油圧シリンダー 構造原理、分類、適用、メンテナンスガイド

 

油圧システムのコア作動要素として、油圧シリンダーは油圧エネルギーを機械エネルギーに変換し、直線往復運動やスイングを達成します。シンプルな構造、安定した動作、強力な荷重 — 耐受能力により、建設機械、冶金機器、自動車製造、その他の分野で広く使用されています。本稿では、油圧シリンダの組成構造、タイプ分類、選択パラメータ、一般的な故障解決を体系的に分析します。

 

I 。油圧シリンダの作動原理とコアコンポーネント

パスカルの原理に基づいて、油圧シリンダはピストンを駆動して閉じたキャビティ内の油圧油の圧力変化を介して移動し、推力と引力を出力します。コアコンポーネントは以下の通り。

1.シリンダーバレルとエンドカバー ： 高強度シームレス鋼管で作られ、内装は正確に研磨されています。エンドカバーと一緒に、それらは密閉されたキャビティを形成します。主な材料は 45 号鋼 （ 高圧環境用 ） または 20 号鋼 （ 低圧シナリオ用 ） で、耐圧性と耐用年数を保証します。

2.ピストンとピストンロッド ： ピストンは油圧エネルギーを機械エネルギーに変換し、ピストンロッドは外部メカニズムに動力を伝達します。彼らはしばしば No. 35 / 45 鋼または耐摩耗鋳鉄で作られ、表面は耐摩耗性を高めるために 45 — 55 HRC の硬度まで高周波焼入れで処理されます。

3.シールシステム ： 油漏れと汚染物質の侵入を防ぐためにダストシール、ガイドスリーブ、およびマルチステージシールが含まれます。シール材は、使用温度 （ —30 ° C ～ 120 ° C ） と媒体互換性 （ 鉱油や水系流体など ） に応じて選択する必要があります。

4.バッファリング装置：スロットルホールや可変断面の設計により、ピストンの先端の運動エネルギーを熱エネルギーに変換し、衝撃騒音を低減します。バッファを構成することで、シリンダーボディの耐用年数を 30% 以上延長できます。

5.排気弁：通常、シリンダーボディの最高点に位置し、システムのクロールや圧力変動を避けるためにオイルに混合された空気を排出するために使用されます。

 

II 。油圧シリンダの 4 つの主要な分類と応用シナリオ

1.ピストン油圧シリンダー

- シングルピストンロッドタイプ ： 5 — 500 トンの推力範囲で、片方向負荷シナリオ （ 工作機械送りシステムなど ） に適しています。

- ダブルピストンロッドタイプ ： 双方向定速移動のために設計され、射出成形機の金型クランプ装置に主に使用されています。

2.望遠鏡式油圧シリンダー

3 段以上のスリーブ構造で、延長長は引き込み状態の 5 倍に達することができます。ダンプトラックのリフティングや消防はしごなどのスペースが限られたシナリオで使用されます。

3.プランジャシリンダー

プランジャーとシリンダーバレルの間のマッチング要件はありません。油圧リフティングプラットフォームなどの長ストローク （ > 10 メートル ） の垂直リフティングに特に適しています。

4.スイング油圧シリンダー

シングル / ダブルベーン構造は、最大 20，000 N · m のトルク出力で 270 ° 以内のスイングを達成できます。船舶のステアリングギアやロボットジョイントに使用されています。

 

III.主な選択パラメータと設計仕様

1.圧力定格 ： ISO 規格によると、 16 MPa （ 軽量 ） 、 25 MPa （ 中量 ） 、 31.5 MPa （ 重量 ） に分けられています。20% の安全マージンを予約する必要があります。

2.シリンダーボア — ピストンロッド直径比率 ： 従来の比率は 1.33 ： 1 （ 推力タイプ ） または 2 ： 1 （ 速度タイプ ） で、出力力と移動速度に直接影響します。

3.ストローク精度 ： 精密工作機械に使用されるシリンダーでは、直線度誤差を 0.0 5 mm / m 以内に制御する必要があります。閉ループ制御には変位センサが使用されます。

4.取付け方法：フランジ型 （ 半径荷重 ≤ 10 kN ） 、イヤリング型 （ 振動角度 ± 15 ° ） 、ヒンジシャフト型 （ 多自由度システム ） を含みます。

 

IV 。共通の故障診断とメンテナンス戦略

1.外部漏れ処理

- ピストンロッドの傷 ： ロッドボディを Cr コーティング （ 厚さ 0.0 2 — 0.0 5 mm ） で交換します。

- シールの老化 ： 定期的に交換してください （ 推奨サイクルは 2000 仕事時間です ） 。

2.内部漏れ検査

- ピストンシールの故障 ： 圧力試験法で検出します。漏れ量が 5% を超える場合は、即座にメンテナンスが必要です。

- シリンダーバレルの変形 ： レーザーキャリパーで楕円性を検出します （ 0.1 mm 以上の場合は研削修理が必要です ） 。

3.構造物の損傷防止

- フランジ破壊 ： 応力集中を排除するために R 角転移 （ 半径 ≥ 5 mm ） を最適化します。

- シリンダー底部割れ ： 有限要素解析を使用して壁厚を最適化し、疲労寿命を 40% 向上させることができます。

4.キャビテーション保護

オイル温度を 60 ° C 以下に制御し、消泡性が良い油圧オイルを選択し、オイルインレットでの流速を 1.5 m / s 未満に保ちます。

 

V 。技術革新と発展動向

現在、油圧シリンダはインテリジェントに発展しています。圧力 / 温度 / 変位センサーを統合したインテリジェントシリンダは、リアルタイムで動作状態を監視し、予測保守システムは故障ダウンタイム率を 70% 削減できます。ナノコーティング技術は、ピストンロッドの耐摩耗性を 3 倍にすることができ、セラミックマトリックス複合シリンダーボディは、耐圧能力を 30% 増加させながら、重量を 45% 低減することができます。

 

科学的な選択、標準化されたメンテナンス、技術革新を通じて、油圧シリンダーはインダストリー 4.0 の時代においてかけがえのない役割を果たし続けます。ユーザーは、特定の動作条件パラメータに応じて製品仕様をマッチングし、設備効率を最大化するために定期的な検査システムを確立する必要があります。