ダンプトラックがリフト途中で立ち往生したり、建設用掘削機が掘削中に失速したり、倉庫のフォークリフトがパレットを持ち上げられなかったりなど、現場で油圧システムがスパッタリングしているのを見つめたことがある人なら、ほとんどの人がポンプ、シリンダー、ホースなどの大きくて明白な部品のせいにしていることをご存知でしょう。しかし、私は 12 年以上油圧式ワイパー リングの販売に費やしてきました。そして言っておきますが、目立たないところに隠れている本当の縁の下の力持ちは、シリンダーのロッド エンドに取り付けられた小さくて目立たないワイパーです。これらは圧力を生成したり、流体を動かしたりすることはありませんが、その仕事を停止すると、「油圧流体」と言う前に、回路内の他のすべてのコンポーネントがクラッシュして燃えてしまいます。これらの小さなリングが、シリンダー自体からリザーバーに至るまで、油圧システムのあらゆる部分とどのように相互作用するのか、また、適切なワイパーの選択が交渉の余地のない理由を詳しく見てみましょう。
まず、状況を設定しましょう。油圧回路は単なる 1 つの大きな機械ではありません。それらは接続された部品の網であり、それぞれの部品がその仕事を遂行するために、一貫したクリーンな動作に依存しています。サイクルはリザーバーで始まり、そこで液体はポンプによってホースを通って制御バルブに押し込まれ、シリンダーに押し込まれるのを待っています。このシリンダーは重労働が行われる場所です。ロッドが荷物を移動させるために伸び、その後内側に戻ります。ロッドが伸びるたびに、土、埃、道路の汚れ、さらには雨に濡れた建設現場で作業している場合は水などの外界にさらされます。そこで油圧式ワイパー リングが活躍します。シリンダーのロッド グランド (ロッドがシリンダー バレルから出る場所をシールする部分) に直接取り付けられ、ロッドの強力なフロントガラス ワイパーのように機能します。しかし、問題は、ワイパーだけでは機能しないということです。シリンダー ロッド、高圧流体の漏れを防ぐグランド内のプライマリ シール、システム全体の流体の清浄度という 3 つの重要な部品と常に相互作用しています。
ワイパーの主要なダンス パートナーであるシリンダー ロッドから始めましょう。ロッドは精密機械加工部品であり、可動部品間の摩擦を最小限に抑えるために非常に滑らかな研磨仕上げ (通常 Ra 0.2 ～ 0.8 マイクロメートル) に研削されています。ロッドに傷、穴、または粗い表面がある場合、ワイパーはその機能を発揮できません。小さな穴が開いたペーパータオルで濡れた窓を拭こうとするようなものだと考えてください。シミを見逃してしまいます。 [私の会社] で提供しているような高品質のワイパーは、Buna-N (一般用) やテフロン (高温または研磨環境用) などの素材で作られており、ロッドの移動に合わせてロッドの表面に適合します。しかし、ここに相互作用の部分があります。ロッドが伸びると、ワイパーはその表面に付着した破片を、その破片がプライマリシールをすり抜けてしまう前に削り取ります。ワイパーが十分にしっかりと密閉されていない場合（磨耗しているか、ロッドのサイズが間違っている可能性があります）、その汚れが通り抜けてプライマリシールとロッドの間に侵入し、プライマリシールを内側から侵食し始めます。これは、50 ドルのワイパー交換を 500 ドルのシリンダー修理に変える簡単な方法です。私はこれをダンプトラックで何百回も見てきました。オペレーターはロッドに傷が付くまでワイパーを無視し、その後ロッドに傷がついたのでワイパーとロッドの両方を交換します。大型ダンプ トラック用途に特化したワイパーをお探しの場合は、ダンプ トラック ダスト ワイパー シールをチェックしてください。オフロード作業での絶え間ない汚れや振動に対処できるように設計されており、まさにそのシナリオに必要なものです。
