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油圧システムにおける作動油管理の重要性  忘れたらアカン ものづくり

忘れたらアカン、ものづくり のブログを書いている、マーシーです。
今日は、油圧システムにおける作動油管理の重要性について、少し記します。


油圧システムにおける作動油管理の重要性


油圧システムは、比較は難しいですが、他のシステム要素と比較してコンパクト、高出力が特徴です。
それを保証するのが、エネルギーの伝達媒体である作動油です。作動油にはその使用環境により色々な種類がありますが、コスト、性能的に最もバランスが取れたものが、鉱物油に、耐摩耗性、消泡性などの性能を改善する目的で添加剤を加えたものになります。

■油圧システムの構成
  油圧システムは、各種の油圧機器(ポンプ、シリンダ、モータなど)とそれらを接続する配管類、および、エネルギーを伝達する役割を行う作動油から構成されています。人間(これもシステムです)の体とのアナロジーで見ると、油圧機器は臓器や筋肉、配管類は血管、作動油は血管に例えることができます。
我々が病気をすると、血液検査をされることが多いです。これは血液には体の状態を示す色々な情報が含まれており、がんなどの重大な病気もわかることが多いからです。
これと同じことは、油圧システムでも実施されています。定期的なメンテナンスやサービス員による都度の現場対応により、油圧システムの維持・管理が行われています。

■作動油の汚染
  実際に使用される油圧システムでは、油圧回路内にどうしても汚染物質が内部で発生したり、外部からの侵入が避けられません。
油圧システムの一例として、建設機械を考えてみましょう。建設機械の場合、製造時に混入・発生した異物をシステム内から取り除くために、工場から出荷する前にフラッシングと呼ばれる工程を行い、作動油の清浄度を十分に保った状態にして、出荷されます。
しかし、一旦使用が開始すると、油圧機器自身の摩耗や劣化に起因する汚染物質の発生、誤って異種油を追い足すことによる作動油物性の変化、屋外や地下などの劣悪な環境で稼働する場合には外部からの汚染物質の油圧回路内への侵入など、工場から出荷した後の作動油の清浄度を保つために大kぅの問題があることがわかります。

表1に、実運転中に発生する可能性のある、作動油中の汚染物質を示します。(参考:フルードパワーシステム学会誌Vol.46,No.2、 作動油の清浄度センサ)

汚染物質の種類

この表からわかるように、運用中に油圧システムとして作動油の清浄度を保つことは重要にもかかわらず、非常に難しい問題であることがわかります。


■作動油の清浄度規格
  作動油の清浄度を、数値的に評価するための規格がいくつかあります。日本で油圧システムでよく使用されるのが、作動油中の汚染物質の粒子数をカウントして等級として表記する、NAS1683とISO4406と呼ばれる規格です。NAS1683は最も古く規格化された評価方法ですが、海外では早くに規格の内容が変更され、日本国内のドメスティックな評価方法となっています。現在では、日本でも多くの企業がISO4406による評価方法に変更されています。
NAS1683とISO4406とは等級のスケールや表記方法が異なりますので単純には比較できません。
ISO4406では粒子径を3つのレンジ、4µm、6µm、14µmのそれぞれ以上のサイズの粒子の個数をカウント、クラス分けして清浄度を表記(例:ISO20/18/14)するのに対して、NAS1683では、5つのレンジに分けて粒子数をカウントしてそれぞれのレンジで等級を定めてその最も大きい等級を表記するので、粒子径分布に関する情報を得にくい特徴があります。
この他にも、作動油中のコンタミナントの質量を測定する質量法(JISB9931)もよく使用されます。





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