프레임 공명 이해
정의: 프레임 공명이란 무엇인가?
프레임 공명 특정 유형입니다 구조적 공명 기계 자체의 구조적 프레임, 하우징, 케이싱 또는 인클로저가 해당 부품 중 하나에서 진동하는 경우 고유 진동수 회전하는 부품의 여기(excitation)에 반응하여 발생합니다. 지지 구조물을 포함하는 기초 또는 받침대 공진과는 달리, 프레임 공진은 기계 본체 자체, 즉 회전 부품을 둘러싸는 주철 또는 조립식 강철 구조물을 포함합니다.
프레임 공진은 팬, 송풍기, 펌프, 모터와 같이 크고 비교적 가벼운 하우징을 가진 기계에서 흔히 발생합니다. 일반적으로 과도한 소음, 커버나 패널의 눈에 띄는 진동, 그리고 높은 진동 프레임의 판독값이 실제 로터 진동과 비례하지 않습니다.
일반적인 프레임 공명 상황
모터 및 발전기 프레임
- 자연 주파수: 일반적으로 크기와 구조에 따라 50~400Hz
- 자극: 1×(불평형), 2× 라인 주파수(60Hz 모터의 경우 120Hz), 전자기력
- 증상: 프레임 진동은 베어링 진동보다 훨씬 높습니다. 들리는 윙윙거리는 소리나 윙윙거리는 소리
- 심각성: 베어링보다 프레임에서 5~10배 더 높은 진동이 발생할 수 있습니다.
팬 및 블로어 하우징
- 자연 주파수: 일반적인 산업용 팬의 경우 20~200Hz
- 자극: 블레이드 통과 빈도 (날개 수 × RPM)
- 증상: 격렬하게 진동하는 하우징 패널, 큰 공기 역학적 소음
- 특성: 특정 속도 또는 흐름 조건에서만 발생할 수 있습니다.
펌프 케이싱
- 자연 주파수: 케이스 설계에 따라 30~300Hz
- 자극: 베인 통과 주파수, 유압 맥동
- 증상: 케이싱 진동, 소음, 피로 균열 가능성
- 유압 커플링: 유체로 채워진 케이싱은 로터와 케이싱 진동을 결합할 수 있습니다.
기어박스 하우징
- 기어 메시 주파수 여기
- 프레임 고유 주파수는 종종 메시 주파수와 겹칩니다.
- 공진 시 특징적인 큰 기어 윙윙거림
진동 시그니처 및 감지
특징적인 증상
- 위치에 따라 다름: 진동은 프레임 표면 전체에 걸쳐 극적으로 다릅니다(일반적으로 10배 차이)
- 베어링 대 프레임: 프레임 진동 >> 베어링 진동 (3~10배 정도)
- 주파수별: 공진 주파수에서만; 다른 주파수는 정상입니다
- 속도 민감: 좁은 속도 범위에서 심각함(공진 속도의 ±10-20%)
- 시각적 동작: 프레임 움직임은 육안으로도 종종 볼 수 있습니다.
진단 검사
충격(충격) 테스트
- 고무망치 또는 도구로 프레임을 치다
- 측정 응답 가속도계
- 주파수 응답의 피크에서 프레임 고유 주파수 식별
- 작동 주파수(1×, 2×, 블레이드 통과 등)와 비교하세요.
이동 가속도계 조사
- 작동 중 프레임 전체의 여러 지점에서 진동을 측정합니다.
- 높은 영역과 낮은 영역을 표시하는 진동 맵을 만듭니다.
- 패턴은 모드 모양(굽힘, 비틀림, 패널 굽힘)을 나타냅니다.
- 안티노드(최대 움직임)와 노드(최소 움직임)를 식별합니다.
전달 함수 측정
- 베어링 진동(입력)과 프레임 진동(출력) 간의 일관성 측정
- 특정 주파수에서의 높은 코히어런스는 공명을 확인합니다.
