油圧シリンダは、産業、移動、建設システムにおける直線運動の作業馬であり、油圧流体圧力を機械力に変換して荷重を持ち上げ、押す、引く、または位置決めします。間違ったシリンダーを選択した場合 （ 例 ：低サイズボア、互換性のない取り付け、または耐環境性が低い ） は、システムの非効率性、早期障害、または安全上の危険につながる可能性があります。単一作動からテレスコピー設計まで幅広いオプションがあり、負荷容量、ストローク長、取り付けスタイルなどの変数を考慮する必要があります。このガイドでは、シリンダーがシステムの要件、運用環境、および長期的な信頼性目標に適合するように、重要なステップ、重要な考慮事項、および技術的要因を分解します。
オプションを評価する前に、油圧シリンダのコア目的とコンポーネントを明確にします。この基礎知識は、関連する要因を優先順位付けることができます。
油圧シリンダーとは何ですか ？
油圧シリンダは、加圧油圧流体 （ オイル ） を使用してピストンを駆動し、線形力と運動を生成するリニアアクチュエータです。空気圧シリンダー （ 圧縮空気に依存し、力密度が低い ） とは異なり、油圧シリンダーは油圧流体の非圧縮性により、高負荷アプリケーション （100 ～ 10，000 kg 以上） に優れています。
主要成分 （ および選択における役割 ）
各コンポーネントは、シリンダーの性能とアプリケーションへの適合性に影響します。
- シリンダーバレル ： 油圧流体を保持する圧力容器。材料 （ 鋼、ステンレス鋼、アルミニウム ） は耐食性と耐圧性に影響を与えます。
- ピストン ： 流体圧力を直線運動に変換します。ピストン直径 （ ボアサイズ ） は、力出力を直接決定します （ 力 = 圧力 × ボア面積 ） 。
- ピストンロッド ： ピストンから負荷に力を伝達します。ロッド直径は安定性 （ 側面荷重下での曲げ防止 ） とシール寿命に影響します。
- エンドキャップ ： バレルとハウスのベアリング / シールをシールします。設計 （ 溶接対タイロッド ） は、メンテナンスアクセスと環境保護に影響を与えます。
- シール ： 流体の漏れと汚染を防止します。シール材料 （ ニトリル、ポリウレタン、 PTFE ） は動作温度と流体タイプに一致する必要があります。
ステップ 1 ： アプリケーションニーズによるシリンダータイプ分類
油圧シリンダは、動作原理と設計によって分類され、各タイプは特定のユースケースに最適化されています。アプリケーションのモーション要件にシリンダータイプを合わせることから始めます。
| シリンダータイプ | 運用原理 | 理想的な用途 | 主な制限事項 |
|-------------------------|-------------------------------------------------------------------------------------|---------------------------------------------------|---------------------------------------------------|
| シングル · アクション | 油圧はピストンを拡張し、外力 （ バネ、重力、負荷 ） はピストンを引き込みます。|リフティング （ 例えば、ダンプトラックのベッド ） 、クランプ、または引き込み力が最小限であるアプリケーション。| 一方向の力に制限され、バネの故障がジャムを引き起こす可能性があります。|
| ダブル · アクション | 油圧がピストンを伸張し * 引き込みます （ ピストンの両側に流体が流れます ） 。| 精密な双方向運動 （ 例 ：ロボットアーム、プレス機械、掘削機のバケツ ）| より複雑で、より多くの油圧バルブが必要です。|
| 望遠鏡 | 複数の入れ子「ステージ」は、コンパクトな引き込み長さから長いストロークを提供するために順次拡張されます。| モバイル機器 （ 例 ：クレーンブーム、ゴミトラックアーム ） 限られたスペースです。| 単段シリンダーよりも力容量が低く、過酷な環境で汚染されやすい。|
| タイロッド | 外部タイロッド （ ねじ付きロッド ） で固定されたエンドキャップ； 簡単に分解できます。 | 産業用途 （ 例 ：製造プレス、コンベヤー ） メンテナンスアクセスが重要です。| 溶接シリンダーよりもかさばり、モバイル機器に適していません。|
| 溶接した | エンディングキャップはバレルに直接溶接されます。コンパクトで軽量な設計。 | モバイル機器 （ 例 ：トラクター、スキッドステアリング ） またはタイトなスペース。| 修理が困難 （ 溶接を切断する必要がある ） 、シール交換が困難です。|
ステップ 2 ： 重要な技術仕様の計算
シリンダータイプを選択したら、負荷と動きの要件を故障なく処理できるようにする技術パラメータを定義します。
1.力の要件 （ ボアサイズの選択 ）
シリンダの力出力は、停止や損傷を避けるために最大負荷 （ 安全マージンを含む ） を超えなければなりません。式を使用する ：
力 （ N ） = システム圧力 （ MPa ） × π × （ ボア直径 （ m ） / 2 ） 2
- 例 ： 21 MPa （ 3，000 psi ） で 50 mm のボアで動作するシステムの場合、力 = 21 × π × （ 0.0 5 / 2 ） 2 ≈ 4123 N （ ≈ 420 kg ） 。
- 動的荷重を考慮するために 10 〜 20% の安全マージンを追加します （ 例 ：建設中の突然の衝撃 ） または圧力変動。
2.ストロークの長さ
ストローク長は、ピストンが移動する距離 （ 完全引き込みから完全伸張まで ） です。それを決定するには ：
