윤활유(유압 작동유)의 기능, 구비조건, 열화 및 방지책

1. 개요

윤활은 금속의 두 표면사이에 윤활유를 공급하여 운동중인 두 접촉면을 분리하여 마찰에 의한 마모 및 발열, 소요 동력을 저감시킨다.

 

2. 윤활유

 

1) 목적

① 윤활 작용 : 운동 중인 두 금속면을 분리하여 마찰, 마모, 융착 방지

② 밀봉 작용 : 가스 누설을 방지하여 기밀 유지

③ 냉각 작용 : 마찰에 의한 열 흡수

④ 청정 작용

 

2) 윤활 형태

① 완전 윤활(유체 윤활) : 서로 접한 물체가 액상 윤활에 의해 완전 분리 상태에서 회전하는 윤활 형태 

② 경계 윤활(불완전 윤활) : 윤활이 얇은 상태에서 운동하는 두 접촉면이 완전히 불리되지 못하고 부분적 마찰이 발생하는 윤활 형태

③ 극압 윤활(고체마찰) : 하중이 많이 걸리거나, 마찰면의 온도가 높으면 윤활막이 파괴되지 쉬우며, 이를 방지하기 위해 극압 첨가제를 넣어 마찰면의 금속과 화학반응으로 극압 막을 생성하여 윤활하는 형태

 

 

3) 윤활유의 필요 성질

① 점도 : 강인한 유막형성

     * 점도가 클 경우 : 내부 마찰력 증대로 동력 손실 증가, 저온시 유막형성 불량

     * 점도가 낮을 경우 : 하중에 의해 유막이 파괴되어 기계마모 증가

② 유성 : 금속면과의 점착 정도

③ 금속 부식이 적고, 카본의 생성이 적을 것(산화 안정성 및 탄화항력이 있을 것)

④ 항 유황성 : 수분과 고온가스와 접촉하여 에멀존 형성을 하지 않는 성질

⑤ 유동성

⑥ 인화점(Flash point)

     * 가연성 증기에 화염을 가까이 할 경우 순간적으로 발화하는 최저 온도

⑦ 열이나 산화에 강할 것

⑧ 내하중성이 클것

 

4) 윤활유의 열화

①  발생원인

• 유온이 높을 때
• 연소 생성물의 혼입
• 브러싱 불량에 의한 열화유의 잔존
• 공기포의 흡입과 압축에 의한 고압에서의 산화 촉진
• 누설 연소가스의 혼입
• 고온(피스톤 링 부분)에서 열화의 급속한 진행

② 영향 

• 오일 여과기의 폐색
• 유성 저하에 의한 유막 생성능력 감소
• 피스톤 링의 고착, 피스톤 및 실린더 마모 발생
• 점도변화, 수분증가, 슬러지 발생 및 색상 변화

③ 방지책

• 안정도가 좋은 윤활유 사용
• 수분 및 불순물이 없을 것
• 적당한 사용온도(60℃) 준수
• 오일 여과기와 냉각기의 청소 및 점검
• 산화 방지제 사용

 

 

3. 유압유의 특성

1) 유압유의 요구 특성

• 적절한 점도를 가지고, 비압축성일 것
• 물리적, 화학적 변화가 없을 것
• 열, 물, 산화 및 점도에 대한 안정성이 클 것
• 온도 변화에 대한 점도의 변화가 적을 것
• 기포의 생성이나 공기의 흡입도가 적을 것
• 유압장치의 녹이나 부식 발생을 방지할 수 있을 것
• 유체 마찰이 가능한 적을 것
• 혼입된 오염물질의 침전, 분리성이 좋을 것
• 열 방출이 우수할 것

 

2) 유압유의 물리적 특징

① 비중과 밀도 : 보통 0.85 ~ 0.95 적당

② 점도 : 운전하기에 적당한 점도를 가질 것

③ 점도지수(VI) : 대체로 VI90 이상이면 적절

④ 인화점과 연소점 : 작동유의 인화점은 170℃ ~ 200 ℃ 정도

⑤ 압축성

⑥ 유압유의 적정 사용온도 : 35℃ ~ 50℃

     * Aeration : 공기가 미세한 기포상태로 오일 중에 흡입되어 있는 상태

     * 공동현상 : 진공 상태에서 오일에 녹아있는 기체가 분리되거나 오일 자체가 최대증기압에 도달하여 증기 상태로 되는 현상

 

 

4. 유압유의 발생 문제점 및 관리방안

1) 윤활유의 발생 문제점

① 점도

점도가 클 때	점도가 낮을 때
유동저항의 증대로 압력손실이 커지고, 온도가 상승하여 공동현상과 소음 발생	고압일수록 누설량이 증가하고, 누설에 따라 용적효율이 저하
관내 압력 증대로 동력손실 수반하므로 기계 효율이 저하	압력 유지가 곤란
작동유의 비활성으로 응답성이 저하	마찰부의 마모 증대로 기계 수명 저하
	누설로 펌프 효율 저하, 온도 상승

    

  ②  오염

   가). 원인

• 작동유의 열화 및 변질
• 이물질 혼입
• 수분 혼입

   나). 오염 방지책

• 접합부에 Packing, Gasket, Air Breather 설치
• 긴 관로는 Water drain을 배관 계통에 설치하여 주기적으로 배출
• Oil Cooler 설치
• 주유구 Cap 부착
• 탱크 내부에 Strainer, Baffle, Weir, By-pass filter 설치

   다). 측정 : 여과후의 작동유를 밀리포어 필터 상에 잔존하는 이물질의 크기와 수를 현미경을 통해 검출한다.

   라). 사용한계 : 칼피셔 법에 의해 10ppm의 감도로 측정하여 한계 이상일 경우 교체

 

 

2) 윤활유의 교환 

① 작동유 교환 기준

 

② 작동유 수분 혼입 한계

 

 

3) 윤활유 오염 방지 대책

① 오염 물질 조사

② 오염 영향 파악

③ 오염 물질 제거 대책

④ 오염 물질 혼입 방지

⑤ 필터의 주기적 관리

⑥ 사용 작동유의 오염도 측정

⑦ 오염도 관리 기준 설정(NAS 1638)