アルミニウム挤出プレスのレックスロスA4VSO軸活塞変位ポンプの欠陥分析と最適化戦略

アルミニウム押出における軸ピストンポンプの重要な役割

現代のアルミニウム押出生産ラインでは、油圧システムはコア電源として機能し、その性能は製品の品​​質と生産効率に直接影響を与えます。 Rexroth A4VSOシリーズ軸ピストン可変変位ポンプは、高圧と重荷能力、正確なフロー制御、および卓越した信頼性により、アルミニウム押出プレスの油圧システムに好ましい電力成分となっています。この記事では、アルミニウム押出アプリケーションのA4VSO軸ピストンポンプの典型的な障害モード、根本原因、およびソリューションの詳細な分析を提供し、メンテナンス担当者に体系的なトラブルシューティングアプローチと最適化戦略を提供します。現実世界のケーススタディとデータ分析を通じて、予防的なメンテナンスと技術的アップグレードがポンプサービスの寿命を延長し、機器のダウンタイムを削減し、最終的にアルミニウム押出生産ラインの効率的で安定した操作を確保する方法を探ります。

A4VSO軸ピストンポンプの技術的特性とアルミニウム押出におけるそれらのアプリケーションプレス

rexroth a4vso軸ピストンポンプは、そのエネルギー効率と「3つの対照的な」特性で知られている多用途の多機能可変変位ポンプです：一定の出力、一定の圧力、一定の流れ。スワッシュプレート設計を利用して、このポンプは、スワッシュプレート角を変更することにより段階的な変位調整を実現し、アルミニウム押出プレスに典型的な頻繁な負荷と頻繁な圧力変動に特に適しています。 350 barの公称圧力と400 barの最大圧力、40〜1000cm³/Revの変位範囲により、A4VSOポンプは、小、中程度、および大きなアルミニウム押出プレスで多様な電力要件を満たすことができます。

アルミニウム押出プロセスでは、A4VSO軸ピストンポンプは主に次の重要な機能を実行します。

• メインシリンダードライブ：押し出しプロセスに必要な高圧、高流量油圧液を提供し、安定した押出速度を確保する
• ダイクランプ：死を閉じたままにするために一定の圧力を維持し、押し出し中の分離を防ぎます
• コンテナの動き：ビレットの荷重と押し出しのための押出容器の前後の動きを制御する
• 補助アクション：せん断や排出などの補助メカニズムに力を提供する

アルミニウムの押出プロセスは、油圧システムに厳しい要件を課します：高い作業圧力（通常は250〜350 bar）、大幅な流れの需要の変動（低速前発現から高速押出段階へ）、および周囲温度の上昇（輸出中の大幅な熱生成による）。これらの動作条件は、長時間の動作中にA4VSO軸ピストンポンプに多数の課題を提示し、メンテナンスが不十分な場合に生産効率と製品の品質に影響を与える可能性のあるさまざまな障害を起こしやすくなります。

一般的な障害モードと根本原因分析

不十分な圧力または異常な圧力変動

アルミニウム押出アプリケーションでは、圧力が不十分または過度の圧力変動A4VSOでは、軸ピストンポンプは最も一般的な故障症状の1つであり、圧力値の設定値に到達できないか、圧力ゲージに重度の針振動のいずれかとして現れます。実用的なメンテナンスの経験に基づいて、この障害は次の原因に起因する可能性があります。

• システムの漏れ：高圧下で連続的に動作するアルミニウム押出プレスは、しばしば油圧パイプの接続とシールで内部または外部の漏れを経験します。特に、メインシリンダーシールと内部バルブブロック摩耗は、システムの圧力の蓄積を防ぐことができます。油の汚れのすべての接続を検査し、漏れポイントに対処することが最初のステップでなければなりません。

• リリーフバルブの誤動作：誤ったリリーフバルブ設定（低すぎる）またはバルブスプールが固定され、システムの圧力が上昇するのを防ぐことができます。リリーフバルブは再調整または修理する必要があります。特に、アルミニウム押出プレスは通常、多段階の圧力制御を採用しており、すべての圧力バルブ設定の検証が必要です。

