유압 시스템은 뜨거워지면 왜 느려질까요? 점도 저하 및 성능 손실의 원인

유압 시스템이 뜨거워지면 느려지는 이유는 유압유가 묽어지고 흐름에 대한 저항이 줄어들기 때문입니다. 점도로 알려진 이 특성은 시스템 성능에 매우 중요합니다. 유체의 점도가 떨어지면 펌프와 모터의 꽉 조여진 내부 밀봉부를 더 쉽게 우회하게 되는데, 이를 내부 누출이라고 합니다. 이는 유용한 작업을 수행하는 데 사용할 수 있는 유체가 줄어들어 액추에이터 속도가 직접적으로 느려지는 결과를 초래합니다.

핵심 문제는 체적 효율의 손실입니다. 열은 오일의 점도를 낮춰 더 많은 오일이 회로로 전달되는 대신 펌프의 내부 간극을 통과하게 합니다. 이러한 내부 누출은 실린더와 모터에 도달하는 유량을 줄여 동일한 펌프 입력 속도에서 더 느리게 움직이게 합니다.

점도의 중요한 역할

열이 이러한 속도 저하를 유발하는 이유를 이해하려면 먼저 점도 개념과 유압 시스템 내에서의 기능을 파악해야 합니다.

점도란 무엇인가요?

점도는 유체의 흐름 및 전단에 대한 저항입니다. 물(낮은 점도)과 꿀(높은 점도)을 붓는 것의 차이를 생각해 보세요.

유압 시스템은 특정 점도 범위 내에서 작동하도록 설계되었습니다. 유체는 시스템을 통해 쉽게 흐를 만큼 묽어야 하지만, 간극을 밀봉하고 적절한 윤활을 제공할 만큼 충분히 걸쭉해야 합니다.

이상적인 점도가 중요한 이유

유체가 이상적인 작동 범위 내에 있을 때, 움직이는 부품 사이에 강력한 윤활막을 형성하고 펌프, 모터, 밸브와 같은 구성 요소 내부의 미세한 틈을 효과적으로 밀봉합니다.

이러한 밀봉 기능은 펌프가 각 회전마다 예측 가능한 양의 오일을 이동시키도록 보장합니다.

점도 지수 (VI)

모든 유압유가 열에 동일하게 반응하는 것은 아닙니다. 점도 지수(VI)는 유체의 점도가 온도에 따라 얼마나 변하는지를 나타내는 척도입니다.

높은 VI를 가진 유체는 넓은 온도 범위에 걸쳐 더 안정적인 점도를 유지하며, 이는 매우 바람직합니다. 낮은 VI 유체는 뜨거워지면 점도가 급격히 낮아져 성능 문제를 악화시킬 수 있습니다.

열이 성능을 저하시키는 방법

시스템이 과열되면 점도 저하로 인해 부정적인 영향이 연쇄적으로 발생하며, 내부 누출이 속도 저하의 가장 중요한 원인입니다.

펌프 및 모터의 내부 누출

유압 펌프와 모터는 완벽하게 밀봉되어 있지 않습니다. 기어, 베인 또는 피스톤과 하우징 사이의 극도로 좁은 간극(1천분의 1인치)에 의존합니다.

오일이 올바른 점도일 때, 소량의 허용 가능한 양만 고압 측에서 저압 측으로 누출됩니다. 오일이 뜨거워지고 묽어지면 이 내부 누출이 크게 증가합니다.

펌프는 여전히 동일한 속도로 회전하지만, 이동시키려는 유체의 더 많은 부분이 시스템으로 강제로 밀려나가는 대신 내부적으로 미끄러집니다. 이는 액추에이터로 전달되는 유량(분당 갤런)을 직접적으로 감소시킵니다.

열의 악순환

이러한 내부 누출은 악순환을 만듭니다. 고압 유체가 작은 내부 간극을 통과할 때 마찰로 인해 더 많은 열이 발생합니다.

이 추가적인 열은 유체의 점도를 더욱 낮추고, 이는 다시 내부 누출률을 증가시켜 더 많은 열을 발생시킵니다. 이러한 피드백 루프는 제어되지 않으면 시스템 온도가 폭주하게 만들 수 있습니다.

