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2024년 12월 22일 일요일

진동소음공진 하이라이트 359-visope (동하중, 임피던스, 음향방출, 압축기진동)

 

초음파를 설비진단에 적용, 음향방출

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일반적으로 초음파(ultrasonic wave)는 가청주파수(20Hz~20kHz)를 상위하는 파동(종파)으로서 직진성이 강하며, 투과성질이 있고 에너지를 집적할 수 있는 장점이 있다. 초음파의 사용처는 무궁무진하며 자동차 후방감지기에서부터 시작하여 가장 많이 사용되는 곳은 아무래도 의학과 군사용으로 말할 수 있다. 우리 산업용에 사용되는 예도 많아서, 수위감지기나, 비파괴검사로 아주 많이 사용되고 있다.

한편, 기계진단용으로 사용되는 초음파는..https://contents.premium.naver.com/bisope/visope/contents/241216102001065ry

https://contents.premium.naver.com/bisope/visope/contents/241213085302523bj

진동소음분야에서 감쇠(Damping), 임피던스(Impedance),인텐시티(Intensity)

음향인텐시티(음향강도, I)는 소리의 에너지의 크기를 표현한 것으로서 단위시간당 단위면적을 통과하는 음향에너지, 즉 면적당 음향출력(W)이며 음압(p)과 속도(v)의 곱으로 크기와 방향을 동시에 갖는 벡터량이다.

이 인텐시티라는 것은 'Intensity probe'를 사용하여 직접 측정할 수 있는데 두 개 이상의 마이크로폰으로 음압구배를 측정하여 속도벡터를 구하는 방법으로 음향카메라, 흡음재료특성의 산출시험(음향파워, 흡음률)등에 사용된다. https://contents.premium.naver.com/bisope/visope/contents/241211075529524pf

Static & Dynamic

정(Static)과 동(Dynamic)의 차이는 시간의 흐름에 따라 값이 변화하는가?의 의미에 의해서 좌우된다.

즉, 하중이건, 강성이거나 해석이거나 모든 물성치가 시간에 따라 변할 수 있다는 것을 전제로 하는데 시간에 따라서 하중을 받을때 크고 작게 느껴진다면 이것은 동적인 하중이라고 할 수 있다.

평형을 상태만을 해석하는 것이 아니라 운동방정식...https://contents.premium.naver.com/bisope/visope/contents/241205090639598xp

Compressor결함진단- 진동분석절차

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진동분석과 진동문제들의 해답 도출은 다분히 논리적인 절차가 필요하다.

분석가는 가진원인분석에 근거하여 필요한 정보를 모아야 하는데 무작위 데이터가 좋은 것만은 아니므로 다음의 순서를 참조하는 것이 좋다.

​프로는 갑자기 움직이지 않는다. 또 진정한 프로라면 현장을 반드시 확인한다.

1. 문제를 정의하기-무엇이 문제이고 어디가 어떻게 증상을 나타내는지 그리고 얼마만큼 심각한 문제인지를 알고 컨설턴트와 함께 공유하여야한다. 이 때 주의할 점은 한 번에 하나의 문제를 풀도록 노력하여야 하고 다중의 문제가 있는 경우에는 가장 심각한 것부터 해결한다는 원칙이 중요하다. https://contents.premium.naver.com/bisope/visope/contents/241212071839561vl

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2024년 5월 26일 일요일

진동소음공진 하이라이트 217-visope

 

진동소음공진 하이라이트 217-visope

뇌파의 주파수별 구분

뇌파는 EEG(Electroencephalography)라 한다.

이 EEG는 사람의 뇌에서 발생하며 두뇌가 활동하는 상태에 따라서 달리 발생하는 파동(Wave)이 다르다.

어렸던 예전에 뇌파를 이용하여 공부나 집중에 필요하도록 조명과 음악 등 보조역할을 주는 것 또는 장치를 제조하는 회사가 있었던 기억이 있다.(사용해 본 적은 없으나 구경한 적은 있다. 비쌌다.... ) 이 것을 이용하는 것이다.

