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2024년 3월 10일 일요일

진동소음지식 컨텐츠 프리미엄 167-visope

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임계감쇠계수(Critical Damping Coefficient)의 수학적 의미와 산출방법

먼저, 임계감쇠계수의 물리적 의미는 초기 힘을 주었을 때 반복하면서 진폭이 ‘0’이 되는 것반복 함이 없이 진폭이 즉각 ’0’이 되는 상태의 경계가 되었을 때의 감쇠계수이다. 다시, 임계감쇠라는 상태는 진동하면서 죽느냐 그냥 죽느냐의 중간상태를 말하기도 하므로 매우중요한 개념이다. 왜 중요한지 이제 수식을 예로 들어 설명한다.

https://contents.premium.naver.com/bisope/visope/contents/240229071420278ah

Kine과 gal (카인과 갈-진동의 단위)

진동의 측정은 대부분 센서(transducer)를 통해서 물리적 변화를 전기적신호로 변환하므로 결과는 전하량 pC->전기량 mA, mV로 측정되지만 그 값을 정해진 감도값(sensitivity)을 통해 최종값(변위-속도-가속도)으로 읽어 표현하는 것이다. 그래서 주파수 또는 파형의 패턴만을 확인하려 한다면 그래프의 ‘Y’값은 측정된 그 값(voltage 등)으로 그냥 높고 확인해도 되는 것이다.

https://contents.premium.naver.com/bisope/visope/contents/240228084208873ew

질량과 탄성(Mass & Stiffness)

진동의 필수적인 구성요소 중에서도 질량과 탄성은 힘의 발생이 있다면 진동이론을 표현할 수 있는 최소한의 변수라고 할 수 있다.

질량은 중력하의 경우에 방향성의 힘을 계속 유지시키는 역할(가속도에 저항하는 요소)을 하고 있고 반면에 탄성인 스프링은 고체적인 의미를 가지고 있으며 ‘원래의 상태를 유지하려는 성질’을 가지고 있다. 즉, 질량으로 인해 힘이 한 쪽방향으로 쏠리도록(관성) 유지되면 스프링은 그 반대 방향으로 귀환(탄성)하게 하는 성질을 계속 가하므로 기준점을 중심으로 운동이 반복하게 되는 것이다.

이것이 바로 진동의 물리적 정의와 같게 되는 것이다.

https://contents.premium.naver.com/bisope/visope/contents/240117161017826ut

베어링은 회전부와 비회전부를 연결하는 중매자이자 관절

​애초에 회전하지 않아도 되는, 움직일 필요가 없는 고정된 부품이거나 물건이라면 베어링이라는 부품자체가 필요가 없습니다. 베어링은 회전부와 비회전부를 연결하는 부품이니까 회전부가 비회전부에 잘 붙어있게 끔 하는 역할을 하지요. 이렇다면, 단순히 생각만 해봐도 마찰이 심할 것이고 열도 있을 것이라서 자주 고장이 날 수 있는 역할임에는 당연합니다. 그런데 만약 ....

https://contents.premium.naver.com/bisope/visope/contents/240229072553542zs

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2019년 7월 27일 토요일

감쇠7-임계감쇠계수의 의미

감쇠7-임계감쇠계수의 의미
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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.


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 감쇠진동의 감소진동의 구성 4요소임계감쇠감쇠비자이크시

2015년 6월 8일 월요일

임계 주파수, 임계속도, 위험속도 (Critical frequency, Critical speed)

임계 주파수, 임계속도, 위험속도 (Critical frequency, Critical speed)

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모든 변하는 것에는 미리 정해 높았던, 갑자기 발생하던 한계점(인계점, Critical point)이라는 것이 존재하게 된다. 물이 얼거나 끓기 시작하는 점도 그렇게 부르고 법규로 지키자고 정해놓은 것도 한도라고 한다. 진동에서도 있다. 주기적으로 진동하며 감쇠하는 상태와 진동이 없이 감쇠하는 상태의 경계를 임계감쇠(Critical damping)라고 한다. 그리고 임계속도(Critical speed)도 있다. 진동이 문제가 되는 것은 항상 결론에는 얼마나 진폭이 큰가?를 한정하는 것이 대부분 이므로 과연 어떠한 경우에 이 진폭이 크게 상승하는지가 관심사항이 된다
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Critical Frequency & Critical Speed


고유주파수(Natural frequency)와 가진주파수(Operational frequency)가 일치할 경우 공진(Resonance)라고 하는데 이 때에는 진폭이 크게 상승하게 된다. 고유주파수는 기계나 구조의 경우 감추어져 있는 원래의 그 성질을 말하지만 가진주파수는 가동을 하면서 변동시킬 수 있는 경우(가변속기기)이므로 이 가진 또는 회전주파수가 고유주파수에 일치하게 되는 그 때의 주파수를 바로 임계주파수 혹은 한계주파수라고 한다. 이때는 보통 1차 진동모드(Mode)의 고유주파수만을 의미하기도 한다.

범위를 넓혀서 진동과 음향까지로 단어를 확대하면 다음의 두 가지를 더 생각할 수 있는데 첫째로 음향계에서의 임계주파수는 계의 고유음향주파수와 일치하는 가진주파수를 의미하며 예를 들면 도파관(Waveguide)의 경우 차단주파수(Cut-off frequency)라고도 일컫는다. 이 주파수 이하는 고체음(Structure borne)이 전파되지 않는다. 두 번째는 진동계와 음향계가 연성(coupling)된 경우로 유연한 격벽에 음파가 입사되었을 때 표면을 따라 전파되는 굴곡파(Flexural wave)가 발생되어 입사음파와 파장이 같아져서 공진을 유발하는 상태의 주파수이다. 이때는 물론 격벽이 음파를 전혀 차단하지 못하는 상태이다.

실제로 터빈, 발전기 등 회전체에서 회전자(Rotor)가 고유주파수(회전체, 고정자 또는 기타 구조가 가지고 있는)와 일치하는 속도로 회전하면 공진현상이 유발되어 회전체가 상당히 위험한 상황이 되는데 진동이 심하면 이를 감지하여 발전소의 가동을 중지시킬 수 도 있는 상태에 이르는데 이를 위험속도라고 부른다. 이때에는 회전체 운전시 위험속도보다 낮은 영역에서 운전하든가 가능한 빨리 위험속도 영역을 탈출하여 위험속도 이상에서 운전하도록 해야 하는데 후자의 운전방법이 발전소에서 사용하는 대부분의 운전방법에 해당된다
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