世界的な問題により価格が上昇する中、効率性の向上は大歓迎です。
潤滑油の世界では、効率を最大化する機会を探すことが受け入れられています。
自動車部門、特にエンジンオイルとトランスミッションオイルの開発では、効率が長い間話題になっています。
しかし、作動油の世界における効率についてはどうでしょうか？
効率性を重視する場合、これは従来の考慮事項ではありませんが、コスト意識の高い世界では、効率的な作動油を検討することができ、また検討すべき事項です。しかし、作動油の場合、従来の流体ほど効率を上げるのは簡単ではありません。
エンジンオイルとトランスミッションオイルでは、抗力係数と摩擦低減が主な考慮事項です。粘度を下げて摩擦係数を下げることに重点を置くことで、効率を効果的に下げることができます。
油圧システムでは、考慮すべき競合メカニズムが2つあります。1つ目は、流体を最小限の労力でポンプ内に移動させることを目的とする従来の効率メカニズムです。これは 機械効率として知られています。
2 つ目のメカニズムは、作動油が実際に作用する仕組みです。流体はサンプから流れ出てシステムの周囲にポンプで送られ、空気が流れるにつれて油圧シリンダを加圧しながら作動させてから、サンプに戻ります。油圧回路は完全ではなく、どの油圧コンポーネントでも流量損失が発生し、漏れが発生して、実際にサンプに直接戻る作動流体の量が減少します。回路の始動時にポンプで送られる流体が10リットルあたり、戻ってくるのはおそらく9リットルだけでしょう。これは 体積効率 として知られていますが、この例では、システムの効率は 90% に過ぎません。
これらのメカニズムは両方とも考慮に入れる必要があり、大きな問題は両者が矛盾していることです。作動油の粘度が低いほど、機械的な効率は高くなります。ただし、低粘度の流体はシステムから簡単に漏れますが、この領域では高粘度の流体の方が堅牢です。これを最もよく表しているのは、以下のグラフ 図1、 です。ここでは、流体の粘度が2つの効率メカニズムにおいて矛盾した方法で作用することがわかります。
図1 — 粘度と効率の関係グラフ
グラフに表示されている破線は、システム全体の効率です。これは、体積効率と機械効率の積で求めることができます。
全体効率 = 機械効率 x 体積効率
グラフの白いゾーンは、効率を最大化するための流体の最適な粘度を強調しています。
理想的には、 ホワイトゾーンを最大化することでシステムの効率が向上し、所有者とオペレーターは 運用コストを 削減できます 。従来の油圧作動油はモノグレードの配合で、粘度指数VIは約95です。
配合のVIを増やすと、流体の動作範囲が広がり、最終的には効率の観点から最適な動作ゾーンが広がります。VIを増やすと、温度範囲にわたる粘度変化が減少します。下のグラフ 図2 に示されています。
赤い線は従来の流体、緑の線はよりVIに最適化された流体です。線が平坦であるほど、最適化された粘度範囲が広くなります。
図2 — 温度位置に対する最適化された粘度指数グラフ
これを元の効率グラフに変換すると、体積曲線と機械曲線が互いに近づき、最終的には最適化された操作ゾーンが広くなり、より広い温度範囲でオペレーターの効率が向上します。図3を参照してください。
マルチグレードの作動油の作成は非常に簡単ですが、モノグレードの同等のものよりもコストがかかります。ポリマー粘度調整剤を導入し、ベースオイルミックスを調整することで、機器に必要なものに応じてマルチグレードのISO 32/46/68を作成できます。
液体のコストは最初は高くなる可能性がありますが、効率は最高 28% 向上し、ランニングコストは移動式機器で最大 2.7%、固定式機器では最大 8.5% 改善できると計算されています*。
1ペニーが重要な時代において、 マルチグレード作動油の導入は真剣に検討する価値があります。 の効率を最大化できるからですお使いのシステムを利用すれば、ランニングコストを大幅に削減できます。
図3 — 最適化された粘度と効率の関係グラフ
IMCD 潤滑油およびエネルギー担当テクニカルプロダクト＆セールスマネージャー、Andrew Gelderが執筆した記事
この記事は、UKLAの2023年1月号のLube Magazineに最初に掲載されました。