윤활 감소 및 마모 증가

낮은 점도의 이차적인 효과는 부적절한 윤활입니다. 움직이는 금속 부품을 분리하는 오일막이 약해집니다.

이는 펌프, 모터 및 밸브의 마찰과 마모를 증가시킵니다. 이러한 마모는 내부 간극을 넓혀 내부 누출을 영구적으로 증가시키고 미래에 시스템이 열 관련 성능 손실에 더욱 취약하게 만듭니다.

일반적인 문제점 이해

느리고 뜨거운 유압 시스템은 근본 원인이 아니라 증상입니다. 느림에만 집중하면 잘못되고 값비싼 결정으로 이어질 수 있습니다.

마모된 펌프의 오진

흔한 실수 중 하나는 느린 유압 펌프가 단순히 "마모되어" 교체해야 한다고 가정하는 것입니다. 마모된 펌프는 확실히 느리겠지만, 완벽하게 좋은 펌프를 가진 과열된 시스템도 정확히 동일한 증상을 보일 것입니다.

시스템이 높은 작동 온도에 도달한 후에만 느려진다면, 주요 문제는 거의 확실히 열이며 구성 요소 고장이 아닙니다.

열원의 무시

진정한 문제는 종종 시스템의 열 방출 능력 부족에서 발견됩니다. 느림은 가장 명백한 결과일 뿐입니다.

과열의 근본 원인으로는 종종 막힌 열 교환기(라디에이터), 고장난 냉각 팬, 저장소의 낮은 유체 레벨, 또는 고착되거나 부적절하게 설정되어 고압에서 오일을 지속적으로 우회시키는 릴리프 밸브 등이 있습니다.

잘못된 유압유 사용

낮은 점도 지수(VI)를 가진 유체 또는 주변 기후에 맞지 않는 점도 등급의 유체를 사용하면 시스템이 마비될 수 있습니다. 유체가 처음부터 너무 묽거나 시스템이 작동 온도에 도달하자마자 과도하게 묽어질 수 있습니다.

이를 시스템에 적용하는 방법

효과적으로 문제를 해결하려면 증상(느림)에서 원인(과도한 열 또는 잘못된 유체 특성)으로 초점을 전환해야 합니다.

• 시스템이 장시간의 과도한 사용 후에만 느려진다면: 냉각 회로에 중점을 두어야 합니다. 막힌 냉각 핀을 확인하고, 팬이 작동하는지 확인하고, 저장소 유체 레벨이 올바른지 확인하십시오.
• 시스템이 적당히 따뜻할 때도 느리게 느껴진다면: 유압유 자체를 조사하십시오. 너무 낮은 점도 또는 응용 분야에 적합하지 않은 점도 지수(VI)를 가진 유체를 사용하고 있을 수 있습니다.
• 열과 소음이 갑자기 증가하는 것을 발견했다면: 즉시 압력 릴리프 밸브를 점검하십시오. 지속적으로 우회하는 밸브는 엄청난 열 발생원이며 시스템 고장의 흔한 원인입니다.
• 시스템이 오래되었고 뜨거울 때 항상 느렸다면: 수년간의 마모로 인해 펌프와 모터의 내부 간극이 넓어져 고온에서 효율이 매우 낮아졌을 수 있습니다.

열이 유체의 점도를 직접적으로 공격한다는 것을 이해함으로써 증상을 치료하는 것에서 유압 비효율성의 근본 원인을 해결하는 것으로 나아갈 수 있습니다.

요약 표:

주요 요인	시스템에 미치는 영향	일반적인 증상
고온	유체 점도 감소 (오일이 묽어짐)	액추에이터 속도 저하, 열 증가
내부 누출	유체가 펌프/모터 밀봉부를 우회함	유량 손실, 체적 효율 감소
낮은 점도 지수 (VI)	낮은 온도 안정성	적당한 열에서도 느린 성능
마모된 부품	넓어진 내부 간극	영구적인 비효율성, 열 민감성

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