。の 油圧シリンダーの故障の一般的な兆候 どちらも同じ汚染され、供給が不十分な液体を指すため、キャビテーションの症状と重なることがよくあります。

キャビテーションとエアレーション: 見分ける方法

キャビテーションとエアレーションは、両方とも騒音と泡状のオイルを生成するため、よく混同されます。キャビテーションは圧力に関係するプロセスです。圧力が蒸気圧を下回ると、作動油自体から気泡が形成されます。エアレーションは侵入の問題です。フィッティングの緩み、シャフトシールの損傷、またはポンプが空気を吸入するためのタンクレベルの低下を通じて、外気がシステムに漏れます。

キャビテーションがポンプとシリンダーに与える影響

キャビテーションによる損傷は化学的ではなく機械的です。気泡が崩壊するたびに、一般的な構造用金属の降伏強度を超える衝撃波が発生します。崩壊が繰り返されると表面が欠けたり穴が開いたりして、スポンジや粗い砂の仕上げのように見える浸食パターンが残ります。

ポンプでは、ギアの歯、ベーンの先端、または斜板に浸食が発生します。本当の問題は次に何が起こるかです。侵食された金属粒子は循環液に入り、バルブ、ホース、油圧シリンダーを通って移動します。シリンダー内では、これらの粒子がピストンロッドとボアに傷を付け、動的シールを切断し、内部漏れを加速させます。切り込みを入れたロッドを備えたシリンダーは、最終的には外部に漏れます。ピストンシールが摩耗したシリンダーは負荷がかかるとドリフトし、持ち上げ力を失います。

クレーン、高所作業車、レッカー車などの移動機械の場合、サイクルタイムの遅延、耐荷重の問題、アクチュエータの固着などの影響が即座に現れます。杭打ち機械では、回転掘削リグのシリンダーやパイプジャッキシリンダーにも同じ浸食パターンが現れ、強い力と汚れた環境により損傷率が増加します。

油圧キャビテーションを防ぐ方法

予防はポンプ入口から始まります。キャビテーションのほとんどのケースは、ポンプが適切な温度と粘度できれいな流体を途切れなく供給できるようにすることで解決されます。これらの実践は、建設、マテリアルハンドリング、モバイル機器フリート全体で効果的であることが証明されています。

1. 吸引ラインは短く、真っ直ぐにし、ポンプの流れに合わせて適切なサイズに保ちます。急な曲がりや制限を避けてください。
2. サクションフィルターをスケジュール通りに交換し、圧力降下インジケータを監視して、フィルターの負荷が入口に影響を与える前に捕捉できるようにします。
3. 周囲温度範囲に適合する液体グレードを選択し、必要に応じて寒い天候でシステムを予熱します。
4. リザーバ液面をメーカーの仕様に維持し、動作位置にある機械で確認してください。
5. リザーバーブリーザーに詰まりがないか確認してください。ブリーザーがブロックされると真空が発生し、キャビテーションが促進されます。
6. ポンプ速度を定格範囲内に維持してください。ポンプがその入口能力を超えて動作すると、たとえきれいな吸引ラインであってもキャビテーションが発生します。
7. ポンプの入口に真空計を取り付けて、聴覚的な症状が発生する前に制限の進行を確認します。
8. 適切な消泡剤を使用し、過剰に泡が発生するまで劣化した液体を交換してください。

液体の品質に対する日常的な注意も中心的な役割を果たします。同じオイルがポンプとシリンダーを循環するため、その原理は次のとおりです。 適切な潤滑と液体管理 機械全体のキャビテーション防止を直接サポートします。

キャビテーションが発生しやすい機械でシリンダーの仕様が重要な理由

キャビテーションはシステムレベルの問題ですが、多くの場合、損傷は最初にシリンダーに現れます。トラック搭載クレーンでは、起伏シリンダと伸縮シリンダが最も重い荷重と最も頻繁な反転を処理します。キャビテーションポンプが汚染された流体をこれらのシリンダーに送り込むと、ロッドに傷がつき、シールの拭き取り作用が失われ、機械は持ち上げの信頼性を失います。このような用途でのシリンダーの選択では、ロッドの表面硬度、シールの堅牢性、粒子汚染に対する耐性を考慮する必要があります。

大型ブーム制御用トラック搭載クレーンラフィングシリンダー トラック搭載クレーンのブーム角度調整を管理するシリンダーです。キャビテーションによって汚染物質が侵入する場合、ロッドの硬度とシール性能が重要となるため、信頼性の高いリフティングと最小限の摩耗が必要な用途では検討する価値があります。 製品を見る→

高所作業車も同様のリスクに直面します。レベリングおよびラフィングシリンダーは、プラットフォームが平らでない地形上を移動する間、継続的に動作してバスケットを調整します。キャビテーションによって引き起こされる粒子は、これらのシリンダー内のシールの摩耗を促進し、高所でのドリフトやぎくしゃくした動きを引き起こし、安全ではなく、修理に費用がかかります。

ブーム昇降安定性を高める高所作業車ラフィングシリンダー 高所作業車のブームの高さを調整するシリンダーです。シールの摩耗やキャビテーションによる粒子によるぎくしゃくした動きのリスクを考慮すると、その安定した動作は高所での安全な位置決めにとって非常に重要であり、評価すべき重要なコンポーネントとなっています。 製品を見る→

浙江環豊機械有限公司では、クレーン、高所作業車、レッカー車、橋梁点検車両、杭打ち機などの油圧シリンダーを製造しています。機械製造業者が当社にシリンダーの購入を依頼したとき、私たちが最初に尋ねる質問の 1 つは、自社の車両でキャビテーションが問題になっているかどうかです。この 1 つの質問によって、劣化した流体条件下でもシリンダーの動作を維持するために、より硬質のクロムメッキ、アップグレードされたシールキット、またはより厳しい内部クリアランスを推奨するかどうかがわかります。

結論

キャビテーションは謎ではありません。これは、明確な原因、明確な症状、実証済みの予防法を備えた、予測可能な圧力に関連したプロセスです。これを無視した場合のコストは、予防のコストよりもはるかに高くなります。ポンプが故障すると機械が停止し、腐食した金属がシリンダーに達すると修理代が倍増します。

泣き声を聞いてください。オイルを検査します。吸気側を確認してください。液体を適切なレベル、粘度、清浄度に保ちます。これらの習慣により、ポンプの故障率が低下し、シリンダーの寿命が延び、キャビテーションによって油圧機器が破壊される前に油圧機器の生産が維持されます。