유압 작동유의 일반적인 이해
1.유압유의 개요
(1)유압유가 갖추어야 할 조건
①동력을 유효하게 전달하기 위해서 압축되기 힘들고 저온이나 고압의 상태에 있어서도
용이하게 유동해야 한다.
②적당한 윤활성을 지니고 각부의 유체 마찰 저항이 작아야 하고 내마모성이 커야 한다.
③물리적·화학적 성질이 변하지 않아야 한다.
④녹이나 부식을 촉진하지 않아야 한다.
⑤인화점이 높고 온도 변화에 대해 점도 변화가 적어야 한다.
⑥독성이 적고 체적 탄성 계수가 커야 한다.
⑦비중이 낮아야 하고 기포의 생성이 적어야 한다.
⑧공기의 흡입도가 적고, 냄새가 없어야 한다.
(2)유압유의 종류
섬유계 유압유-원유에서 정제한 윤활유의 일종, 산화 방지나 방청 등의 첨가제를 첨가한다. 피라핀계 원유를 증류, 분리하여 정제한 것으로 사용온도 100℃이상에서는 사용을 금한다.
난연성 유압유(내화성 유압유)-사용온도 범위가 넓은 항공기용 유압유 등 안정성을
중요시하는 곳에 사용한다.
·함수형 유압유
- 수중유형 유화액 : 윤활성이 나쁘고 점도가 낮다. 플런저 펌프에 사용.
- 유중수형 유화액 : 석유계 유압유에 유화제에 의하여 미립자 상태로 만든 물을 40% 전후 혼입하여 emulsion(유상)으로 만든 유압유이다.
- 점도는 54∼215[cSt](37.78℃ 정도 범위에서)로서 물의 비율이 증가할수록 점도도 커진다.
- 사용온도는 35∼50℃정도로서, 화학적 안정성이 좋지 않다. 방청성, 소포성 윤활성은 양호하다.
·물-글리콜계 유압유 : 폴리글리콜, 에틸렌글리콜, 물 및 첨가제 혼합액, 항착화성이 우수하고 유동점이 -40℃로 낮다. 점도 지수가 높아서 수분 혼입의 영향이 적다. 사용 온도 범위는 -20∼60℃. 아연, 카드뮴, 마그네슘, 보통의 도료도 사용해서는 안된다.
·합성형 유압유 : 점도 지수가 낮고, 저점도의 기제로 만들어지지 않는 이상 저온에서의 사용은 적합하지 않다. 윤활성은 난연성 유압유 중에서 가장 좋다. 고무와 도료에서는 사용하지 않는다.
* 점도지수 *
온도에 따른 점도 변화를 다른 기름에 대해서 비교를 쉽게 할 수 있도록 한 것이 점도지수이다.
기준이 되는 기름으로는 점도 변화가 비교적 큰 나프탄계의 기름(L계열)과 점도 변화가 비교적 작은 파라핀계의 기름(H계열)을 정하고 각각의 37.8℃(100℉) 및 98.9℃(210℉)의 동점도를 측정하여 정해 둔다. 앞것의 점도 지수 VI=0, 뒷것의 VI=100으로 하고, 미지의 기름 37.8℃ 및 98.9℃의 동점도를 측정하면
사전에 작성된 점도 지수 산출표에 따라 기름의 점도 지수를 알 수 있다.
VI = L-U/L-H ×100
where, L : VI=0인 기준유의 100℉에서의 동점도(SUS)
H : VI=100인 기준유의 100℉에서의 동점도(SUS)
U : 구하고자 하는 기름의 100℉에서의 동점도(SUS)
**VI가 높을수록 유온에 의한 점도의 변화가 작다.
2.유압유의 첨가제
(1)산화 방지제
·기름 속에서 산의 생성을 억제하고 금속의 표면에 방식 피막을 형성한다.
·산화 물질이 직접 금속에 접촉하는 것을 방지한다.
·금속이 유압유의 산화 촉진 촉매로서 작용하는 것을 방지한다.
·첨가제로는 이온 화합물, 인산 화합물, 아연 및 페놀 화합물 등이 있다.
·유압유 산화 - 점도 증가 - 부식성의 산화 생성물 - 불용성의 슬러지 석출
(2)방청제
①금속 표면에 잘 퍼지고 물이나 산소의 금속과의 접촉을 차단한다.
②금속 표면에 수분이 있더라도 밀어내어 금속면을 보호한다.
③녹의 발생을 방지한다.
④금속면에 대하여 흡착성이 강한 유기산 에스테르, 지방산 염, 유기 인화합물.
(3) 점도 지수 향상제
①점도 지수를 높인다.
②본질적으로 기름의 성질을 변화시키는 것이 아니다.
③방향족 성분을 제거함으로써 점도 지수를 꾀한다.
** 점도 지수가 낮은 기름 사용시
·저온에서 점도 증가 - 시동 곤란
·흡입측에서 공동 현상 발생
·배관 내의 마찰에 의한 압력 손실 증대
(4)소포제
①거품을 빨리 유면에 부상시켜서 거품을 없애는 작용을 한다.
②공기와 기름의 경계면을 불안정한 평형이 되게 하여 거품을 없애는 역할을 한다.
③실리콘유 또는 실리콘의 유기 화합물 등
** 에어레이션(aeration) : 공기가 미세한 기포로 혼합되어 있는 상태.
(5)유성 향상제
①금속의 고체 마찰을 방지한다.
②시저(눌러 붙음)을 방지한다.
③물리적 작용하는 것과 화학적 작용하는 두 종류가 있다.
┌물리적 작용 - 경계 마찰면에 극성 분자가 배열하여 강인한 흡착막을 만들며 금속끼리 마찰을 방지한다. 마찰계수를 저하시키는 에스테르류의 극성화합물.
└화학적 작용 - 마찰면의 금속과 화학적으로 반응하여 화합물의 피막을 만들어
금속의 직접 접촉을 막는 융착방지제이다.
염소, 인 등의 유기 화합물.
(6)유동점 강하제 - 유압유 중에서 포함된 석납분이 저온이 되면 결정을 형성하여 유동을 방해한다. 이 결정의 성장을 방지해 준다.
3.유압유 점도의 영향
(1)점도가 지나치게 클 때
①내부 마찰이 증가하고 유압이 상승한다.
②유동 저항이 증대하고 압력 손실이 증가한다.
③유압 작동이 활발하지 못하다.
④동력 손실 증가로 기계 효율이 저하된다.
(2)점도가 너무 작을 때
①내부 및 외부 누설이 증대한다.
②펌프의 체적 효율이 저하된다.
③운동 부분의 마모가 증대한다.
④압력 발생이 저하되므로 정확한 작동을 얻기 힘들다.
4.유압유의 온도
-온도 영역(탱크 내에서)
·20℃ : 저온 영역, 시동이 위험
·20∼30℃ : 상온 영역, 점도 증가로 인하여 효율 저하
·30∼45℃ : 이상 영역, 55℃까지는 다소 능률의 저하는 있으나 안전
·55∼65℃ : 주의 온도 영역, 유냉각기 설치 필요, 유압유 수명 저하
·70℃ 이상 : 사용하지 않는 것이 좋다.