- 申請に必要な * 最小限の旅行 * を測定してください （ 例 ：1.2ダンプトラックのベッドを持ち上げるために ）
- オーバーサイジングを避ける ： 必要以上に長いストロークは、シリンダー重量、コスト、および （ レバーアームの増加による ） ロッド湾曲のリスクが高まります。
3.動作圧力
シリンダーの定格圧力 （ 安全に処理できる最大圧力 ） が油圧システムの動作圧力に一致するか、またはそれを上回っていることを確認します。
- 産業用システムは通常、 10 — 35 MPa （1，500 — 5，000 psi） で動作します。35 — 45 MPa （ 5，000 — 6，500 psi ） に達する。
- システムよりも定格圧力が低いシリンダーを使用すると、バレル破裂やシール故障の原因となります。
4.速度要件
シリンダー速度 （ m / s ） は、油圧流体の流量とボアサイズによって異なります （ 速度 = 流量 / ボア面積 ） 。高速アプリケーションの場合 （ 例 ：自動化組立ライン ）
- 低摩擦シールを備えたシリンダーを選択します （ 例 ：PTFE ） は摩耗を減らす。
- 油圧システムが十分な流量を供給できることを確認します （ 必要に応じて大きなホース / ポンプを使用します ） 。
ステップ 3 ： 負荷と動きにマウントスタイルを一致させる
取り付けスタイルは、シリンダーが機械に取り付けられる方法を決定し、荷重分布、コンポーネントへの応力、および動き精度に直接影響します。荷重が軸方向 （ シリンダーと直列 ） か径方向 （ 側面荷重 ） のかに基づいて取り付けオプションを選択します。
| 取付スタイル | ベストフォー | 主な考慮事項 |
|-------------------------|--------------------------------------------------------------------------|---------------------------------------------------|
| フランジマウント | 軸荷重 （ 例えば、プレス、リフト ） シリンダーが両端に固定されている。| 高い安定性を提供し、バインディングを避けるために正確な位置合わせが必要です。|
| トルニオンマウント | ピボットモーション （ 例 ：適度な放射状負荷を持つ掘削機アーム、農業機械 ） 。| シリンダーの中央にマウントし、応力を均等に分配します。|
| クレヴィスマウント | わずかなミズアライメントのあるアプリケーション （ 例 ：コンベアリフト ） または回転運動。| 機械に接続するピンを使用し、わずかな角度調整を可能にします。|
| 足のマウント | 固定位置の軸荷重 （ 例 ：シリンダーが平坦な表面に取り付けられる静止プレス ） 。| 簡単な取り付け； 放射状荷重に適していません （ ロッドの曲げを引き起こす可能性があります ） 。|
ステップ 4 ： 運用環境の説明
環境要因は、早期シリンダー故障のトップ原因です。損傷に耐える材料と機能を選択します ：
1.温度
- 低温 （ —40 °C ～ 0 °C ） ： 硬化防止のため、低温油圧流体 （ ISO VG 32 ） とニトリルまたはエチレンプロピレン製のシールを使用します。
- 高温 （ 80 ° C ～ 150 ° C ） ： 耐熱シール （ 例 ：流体劣化や材料の歪みを避けるために、 Viton ） とステンレススチールバレル。
2.汚染 · 腐食
- 過酷な環境 （ 建設、鉱業 ） ： クロムメッキのピストンロッド （ 傷や錆に抵抗する ） とワイパーシール （ 汚れ / 破片がバレルに入るのを防ぐ ） を備えたシリンダーを選択します。
- 湿潤 / 腐食性環境 （ 海洋、食品加工 ） ： 塩水や化学物質の曝露に耐えるために、ステンレス鋼 （ 304 または 316 ） シリンダーまたはエポキシコーティング付きのシリンダーを選択してください。
3.ほこり、破片、または水分
- オフロードや屋外での使用で、ピストンロッドを汚れや湿気から保護するために、ロッドブーツ （ 柔軟性のあるカバー ） を追加します。
- 食品グレードの用途 （ 例 ：包装機械 ） 、細菌の蓄積を防ぐために FDA 承認のシールと滑らかな表面を備えたシリンダーを使用します。
ステップ 5 ： システム互換性の確保
シリンダーは、非効率や故障を避けるために他の油圧コンポーネントとシームレスに統合する必要があります。
- 流体互換性： シリンダーのシール材料をあなたの油圧流体 （例えば、合成流体用 Viton 、鉱物油用ニトリル ） 。
- ポートサイズおよびタイプ： シリンダーの油圧ポート （例えば、NPT 、 BSPP ねじ ） は漏れを避けるためにシステムのホースとバルブに一致します。
- 流量および圧力定格：シリンダーの流量容量 （ L / min ） がシステムのポンプ出力と一致していることを確認します。小型ポートは流量を制限し、速度を低下させることができます。
ステップ 6 ： 信頼できるサプライヤーを選択する
評判の良いサプライヤーの選択は、技術的な選択と同様に重要です。品質の製造とサポートは、高価なダウンタイムを防止します。
- 業界認証：ISO 9001 （ 品質マネジメント ） または ISO 14001 （ 環境マネジメント ） 認証を取得したサプライヤーを探して、グローバル規格の遵守を保証します。
- カスタマイズ機能 ： ユニークなアプリケーション （ 例 ：非標準のボア / ストローク、特殊なマウント ） 、カスタムエンジニアリングを提供するサプライヤーを選択します。
- アフターセールスサポート：技術支援、交換部品 （ シール、ロッド ） 、および修理サービスを提供するサプライヤーを優先し、シリンダーの寿命を延ばします。
