Cat 建機 研究所

"建機寿命延長のポイント"と題し、４回にわたって建機寿命を延長するための秘訣をご紹介しています。今回はその最終回「オイル清浄度管理編」です。

• 第1弾：建機寿命延長のポイント： 燃料システム編
• 第2弾：建機寿命延長のポイント： エンジン編
• 第3弾：建機寿命延長のポイント：油圧コンポーネント編
• 第4弾：建機寿命延長のポイント：オイル清浄度管理編

はじめに

機械のコンポーネント寿命延長とオペレーティングコストの低減には、オイルの清浄度をきちんと管理することがもっとも効果的です。

近年の建設機械は高圧化、高性能化する一方で、オイル中の小さな異物（コンタミ）が機械内部に重大な不具合を引き起こします。今回はコンポーネントがその寿命まで、性能を十分に発揮できるように、つねに清浄度の高いオイルで機械が稼働するための「オイル清浄度管理」のポイントについてご紹介します。

オイル清浄度低下の原因

"清浄なオイル"とは、ホコリや水などのコンタミを含まないオイルです。機械内部のオイルが、ある程度の清浄な状態を維持できなくなる原因は、実は身近なところにあります。

コンタミは、オイル漏れがある擦り切れたシール部や、シリンダロッド部の傷の中に潜み、摺動運動によって機械内部に侵入します。また、新油も使用されるまでの輸送や保管方法によってコンタミが侵入することから、清浄とは言えず、新油の補給によって侵入することも考えられます。

こういったさまざまな経路から侵入したコンタミは、機械内部で部品に接触することで、さらに金属摩耗粉を発生し、オイル清浄度の低下を加速させます。

オイル清浄度管理のポイント

このように容易に機械に侵入するコンタミに対して、適切なフィルタの使用と、効果的なオイル清浄度管理によって、どのようにコンポーネント寿命延長を得ることができるか、キャタピラー社の長年の経験による実例を通し、その取り組みを清浄度管理のポイントとしてご紹介します。

実例

アフリカ ガーナ地区金鉱山の掘削事業の立上げを行なうお客様から、厳格な稼働率保証、そして世界トップクラスのコンタミ管理とコンポーネント寿命延長の要望に対して、キャタピラー社のまとめた改善項目とその実践から得られた実例です。

効果的なオイル清浄度管理

キャタピラー社対策チームが目標にしたことは、「コンポーネント寿命までの清浄なオイル状態の維持」の実現です。機械に装着されるフィルタを、より高性能なものに交換することに加え、最も重要な点として計画的に定期整備を実施し、その際のパーティクルカウント^※の記録を保管することを挙げました。この定期整備では、具体的に次のポイントが盛り込まれました。

オイル清浄度管理のポイント

● オイル交換前後のパーティクルカウント
● オイル交換前の清浄度がCAT基準値より低い場合には、基準値以上の清浄な状態を維持するためにフラッシングを実施
● フィルタを新品に交換する前後にパーティクルカウント
● パーティクルカウントの記録を保管し、機械状態を分析・観察

※パーティクルカウント　汚染度計測。オイルや燃料中の目に見えないコンタミ数を、サイズ別に計測すること

効果

図のように、平均故障間隔は約80％の改善がみられ、稼働率も世界的な平均である93％から97％へと向上しました。

これは機械内部で発生する金属摩耗粉をできるだけ早く除去し、清浄なオイルでコンポーネントを稼働させ続けることで、コンポーネント寿命の延長化が可能になることを立証しています。

また記録を保管し、データの分析を行なうことで、機械の各コンポーネントの慣らし運転期間を正確に把握し、効果的なオイル清浄度管理を行なうことができました。

オイル清浄管理 － フィルタ選択の豆知識

機械に装着されるフィルタ。そのコンタミ捕捉能力は、性能やろ材品質により異なります。

フィルタの性能

一般的にミクロン値で評価されますが、同じ５ミクロンフィルタでも、コンタミを捕捉する能力にはかなり差があります。このコンタミ捕捉能力はβ値で評価されます。
CAT純正フィルタは絶対精度といわれるβ値75以上の性能で、フィルタ効率98.67％の捕捉力を保持しています。

ろ材の品質

オイルフィルタ・燃料フィルタのろ材は３種類です。

セルロース（紙）ろ材

一般的に使用され、リボンのような幅広く平らな形状。表面でコンタミを捕捉するため、粗いろ過を行なう場合に適しています。

コストの安いセルロースろ材は、標準フィルタに使用されています。

合成繊維ろ材

スパンガラスの繊維からなる網目状で、非常に目が細かいのが特徴。ろ材の表面部と網目内部でコンタミを捕らえ、セルロースろ材の３倍の捕捉能力があります。

超効率フィルタは高価な合成繊維ろ材を使用しています。合成繊維ろ材は細かな繊維で流通を狭めることで、より小さく、より多くのコンタミを補足します。

セルロースと合成繊維混合ろ材

セルロースと合成繊維を合わせることで、性能・価格共に中間的なニーズに対応したフィルタ。キャタピラーでは、エンジンオイルや燃料の高効率フィルタとして、車両製造時に工場で取付けています。
CAT純正フィルタはコンタミの捕捉に優れた 次の３つの構造的特徴を有しています。

(1) より広い面積のろ材を内部に納めるひだ寸法と溝の深さ
(2) ろ材のずれや破れを防止するらせん状ファイバーグラス
(3) ろ材にオイルを100％通過させるための両端を塞ぐキャップ
コンポーネントの寿命延長につながる最適なフィルタを選択してください。

"オイル・燃料の清浄度管理"が主なコンポーネントの寿命延長の鍵ということがご理解いただけたと思います。適切なオイル、燃料、フィルタを使用すること、そして目には見えない清浄度を意識した日々のメンテナンスと、その際の清浄度記録を観察していくことが、機械を長くご使用いただく大切なポイントになります。