• 内部ポンプの摩耗：長時間の高圧動作により、A4VSOポンプの2つの臨界摩擦ペアが摩耗します：ピストンとシリンダーブロック、ポートプレートとシリンダーブロック。クリアランスの増加により、内部漏れが大きくなり、体積効率が低下します。これは、定格速度でポンプ出力の流れが不十分な場合に圧力変動を伴うことがよくあります。

• 液体汚染：ほこりっぽいアルミニウム押出ショップ環境は、油圧流体の清潔さを損なう可能性があります（NASクラスの基準を超えています）。固体粒子は内部成分の摩耗を加速し、制御通路を詰まらせる可能性があり、その結果、可変メカニズムの応答と不安定な圧力調節が遅くなります。液体汚染は、軸ピストンポンプサービスの寿命を減らす主要な要因です。

• 不十分な入口流：低いオイルレベル、詰まり、吸引フィルター、または過剰な流体粘度は、不十分なポンププライミングを引き起こし、キャビテーション、圧力変動、異常なノイズを引き起こす可能性があります。アルミニウム押出プレス油圧システムの通常の油温度が高いことを考えると、液体粘度の適合性には特別な注意が必要です。

不十分なフローと遅いアクチュエータ応答

不十分な流れアルミニウム押出アプリケーションにおけるもう1つの典型的なA4VSO軸ピストンポンプの故障であり、押出速度の低下と生産効率の低下として現れます。詳細な分析では、この障害は通常次のことを示しています。

• 可変メカニズム障害：A4VSOポンプの可変メカニズムは、コントロールピストン、スワッシュプレート、およびフィードバックコンポーネントで構成されています。詰まった制御通路、スタックされた可変ピストン、または損傷したフィードバックスプリングは、システムの需要に応じてポンプが出力フローを調整するのを防ぐことができます。アルミニウム押出プロセスには、流れの需要の変化に対する迅速なポンプ応答が必要であり、変数メカニズムの障害が安定性を処理するのに特に有害です。

• 準最適な動作速度：不適切なモーターポンプ接続（たとえば、ベルトの滑り）または電力周波数の異常（たとえば、VFD設定）は、ポンプ速度を低下させ、出力フローに直接影響します。周波数変換制御を備えた押出プレスの場合、インバーターの最小周波数設定（推奨≥25Hz）を確認します。

• 過度の油温度：押し出しショップの周囲温度が高く、油圧システムの大幅な熱生成が組み合わされていると、冷却システムが不十分な場合は、推奨制限（通常は60°C未満）を超えて油温を上げることができます。温度の上昇は、液体の粘度を低下させ、内部漏れを増加させ、体積効率を低下させ、シールの分解を加速し、悪循環を作成します。

• 不適切なポンプの設置：A4VSOポンプとモーターの間の不整合により、放射状荷重が増加し、早期の耐摩耗性を引き起こし、スワッシュプレートの動きに影響を及ぼし、間接的に不安定な流量出力につながります。アルミニウム押出プレスの実質的な振動を考えると、定期的なポンプモーターアライメントチェックが不可欠です。

• 吸気条件が低い：詰まりを除いて、吸引フィルターを超えて、小型の入口配管、過度の曲がり、または不適切なタンク設計（例えば、バッフルの誤解）が過度の吸引抵抗を生み出し、キャビテーションと流れの出力の問題を引き起こします。

異常なノイズと振動

異常なノイズと振動A4VSO軸ピストンポンプの故障の早期警告サインとして機能し、アルミニウム押出プレス演算子からの即時の注意を保証します。

• キャビテーション：ポンププライミングが不十分な場合、高圧ゾーンで崩壊する油圧液中に蒸気泡が発生し、明確な亀裂音が生成されます。キャビテーションはノイズを生成するだけでなく、内部ポンプ表面を重大な損傷にします。吸引ラインの完全性、フィルター圧力差、および流体アンチフォーム特性を確認することは、キャビテーションノイズに対処するための鍵です。

• 機械的摩擦：ベアリングウェア、ゆるいスワッシュプレートメカニズム、または損傷したピストンスリッパーアセンブリは、金属摩擦音を生成します。アルミニウム押出プレスの連続高負荷動作により、これらの可動部品の摩耗が加速します。定期的な振動スペクトルモニタリングは、機械的断層を早期に検出するのに役立ちます。

