미끄럼 베어링의 윤활특성(마찰 특성)

1. 윤활유의 주요 기능

1. 윤활 작용: 상대운동 하는 두 마찰표면을 유막으로 분리시켜 마찰을 감소시켜 마멸을 방지한다.
2. 냉각 작용: 발생된 열을 직접 냉각수나 냉각공기에 전달할 수 없는 부품들을 과열로부터 보호한다. 즉 윤활부에서 발생된 열을 흡수하여 다른 곳으로 방열한다.
3. 밀봉작용: 실린더 벽과 피스톤링 사이로 고압가스가 누출되는 것을 방지한다.
4. 세정작용: 윤활유는 유동 중, 윤활부에서 발생하는 마멸입자 및 불순물을 흡수하여 외부로 방출한다. 또 연소 생성물이나 다른 불순물을 기관에 무해한 물질로 변환시키는 작용도 한다.
5. 방청작용: 윤활유는 마찰면을 비롯하여 기관 각 부의 부식을 방지한다.
6. 응력분산작용: 윤활유는 국부적으로 작용하는 큰 압력을 흡수 또는 유막 전체에 분석시킨다.
7. 소음감쇠작용: 섭동부 또는 마찰부에 유막을 형성하여 소음과 진동을 감쇠시키는 작용을 한다.

2. 미끄럼 베어링 윤활특성

 

(1) 미끄럼 베어링 윤활특성

• 미끄럼 베어링에의 하부에 급유가 적절하게 이루어지면 베어링면과 축 사이에 유막이 형성되어 마찰을 최소화하는 회전을 한다.
• 즉, 축과 베어링면이 직접 접촉하지 않으며, 마도가가 적은 상태를 유지하고, 형성된 유막은 베어링에 작용하는 축하중을 적절히 분산시킨다.

(2) 윤활특성 구분(윤활마찰의 종류)

유체윤활

• 접촉면이 윤활제에 의해 완전히 분리된 형태로 윤활방법 중 가장 마찰계수가 적으며, 이상적인 윤활상태이다.
• 축 회전시 접촉표면에 걸리는 하중은 모두 접촉면의 상기 운동에 의해 발생되는 유압에 의해 지지되어 접촉표면의 마모 및 마찰손실도 상당히 작아진다.
• 최소 유막 두께: 0.008~0.02mm 정도
• 마찰계수: 0.002~0.01 범위

혼합윤활(반유체윤활)

• 접촉표면의 돌기들에 의해 간헐적인 접촉과 부분적인 유체윤활이 혼합되어 있는 윤활형태
• 접촉표면에 약간의 마모를 수반
• 마찰계수: 0.004~0.1 정도

경계윤활(불완전 윤활)

• 지속적으로 심한 표면접촉이 발생하지만, 윤활유는 접촉표면에 계속하여 공급되어서 접촉표면에 마찰과 마모를 감소시킬 수 있는 표면막을 형성
• 마찰계수: 0.05~0.02 정도

(3) 윤활 영향 인자

점도와 회전 속도는 반비례, 하중은 비례한다.

점도

• 점도가 높을수록 주어진 부하에서 유체윤활을 위해 필요로 하는 회전속도는 낮아진다.
• 유체윤활을 위한 필요 점도보다 높은 점도는 축회전 시 오일막 전단에 필요한 힘을 증가함에 따라 마찰이 증가하게 되므로 점도 결정이 중요하다.

회전속도

• 회전속도가 빠를수록 유체윤할을 위한 윤활유의 점도는 낮아지나, 일단 유체윤활이 이루어지면 회전속도의 증가는 축회전시 오일막을 전단하는 일의 증가를 수반하여 마찰이 증가한다.

단위면적당 부하

• 단위면적당 부하가 작을수록 유체윤활을 위해 필요한 회전속도 및 점도는 낮아진다.
• 너무 낮은 점도는 오히려 마찰계수를 증가시킨다.

3. 윤활제의 필요 성질

(1) 온도 조건

• 60도씨 이하 운전: 스핀들유, 터빈유, 기계유, 선탄계 그리스
• 60도씨 이상 운전: 디젤기관유, 소다계 그리스

(2) 윤활제의 구비조건

• 유막 형성에 적합한 적당한 점도를 가질 것
• 경계 윤활 성능을 구비할 것
• 액상을 유지하는 온도범위가 넓고 화학적 안정성이 높을 것
• 먼지 등의 불순물을 포함하지 않을 것

(3)  윤활제 선정

점도

• 일반 일반 저널 미끄럼 베어링: 18~25cst
• 스러스트 미끄럼 베어링: 25~37cst
• 구름 베어링: 12~15cst

조도

• 수급유 그리스: 220~295
• 자동 집중 윤활 그리스: 310~385

한계 윤활 성능

• 경계 윤활막 마찰계수: 0.05~0.2
• 유성 향상제를 소량 첨가하면 마찰계수 감소
• 극압 첨가제를 첨가하면 운전중 첨가제가 열분해 하고 마찰면과 반응하여 금속 표면의 손상을 방지