【オイルシールメーカー研究者執筆】オイルシール漏れ要因まとめ
はじめに
当方はオイルシールメーカーで2010年から2023年までの約14年間 技術部に在籍し、数多くの開発/実験/調査を行うことで、オイルシールの漏れ要因や密封メカニズムを研究してきました。その知識・経験を活かし、オイルシールの漏れ要因について詳しくまとめました。
オイルシールとは、回転運動する様々な機械・装置で使用され、内部のギヤ・軸受などの潤滑を保持するために欠かせない機能部品です。しかし、機械・装置を稼働する過程で、オイルシールからのオイル/グリース漏れなどの不具合が生じることがあります。
オイルシールの漏れに繋がる要因数は非常に多いため、漏れ原因を究明するためには、実際に漏れが発生したオイルシール(できればシャフトとハウジングも)を回収し、見識者が詳細を調査する必要があります。
本記事では、オイルシールの漏れ要因に関して、様々なオイルシールメーカーのカタログに記載されている内容よりも詳しくまとめましたので、以下に解説します。
オイルシールの漏れ要因まとめ
オイルシール漏れに関する要因解析(FTA)を図1に示します。ここでは、主リップからの漏れに関する要因について解説します。
図1 オイルシール漏れに関する要因解析(FTA)
まず、オイルシールからの漏れ経路に関して、”主リップからの漏れ”と”外周部からの漏れ”に区別することができます(2次要因)。さらに、前者の”主リップからの漏れ”の発生要因については、以下の3要因が挙げられます(3次要因)。
要因1：主リップ先端とシャフトの接触異常
要因2：シャフトに対する主リップ追随異常
要因3：主リップ先端部油膜の流れ異常
上記要因1～3に対する発生要因(4次要因)について、以下に解説します。※各発生要因の詳細については、リンク先の記事をご参照下さい。
要因1「主リップ先端とシャフトの接触異常」について、主リップ先端とシャフトとの間に接触異常をもたらす静的な故障モードであり、発生要因として、以下の11要因が挙げられます。同故障モードの特徴として、静的な故障モードであるためシャフトの回転有無に関わらず、主リップ先端とシャフトとの間に物理的な隙間が生じることで漏れに至ります(※ただし、回転中の方が漏れやすいことが多い)。
(1) クラック
(2) 物噛込み
(3) 条痕
(4) 面あれ
(5) ブリスタ
(6) 緊迫力の喪失
(7) しめしろの喪失
(8) シャフト摩耗の進行
(9) 主リップやシャフトへの固着物
(10) 主リップやシャフトの損傷・変形
(11) 主リップの反転
要因2「シャフトに対する主リップ追随異常」について、シャフトに対する主リップの追随異常をもたらす動的な故障モードであり、発生要因として、以下の7要因が挙げられます。同故障モードの特徴として、動的な故障モードであるためシャフトの回転時に限り、主リップ先端とシャフトとの間に物理的な隙間が生じることで漏れに至ります(※基本的に停止中は漏れない)。
(1) 主リップのゴム硬化
(2) 必要最低緊迫力を下回る 【詳細記事】オイルシールの必要最低緊迫力の考え方 | MOKUオイルシール
(3) 必要最低しめしろを下回る
(4) 偏心量の過大
(5) 回転数(周速)の過大
(6) スティックスリップ 【詳細記事】オイルシールのスティックスリップを抑制する方法 | MOKUオイルシール
(7) 衝撃・振動 【詳細記事】振動・衝撃偏心に対するオイルシールの密封性 | MOKUオイルシール
要因3「主リップ先端部油膜の流れ異常」について、主リップ先端とシャフトの間に介在する油膜流れに異常をもたらす動的な故障モードであり、発生要因として、以下の2要因が挙げられます。同故障モードの特徴として、上記1,2のような接触・追随異常といった物理的な隙間が生じるものではなく、動的な故障モードであるためシャフトの回転時に限り、油膜流れが反密封側(=大気側の方向)に作動することで漏れに至ります。
(1) ポンプ量低下 【詳細記事】オイルシールのポンプ量増加の方法 | MOKUオイルシール
(2) シャフトにリード有
本記事では、要因解析(FTA)を4次要因までの記載に留めています。本来は5次要因→6次要因…とさらに深掘りをしていくことで根本原因を追究します。
上述の各発生要因(4次要因)について、リンク付きは詳細を記載した記事を執筆済みとなりますので、リンク先の記事をご参照下さい。リンクのない各発生要因につきましては、今後記事を執筆予定であり、都度配信していきますのでお楽しみに！！
関連記事
以下の関連記事についてもご参照下さい。
【記事】オイルシールの緊迫力の重要性 | MOKUオイルシール
【記事】オイルシールの密封メカニズム | MOKUオイルシール
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