2019년 7월 27일 토요일

감쇠7-임계감쇠계수의 의미

감쇠7-임계감쇠계수의 의미
-----------------------------------------------------------------------------------
임계는 진동공학분야에서 ‘critical’로 번역이 된다이 것은 진동의 상태가 변화하는 경계점으로 표현될 때가 많고 대표적으로 임계주파수임계감쇠계수가 있다이 임계감쇠계수는 과연 어떤 의미일까진동은 기준점에 대해서 반복하는 운동이고 감쇠계수는 진폭을 줄이는 역할을 한다감쇠는 유체마찰이든고체마찰이든 간에 속도에 반발하는 힘으로 지속적으로 반복하는 운동의 진폭을 줄이는 역할을 한다결국 진폭을 ‘0’으로 만든다.

임계감쇠계수(Critical Damping Coefficient)의 수학적 의미와 산출방법
먼저임계감쇠계수의 물리적 의미는 초기 힘을 주었을 때 반복하면서 진폭이 ‘0’이 되는 것과 반복 함이 없이 진폭이 즉각’0’이 되는 상태의 경계되었을 때의 감쇠계수이다이 것은 진동하느냐 하지 않느냐의 상태를 말하기도 하는데 따라서 매우 중요한 개념이다이제 수식을 예로 들어 설명한다.




좌측항은 감쇠를 의미하며 우측항은 주파수를 의미하는데 항의 내측이 실수(Real)만이 있으면 진동하지 않고 이 것이 허수(Ideal)’이어야 비로소 진동(반복하는 운동)이 성립되는 것이다따라서 √의 내측항이 ‘0’이 되는 값이 바로 임계점이 되는데 이 때의 ‘c’가 바로 임계감쇠계수이다그리고 감쇠계수와 임계감쇠계수와의 비를 무차원인 감쇠비(Damping ratio)라고 하는 것이다.


All copyright 한국CBM(주) written by BISOPE , vs72@naver.com, 070-4388-0415, www.kCBM.kr

키워드,
 감쇠진동의 감소진동의 구성 4요소임계감쇠감쇠비자이크시

2019년 7월 20일 토요일

덕트(Duct)의 소음과 진동

덕트(Duct)의 소음과 진동
----------------------------------------------------------------
사람이 거주하는 건물 내에서 발생하는 기계적인 소음과 진동은 대체로 급수와 공조설비에 기인한다소방설비도 있지만 일시적으로만 가동하므로 안전 상시성 측면에서만 살펴보면 진동에 의한 난방냉방 순환 설비 등이 또한 관련성이 있다고 하겠다아무튼 건물에 함께 존재하며 사람의 쾌적감에 저해하는 진동과 소음의 원인은 기계라고 할 수 있으며 본 파트에서는 덕트(공조설비포함)에 대해서 그 연관성을 살펴보기로 한다공기를 운반하는 통로인 덕트계는 고체와 유체의 유동진동소음과 기계진동 파장을 전달하는 경로이기도 하다.


