油圧システムは熱くなると動作が遅くなるのはなぜですか？粘度低下と性能損失を解明する

油圧システムが熱くなると、動作が遅くなります。これは、油圧作動油が薄くなり、流れに対する抵抗が低下するためです。粘度として知られるこの特性は、システムの性能にとって極めて重要です。作動油の粘度が低下すると、ポンプやモーターの内部にある密閉されたシールをより容易に迂回するようになります。これは内部漏れと呼ばれる現象です。これにより、有用な作業を行うための作動油が少なくなり、アクチュエーターの速度が直接低下します。

核心的な問題は、容積効率の損失です。熱は作動油の粘度を低下させ、ポンプの内部クリアランスを通過して回路に送られるべき作動油の量が増加します。この内部漏れは、シリンダーやモーターに到達する流量が減少することを意味し、同じポンプ入力速度でもそれらの動きが遅くなります。

粘度の重要な役割

熱がこの速度低下を引き起こす理由を理解するには、まず粘度の概念とそれが油圧システム内で果たす機能を把握する必要があります。

粘度とは？

粘度とは、流体の流れとせん断に対する抵抗のことです。水（低粘度）と蜂蜜（高粘度）を注ぐ違いを考えてみてください。

油圧システムは、特定の粘度範囲内で動作するように設計されています。作動油は、システム内を容易に流れるのに十分なほど薄く、クリアランスを密閉し、適切な潤滑を提供するのに十分なほど濃くなければなりません。

理想的な粘度が重要な理由

作動油が理想的な動作範囲内にある場合、可動部品間に強力な潤滑膜を形成し、ポンプ、モーター、バルブなどのコンポーネント内部の微細な隙間を効果的に密閉します。

この密閉機能により、ポンプは回転ごとに予測可能な量の作動油を確実に移動させることができます。

粘度指数（VI）

すべての油圧作動油が熱に対して同じように反応するわけではありません。粘度指数（VI）は、流体の粘度が温度によってどれだけ変化するかを示す尺度です。

高VIの作動油は、広い温度範囲でより安定した粘度を維持するため、非常に望ましいです。低VIの作動油は、熱くなると劇的に希釈され、性能問題を悪化させます。

熱が性能を低下させる仕組み

システムが過熱すると、粘度の低下が負の連鎖反応を引き起こし、内部漏れが速度低下の最も重要な原因となります。

ポンプとモーターにおける内部漏れ

油圧ポンプとモーターは完全に密閉されているわけではありません。ギア、ベーン、またはピストンとハウジングの間には、数千分の1インチという非常に狭いクリアランスに依存しています。

作動油が適切な粘度である場合、高圧側から低圧側へ漏れる量はごくわずかで許容範囲内です。作動油が熱くなり薄くなると、この内部漏れが著しく増加します。

ポンプは同じ速度で回転していますが、移動させようとしている作動油の大部分が内部で滑り、システムに押し出されません。これにより、アクチュエーターに供給される流量（1分あたりのガロン数）が直接減少します。

熱の悪循環

この内部漏れは悪循環を生み出します。高圧作動油が小さな内部クリアランスを通過する際に、摩擦によってさらに多くの熱が発生します。

この追加の熱は作動油の粘度をさらに低下させ、それが今度は内部漏れの速度を増加させ、さらに多くの熱を発生させます。このフィードバックループは、制御されない場合、システム温度を暴走させる可能性があります。

潤滑の低下と摩耗の増加

低粘度の二次的な影響は、不適切な潤滑です。可動金属部品を分離する油膜が弱くなります。

これにより、ポンプ、モーター、バルブの摩擦と摩耗が増加します。この摩耗は内部クリアランスを広げ、内部漏れを永続的に増加させ、将来的にシステムを熱関連の性能損失に対してさらに脆弱にします。

一般的な落とし穴を理解する

動作が遅く、熱い油圧システムは症状であり、根本原因ではありません。速度低下だけに焦点を当てると、誤った高価な決定につながる可能性があります。

摩耗したポンプの誤診

よくある間違いは、油圧ポンプの動作が遅いのは単に「摩耗している」ためであり、交換が必要だと考えることです。摩耗したポンプは確かに遅くなりますが、完全に良好なポンプを持つ過熱したシステムも全く同じ症状を示します。

システムが特定の高い動作温度に達した後にのみ速度が低下する場合、主な問題はほぼ間違いなく熱であり、コンポーネントの故障ではありません。

熱源の無視

本当の問題は、多くの場合、システムが熱を放散できないことにあります。速度低下は最も明白な結果にすぎません。

過熱の根本原因には、多くの場合、目詰まりした熱交換器（ラジエーター）、故障した冷却ファン、リザーバーの作動油レベルの低下、または固着したり不適切に設定されたリリーフバルブがあり、これにより作動油が高圧で常にバイパスされます。

間違った油圧作動油の使用

粘度指数（VI）が低い作動油や、周囲の気候に対して間違った粘度グレードの作動油を使用すると、システムが機能不全に陥る可能性があります。作動油は最初から薄すぎるか、システムが動作温度に達するとすぐに過度に希釈される可能性があります。

これをシステムに適用する方法

効果的にトラブルシューティングを行うには、症状（速度低下）から原因（過剰な熱または不正確な作動油の特性）へと焦点を移す必要があります。

• システムが長時間、重い使用後にのみ速度が低下する場合：主な焦点は冷却回路にあるべきです。目詰まりしたクーラーフィンを確認し、ファンが作動していることを確認し、リザーバーの作動油レベルが正しいことを確認してください。
• システムが適度に温かいだけでも動きが鈍いと感じる場合：油圧作動油自体を調査してください。アプリケーションに対して粘度が低すぎる、または粘度指数（VI）が低い作動油を使用している可能性があります。
• 熱と騒音の急激な増加に気づいた場合：直ちに圧力リリーフバルブを点検してください。常にバイパスしているバルブは、大量の熱発生源であり、システムのメルトダウンの一般的な原因です。
• システムが古く、熱いと常に動作が遅い場合：長年の摩耗の累積効果により、ポンプやモーターの内部クリアランスが広がり、高温では非常に非効率になっている可能性があります。

熱が作動油の粘度を直接攻撃することを理解することで、症状の治療から油圧の非効率性の根本原因の解決へと移行できます。

要約表：

主要因	システムへの影響	一般的な症状
高温	作動油の粘度を低下させる（作動油を希釈する）	アクチュエーター速度の低下、熱の増加
内部漏れ	作動油がポンプ/モーターシールを迂回する	流量の損失、容積効率の低下
低粘度指数（VI）	温度安定性が低い	適度な熱でも動作が鈍い
摩耗した部品	内部クリアランスが広がる	永続的な非効率性、熱感受性

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