기계공학
윤활유(윤활 및 윤활유 첨가제)
윤활유(윤활 및 윤활유 첨가제)
기계공학 - 일반기계
2025.12.03
1
언어 : 한국어
1 윤활유 개요
- 윤활유는 기계등 제품의 접촉 마찰부위에 윤활을 위한 목적으로 사용된다.
- 제품 표면에 유체막을 형성함으로 기계의 마모를 억제한다. 그외 냉각 밀봉 세정 방청등의 역할을 수행한다.
- 기유와 첨가제로 구성되며 점도에 따라 기어오일, 엔진오일, 작동유등으로 구분된다.
2 윤활의 정의
1) 윤활의 종류 윤활막 두께와 표면 조도에 따라 유체윤활, 경계윤활, 극압윤활로 나뉜다.
① 유체윤활 : 접촉면이 윤활제에 의해 완전하게 분리. 이상적인 윤활상태. 마찰계수 0.01~0.02
② 경계윤활 : 윤활유는 접촉 표면에 계속 공급. 마찰과 마모를 감소시킬수 있음. 마찰계수 0.2
③ 극압윤활 : 윤활막이 형성되지 못하고, 윤활이 이루어지지 않은 상태.
2) 윤활의 목적
① 윤활작용 : 운동중인 두 금속면을 분리하여 마찰 마모 융착을 방지한다.
② 밀봉작용 : 가스누설을 방지하고 기밀을 유지한다.
③ 청정작용 : 먼지, 금속, 탄화물등을 흡수하여 제거한다.
④ 냉각작용 : 마찰에 의한 열을 흡수한다.
⑤ 방청작용 : 표면에 녹이 발생하지 않도록 산소접촉을 차단함.
3 윤활유의 종류 및 구성
1) 윤활제의 조건
① 온도조건
- 60℃ 이상 : 디젤기관유, 소다계그리스
- 60℃ 이하 : 스핀들유, 터빈유, 기계유, 석탄계 그리스
② 구비조건
- 적당한 점도(Viscosity Index)
* VI 90 이 일반적이며 적절
* VI 130~225 정도는 저온용
- 적당한 비중(0.85~0.95)
- 경계윤활급 성능구비
- 액상을 유지하는 온도범위가 넓을 것.
- 먼지, 불순물을 포함하지 않을 것
2) 윤활유의 종류
3) 윤활제선정
① 일반저널 미끄럼베어링 : 18~25cSt
② 스러스트 미끄럼베어링 : 25~36cSt
③ 구름베어링 : 12~15cSt
4 윤활유의 관리
1) 오염
- 측정 : ISO4406 계수법으로 측정
- 오염의 원인 :
a 작동유의 열화
b 변질
c 이물질의 혼입
d 수분의 혼입
2) 윤활유 열화
- 오일여과기의 폐색으로 발생하며, 유막생성능력 감소등으로 기계고장 베어링 마모등 발생.
- 유온이 높거나, 연소생성물이 혼입되어 산화될 때 발생함.
- 수분 및 불순물의 유입을 막고, 적절한 사용온도를 유지해야한다. 60℃ 유지
5 윤활유의 첨가제
1) 첨가제의 요구특성(SQDC)
- 휘발성이 낮아야 한다.(인화점 250~300℃)
- 물리화학적으로 안정되어야 한다.
- 윤활유에 상시 용해되어 있어야함.
- 물과는 반응하지 않아야 한다.
- 온도에 따른 점도변화가 적어야 한다.
- 응고점이 낮을것.
- 비중이 적당할 것(0.87~0.90)
2) 첨가제의 종류
① 산화방지제
- 역할 : 탄화수소의 산화방지(금속면에 피막을 형성하여 산화방지).
- 산화에 대한 금속의 촉매작용 억재.
- 종류
a 인, 유황, 인유황화합물, 폐놀계화합물, 아민류.
b 베어링용 윤활유 : 터빈유
c 석유계 윤활유가 100도 전후에서 가열되었을때 산화가 촉진되는것을 방지
d 아미노기나 수산기를 가진 알킬아로마틱수 사용
- 내연기관의 크랭크 : 케이스유
* 윤활유가 300도 이상으로 가열하면 분해가 일어나는데 이를 방지히기 위해 사용
* 올레핀 같은 유황함유 산화방지제
② 청정분산제
- 금속면으로 탄화물, 슬러지등을 미세화하여 윤활유중에 부유시킴.
