모든 유압 시스템이 작동을 멈추는 단일 온도는 없습니다. 대신, 고장은 극심한 추위와 극심한 더위 모두에서 발생하며, 이는 주로 유압유의 특성에 의해 주도됩니다. 대부분의 표준 광유 기반 시스템은 -20°F에서 180°F(-29°C에서 82°C) 사이에서 작동하도록 설계되었지만, 이 범위를 벗어나면 성능이 급격히 저하되고 치명적인 고장이 발생할 가능성이 높아집니다.
핵심 문제는 유체 점도입니다. 극심한 추위에서는 유체가 너무 걸쭉해져 흐르지 못하고 펌프에 연료를 공급하지 못해 공동 현상(캐비테이션)을 유발합니다. 극심한 더위에서는 유체가 너무 묽어져 윤활 작용을 하지 못해 금속 간 접촉, 부품 고착 및 씰 파손으로 이어집니다.
추위의 어려움: 유체가 흐르지 않을 때
극한의 추운 환경에서 유압 시스템을 작동시키는 것은 특히 시동 시 빠르고 심각한 손상을 초래할 수 있는 고유한 일련의 문제를 제기합니다.
점도 및 유동점 이해하기
점도는 유체가 흐르는 것에 저항하는 정도입니다. 온도가 낮아지면 유압유의 점도는 기하급수적으로 증가합니다.
유동점(pour point)은 특정 조건에서 오일이 여전히 흐를 수 있는 가장 낮은 온도입니다. 시스템을 유체의 유동점 근처 또는 그 이하에서 작동시키려고 시도하는 것이 추운 날씨 고장의 주된 원인입니다.
펌프 공동 현상(캐비테이션)의 위험
오일이 너무 걸쭉하면 펌프가 저장소에서 충분히 빨리 오일을 끌어올릴 수 없습니다. 이로 인해 유체 내에 진공 공극, 즉 기포가 생성됩니다.
이 기포들이 펌프의 고압 측으로 이동하면서 격렬하게 폭발합니다. 공동 현상(캐비테이션)이라고 불리는 이 과정은 엄청난 힘과 열을 발생시켜 중요한 내부 펌프 부품을 침식하고 파괴합니다.
씰 및 호스에 미치는 영향
씰과 호스에 사용되는 엘라스토머는 매우 낮은 온도에서 단단하고 부서지기 쉽게 됩니다. 시스템이 시동되고 가압되면 이러한 부서지기 쉬운 부품이 쉽게 갈라지거나 파손되어 즉각적이고 심각한 누출을 유발할 수 있습니다.
열의 위험: 유체가 분해될 때
추운 날씨 문제는 종종 즉각적이지만, 높은 온도는 전체 유압 시스템에 더 느리지만 똑같이 파괴적인 열화를 일으킵니다.
점도 손실 및 윤활 실패
온도가 상승함에 따라 유압유는 묽어지고 점도는 떨어집니다. 오일이 너무 묽어지면 움직이는 부품 사이에 중요한 윤활막을 유지할 수 없게 됩니다.
이는 직접적인 금속 간 접촉으로 이어져 더 많은 마찰, 더 많은 열을 발생시키고 마모를 가속화하여 빠르게 부품 고착 및 치명적인 고장으로 이어집니다.
산화 및 유체 열화
열은 오일과 산소 간의 화학 반응인 산화의 촉매제입니다. 140°F(60°C)를 초과하는 온도에서 18°F(10°C) 상승할 때마다 산화 속도는 대략 두 배가 됩니다.
이 과정은 오일을 분해하여 슬러지, 바니시 및 부식성 산을 생성하며, 이는 필터를 막히게 하고 밸브를 고착시키며 시스템 부품을 손상시킵니다.
인화점 안전 한계
모든 유압유에는 인화점(flash point)이 있습니다. 이는 증기가 불에 노출되었을 때 점화될 수 있는 가장 낮은 온도입니다. 시스템을 이 온도 근처에서 작동시키면 심각한 화재 위험이 발생하며, 특히 누출이 발생하여 뜨거운 유체가 점화원에 분사될 경우 더욱 그렇습니다.
상충 관계 및 제한 요인 이해하기
유체는 시스템의 생명선이지만 유일한 요소는 아닙니다. 극한 환경에서 작동할 때는 전체 시스템을 고려해야 합니다.
유체만의 문제가 아닙니다.
유체의 특성이 주된 관심사이지만, 다른 구성 요소에도 한계가 있습니다. 호스, 씰 및 전자 제어 장치는 모두 특정 온도 범위에 대해 등급이 지정되어 있습니다. 이러한 한계를 초과하면 유체의 상태와 관계없이 고장이 발생합니다.
광유 대 합성유
광유(Mineral oils)는 대부분의 응용 분야에 표준이며 성능과 비용의 균형이 잘 맞습니다.
그러나 합성유(Synthetic fluids)는 훨씬 더 넓은 작동 온도 범위에서 작동하도록 설계되었습니다. 이들은 추운 날씨 성능을 위해 더 낮은 유동점을 가지며 고온 응용 분야를 위해 우수한 열 안정성을 가집니다. 이러한 성능은 훨씬 더 높은 비용을 수반합니다.
점도 지수(VI)의 중요성
점도 지수(Viscosity Index, VI)는 유체의 점도가 온도에 따라 얼마나 변하는지를 측정합니다. 높은 VI를 가진 유체는 더 안정적입니다. 즉, 넓은 온도 범위에서 점도 변화가 덜 극적입니다. 이는 온도 변화가 큰 환경에서 작동하는 장비에 매우 중요한 속성입니다.
귀하의 시스템에 적용하는 방법
신뢰성을 보장하려면 특정 작동 환경에 맞게 유압유 및 시스템 구성 요소를 일치시켜야 합니다.
- 극한의 추위에서의 작동에 중점을 두는 경우: 매우 낮은 유동점과 높은 VI를 가진 유체를 선택하고, 시스템 부하를 가하기 전에 시스템 히터 또는 연장된 예열 절차를 구현하는 것을 고려하십시오.
- 고온 환경에서의 작동에 중점을 두는 경우: 높은 열 안정성을 가진 유체를 선택하고, 적절한 크기의 저장소 또는 효율적인 열교환기와 같은 적절한 냉각 장치가 시스템에 갖추어져 있는지 확인하십시오.
- 부품 수명 극대화에 중점을 두는 경우: 유체 점도와 산화를 최소화하는 최적의 균형을 제공하므로 유체 온도를 최적 범위인 120°F ~ 140°F(50°C ~ 60°C) 내로 유지하십시오.
궁극적으로 온도를 사전에 관리하는 것이 모든 유압 시스템의 수명과 신뢰성을 보장하는 가장 효과적인 전략입니다.
요약표:
| 온도 범위 | 주요 위험 | 주요 고장 메커니즘 |
|---|---|---|
| -20°F(-29°C 미만 | 저온 고장 | 유체 농화, 펌프 공동 현상 및 취성 씰 유발. |
| 120°F - 140°F (50°C - 60°C) | 최적 범위 | 윤활 및 산화 최소화를 위한 이상적인 점도. |
| 180°F(82°C 초과) | 고온 고장 | 유체 희석으로 인한 윤활 손실, 산화 및 씰 손상. |
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