공조관련 진동 및 소음
공조관련 덕트 소음진동 발생원은 다음의 3가지로 압축할 수 있다.
1.     송풍기의 음향파워와 진동(접속 덕트 중으로 전달되는 PWL, 음향파워레벨)
PWL=Kw+10logQ+20logP
( Kw: 송풍기파워레벨(송풍기의 종류 및 날개통과주파수를 보정한 상수),Q: 유량[m³/hr],   P:압력[kgf/m²] )
저감대책고효율 작은 진동발생량의 송풍기사용덕트로의 플렉서블 조인트연결베인(Vane)의 사용에 의한 유속마찰 저감발란싱날개수를 적게 설계하여 저주파 유도송풍기 입출구 공기유동 안정적 설계(밸브스트레이너 및 곡관의 배치).
2.     기류발생소음 전달 및 감음
-분지부소음기류댐퍼류개구부(취출구)에서는 덕트내부에서 전달측면에서는 소음이 자연 감쇠한다.(취출구에서 측정)
-반면에 위와 또 같은 위치에서도 유체기류에 의한 관벽의 진동에 의해서는 오히려 소음이 발생한다.(진동이 발생하는 곳의 덕트 외부에서 측정하는 경우)
-Lw(파워)=F+G+H
 (F:주파수보정 마찰St수 특성항, G:속도 높을수록,  H:주파수높을수록(옥타브밴드폭))
-기류속도가 2배 증가하면 곡관은 15~20dB 증가하고 직관은 10dB증가한다.
-취출 및 흡입구의 Lw=10logA(개구면적)+alogV(기류속도)+b(상수).
저감대책-흡음닥트 및 소음기를 사용한다.(단면팽창으로플리넘챔버능동소음제어ANC로 감음), 덕트의 외부 고정(네오프렌고무), 플렉서블 조인트사용덕트의 흡음재 및 감쇠재료에 의한 덧 시공벽면으로부터의 격리(관통부 감쇠재료이용등 고체기인소음으로부터의 진동전달 방지.
3.     공간의 누화 음원에 의한 추정(대략치)
PWL2=PWL1+10log(Sw/A)=SPL1+10logSw-6
(PWL2:측정공간의 음향파워, PWL1:발생공간의 음향파워, Sw:개구단면적, A:측정공간의 면적, SPL1:발생공간의 음압레벨)
공간간의 음의 전파(누음)에 관련해서 위와 같은 식으로 측정공간(수음측)의 소음을 예측할 수 있다개구단의 음원으로부터 충분히 떨어지고 직접음의 영향을 받지 않음음원이 개구단에 가까울 때는 주의할 것.


All copyright 한국CBM(주) written by BISOPE , vs72@naver.com, 070-4388-0415, www.kCBM.kr
관련 Tag
덕트발생진동 및 소음덕트설계


2019년 7월 13일 토요일

엔진-진동분석2

엔진-진동분석2
-----------------------------------------------------------------
자동차가 30000개 이상의 부품으로 이루어진 종합기계이지만 그 중에서 엔진도 많은 부품들로 조립되어 만들어져 있고 또 여러 기계요소들과도 연결되어 있다특히 벨트와 기어그리고 팬과 관련이 있으며 충격진동이 많아서 기계적이완(mechanical looseness)이 많은 진동신호의 패턴을 보인다무엇보다 신호가 정속이 거의 없고 가변속이므로 분석이 쉽지 않다.


내연기관 엔진의 진동분석2
연료점화타이밍엔진부하 등을 제외한 엔진진동의 또 다른 원인들을 살펴보면 발전기워터펌프오일펌프열료펌프냉각시스템, alternators, 터보챠져수퍼차져 등을 들 수 있겠다엔진에 의해 가동되는 냉각시스템은 라디에이터 가까이 배치된 회전팬을 벨트로 연결되어 있으므로 벨트 및 팬과 관련된 진동원인이 있다.  터보챠져(turbocharger, supercharger) 또한 진동의 원인이 된다엔진의 배기를 이용하므로 날개통과주파수(BPF, 100,000RPM까지 발생)가 발생하며 수퍼챠져(Supercharger)인 경우에는 기어맞물림주파수(GMF)과 벨트주파수가 발생하여 다른 시스템과 공진의 문제로 야기시킬 수 있다물론 벨트이므로 ‘Belt strand공진(벨트의 길이와 관련된)’도 관련이 있다.
엔진은 대부분 구동원(drive)이므로 자동차에서는 기어박스(transmission), 구동축(shaft), 액슬과 바퀴(real axle and wheels)를 가동하며 고정기계용 엔진은 압축기펌프 등 기타기계를 가동한다또한 엔진은 비틀림 진동을 발생시키며 크랭크축에 ‘jerky’모션(마찰회전이 고르지 않은)을 주는 원인이 되기도 한다이 것은 피스톤의 파워싸이클에서 발생하는 햄머링효과에 의한 것으로 크랭크축의 끝에 플라이휠(flywheel)을 달면 jerky를 부드럽게 다룰 수 있으나 피동측 기계로부터 발생한다면 영향이 없을 수 있다다음은 엔진으로부터 발생하는 진동의 분석 차트이다. (CSI인용수정).

