윤활유 개요
윤활이란 움직이는 두 물체의 마찰면 사이에 적당한 물체, 즉 윤활제를 적당한 방법으로 공급하여 마찰저항을 줄여 그 움직임을 원활하게 하며, 기계적인 마모를 줄이는 것.
금속면이 상대운동을 할 때 고체마찰일 경우 하중이 극히 적은 경우를 제외하고는 서로 붙거나 심한 마찰을 일으켜 기계가 고장 나기도 한다. 상대운동을 하는 경우는 윤활유를 주입하여 경계면에 유막을 형성케하여 이 유막이 하중으로 발생되는 압력을 견디게 하여 운동을 원활하게 하여야 한다.
윤활유의 사용목적(기능, 사용특징)
1) 마찰감소 및 마멸방지 작용
이 작용은 윤활유 본래의 기능이며, 기관 미끄럼 운동 부분에 오일 막을 형성하여 마찰 운동 부분 및 베어링에 윤활하여 표면마찰을 감소시켜서 마멸을 감소시키는 작용을 한다.
2) 실린더 내의 가스 누출 방지(밀봉, 기밀유지) 작용
이 작용은 실린더와 피스톤 사이에 오일 막을 형성하여 블로바이가 발생하지 않도록 기밀을 유지시켜 주는 작용을 한다.
3) 열전도 작용(냉각 작용)
이 작용은 각 미끄럼 운동 부분에서 마찰로 인하여 발생한 열을 오일 팬이나 오일 냉각기를 통하여 방출시키는 작용을 한다.
4) 세척(청정) 작용
이 작용은 기관 각 부분을 순환하는 윤활유는 먼저, 카본 및 금속분말 등의 불순물을 흡수하여 오일 팬으로 운반한다. 오일 팬에서 다시 윤활 부분으로 공급될 때 오일 스트레이너, 오일 여과기를 거쳐 공급되므로 깨끗한 오일이 공급된다.
5) 완충(응력 분산) 작용
이 작용은 폭발행정 또는 노크로 인하여 순간적으로 큰 충격이 가해질 때 오일막이 파손되어 고착을 일으키게 된다. 윤활유는 액체의 성질로서 부분적인 압력을 액체 전체에 분산시켜 평균화시키는 작용을 한다.
6) 부식 방지(방청) 작용
이 작용은 오일 막을 형성하여 외부의 공기나 수분의 침투를 막아 금속이 부식되는 것을 방지하는 작용을 한다.
7) 소음 완화 작용
이 작용은 기관이 작동할 때 각 부에서 발생되는 충격 및 오일간극에서 발생하는 소음을 흡수하는 작용을 한다.
- 윤활작용 (고체마찰을 마찰저항이 작은 유체마찰로 변화)
- 냉각작용 (마찰열을 외부로 방출)
- 밀봉작용 (내연기관이나 공기압축기와 같이 누출을 방지)
- 녹, 부식 방지작용 (금속표면에 유막을 만들어 물이나 공기의 접촉을 방지)
- 세척 분산적용 (윤활부 불순물을 유동 과정에서 흡수하여 윤활부를 깨끗이 한다)
- 소음완화 작용 (마찰, 충돌에 의해 소음이 발생하는 것을 완화)
윤활유의 구비조건
1) 점도가 적당할 것
점도는 윤활유 성질 중 가장 중요한 성질이며, 윤활유는 어느 경우의 윤활에서든지 윤활 상태를 유지하려면 온도와 압력에 알맞은 한계 점도를 유지하여야 한다. 한계 점도에는 2가지가 있는데 그 하나는 사용 기계·기구 사용점의 최고 온도에서 필요한 최저 점도이며, 또 다른 하나는 한랭 상태에서 오일펌프 작동이 가능한 최고 점도이다.
2) 점도지수가 커 온도와 점도와의 관계가 적당할 것
윤활유의 점도는 온도가 상승하면 점도가 낮아지고, 온도가 낮아지면 점도가 높아지는 성질이 있는데 이 변화정도를 표시하는 것을 점도지수라 한다. 점도지수가 높은 윤활유일수록 점도 변화가 작다. 윤활유는 점도지수가 120~140 정도이다.
3) 인화점 및 자연 발화점이 높을 것
윤활유의 인화점 및 발화점이 낮으면 기관의 작동 중 열을 받으며, 또 마찰열이 발생하므로 윤활유의 증발 손실이 커지므로 윤활유 소비량이 증가하는 원인이 된다.
4) 강인한 오일 막을 형성할 것(유성이 좋을 것)
윤활유는 오일 막을 형성하는 힘이 좋아야만 금속 상호 간의 직접 접촉을 피하고, 오일막에 의하여 운동 부분을 지지하여 원활한 작용을 할 수 있다. 오일 막 형성이 파괴되면 금속 상호 간에 고체마찰이 발생하여 마멸이 증가하며 고착이 일어나기 쉽다.
5) 응고점이 낮을 것
윤활유의 응고점은 윤활유를 냉각시킨 경우에 응고하여 유동성을 잃기 시작할 때의 온도를 말하며, 이것보다 2.5℃ 높은 온도를 유동점이라 한다. 점도가 높은 윤활유는 응고점이 높으며, 같은 점도의 경우에서도 원유의 종류에 따라서 다르나 응고점이 낮으면 유동점도 낮기 때문에 저온에서 유동성이 좋아진다.
6) 비중이 적당할 것
윤활유의 비중은 정제한 윤활유의 종류, 증류 온도에 따라서 다르나 일반적으로 0.86 ~ 0.91 정도이다.
7) 기포발생 및 카본 생성에 대한 저항력이 클 것
윤활유가 실린더 내에서 연소하여 카본을 생성한다. 카본 생성은 실린더 내 또는 윤활계통의 슬러지(sludge)를 만드는 주요 원인이 되며, 이 카본이 피스톤 링의 홈에 들어가면 링의 고착을 일으킨다. 또 가스 블로바이 발생, 압축압력 저하, 윤활유의 과잉소비, 실린더 벽 등의 손상을 일으킨다. 카본은 점화플러그를 오손하고, 연소실에 퇴적되어 조기점화나 노크의 원인이 되며 기관의 과열을 초래하므로 출력을 저하시킨다.
8) 열과 산에 대하여 안정성이 있을 것
윤활유는 높은 온도에서 사용되므로 가열되며, 또 많은 양의 공기와 접촉하기 때문에 공기 중의 산소와 결합하여 산화되는 경향과 그밖에 산성물질에 의하여 산화되어 슬러지 등을 형성하는 작용이 없어야 한다. 윤활유의 산화 및 연소에 의하여 발생한 산화 생성물은 베어링을 침식하여 부식시키고, 윤활유의 원활한 순환을 방해하므로 열과 산에 대해 충분한 안정성이 있어야 한다.
- 적당한 점도가 있고 유막이 강할 것
- 온도에 따른 점도 변화가 적고 유성이 클 것
- 인화성이 높고 발열이나 화염에 인화되지 않을 것
- 사용 중에 변질되지 않으며 불순물이 잘 혼합되지 않을 것
- 발생열을 흡수하여 열전도율이 좋을 것
- 내열·내압성이면서 가격이 저렴할 것
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