윤활유: 정의·원리·계산

윤활유의 정의

윤활유는 상대 운동하는 두 면 사이에 넣는 액상 또는 반고체형 물질이다.

이 물질이 얇은 유막을 만들어 금속끼리 직접 닿지 않게 한다.

액상이면 윤활유, 반고체형이면 그리스라고 부른다.

윤활 상태의 세 가지

윤활은 두 접촉면 사이에 유막을 만들어 금속 접촉을 막는 작업이다.

유막이 충분히 두꺼우면 유체윤활, 얇아지면 경계윤활이 된다.

극압 조건에서는 극압윤활이 되어 극압 첨가제가 화학 피막을 만든다.

세 상태는 하중, 속도, 점도가 함께 작용해 바뀌므로 한 값만으로 판단하지 않는다.

점도와 점도지수

점도는 액체 분자 사이의 마찰에 의한 내부 저항이다.

점도가 너무 크면 동력 손실과 시동 토크가 커지고, 너무 작으면 유막이 쉽게 깨진다.

온도가 오르면 점도는 낮아지고, 압력을 받으면 점도는 커진다.

점도지수가 클수록 온도 변화에 따른 점도 변화가 작다.

교체 주기 계산

이번에는 윤활유 교체 주기를 계산해 본다. 값은 설명용 가상의 예다.

순환 횟수 N은 유량 Q와 시간 T에 비례하고, 유조 용량 V에 반비례한다.

값을 대입하면 N은 16000회다. 1시간에 2회 순환하는 셈이다.

유량이 작으면 여러 번 순환해야 열과 오염물이 충분히 처리된다.

액체와 그리스 비교

액체 윤활유는 냉각작용이 뛰어나 고속 회전 부품에 적합하다.

그리스는 밀봉작용과 유지성이 좋아 저속 부품에 쓰인다.

답안에서는 목적을 마찰 감소 하나로만 쓰지 않는다. 냉각, 밀봉, 방청, 세정을 함께 쓴다.

점도는 양면을 모두 쓴다. 크면 동력 손실, 작으면 유막 파괴가 생긴다.

정리와 확인

마지막으로 핵심을 정리한다.

윤활유의 목적은 감마, 냉각, 밀봉, 방청, 세정 다섯 가지다.

점도는 온도가 오르면 낮아지고, 압력을 받으면 커진다.

이제 직접 풀어 보자. 점도지수가 큰 윤활유를 떠올려 보자.