정의: 자연 진동수란 무엇인가?

빠른 답변

고유 진동수 진동수는 기계 시스템이 평형 위치에서 벗어난 후 자유롭게 진동하는 주파수입니다. 이는 시스템의 특성에 의해 결정됩니다. 대량의 및 단단함: 에프n = (1/2π) × √(k/m), 여기서 k는 강성(N/m)이고 m은 질량(kg)입니다. 외부 힘의 주파수가 고유 주파수와 일치할 때, 공명 이러한 현상이 발생하면 진동 진폭이 10~50배 증가하여 치명적인 고장을 일으킬 수 있습니다. 회전 기계에서 이러한 현상이 발생합니다. 임계 속도 (RPM) = fn × 60. 빠른 현장 추정에는 정적 처짐을 사용합니다. 에프n ≈ 15.76 / √δmm.

A 고유 진동수 진동수는 물리적 물체 또는 시스템이 평형 위치에서 벗어나 외부 구동력 없이 자유롭게 진동할 때 발생하는 특정 진동수입니다. 이는 물체의 고유하고 근본적인 속성으로, 전적으로 물리적 특성, 특히 평형 상태의 안정성에 의해 결정됩니다. 대량의 (관성)과 그 단단함 (탄성). 기타 줄부터 다리, 기계 지지대까지 모든 물리적 물체는 하나 이상의 고유 진동수를 가지고 있습니다.

자연 진동수는 때때로 이렇게 불리기도 합니다. 고유진동수 (독일어 "eigen"에서 유래했으며, "자신의" 또는 "특징적인"을 의미합니다.) 그리고 이에 해당하는 진동 패턴을 라고 합니다. 모드 모양 또는 고유모드. 기계 받침대와 같은 복잡한 구조는 수백 개의 고유 진동수를 가질 수 있으며, 각 진동수는 굽힘, 비틀림, 진동, 흔들림 등과 같은 고유한 변형 패턴과 연관되어 있습니다.

진동 분석에서 고유 진동수가 중요한 이유

회전 기계에서 진동 문제는 과도한 가진력(예: 불균형) 때문이 아니라, 가진 주파수가 구조물의 고유 진동수와 우연히 일치하는 경우에 자주 발생합니다. 불균형 정도가 허용 가능한 수준이더라도 기계가 구조적 공진 주파수에서 또는 그 근처에서 작동하면 파괴적인 진동이 발생할 수 있습니다. 따라서 원인을 알 수 없는 높은 진동을 조사할 때 고유 진동수를 파악하는 것은 가장 중요한 진단 단계 중 하나입니다.

질량, 강성 및 고유 진동수의 관계

질량, 강성 및 고유 진동수 사이의 기본적인 관계는 진동 공학에서 가장 중요한 개념 중 하나입니다. 이는 직관적이면서도 수학적으로 정확합니다.

직관적 이해

  • 강성(k): 더 단단한 물체는 다음과 같은 특징을 가지고 있습니다. 더 높은 고유 진동수. 기타 줄을 생각해 보세요. 줄을 조이면(장력/강성이 증가하면) 음높이(진동수)가 높아집니다. 같은 길이의 두꺼운 강철 빔은 얇은 알루미늄 스트립보다 훨씬 높은 진동수로 진동합니다.
  • 질량(m): 더 거대한 물체는 낮추다 고유 진동수. 책상 가장자리에 걸쳐 있는 자를 생각해 보세요. 길고 무거운 자는 짧고 가벼운 자보다 더 느리게 진동합니다(진동수가 더 낮습니다). 구조물에 무게를 더하면 항상 고유 진동수가 낮아집니다.

기본 공식

단순한 단일 자유도(SDOF) 시스템, 즉 스프링에 연결된 질량의 경우 감쇠가 없는 고유 진동수는 다음과 같습니다.

감쇠되지 않은 고유 진동수
에프n = (1 / 2π) × √(k / m)
에프n 단위는 Hz, k는 N/m, m은 kg입니다. 또한: ωn = √(k/m) (rad/s)

이 공식은 실질적인 측면에서 매우 중요한 의미를 지닙니다.