주파수(frequency, 단위;Hz)는 파동의 반복을 1초당으로 환산한 것이다. 그러면, 뇌파의 주파수는 몇 Hz일까?

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​수식을 통한 진동의 설명1.

1. 고유주파수는 질량에 반비례, 강성에 비례한다.

2. 정적처짐량( [cm])을 알면 고유주파수를 알 수 있다.

3. 감쇠가 있으면 고유주파수도 변동한다.

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Overall과 dB의 합산 방법의 차이

! 진동과 소음의 주파수별 대표값을 표현하는 방법의 차이는 진동은 전체의 energy ;에너지가 기계나 구조의 파손 및 안전 등에 더 적합한 값이 필요한 반면, 소음과 환경진동에서는 최고 진폭을 중심으로 가감을 한 의미인 'log ;로그'에 더 중요한 의미가 부여된다는 점이 중요한 포인트이다. 왜냐하면 .

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진동의 처음은 원심력, 충격력 등의 힘에 의한 출발

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진동을 발생시키기 위해서는 반드시 필수 3요소가 있어야 합니다. 그 것은 첫째 질량을 가진 물체와 둘째 그 물체는 강성(스프링특성)을 가지고 있어야 하고 마지막으로 세 번째는 그 물체를 움직이는 힘(force)이 있어야 합니다. 이 3가지 중 어느 하나라도 없으면 진동은 아예 발생할 수도 없습니다. 이 중에서도 가장 먼저가 무엇일까요. 바로 '힘'입니다.

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2021년 5월 7일 금요일

진동 자격문제 샘플-계산문제8

 문제-8

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! 다음의 그림처럼 왕복동 압축기(질량 1000kg, 스프링상수 400kN/m, 감쇠비 0.3)가 탄성지지로 설치되어 있다. 이 왕복동 압축기의 내부 피스톤(질량 10kg)의 행정은 40cm이며 600rpm으로 작동하면서 진동을 발생시키고 있다.


그림 아래참조.....


1-1.  왕복동 압축기로부터 발생되는 가진력(F0)을 구하라.

①    1627290 N

②    813645 kgf

③    81364 N

④    19845 N

⑤    198 kgf


1-2.  본 시스템의 주파수비를 구하라.

①    0.3

②    1.3

③    2.1

④    3.15

⑤    4.2


1-3.  본 시스템으로부터 바닥에 전달되는 힘(Ft[N])를 구하라.

①    29845

②    96009

③    23410

④    68952

⑤    19838

 

키워드

 진동, 자유도, 감쇠, 강성, 운동방정식, 고유진동수, 진폭, 주파수, 공진

 

 

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2021년 3월 19일 금요일

수식을 통한 진동의 물리적 설명1

 수식을 통한 진동의 물리적 설명1

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진동은 기준점을 중심으로 반복하는 운동이므로 수식으로 이를 표현할 수도 있다. 공학적인 입장에서 운동에너지와 위치에너지(탄성에너지)의 교번작용이 또한 진동이며 가진력(충격 또는 회전, 유체마찰)과 내부력(관성력, 감쇠력, 탄성력의 합산)의 힘겨루기가 진동이다. 우선, 동역학(Dynamic) 중의 하나인 진동, 동특성해석이라 부르는 대부분의 진동 중에서 ‘동(動)’은 “움직이는 상태”, 또는 “시간에 따라 물리적 특성이 변동하는 상태”를 의미한다. 즉, 똑 같은 힘, 토크라도 시간에 따라 변동이 된다면 (시간의 함수를 포함) 정역학이 아닌 동역학으로 해석해야 한다는 뜻이다. 예를 들면, 다리교량을 설계할 때 100톤의 무게만 가지고 최대하중을 설계하는 경우와 300톤의 교번하중이 초당 몇 번 반복하는지를 피로파괴해석에 도입하여 허용하중을 설계하는 경우의 차이라 할 수 있다.