次はロッドグランドのプライマリーシールです。これは実際にシリンダー内に高圧の作動油を保持する部品です。しかし、それができるのは、それに入るロッドがきれいな場合に限られます。そこで重要になるのがワイパーの操作性です。後退ストロークを見てみましょう。ロッドがシリンダー内に引き戻されると、ワイパーはロッドからこすり落とした破片を小さな破片の空洞に押し込みます (当社のほとんどの油圧式ワイパーリングには、その汚れをキャッチするためにそれが組み込まれています)。これにより、破片がシリンダー内に引き込まれないようにします。ワイパーがないか、作動していない場合、その破片は直接シリンダーに入り、油圧作動油と混合し、回路全体に送り出されます。プライマリ シールの仕事は、研磨剤ではなく圧力を処理することです。そのため、破片がプライマリ シールの表面に小さな永久的な傷を刻みます。プライマリシールに傷が付くと、流体が漏れ始め、圧力が低下します。突然、シリンダーが必要以上に持ち上げられなくなったり、回路全体の動作が鈍くなり始めます。私は常にお客様に言います。ワイパーはプライマリ シールの防御の第一線であり、システム全体を保護する第二線です。トラックの油圧シリンダーをお持ちの場合、当社のトラック シリンダー用ワイパー リングは、標準的なトラック シリンダー ロッド シールと完全に適合するようにサイズ設定され、テストされているため、部品の不一致による漏れを心配する必要はありません。
そして、シリンダーの下流には残りの油圧回路、ホース、ポンプ、コントロールバルブ、リザーバーがあります。ワイパーがシリンダー内に破片を防ぐのに優れた働きをしているとしても、時間の経過とともに小さな粒子が液体に侵入する可能性があります。ポンプの動作を維持するには、作動油が少なくとも ISO 18/15 の清浄度グレードであることが必要です。5 マイクロメートルを超える粒子は、ピストンやバルブなどのポンプの内部部品を摩耗させます。不良ワイパーは汚れの主な原因です。経年劣化によりひび割れが生じ始めたワイパーがあるとします。破片をこする代わりに、ゴムやプラスチックの小さな破片がロッドに残っているとします。これらのビットは作動油によって洗い流され、ホースを通って制御バルブに送られ、バルブの小さな通路に詰まり、バルブが固着したり故障したりする原因となります。以前、掘削機の速度が遅いためにポンプが故障していると考えていた建設業の顧客がいました。磨耗したワイパーからテフロン粒子が飛散し、それがコントロールバルブを詰まらせていたことが判明した。ポンプの交換には 3,000 ドルかかりますが、ワイパーの交換と液体の洗浄には 300 ドルかかりました。これは完全に状況を変えるものでした。高温で摩耗の多い環境 (極端な温度や継続的な研削にさらされる掘削機など) に対応するワイパーが必要な場合、当社のテフロン スクレーパーが最適です。テフロンはゴムほど早く摩耗しないため、流体中に粒子が落ちません。
待ってください、グランド自体、つまりワイパーを所定の位置に保持する金属ハウジングのことを忘れないでください。多くの人はワイパーを単なる材料のリングだと考えていますが、機能するにはワイパーがグランドに完全に適合する必要があります。グランドが摩耗している場合（以前のワイパーが大きすぎてグランドが伸びてしまった場合、または腐食が始まった場合など）、ワイパーは平らに配置されず、ロッドに対して密閉できなくなります。そのため、当社はすべての油圧ワイパー リングを標準グランド サイズで動作するように設計し、非標準シリンダー用のカスタム サイズも提供しています。また、DKBJ ワイパー シール メタル クラッド ワイパーのような金属被覆オプションも用意しています。これは、過酷で高振動の用途でもワイパーを完全に固定するスチールコアを備えており、時間の経過とともにグランドが少しずれる可能性があるブルドーザーやクレーンなどの重機に最適です。