- 칼슘, 바륨, 아연, 알루미늄등 2~10%첨가.
③ 부식방지제
- 금속표면에 화학적으로 안정한 불활성물질의 피막을 형성.
- 인의 유기화합물을 0.2~2.0% 첨가.
④ 응고점강하제(유동점강하제)
- 윤활유의 냉각시 발생할 수 있는 왁스결정화를 억제.
- 고분자 유기화합물, 메타크릴염 중합체 0.1~1.0% 첨가.
⑤ 점도지수 향상제
- 온도에따른 점도 변화를 적게함.
- 중합올레핀, 수산화고무등 0.5~1.0% 첨가.
- 지방산 또는 불포화 탄화수소의 고분자 중합물 첨가.
⑥ 기포방지제(소포제)
- 기포가 발생하는것을 방지하거나 기포를 파괴.
- 규소유 0.02~0.07% 첨가.
⑦ 마모방지제
- 유막형성을 촉진하여 경계윤활의 마찰을 감소함.
- 지방산 에스테르, 계면활성제, 파라핀화합물 0.1~5%.
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3) 윤활제선정
① 일반저널 미끄럼베어링 : 18~25cSt
② 스러스트 미끄럼베어링 : 25~36cSt
③ 구름베어링 : 12~15cSt
4 윤활유의 관리
1) 오염
- 측정 : ISO4406 계수법으로 측정
- 오염의 원인 :
a 작동유의 열화
b 변질
c 이물질의 혼입
d 수분의 혼입
2) 윤활유 열화
- 오일여과기의 폐색으로 발생하며, 유막생성능력 감소등으로 기계고장 베어링 마모등 발생.
- 유온이 높거나, 연소생성물이 혼입되어 산화될 때 발생함.
- 수분 및 불순물의 유입을 막고, 적절한 사용온도를 유지해야한다. 60℃ 유지
5 윤활유의 첨가제
1) 첨가제의 요구특성(SQDC)
- 휘발성이 낮아야 한다.(인화점 250~300℃)
- 물리화학적으로 안정되어야 한다.
- 윤활유에 상시 용해되어 있어야함.
- 물과는 반응하지 않아야 한다.
- 온도에 따른 점도변화가 적어야 한다.
- 응고점이 낮을것.
- 비중이 적당할 것(0.87~0.90)
2) 첨가제의 종류
① 산화방지제
- 역할 : 탄화수소의 산화방지(금속면에 피막을 형성하여 산화방지).
- 산화에 대한 금속의 촉매작용 억재.
- 종류
a 인, 유황, 인유황화합물, 폐놀계화합물, 아민류.
b 베어링용 윤활유 : 터빈유
c 석유계 윤활유가 100도 전후에서 가열되었을때 산화가 촉진되는것을 방지
d 아미노기나 수산기를 가진 알킬아로마틱수 사용
- 내연기관의 크랭크 : 케이스유
* 윤활유가 300도 이상으로 가열하면 분해가 일어나는데 이를 방지히기 위해 사용
* 올레핀 같은 유황함유 산화방지제
② 청정분산제
- 금속면으로 탄화물, 슬러지등을 미세화하여 윤활유중에 부유시킴.
- 칼슘, 바륨, 아연, 알루미늄등 2~10%첨가.
③ 부식방지제
- 금속표면에 화학적으로 안정한 불활성물질의 피막을 형성.
- 인의 유기화합물을 0.2~2.0% 첨가.
④ 응고점강하제(유동점강하제)
- 윤활유의 냉각시 발생할 수 있는 왁스결정화를 억제.
- 고분자 유기화합물, 메타크릴염 중합체 0.1~1.0% 첨가.
⑤ 점도지수 향상제
- 온도에따른 점도 변화를 적게함.
- 중합올레핀, 수산화고무등 0.5~1.0% 첨가.
- 지방산 또는 불포화 탄화수소의 고분자 중합물 첨가.
⑥ 기포방지제(소포제)
- 기포가 발생하는것을 방지하거나 기포를 파괴.
- 규소유 0.02~0.07% 첨가.
⑦ 마모방지제
- 유막형성을 촉진하여 경계윤활의 마찰을 감소함.
- 지방산 에스테르, 계면활성제, 파라핀화합물 0.1~5%.
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