 



 

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 진동, 가진력, 탄성, 감쇠, 진동수식

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2020년 4월 3일 금요일

감쇠8-감쇠와 임피던스 그리고 인텐시티

감쇠8-감쇠와 임피던스 그리고 인텐시티
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공학용어는 다양한 공학서적에서 다루고 있으며 국가, 학교, 학파 등에 따라서 약간씩 다르게 사용되고 있고 수식의 전개도 같은 이론과 결과이지만 마치 전혀 다른 것처럼 보일 수도 있다. 특히 수학의 결과식과 공학이 원하는 요구형 결과식은 정확히 같지만 매우 다른 식처럼 보일 때를 예로 들 수 있다. 그래서 여러 종류의 책을 읽어서 서로 확인하여야 기본적인 지식을 탄탄히 할 수 있는 것이다. 많이 읽으면 좋다. 소음진동분야에서도 예외가 아니라서 다름에 대한 증명을 하다가 결국 같은 결과임을 알 때가 빈번하다. 유사한 용어를 정리해 보았다.

진동소음분야에서 감쇠(Damping), 임피던스(Impedance), 인텐시티(Intensity)
음향인텐시티(음향강도, I)는 소리의 에너지의 크기를 표현한 것으로서 단위시간당 단위면적을 통과하는 음향에너지, 즉 면적당 음향출력(W)이며 음압(p)과 속도(v)의 곱으로 크기와 방향을 동시에 갖는 벡터량이다. Intensity probe를 사용하여 이를 측정할 수 있는데 두 개이상의 마이크로폰으로 음압구배를 측정하여 속도벡터를 구하는 방법으로 음향카메라, 흡음재료특성의 산출시험(음향파워, 흡음률) 등에 사용된다.
반면에 임피던스(z)는 음향, 기계, 전기계에서 두루 사용되는 용어로서 복소수로 표현(실수부는 저항 resistance,R, 허수부는 reactance,X)하며 특히 음향임피던스는 음압과 체적속도의 비로 나타낸다. 이 때 음향특성임피던스는 단위면적(S)이 1인 경우의 ‘음향에 대한 고유한 저항치’로 간주할 수 있다.


그러면 진동분야에서 자주 사용되는 기계적 임피던스(Zm)는 무엇인가? 이 용어는 단위속도 당 힘을 의미하며 가진력(F)에 대한 그의 속도(v)의 크기비 및 위상을 나타낸다. 원래 임피던스라 함은 작용에 대한 반응, 즉 입력에 대한 출력의 비인데 ‘감쇠(damping)’가 바로 속도에 반응하는 저항력이므로 이 감쇠와 임피던스가 같은 의미라는 것을 알 수 있다. 그러나 인텐시티와는 전혀 다르니 주의하도록 하자.


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 감쇠, 임피던스, 인텐시티, 기계적임피던스


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2019년 7월 27일 토요일

감쇠7-임계감쇠계수의 의미

감쇠7-임계감쇠계수의 의미
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‘임계’는 진동공학분야에서 ‘critical’로 번역이 된다. 이 것은 진동의 상태가 변화하는 경계점으로 표현될 때가 많고 대표적으로 임계주파수, 임계감쇠계수가 있다. 이 ‘임계감쇠계수’는 과연 어떤 의미일까? 진동은 기준점에 대해서 반복하는 운동이고 감쇠계수는 진폭을 줄이는 역할을 한다. 감쇠는 유체마찰이든, 고체마찰이든 간에 속도에 반발하는 힘으로 지속적으로 반복하는 운동의 진폭을 줄이는 역할을 한다. 결국 진폭을 ‘0’으로 만든다.