  • To 증가하다 에프n 2배로 늘리려면 (제곱근 때문에) 강성을 4배로 늘리거나 질량을 4배로 줄여야 합니다.
  • To 감소하다 에프n 2배로 줄이려면 강성을 4배로 줄이거나 질량을 4배로 늘려야 합니다.
  • 강성 및 질량의 변화는 다음과 같습니다. 수확 체감의 법칙f의 각 두 배n 매개변수를 4배 변경해야 합니다.

정적 처짐 단축법

진동 공학에서 가장 유용한 실제 공식 중 하나는 고유 진동수와 중력에 의한 정적 처짐을 직접적으로 연관시키는 것입니다.

정적 변형으로부터 얻은 고유 진동수
에프n = (1 / 2π) × √(g / δ) ≒ 15.76 / √δ
에프n 주파수(Hz), δ는 mm, g = 9810 mm/s²입니다. 빠른 계산에 매우 유용합니다!

정적 처짐은 측정이나 추정이 비교적 쉽기 때문에 이 방법은 매우 유용합니다. 기계의 무게로 인해 구조물이 얼마나 처지는지 측정하기만 하면 됩니다. 지지대에서 1mm 처진 기계의 수직 고유 진동수는 약 15.8Hz(948RPM)입니다. 0.25mm 처진 기계의 경우 f는n 약 31.5Hz (1890RPM).

빠른 현장 견적

계측기 없이 빠르게 고유 진동수를 추정해야 하시나요? 기계의 베어링 하우징 아래에 다이얼 게이지를 놓고 기계 무게가 가해졌을 때(예: 설치 중) 발생하는 정적 변형을 관찰하십시오. 공식은 f입니다.n ≈ 15.76/√δmm 이는 기본 수직 진동수에 대한 놀라울 정도로 정확한 첫 번째 근사치를 제공합니다.

다중 자유도

실제 구조물은 단순한 단일 자유도 시스템이 아닙니다. 여러 질량이 분포 강성을 통해 연결되어 있어 수많은 고유 진동수를 갖습니다. 탄성 지지대 위에 놓인 단순한 강체는 6개의 자유도에 해당하는 6개의 고유 진동수를 가집니다. 3개의 병진 운동(수직, 수평, 축 방향)과 3개의 회전 운동(롤, 피치, 요)입니다. 유연한 구조물은 무수히 많은 모드를 가지지만, 실제적인 고려 사항은 보통 가장 낮은 몇 개의 모드에 한정됩니다.

핵심 원칙은 다음과 같습니다. 고유 진동수의 개수는 모델의 자유도 개수와 같습니다.. 10개의 집중 질량으로 모델링된 단순보는 10개의 고유 진동수를 가지지만, 10,000개의 절점을 가진 유한 요소 모델은 30,000개(절점당 3개의 자유도)의 고유 진동수를 가지게 됩니다. 하지만 실제로 관심 있는 진동수 범위에 속하는 것은 수십 개에 불과할 수 있습니다.

감쇠의 효과

실제 시스템에는 항상 어느 정도의 감쇠가 존재합니다. 마찰, 재료의 이력 현상, 주변 구조물로의 복사열 방출, 유체 저항 등이 그 예입니다. 감쇠에는 두 가지 효과가 있습니다.

  • 실제 공진 주파수를 약간 낮춥니다. 감쇠된 고유 진동수는 f입니다.디 = fn × √(1 − ζ²), 여기서 ζ는 감쇠비입니다. 일반적인 기계 구조(ζ = 0.01–0.05)의 경우 이 효과는 무시할 수 있으며, 0.1% 감소 미만입니다.
  • 공진 시 진폭을 제한합니다. 감쇠가 없다면 이론적으로 공진 진폭은 무한대가 될 것입니다. 공진 시 증폭 계수 Q(품질 계수)는 대략 Q = 1/(2ζ)입니다. ζ = 0.02인 약한 감쇠 구조의 경우 Q = 25가 되는데, 이는 공진 시 진동 진폭이 공진이 아닐 때보다 25배 크다는 것을 의미합니다. 따라서 아주 작은 불균형이라도 임계 속도에서 엄청난 진동을 발생시킬 수 있습니다.

고유 진동수와 공명: 중요한 연관성

고유진동수라는 개념은 공학에서 매우 중요한데, 이는 그것이 특정 현상과 직접적으로 연결되어 있기 때문입니다. 공명.

공명이란 무엇인가?

