구조 공진이란 무엇인가요? 지지 시스템 진동 • 파쇄기, 팬, 멀처, 콤바인, 샤프트, 원심분리기, 터빈 및 기타 여러 로터의 동적 밸런싱을 위한 휴대용 밸런서, 진동 분석기 "밸런셋" 구조 공진이란 무엇인가요? 지지 시스템 진동 • 파쇄기, 팬, 멀처, 콤바인, 샤프트, 원심분리기, 터빈 및 기타 여러 로터의 동적 밸런싱을 위한 휴대용 밸런서, 진동 분석기 "밸런셋"

구조 공명이란 무엇인가? 지지 시스템 진동

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구조 공명 이해

정의: 구조 공명이란 무엇인가?

구조적 공명 는 다음과 같은 조건입니다. 진동 회전 기계의 주파수(예: 1× 주행 속도, 2× 정렬 불량, 또는 블레이드 통과 주파수)가 일치합니다. 고유 진동수 회전하지 않는 지지 구조(기계 프레임, 베이스 플레이트 포함), 받침대, 기초 또는 인근 구조물에서도 주파수 일치가 발생합니다., 공명 회전하는 부품 자체가 경험하는 것보다 훨씬 더 높은 수준으로 구조적 진동을 증폭시킵니다.

구조적 공진은 균형이 잘 잡히고 정렬이 잘 된 기계에도 심각한 진동 문제가 있는 것처럼 보이게 할 수 있기 때문에 특히 문제가 됩니다. 높은 진동은 구조 자체에서 발생하며, 반드시 로터 문제를 나타내는 것은 아니지만, 구조적 운동이 피드백되어 로터 동작에 영향을 미치고 시간이 지남에 따라 실질적인 기계적 손상을 유발할 수 있습니다.

구조적 공명이 발생하는 방식

공명 메커니즘

  1. 여기 소스: 회전 기계는 주기적인 힘을 생성합니다. 불균형, 정렬 불량 등)
  2. 힘의 전달: 이러한 힘은 베어링을 통해 지지 구조로 전달됩니다.
  3. 주파수 일치: 여기 주파수 ≈ 구조적 고유 주파수
  4. 에너지 축적: 구조는 여러 사이클에 걸쳐 에너지를 흡수합니다.
  5. 확대: 진동 진폭은 구조적 요인에 의해서만 제한되어 증가합니다. 제동
  6. 관찰된 효과: 구조는 일반적으로 입력 힘이 생성하는 것보다 5~50배 더 높은 진폭으로 진동합니다.

일반적인 주파수 범위

  • 기초 모드: 일반적인 산업 기반에는 일반적으로 5~30Hz가 사용됩니다.
  • 베이스플레이트 모드: 크기 및 구조에 따라 20~100Hz
  • 받침대 모드: 일반적인 베어링 지지대의 경우 30~200Hz
  • 프레임/커버 모드: 시트 메탈 패널 및 커버의 경우 50-500Hz

일반적인 공명 시나리오

1X 실행 속도 공명

  • 예: 1800 RPM(30 Hz)으로 작동하는 기계, 기초 고유 진동수 28-32 Hz
  • 징후: 균형이 좋은데도 진동이 매우 심함
  • 효과: 작은 잔류 불균형도 큰 구조적 움직임을 생성합니다.
  • 솔루션: 기초 강성을 변경하거나, 댐핑을 추가하거나, 작동 속도를 변경하세요.

2X 공진(정렬 불량 주파수)

  • 정렬 불량으로 인해 2배 주파수 여기가 발생합니다.
  • 2×가 구조적 모드와 일치하면 증폭이 발생합니다.
  • 높은 진동은 심각한 정렬 불량으로 잘못 진단될 수 있습니다.
  • 정렬 개선은 도움이 되지만 공명을 없애지는 못합니다.

블레이드/베인 통과 주파수 공진

  • 팬, 펌프, 터빈은 블레이드 통과 주파수(N × RPM, 여기서 N = 블레이드 수)를 생성합니다.
  • 종종 50-500Hz 범위
  • 이 주파수 범위에서 구조적 모드를 자극할 수 있습니다.
  • 고주파 덜거덕거림이나 윙윙거림

진단 식별

구조 공명의 증상

  • 불균형 진동: 베어링 진동보다 구조 진동이 훨씬 더 높습니다.
  • 좁은 속도 범위: 특정 속도에서만 높은 진동 발생(±5-10%)
  • 방향 의존성: 한 방향으로는 심각하고 수직 방향으로는 최소(모드 모양 일치)
  • 위치 의존성: 진동은 구조 표면(반파대 노드)에 따라 크게 다릅니다.
  • 최소 베어링 효과: 베어링과 로터는 구조가 심각한 경우 허용 가능한 진동을 보일 수 있습니다.