• 圧力の脈動：A4VSOポンプは本質的にいくつかの流れの脈動、過剰な脈動（例えば、詰まったまたは不適切なポートプレートの救済溝から）を配管して伝達し、システムの共鳴と低周波の群れを引き起こします。適切なアキュムレータのサイジングと最適化された配管レイアウトは、圧力脈動を効果的に緩和します。

• 液体汚染：ポンプ摩擦ペアスコアの精密表面に入る固体粒子が不規則なノイズを生み出します。押出中に生成されたアルミニウム酸化物塵は、油圧システムに入ると摩耗を大幅に悪化させます。液体の清潔さを維持することは、騒音の低減に不可欠です。

過熱および漏れの問題

ポンプの過熱と液体漏れアルミニウム押出プレス油圧システムの一般的な相互に関連する問題です。

• 過度の内部漏れ：A4VSOポンプ摩擦ペア（ピストンシリンダーブロック、ポートプレートシリンダーブロック）での摩耗により、高圧オイルの漏れが低圧チャンバーに漏れ、油圧エネルギーを熱に変換し、異常な温度上昇を引き起こします。この内部漏れはまた、外部排水線の流れを増加させ、ドレンラインが小さくなっているか、戻り線のバックプレッシャーが過剰である場合、さらに温度が上昇します。

• 機械的効率の低下：乾燥または境界の潤滑条件（例えば、潤滑または不十分なスワッシュプレート潤滑剤）がかなりの摩擦熱を生成します。アルミニウム押出プレスの連続動作により、熱の蓄積が可能になり、局所的な過熱または発作さえも引き起こす可能性があります。監視ポンプのケースとアンビエントの温度微分（推奨35°C以下）は、効果的な予防措置です。

• シールの故障：高温は、シャフトシール、Oリング、およびその他のシーリング要素の分解を促進し、外部漏れを引き起こします。アルミニウム押出プレス油圧システムの一般的な漏れポイントには、ポンプシャフトシール、可変メカニズムシール、およびパイプ接続が含まれます。高温耐性シーリング材料と老化したシールの定期的な交換は、必要な予防措置です。

• 不十分な冷却：押し出しショップの周囲温度が高く、適切なサイズのクーラーと、全体的な油温上昇を防ぐのに十分な冷却水の流れが必要です。定期的なクーラークリーニングと冷却システムのパフォーマンスの検証が推奨されます。

表：アルミニウム押出プレス中のA4VSO軸ピストンポンプの典型的な障害モードと原因

障害診断方法と予防措置

体系的な障害診断手順

アルミニウム押出プレスのA4VSO軸ピストンポンプの故障については、お勧めします体系的な診断アプローチ無差別の分解による二次的な損傷を避けるため：

• パラメーターの記録と分析：作業圧力、流量、油温度、騒音レベルのためのベースラインデータを含むポンプ動作パラメーターレコードを確立します。異常が発生したときにこれらのパラメーターを比較します。アルミニウム押出プレスは通常、PLC制御システムを備えており、分析のための履歴データ検索を可能にします。

• 感覚検査：聴覚（異常なノイズ）、視覚（漏れ、流体状態）、および触覚（温度、振動）方法による予備障害の局在化。たとえば、局所的なポンプの過熱は、ベアリングまたはスワッシュプレートの潤滑の問題を示している可能性があります。

• 機能テスト：システム圧力とフローバルブを調整して、ポンプ応答特性を観察します。 A4VSOポンプ可変メカニズムは、圧力と流れの変化にスムーズに応答するはずです。低迷または段階的な応答は、制御回路の閉塞またはスタック可変ピストンを示している場合があります。

• 流体分析：油圧液粘度、水分含有量、汚染レベル、および摩耗金属粒子をテストするための定期的なサンプリング。アルミニウム押出プレス油圧システムは、早期の問題検出のために3〜6か月ごとに流体分析を受ける必要があります。ミルキー液は水の侵入を示し、金属粒子の増加は加速内部摩耗を反映しています。

• 振動と騒音スペクトル分析：特殊な機器を使用して、ポンプの振動とノイズ信号を収集し、スペクトル特性を介して断層タイプを決定します。ベアリング断層は通常、高周波成分の増加として現れますが、キャビテーションは特定のノイズピークを生成します。

