カスタム油圧シリンダは機械に装着できるだけでなく、十分な力を発生させ、全作動範囲を移動し、圧力ピークに対応し、負荷下でも位置合わせを維持しなければならない。仕様の一部が誤っていると、シリンダは漏れ、曲がり、摩耗が早くなり、または負荷を移動できなくなる可能性がある。

したがって、明確な仕様は信頼性の高いシリンダを作成するための最初のステップである。また、カスタム油圧シリンダメーカーが適切なバレル、ピストンロッド、シール、ポート、取付部品を選択するのに役立つ。

このガイドでは、カスタムまたはOEM油圧シリンダを注文する前に定義する必要のある主なポイントを説明する。

アプリケーションから始める

ボアまたはストロークを選択する前に、シリンダが何をしなければならないかを説明する。サプライヤーはシリンダの寸法だけでなく、機械を理解する必要がある。

次の質問から始める：

· シリンダは何を持ち上げ、押し、引き、クランプ、傾け、または操舵するのか？

· 通常の負荷は何か？

· 最大の負荷は何か？

· 移動中に負荷は変化するか？

· シリンダの伸長と縮小はどのくらいの速度で行う必要があるか？

· 1時間に何サイクル完了するか？

· 衝撃、振動、ほこり、塩、水、または高熱にさらされるか？

· シリンダは屋内で使用されるか、屋外で使用されるか？

· シリンダが開いた状態と閉じた状態でどのくらいのスペースが利用可能か？

例えば、油圧プレスで使用されるシリンダは、移動式クレーンで使用されるシリンダとはニーズが異なる。プレスは剛性のあるフランジマウントと遅く制御された力を必要とする場合がある。対照的に、クレーンはブームの動きに追従するピボットマウントを必要とする場合がある。

明確なアプリケーションの説明により、メーカーは実際の作業条件に基づいて油圧シリンダの設計を行うことができる。

必要なシリンダボアを計算する

シリンダボアはバレルの内径である。ピストン面積を制御し、その結果、シリンダが発生できる力を制御する。

基本的な公式は：

力＝圧力×ピストン面積

伸長力の場合は全ピストン面積を使用する。縮小力の場合は、ロッドが作業面積の一部を占めるため、ピストンロッド面積を引く。

ただし、理論的な力は機械で利用可能な力と同じではない。摩擦、圧力損失、シールの抵抗、および負荷角度の変化により最終出力が低下する可能性がある。したがって、適切な設計マージンを含める必要がある。

簡単な例として、機械が100kNの押し力を必要とし、作業圧力が20MPaであると仮定する。理論的なピストン面積は：

100,000N ÷ 20,000,000Pa = 0.005m²

これは約80mmのボアに相当する。しかし、80mmのボアでは圧力損失や追加負荷の余地がほとんどない。したがって、メーカーがシステム全体を確認した後、最終的な設計ではより大きな標準ボアを使用する場合がある。

重負荷油圧シリンダは、衝撃荷重、不整地、または急激な圧力変化にさらされる可能性があるため、通常、より広い安全マージンが必要である。

ボアを仕様化する際には、以下を提供する：

· 必要な伸長力

· 必要な縮小力

· 通常の作業圧力

· 最大システム圧力

· 予想される圧力損失

· 希望する安全マージン

ポンプの定格圧力だけに基づいてボアを選択しないでください。代わりに、通常の作業中にシリンダに到達する圧力を使用する。

正しいストローク長を定義する

ストロークは、ピストンロッドが完全に閉じた位置から完全に開いた位置まで移動する距離である。内部のエンドストップに対してシリンダを強制することなく、全作業行程をカバーする必要がある。

まず、シリンダ取付点で必要な移動を測定する。バケット、プラットフォーム、ブレード、または機械アームの移動をシリンダストロークとして使用しない。リンケージは移動比を変える可能性がある。

次に、両方の取付寸法を確認する：

· 縮小長（閉鎖長とも呼ばれる）

· 伸長長（開放長とも呼ばれる）

長ストローク油圧シリンダを仕様化する場合、スペースはより重要になる。ストロークが長くなると、ピストンロッドは押し負荷下で曲がったり座屈したりする可能性が高くなる。長いシリンダには、より多くのガイドサポートが必要になる場合もある。

可能な解決策には以下が含まれる：

· より大きなピストンロッド直径

· ベアリング距離を増やすためのストップチューブ

· より強いロッドとバレルの材料

· 異なる取付位置

· 移動負荷のための外部ガイド

· 閉鎖スペースが限られている場合のテレスコピック設計

シリンダは負荷を移動させる必要があるが、機械の主なガイドレールとして機能してはならない。可能な限り、外部ガイドが側方移動を制御する必要がある。

作業圧力と試験圧力を選択する

作業圧力は、通常の使用中にシリンダが処理する圧力である。最大圧力は、発生する可能性のある最高の短期圧力である。試験圧力は、完成したシリンダの強度とシールを確認するために検査中に使用される。

これらの値は同じ数値として扱われるべきではない。

各プロジェクトでは、以下を提供する：

· 通常の作業圧力

· ピーク圧力

· 油圧リリーフバルブの設定

· 予想される圧力スパイク

· 必要な試験圧力

· サイクルレートと稼働時間

圧力ピークは、負荷が急に停止したり、バルブが閉じたり、機械が障害物に衝突したりしたときに発生する可能性がある。これらのピークは短時間しか続かないかもしれないが、シール、ポート、溶接部、およびシリンダマウントを損傷する可能性がある。

例えば、ShellpponのSB-Y1シリンダシリーズは、カスタムボア、ストローク、取付オプションで16～25MPaの作業圧力をサポートする。より高い負荷の場合、Shellpponは主要な港湾荷役プロジェクト用に35MPaのシリンダも供給している。

適切な圧力定格は、定常作業と短期的な衝撃の両方をカバーしなければならない。したがって、ポンプ圧力だけを提供するのではなく、メーカーと完全な油圧回路について議論する。

負荷と安定性に合わせてピストンロッドのサイズを決定する

ピストンロッドは、ピストンから機械に力を伝達する。その直径は、縮小力、強度、座屈耐性、およびシール寿命に影響を与える。

引張荷重下のロッドは主に材料強度によって制限される。しかし、圧縮荷重下のロッドは、材料が最大強度に達する前に座屈する可能性がある。このリスクは以下の要因で増加する：

· ストロークが長い

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