공진은 주기적인 외부 힘이 시스템의 고유 진동수와 같거나 매우 가까운 주파수로 시스템에 가해질 때 발생합니다. 이러한 경우 시스템은 외부 힘으로부터 에너지를 최대한 효율적으로 흡수하여 진동 진폭이 급격하게 증가합니다. 외부 힘이 가해지는 각 주기는 시스템의 고유 진동과 정확히 동기화되어 시스템에 에너지를 추가하며, 감쇠에 의해 더 이상의 진폭 증가가 제한되거나 구조물이 파손될 때까지 진폭이 주기적으로 증가합니다.

증폭 계수

공진 시 진동 증폭은 시스템의 감쇠에 크게 좌우됩니다. 동적 증폭 계수(DMF)는 동일한 힘이 가해졌을 때 발생하는 정적 변형에 비해 동적 응답이 얼마나 더 큰지를 나타냅니다.

동적 확대 계수
DMF = 1 / √[(1 − r²)² + (2ζr)²]
r = f강제/에프n (주파수 비율), ζ = 감쇠비. r = 1일 때: DMF ≈ 1/(2ζ)
감쇠비(ζ) 일반적인 시스템 Q 인자 (≈ 1/2ζ) 공진 시 증폭
0.005 용접된 강철 구조물, 감쇠되지 않음 100 100배 정적 처짐
0.01 철골 구조, 볼트 연결 50 50배 정적 처짐
0.02 일반적인 기계 구조 25 25배 정적 처짐
0.05 콘크리트 기초, 볼트 체결식 10 10배 정적 처짐
0.10 고무 마운트, 우수한 감쇠 성능 5 5배 정적 처짐
0.20 감쇠율이 매우 높은 (점성 댐퍼) 2.5 2.5배 정적 처짐

공명이 위험한 이유

공진은 특히 위험한데, 진동 진폭이 외력의 크기만을 기준으로 예상되는 값보다 10~100배 더 커질 수 있기 때문입니다. 비공진 속도에서 1mm/s의 진동을 발생시키는 50µm의 불균형 편심을 가진 로터는 공진 시 25~50mm/s의 진동을 발생시킬 수 있으며, 이는 베어링 파손, 볼트 피로, 용접부 균열, 그리고 연쇄적인 장비 고장을 유발하기에 충분합니다.

역사적 사례 — 타코마 내로우즈 다리 (1940년)

타코마 내로우즈 다리 붕괴는 공학 역사상 가장 극적인 공진 현상 사례 중 하나로 남아 있습니다. 다리의 비틀림 고유 진동수에 가까운 주파수의 바람이 교량 상판을 진동시켜 진폭을 점차 증가시키다가 결국 구조적 파괴를 초래했습니다. 이 사건은 교량 공학에 근본적인 변화를 가져왔으며 전 세계 모든 구조 동역학 강의에서 연구되고 있습니다. 현대 엔지니어들은 구조물이 예측 가능한 가진 주파수를 피해 설계되도록 하기 위해 모달 해석을 일상적으로 수행합니다.

회전 기계의 임계 속도

회전 기계에서 고유 진동수의 가장 중요한 발현은 다음과 같습니다. 임계 속도 — 축의 회전 주파수(1×RPM)가 로터-베어링-지지 시스템의 고유 진동수와 일치하는 회전 속도. 기계가 임계 속도에서 작동할 때, 1× 불균형력이 고유 진동수를 여기시켜 심각한 공진 진동을 발생시킵니다.

임계 속도의 유형

  • 강체 임계점: 축 회전 속도가 베어링 지지대에서 회전자의 고유 진동수와 일치하고 축 자체가 거의 직선 상태를 유지할 때 이러한 현상이 발생합니다. 이는 일반적으로 제1 및 제2 임계 모드(바운스 및 로킹 모드)이며 낮은 속도에서 발생합니다. 강체 임계 모드는 베어링 강성 또는 지지 구조의 질량을 변경하여 수정할 수 있습니다.
  • 유연 회전자 중요 요소(굽힘 중요 요소): 축 회전 속도가 축 굽힘 변형과 관련된 고유 진동수와 일치할 때 발생합니다. 첫 번째 굽힘 임계 현상은 일반적으로 축이 반정현파 형태로 휘어지는 것입니다. 이러한 현상은 축 중앙부에서 큰 처짐을 유발하고 베어링 변경만으로는 제어할 수 없기 때문에 더욱 위험하며, 축 형상 자체를 수정해야 합니다.