• セグメント化された分離テスト：複雑なシステムの場合、故障症状の変化と狭い診断範囲を観察するために、徐々にコンポーネント（例えば、特定のアクチュエーターの非アクティブ化）を分離します。アルミニウム押出プレス油圧システムは、通常、セグメント化されたテストが診断効率を改善する複数のサブシステムで構成されます。

重要なコンポーネントの検査とメンテナンス

のためにコアコンポーネントA4VSO軸ピストンポンプの場合、アルミニウム押出プレスユーザーは、特別な検査計画を実装する必要があります。

• ポートプレートとシリンダーブロック：これらの摩擦ペアでの摩耗は、ポンプ性能の低下の主な原因です。ポートプレートの表面を燃やしたりスコアリングしたりするかどうかを検査し、シリンダーブロック面の平坦性を測定します（0.005 mmを超えてはなりません）。軽度の摩耗は精密粉砕によって修正できますが、深刻な損傷には交換が必要です。

• ピストンとスリッパアセンブリ：スコアリングや摩耗についてはピストンサーフェスを確認し、スリッパの接触面を平らで接触します。ピストンからボアへのクリアランスは、通常0.015-0.025 mmの範囲です。これを超えるには、ピストンの交換が必要です。アルミニウム押出プレスの高圧条件は、ピストンアセンブリ摩耗を加速します。

• 可変メカニズム：コントロールピストンの動きの自由、フィードバックスプリングの完全性、およびコントロールパッセージの清潔さを確認します。 A4VSOポンプ変数応答速度は、アルミニウム押出プロセスにとって重要であり、滑らかで閉塞のない動作が必要です。

• ベアリングアセンブリ：軸ピストンポンプベアリングは、実質的な放射状と軸の負荷に耐え、摩耗しやすいコンポーネントになります。ベアリングクリアランスと回転ノイズを確認し、摩耗したベアリングを迅速に交換します。アルミニウムの押出の振動環境は、ベアリングの寿命を短くします。

• シャフトシールとガスケット：メインシャフトシールの老化や漏れのために、静的シール（例えば、エンドカバーOリング）を調べてください。高温用途には、フルオロポリマーまたはその他の高温耐性シーリング材料が推奨されます。

予防保守戦略

アルミニウム押出プレスの動作特性、科学に基づいています予防保守計画A4VSOポンプサービスの寿命を大幅に拡張できます：

• 流体管理：

• 推奨される粘度グレードの摩耗防止油圧液（通常ISO VG46またはVG68）を使用してください
• NASクラス7以上に流体の清潔さを維持します
• 定期的に液体特性をテストし、老化した液体を迅速に置き換えます
• 汚染を避けるために、システムの前に新しい流体をろ過します

• フィルターの交換：

• 圧力差が0.3バーを超えるとすぐに吸引フィルターを交換します
• 時間または圧力の差に基づいて圧力と返品フィルターを交換します
• オフラインろ過システムを追加して、流体の清潔さを高めることを検討してください

• 定期的な検査：

• ポンプノイズ、振動、温度、漏れの毎日のチェック
• カップリングアライメントとファスナー条件の毎月の検証
• ポンプの体積効率とシステム圧力応答の四半期テスト
• 重要なコンポーネント摩耗を測定する年間分解検査

• 操作プロトコル：

• 定格圧力上の長期操作を避けてください
• スタートアップ前に適切なタンクレベルを確認します。寒い状態で液体を予熱します
• 新規またはオーバーホールされたポンプの破損（推奨：24時間のロード操作が徐々に増加します）
• ショック負荷を減らすために、頻繁な開始/停止を最小限に抑えます

• 温度制御：

• 適切な冷却システムの動作を確保し、油温を30〜60°Cに維持します
• 高温シーズン中に検査頻度を増やします
• オイル温度アラームの設置を検討してください

表：A4VSO軸ピストンポンプに推奨される予防保守間隔

技術的なアップグレードと最適化の推奨事項

制御システムの強化

従来のアルミニウム押出プレス油圧システムの制限に対処するには、これらを考慮してください制御システムのアップグレードA4VSOの軸ピストンポンプの場合：

• 高度な電気油圧コントローラー：RexrothのDS2R電気油圧コントローラーは、古いDS1モデルを比例バルブテクノロジーに置き換え、信頼性とより単純なメンテナンスを提供します。軸ピストンユニットに直接取り付けられたこれらのコントローラーは、アルミニウム押出時のトルクと速度の変動を正確に管理します。