- 전달 함수는 증폭 계수를 보여줍니다.
솔루션 및 완화책
강화 수정
구조적 리브 또는 거셋 추가
- 프레임 굽힘 강성 증가
- 여기 범위 이상으로 고유 진동수를 높입니다.
- 비교적 경제적이고 효과적
- 기존 장비에 추가 장착 가능
재료 두께 증가
- 프레임 벽이나 패널을 두껍게 만드세요
- 강성과 빈도가 크게 증가합니다.
- 설계 수정 및 새로운 주조/제작이 필요할 수 있습니다.
구조적 연결 및 브레이싱
- 프레임의 반대쪽을 연결하여 휘어짐을 방지합니다.
- 교차 브레이싱은 비틀림 강성을 증가시킵니다.
- 내부 수정 없이 외부에 추가 가능
대량 추가
- 낮은 고유 주파수: 여기 범위 아래에서 주파수를 낮추려면 질량을 추가하세요.
- 전략적 배치: 최대 효과를 위해 반절 위치에 질량을 추가하세요
- 조정된 질량: 신중하게 계산된 질량 추가는 특정 모드 전환에 적용됩니다.
- 트레이드오프: 무게 증가는 모든 응용 분야에 바람직하지 않을 수 있습니다.
댐핑 처리
제약된 레이어 감쇠
- 금속층 사이에 끼워진 점탄성 재료
- 대형 평면(패널, 커버)에 적용
- 공진 피크 진폭을 50-80%로 감소시킵니다.
- 20~500Hz 범위에서 효과적
자유층 감쇠
- 진동 표면에 직접 접합된 댐핑 재료
- 제약된 계층보다 간단하지만 효과는 떨어짐
- 접근성이 제한된 애플리케이션에 적합
운영상의 변화
- 속도 변경: 공진이 발생하지 않는 속도로 작동
- 강제 감소: 여기 진폭을 줄이기 위해 균형과 정렬을 개선합니다.
- 프로세스 변경 사항: 여기 주파수를 변경하기 위해 흐름, 압력 또는 부하를 변경합니다.
디자인에서의 예방
디자인 원칙
- 적절한 강성: 고유 진동수 > 2배 최고 여기 주파수를 갖는 설계 프레임
- 대량 배포: 저주파 모드를 생성하는 집중된 질량을 피하십시오.
- 리빙 및 보강: 처음부터 강화 기능을 통합하세요
- 모달 분석: 설계 중 FEA를 통해 고유 주파수를 예측하고 최적화합니다.
설계 검증
- 충격 분석을 통한 프로토타입 테스트
- 첫 번째 단위의 작동 편향 형상 측정
- 공진이 발견되면 생산 전에 설계를 수정하세요.
사례 연구
상황: 75마력 모터 구동 원심팬, 과도한 소음 및 진동
- 증상: 모터 프레임 진동 12mm/s; 베어링 진동 2.5mm/s만
- 빈도: 120Hz(60Hz 모터의 경우 2배의 라인 주파수)
- 충격 시험: 118Hz에서 공개된 프레임 고유 주파수
- 근본 원인: 전자기 강제 주파수에서 공진하는 프레임
- 솔루션: 모터 발을 엔드벨에 연결하는 4개의 각형 철제 거셋을 추가했습니다.
- 결과: 프레임 고유 주파수가 165Hz로 변경되었고 진동은 3.2mm/s로 감소했습니다.
- 비용: $200은 소재 면에서 $8,000과 비교 시 모터 교체에 적합합니다.
프레임 공진은 흔하지만 종종 잘못 진단되는 진동 문제입니다. 특징적인 증상(베어링 진동 대비 높은 프레임 진동, 주파수별, 위치별)을 파악하고 적절한 진단 기법(충격 시험, ODS 분석)을 적용하면 저렴한 비용으로 진동을 획기적으로 줄일 수 있는 맞춤형 솔루션을 구축할 수 있습니다.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 