엔진진동의 일반적원인
엔진차수
4cylinder
6cylinder
V8 (90degree V)
1/2 X
1실린더 불연소
1실린더 불연소
1실린더 불연소
1st X
비정상
비정상
비정상
2nd X
정상
-
배기불량
3rd X
-
정상
-
4th X
정상 (소량)
-
정상


All copyright 한국CBM(주) written by BISOPE , vs72@naver.com, 070-4388-0415, www.kCBM.kr
키워드
엔진진동내연기관왕복동진동,


2019년 7월 6일 토요일

서징(Surging)- 금속스프링과 유체진동현상

서징(Surging)- 금속스프링과 유체진동현상
----------------------------------------------------------------
기계분야 특히 유체기계에서 불리우는 서징은 유체의 유량변화에 의해 관로나 수조 등의 압력수위가 주기적으로 변동하여 펌프 입구 및 출구에 설치된 진공계·압력계의 지침이 흔들리는 현상으로 일종의 자려진동(Self-excited vibration)을 의미한다터보 냉동기나 펌프·팬 등에서 특성 곡선에 부적당(소량일 때)할 때 불안정 영역에서 운전하게 되어 압력·풍속이 반복해서 변동하는 현상으로이 범위에서의 운전은 되도록 피해야 한다그러나 진동분야에서 서징은 또 다른 의미로 많이 사용되는데 바로 코일 스프링이 고진동(高進動영역에서 스프링 자체의 고유 진동이 유발되어 고주파 탄성 진동을 일으키는 것을 말한다.

금속코일스프링의 고유진동(서징)
탄성지지계의 면진장치로 사용되는 금속코일스프링공기스프링방진고무 등을 살펴보면 각기 자체고유주파를 가지고 있으나 전체 계(, SYSTEM)의 고유주파수를 구성하는 강성(Stiffness)의 역할을 담당하므로 그에 대한 것만 중요하게 생각할 경우가 많다물론 차진(Isolation)해야 하는 주파수와 동조여부를 피해야 하므로 비교적 고주파이므로 관심 대역 주파수와 연관이 적어서 그 자체고유주파수는 무시될 수도 있다그러나 금속코일스프링은 약간 이야기가 다르다자체고유주파수가 시스템의 고유주파수와 연관되어 전체진동이 크게 흔들리는 경우가 있기 때문이다.

(Fn 코일스프링 자체 고유주파수, m 코일스프링의 질량, k 코일스프링의 탄성계수, G 전단탄성계수, d 소선의 지름, D 감긴코일의 대지름, n 권선수)

이러한 진동으로 문제가 될 때 특히 ‘Rocking’이라고 말하기도 하는데 파생된 현상으로 ‘Rolling’은 전체적으로 계의 뒤우뚱하는 현상이 원인이 되기도 한다이때의 대책으로는 계의 고유주파수를 바꾸는 방법을 사용하며 코일스프링의 병합숫자를 바꾸어(병렬 또는 직렬탄성계수를 바꾸면 고유주파수가 바뀌는 방법이 있고 고무를 병합 사용하여 마찬가지로 탄성계수가 바뀌는 방법이 있다이때 동일한 스프링을 2개 병렬로 배치하면 강성이 2배로 되어 고유주파수가 2배가 되며마찬가지로 직렬로 배치하면 강성은 증가하지 않는데 강성합=1/(역수의 합)으로 계산되기 때문이다.

키워드
방진진동전달률고무스프링금속스프링고유주파수차진재료서징, Surging

All copyright  한국CBM(주)  written by BISOPE , vs72@naver.com, 070-4388-0415,  www.kCBM.kr