임계감쇠계수(Critical Damping Coefficient)의 수학적 의미와 산출방법
먼저, 임계감쇠계수의 물리적 의미는 초기 힘을 주었을 때 반복하면서 진폭이 ‘0’이 되는 것과 반복 함이 없이 진폭이 즉각’0’이 되는 상태의 경계되었을 때의 감쇠계수이다. 이 것은 진동하느냐 하지 않느냐의 상태를 말하기도 하는데 따라서 매우 중요한 개념이다. 이제 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 것이다. 따라서 √의 내측항이 ‘0’이 되는 값이 바로 임계점이 되는데 이 때의 ‘c’가 바로 임계감쇠계수이다. 그리고 감쇠계수와 임계감쇠계수와의 비를 무차원인 ‘감쇠비(Damping ratio)라고 하는 것이다.


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 감쇠, 진동의 감소, 진동의 구성 4요소, 임계감쇠, 감쇠비, 자이, 크시

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2019년 5월 25일 토요일

가진과 감쇠

가진과 감쇠
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현실 속 자연계에서 진동을 지속성으로 설명한다면 두 가지 종류가 있다. 진동이 한 번 발생하는 것과 계속 발생되는 것이다. 진동이 한 번만 발생한다는 것은 해머를 치는 것 등으로 표현할 수 있고 결국 이 진동은 어떠한? 힘으로 소멸된다. 반면에 공장에서 가동하고 있는 기계설비의 진동은 사실 대부분 ‘계속 발생되는 것’인데 이 진동은 줄지 않고 계속 지속된다. 너무나 당연한 설명이지만 여기에 중요한 사실이 있다. 즉, 힘-가진력(Exciting force)을 계속 가하지 않으면 진동은 ‘감쇠(Damped)’하여 소멸된다는 것이다.

가진(Exciting)과 감쇠(Damping)
진동을 일으키도록 작용하는 외력을 가진력이라 하고 갑작스런 일시적인 가진을 ‘과도(Transient)’라 하며 이 것은 망치로 내리칠 때나 폭발, 프레스 진동과 같은 파형이 갑작스럽고 뾰족한 Impact pulse의 형태를 가진다. 반면에 지속적인 가진은 모터나 터빈을 통해서 발생하는 원심력에 의한 회전운동일 경우가 많은데 ‘연속(Continuous)’이라 하여 Rotating과 Rectilinear(직선운동)과 통한다. 다시 말하지만 이러한 가진으로 계속 똑 같은 진동이 발생하고 줄지 않는다. 아무튼 가진을 하지 않으면 진동이 발생하지 않으며 또 한 번만 가진을 한다면 진동이 지속되지도 않는다. 그 이유는 이상계와 달리 자연계에는 감쇠(Damping)라는 것이 존재하여 진동을 줄이게 하기 때문이다.


감쇠는 에너지의 소실/변환과정으로 대체적으로 운동에너지를 열에너지로 변환하는 과정이며 운동을 점차적으로 감소시키는 것을 의미한다. 
감쇠의 단위는 속도(v)에 대한 저항성(F)을 의미하므로 [Ns/m]를 사용한다.  그리고 다음의 세가지 종류로 메커니즘을 구분할 수 있는데 유체의 점성에 의한 감쇠(Viscous), 고체와 고체의 면사이의 마찰에 의한 마찰감쇠(Coulomb), 그리고 고체의 내부변형시 내부조직의 마찰이나 히스테리시스력(재료)에 의한 이력감쇠(Hysteretic)가 있다. 각 감쇠의 수식표현과 등가감쇠계수 등에 관한 자세한 내용은 감쇠에 관한 추가자료를 참조하기 바란다.

자연현상에서 감쇠는 항상 존재하지만 이상적인 운동으로 생략하여 질량과 강성만으로도 진동을 설명할 수도 있다. 그리고 가진력도 수학적으로 생략하여 자유진동(Free vibration)으로 표현할 수 있다. 그런데 만약 가진이 없으면 실제로 아무런 현상도 발생하지 않을 것이고, 따라서 감쇠가 없다면 지구는 지금 당장이라도 곧 파괴되지 않을까?
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