윤활은 윤활제를 사용하여 두 표면 사이의 마찰과 마모를 줄이는 과정 또는 기술입니다. 윤활 연구는 마찰학 분야의 학문입니다.
윤활제는 고체(예:이황화 몰리브덴 MoS2), 고체/액체 분산액(예:그리스), 액체(예:오일 또는 물), 액체-액체 분산액 또는 기체일 수 있습니다.
유체 윤활 시스템은 적용된 하중이 유체 역학 또는 정수압에 의해 부분적으로 또는 완전히 전달되어 고체 상호 작용(결과적으로 마찰 및 마모)을 감소시키도록 설계되었습니다. 표면 분리 정도에 따라 다양한 윤활 방식을 구별할 수 있습니다.
적절한 윤활은 기계 요소의 부드럽고 연속적인 작동을 가능하게 하고 마모율을 감소시키며 베어링의 과도한 응력 또는 고착을 방지합니다. 윤활이 손상되면 구성 요소가 서로 파괴적으로 마찰되어 열, 국부 용접, 파괴적 손상 및 고장을 유발할 수 있습니다.
윤활은 접촉하는 움직이는 표면 사이에 마찰 감소 필름을 도입하여 마찰과 마모를 제어하는 것입니다. 사용되는 윤활제는 유체, 고체 또는 플라스틱 물질일 수 있습니다.
이것은 유효한 정의이지만 윤활이 실제로 달성하는 모든 것을 깨닫지 못합니다.
표면을 윤활하기 위해 다양한 물질을 사용할 수 있습니다. 오일과 그리스가 가장 일반적입니다. 그리스는 오일과 증점제로 구성되어 일관성을 유지하며 실제로 윤활하는 것은 오일입니다. 오일은 합성, 식물성 또는 광물성 및 이들의 조합일 수 있습니다.
응용 프로그램은 일반적으로 기유라고 하는 어떤 오일을 사용해야 하는지 결정합니다. 극한 상황에서는 합성 오일이 도움이 될 수 있습니다. 환경이 우려되는 곳에서는 식물성 기유를 사용할 수 있습니다.
오일을 함유한 윤활제에는 기유 내의 특성을 향상, 추가 또는 억제하는 첨가제가 있습니다. 첨가제의 양은 오일의 종류와 사용 용도에 따라 다릅니다. 예를 들어, 엔진 오일에는 분산제가 첨가될 수 있습니다.
분산제는 순환시 필터에 의해 제거되도록 함께 응집된 불용성 물질을 유지합니다. 저온에서 고온까지 극한의 온도를 겪는 환경에서는 점도 지수(VI) 개선제가 추가될 수 있습니다. 이러한 첨가제는 추운 조건에서는 뭉쳐져 있고 더운 환경에서는 풀리는 긴 유기 분자입니다.
이 프로세스는 오일의 점도를 변경하고 고온 특성을 유지하면서 추운 조건에서 오일이 더 잘 흐르도록 합니다. 첨가제의 유일한 문제는 첨가제가 고갈될 수 있으며 충분한 수준으로 복원하려면 일반적으로 오일량을 교체해야 한다는 것입니다.
윤활유의 주요 기능은 다음과 같습니다.
때로는 마찰을 줄이는 기능과 마모를 방지하는 기능을 혼용하여 사용합니다. 그러나 마찰은 운동에 대한 저항이며 마모는 마찰, 접촉 피로 및 부식으로 인한 재료 손실입니다. 상당한 차이가 있습니다. 사실 마찰을 일으키는 모든 요인(예:유체 마찰)이 마모를 유발하는 것은 아니며 마모를 유발하는 모든 요인(예:캐비테이션 침식)이 마찰을 유발하는 것은 아닙니다.
마찰을 줄이는 것이 윤활의 주요 목표이지만 이 과정에는 다른 많은 이점이 있습니다. 윤활 필름은 물 및 기타 부식성 물질로부터 표면을 보호하여 부식을 방지하는 데 도움이 될 수 있습니다. 또한 시스템 내 오염을 제어하는 데 중요한 역할을 합니다.
윤활유는 오염 물질을 제거할 필터로 운반하는 도관 역할을 합니다. 이러한 유체는 또한 표면에서 열을 흡수하고 발산될 수 있는 낮은 온도 지점으로 전달하여 온도 제어를 돕습니다.