• 閉ループ制御の実装：高精度センサーとPIDレギュレーターをA4VSOポンプ圧力およびフロー制御回路に追加することで、押し出しプロセス閉ループ制御が可能になり、押出速度の安定性と製品寸法精度が大幅に向上します。

• 可変周波数駆動レトロフィット：固定速モータードライブをVFDコントロールに変換すると、押し出しフェーズによる自動ポンプ速度調整が可能になり、エネルギー効率の高い動作が可能になります。適切な潤滑を維持するために、速度を過度に低くしてはならない（推奨される≥25Hz）に注意してください。

• 状態監視システム：オンラインマルチパラメーター監視（振動、温度、圧力）のインストールにより、リアルタイムのポンプの健康追跡と障害予測が可能になります。これは、継続的なアルミニウム押出生産に役立ちます。

システム構成の最適化

aからA4VSOポンプアプリケーションを最適化します完全な油圧システムの視点：

• アキュムレータ構成：適切なアキュムレータのサイジングとプリチャージ圧力設定は、圧力脈動を吸収し、瞬時の流れの需要を補正します。急速なアルミニウム押出プレスの動き中、蓄積者は流れを補うことができ、ポンプの負荷を減らすことができます。

• 油圧回路の最適化：

• ポンプ間パイピングを短くして、圧力降下を最小限に抑えます
• 吸引ラインの直径を増やして、流れ抵抗を減らします
• 過度の逆圧力を避けるために、専用の排水ラインを取り付けます

• 冷却システムの強化：

• システムヒート生成に応じたサイズクーラー
• 循環冷却システムを追加することを検討してください
• 高温環境の場合、空気と水冷を組み合わせます

• 冗長性設計：重要な生産ラインについては、信頼性を向上させるために並列ポンプ構成（プライマリ/バックアップ）を検討してください。 A4VSOポンプモジュール性は、そのようなアレンジメントを促進します。

材料と製造プロセスの改善

アルミニウム押出の独自の条件については、これらを考慮してください材料とプロセスの強化：

• 表面処理技術：高度な表面処理（例えば、プラズマスプレー、レーザー硬化）を批判的な摩擦ペア（ポートプレート、ピストン）に適用して、摩耗とキャビテーション抵抗を改善します。

• 高温材料：高温領域で特別な合金またはセラミック（ジルコニアセラミックピストン）を利用して、アルミニウム押出プレス環境に耐える。

• シーリングテクノロジーのアップグレード：高温と摩耗性のパフォーマンスを改善するためのPTFEコンポジットシールを実装し、シールの寿命を延ばします。

• 鋳造プロセスの改善：ポンプボディキャスティングを最適化して、欠陥（たとえば、多孔性、包含）を最小限に抑え、構造の完全性を高めます。ポンプヘッドの亀裂の故障は、多くの場合、製造の欠陥に由来します。

結論と将来の視点

Rexroth A4VSO Axial Piston可変変位ポンプは、アルミニウム押出プレスで例外的な性能を提供しますが、高圧の重荷条件では多数の障害の課題があります。科学的診断手順とメンテナンス戦略に組み合わされた、不十分な圧力、異常な流れ、騒音/振動、過熱/漏れなど、典型的な障害の体系的な分析により、ポンプの信頼性とサービス生活が大幅に向上する可能性があります。

予防保守は、長期のA4VSOポンプの安定性を確保し、流体管理、定期的な検査、フィルター置換、および温度制御を網羅するための最重要です。一方、技術革新（制御システムのアップグレード、油圧回路の最適化、および材料の改善）は、アルミニウム押出アプリケーションのポンプ性能を高めます。

インテリジェントな製造技術が進むにつれて、A4VSO軸ピストンポンプがますますスマートになり、予測メンテナンスのためにより多くのセンサーと自己診断機能を統合します。アルミニウムの押出業界は、これらの進歩を積極的に受け入れ、油圧システムの構成とメンテナンス戦略を最適化して、より高い効率、エネルギー消費量の削減、および機器の寿命を延ばす必要があります。