もう 1 つの重要な相互作用は、作動油の化学との関係です。信じられないかもしれませんが、使用する液体はワイパーの寿命に影響します。合成作動油 (高温用途で一般的) を使用している場合、合成油は化学的特性が異なるため、ゴム製ワイパーはテフロン製ワイパーよりも早く劣化する可能性があります。ワイパーを選択する際には、常に液体の仕様を確認することをお勧めします。たとえば、当社のテフロン スクレーパーは鉱物油と合成油の両方で使用できるため、あらゆる用途に多用途に使用できます。逆に、砂漠の現場（気温が120°F以上に達することもある場所）で低温作業用に作られたワイパーを使用すると、ゴムが硬化してロッドになじむことができなくなり、漏れや汚染が発生します。私もそのような状況を見てきました。オペレーターは材質の評価を確認せずに、見つけられる限り最も安いワイパーを購入し、それが 1 年ではなく 1 か月で摩耗してしまいます。
ちょっと本当のことを考えてみましょう。これは単なる専門用語ではありません。私は油圧故障の頭痛の種に対処してきた 100 人以上の車両管理者や機器オペレーターと話をしました。テキサス州のあるダンプトラック運転手は、油圧シリンダーが漏れたため、1万ドルを逃したと私に語った。結局、ワイパーが磨耗し、汚れが通り抜け、プライマリシールに傷がつき、液圧が低下してダンプ荷台を持ち上げることができなくなったという。ワイパーの交換には 40 ドルかかりますが、シリンダー全体の再構築が必要になるまで待ったところ、1,500 ドルの費用がかかり、3 日間放置されました。それが油圧式ワイパー リングの特徴です。サイズは小さいですが、部品そのものよりもはるかに高価な致命的な故障を防ぐことができます。
では、ワイパーを選択するときは何に注意する必要がありますか?また、ワイパーが回路の他の部分と適切に相互作用することを確認するにはどうすればよいでしょうか?まず、粉塵の多い作業など、用途に合わせて材質を選択してください。ダンプ トラック用ダスト ワイパー シールまたは DKBJ メタル クラッド ワイパーをお求めください。高温または摩耗?テフロンスクレーパー。標準的なトラックまたは装備?トラックシリンダー用の当社のワイパーリングまたは一般的な油圧式ワイパーリング (すべてのオプションについては、ここで当社の油圧式ワイパーリングの全製品をご覧ください)。次に、漏れが見つかるまで待たずに、積極的に交換するようにしてください。ほとんどのワイパーは、使用状況に応じて 6 ～ 12 か月持続します。そのため、定期的なメンテナンス (プライマリ シールや液体のフラッシュと併せて) の際にワイパーを交換すると、回路全体がスムーズに動作し続けることができます。第三に、メンテナンスを行うときはロッドを清潔に保ちます。ワイパーを再度取り付ける前に、糸くずの出ない布でロッドを拭きます。そうすることで、作業中にロッドに傷がつかないようにします。
結局のところ、油圧回路のすべての部品はチェーンのように接続されています。 1 つのリンクが弱い (ワイパーが悪い) と、チェーン全体が破損します。だからこそ、私はお客様に適切なワイパーを確実に提供することに熱心に取り組んでいます。ワイパーは単なる一部ではなく、システム全体の防御の最前線だからです。油圧漏れや動作の遅さに対処している場合、または機器が最高の効率で稼働していることを確認したい場合は、お客様のニーズに合った適切なワイパー リングについてお問い合わせください。当社はあらゆる規模の車両、建設会社、重機オペレーターと協力してきており、これらの小さな部品を無視することに伴うコストのかかる間違いを回避できるようお手伝いします。
参考文献
- 油圧シール技術: 実践ガイド、第 2 版、フルード パワー トレーニング インスティテュート、2021 年
- 油圧システムの汚染管理、全米フルードパワー協会、2020 年
- 摩耗条件下での油圧ワイパーシールの摩耗特性、Journal of Hydraulic Fluid Systems、Vol. 2022 年 18 号、第 2 号
- モバイル油圧メンテナンスのベスト プラクティス、EquipmentWatch、2023 年