윤활에는 경계, 혼합 및 완전막의 세 가지 유형이 있습니다. 각 유형은 다르지만 마모로부터 보호하기 위해 모두 윤활유와 오일 내의 첨가제에 의존합니다.
유체막 윤활은 점성력을 통해 하중이 다른 물체(윤활 결합)에 대해 움직이는 부품 사이의 공간 또는 틈 내에서 윤활유에 의해 완전히 지지되고 고체-고체 접촉이 방지되는 윤활 체제입니다. .
수압 윤활에서는 외부 압력이 베어링의 윤활제에 가해져 유체 윤활막이 압착되지 않도록 유지됩니다.
유체 역학 윤활에서 접촉면의 움직임과 베어링 설계는 윤활막을 유지하기 위해 베어링 주위에 윤활유를 펌핑합니다. 베어링의 이러한 설계는 윤활막이 파손되어 시동, 정지 또는 반전될 때 마모될 수 있습니다.
윤활의 유체역학 이론의 기초는 레이놀즈 방정식입니다. 유체역학 윤활 이론의 지배 방정식과 일부 분석 솔루션은 참고 자료에서 찾을 수 있습니다.
부적합한 표면이나 더 높은 하중 조건의 경우 몸체는 접촉 시 탄성 변형을 겪습니다. 이러한 변형은 유체가 통과하는 데 거의 평행한 간격을 제공하는 하중 지지 영역을 생성합니다.
유체역학적 윤활과 마찬가지로 접촉체의 움직임은 유동 유도 압력을 생성하며, 이는 접촉 영역에 대한 지지력으로 작용합니다. 이러한 고압 영역에서는 유체의 점도가 상당히 상승할 수 있습니다.
전체 필름 탄성 유체 역학 윤활에서 생성된 윤활 필름은 표면을 완전히 분리합니다. 윤활유 유체역학적 작용과 접촉하는 고체의 탄성 변형 사이의 강한 결합으로 인해 이 윤활 체제는 유체-구조 상호작용의 한 예입니다.
고전적인 탄성유체역학 이론은 이 윤활 체제에서 압력과 변형을 풀기 위해 Reynold 방정식과 탄성 변형 방정식을 고려합니다. 융기된 고체 형상 또는 요철 사이의 접촉도 발생하여 혼합 윤활 또는 경계 윤활 체제로 이어질 수 있습니다.
유체 역학적 효과는 무시할 수 있습니다. 시체는 요철에서 더 밀접하게 접촉합니다. 국부적인 압력에 의해 발생된 열은 스틱 슬립(stick-slip)이라고 하는 상태를 유발하고 일부 요철은 끊어집니다.
고온 및 고압 조건에서 윤활제의 화학적 반응성 성분은 접촉면과 반응하여 하중과 주요 마모 또는 파손을 지지할 수 있는 이동하는 고체 표면(경계막)에 고저항의 강인한 층 또는 막을 형성합니다. 피했다. 경계 윤활은 윤활제가 아닌 표면 돌기에 의해 하중이 전달되는 영역으로도 정의됩니다.
이 영역은 전체 필름 탄성유체역학과 경계 윤활 영역 사이에 있습니다. 생성된 윤활막은 몸체를 완전히 분리시키기에는 충분하지 않지만 유체역학적 효과는 상당합니다.
피스톤, 펌프, 캠, 베어링, 터빈, 기어, 롤러 체인, 절삭 공구 등과 같은 기계 시스템의 올바른 작동을 위해서는 윤활이 필요합니다. 윤활이 없으면 근접한 표면 사이의 압력이 빠른 표면을 위한 충분한 열을 생성할 것입니다. 거친 상태에서 말 그대로 표면을 함께 용접하여 발작을 일으킬 수 있는 손상입니다.
피스톤 엔진과 같은 일부 응용 분야에서는 피스톤과 실린더 벽 사이의 필름도 연소실을 밀봉하여 연소 가스가 크랭크 케이스로 빠져나가는 것을 방지합니다.
엔진이 예를 들어 플레인 베어링에 가압 윤활을 필요로 한다면 오일 펌프와 오일 필터가 있을 것입니다. 가압 공급이 필요하지 않은 초기 엔진(예:Sab 선박용 디젤)에서는 비말 윤활로 충분합니다.