진단 검사

1. 충격 시험(충격 시험)

  • 망치로 구조물을 타격하고 반응을 측정합니다.
  • 모든 구조적 고유 진동수를 식별합니다.
  • 기계 작동 주파수와 비교
  • 구조 공명에 대한 가장 확실한 테스트

2. 측정 위치 비교

  • 베어링 하우징(소스 근처)에서 진동을 측정합니다.
  • 받침대 바닥, 바닥판, 기초에서 측정
  • 구조 진동 >> 베어링 진동인 경우 구조 공진을 나타냅니다.
  • 투과율 > 2-3은 공명 증폭을 시사합니다.

3. 작동 편향 형상(ODS)

  • 구조물의 여러 지점에서 동시에 진동을 측정합니다.
  • 구조적 동작의 애니메이션 시각화를 만듭니다.
  • 어떤 구조적 모드가 활성화되어 있는지 보여줍니다.
  • 노드와 안티노드를 식별합니다.

솔루션 및 완화책

주파수 분리

작동 속도 변경

  • 가변 속도 장비의 경우 공진에서 멀리 떨어진 곳에서 작동하십시오.
  • 속도를 조정하려면 모터 풀리 크기를 변경하세요.
  • VFD를 사용하여 비공진 속도를 선택하세요
  • 속도가 프로세스 요구 사항에 따라 결정되는 경우 실용적이지 않을 수 있습니다.

구조적 고유 진동수 수정

  • 질량 추가: 고유 진동수(f ∝ 1/√m)를 낮춥니다.
  • 강성 추가: 고유 진동수(f ∝ √k)를 높입니다.
  • 재료 제거: 어떤 경우에는 질량을 줄이면 공명이 바뀔 수 있습니다.
  • 구조적 수정: 브레이싱, 거셋 또는 보강재를 추가합니다.

댐핑 추가

제약된 레이어 감쇠

  • 구조물에 접합된 점탄성 감쇠재
  • 금속판 및 프레임에 효과적입니다.
  • 공진 피크 진폭을 줄입니다.
  • 시중에서 판매되는 댐핑 처리

튜닝된 질량 댐퍼

  • 문제가 있는 주파수에 맞춰 조정된 2차 질량-스프링 시스템 추가
  • 에너지를 흡수하고 주요 구조물의 진동을 줄입니다.
  • 효과적이지만 신중한 설계와 조정이 필요합니다.

구조용 감쇠 재료

  • 전략적 위치에 고무 패드 또는 절연체 설치
  • 표면에 적용된 댐핑 화합물
  • 관절의 마찰 댐퍼

격리

  • 기계와 기초 사이에 진동 차단 장치를 설치하세요.
  • 구조에서 기계 진동을 분리합니다.
  • 절연체의 고유진동수가 효과적일 경우 < 0.5× 여기 주파수
  • 새로운 공명 문제가 발생하지 않도록 주의 깊게 설계해야 합니다.

흥분을 줄이세요

  • 개선하다 균형 품질 1× 여기를 줄이려면
  • 2배의 여기를 줄이기 위한 정밀 정렬
  • 강제 진폭을 줄여 기계적 문제를 해결합니다.
  • 증상은 완화되지만 공명 전위는 제거되지 않습니다.

디자인에서의 예방

기초 설계 기준

  • 기초 고유 진동수 > 최대 작동 주파수의 2배(위에서 공진을 방지)
  • 또는 < 0.5× 최소 작동 주파수(격리된 기초)
  • 공진이 발생할 가능성이 있는 0.5-2.0 범위는 피하십시오.
  • 설계 단계에 동적 분석을 포함합니다.

구조 설계

  • 강제 주파수에 비해 적절한 강성을 위한 설계
  • 공진이 발생하기 쉬운 가벼운 하중의 구조물은 피하십시오.
  • 리빙과 거셋을 사용하여 빈도를 높입니다.
  • 내재적 감쇠(복합 재료, 마찰이 있는 조인트)를 추가하는 것을 고려하세요.

구조 공진은 증폭 효과를 통해 사소한 진동원을 심각한 문제로 만들 수 있습니다. 충격 시험 및 운영 측정을 통해 구조 공진을 파악하고 적절한 완화 전략을 병행하는 것은 구조 역학이 전체 기계 진동 거동에 상당한 영향을 미치는 설비에서 허용 가능한 진동 수준을 달성하는 데 필수적입니다.

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