분리 여백

산업 표준(예: API 610, API 617)은 최소 요구 사항을 제시합니다. 분리 마진 작동 속도와 임계 속도 사이:

  • API의 일반적인 요구 사항: 작동 속도는 모든 측면 임계 속도(감쇠 없음)로부터 최소 15~20% 이상 떨어져 있어야 합니다.
  • 일반적인 모범 사례: 최소 마진은 20%이며, 중요 장비의 경우 30%가 권장됩니다.
  • VFD 구동 장비: 가변 주파수 드라이브는 작동 속도를 변경하여 중요 지점을 빠르게 통과할 수 있습니다. 따라서 전체 작동 범위를 점검하고, 범위 내의 중요 지점을 식별하여 제외하거나 빠른 전환을 프로그래밍해야 합니다.
필드 밸런싱에 대한 실질적인 의미

임계 속도 근처(하지만 안전 범위 내에서 임계 속도 이상)에서 작동하는 기계를 현장에서 밸런싱할 때, 불균형과 진동 응답 간의 위상 관계는 "공진 이하" 기계에서 예상되는 것과 다릅니다. 진동 신호는 불균형 지점보다 90~180° 앞서 나타날 수 있으며, 동위상이 아닐 수 있습니다. 밸런싱 장비 이 시스템은 시험 가중치 반응 측정을 통해 이를 자동으로 처리하지만, 분석가는 임계점 근처에서의 작동이 단순 벡터 분석을 복잡하게 만든다는 점을 인지해야 합니다.

자연 주파수는 어떻게 식별되는가?

기계나 구조물의 고유 진동수를 파악하는 것은 기본적인 진단 기술입니다. 간단한 방법부터 정교한 방법까지 다양한 방법이 있습니다.

1. 충격 시험(충격 시험)

구조물의 고유 진동수를 확인하는 가장 일반적이고 실용적인 실험 방법입니다. 이 절차는 기계나 구조물을 (정지 상태일 때) 타격하는 것을 포함합니다. ~ 아니다 계측 장비가 장착된 충격 해머로 구조물을 두드리고 가속도계로 그로 인한 진동을 측정합니다. 해머 타격은 넓은 주파수 범위에 걸쳐 동시에 에너지를 전달하며, 구조물은 자연스럽게 고유 주파수에서 "진동"하여 결과적인 FFT 스펙트럼에 뚜렷한 피크를 생성합니다.

실제 절차

장비를 준비하세요

관심 지점(일반적으로 베어링 하우징 또는 지지 구조물)에 가속도계를 설치합니다. 충격 시험용으로 구성된 FFT 분석기 또는 데이터 수집기(시간 영역 트리거, 적절한 주파수 범위, 일반적으로 구조적 공진의 경우 0~1000Hz)에 연결합니다.

망치 끝 부분을 선택하세요

경도가 다른 임팩트 해머 팁은 서로 다른 주파수 범위를 가진 진동수를 발생시킵니다. 부드러운 고무 팁은 0~200Hz, 중간 경도의 플라스틱 팁은 0~500Hz, 단단한 강철 팁은 0~5000Hz의 주파수 범위를 발생시킵니다. 특정 테스트에 필요한 주파수 범위를 커버하는 팁을 선택하십시오.

파업과 기록

구조물을 한 번에 깨끗하고 강하게 타격하십시오. 두 번 타격(튕겨 오르는 현상)은 피하십시오. 분석기는 충격과 그로 인한 자유 진동 감쇠를 보여주는 시간 파형을 기록해야 합니다. 이 응답의 FFT를 계산하면 고유 진동수가 피크로 나타납니다.

평균 다중 히트

신호 대 잡음비를 개선하고 일관성을 확인하려면 3~5회 평균값을 구하십시오. 주파수 응답 함수(FRF)가 측정값 간에 크게 차이가 나는 경우, 중복 측정, 가속도계 장착 불량 또는 경계 조건 변화를 확인하십시오.

자연 주파수 식별

고유 진동수는 FRF 크기 플롯에서 피크로 나타납니다. 위상 플롯(고유 진동수는 180° 위상차를 보임)과 코히어런스 함수(고유 진동수에서 1.0에 가까워야 함)를 사용하여 확인하십시오. 진동수를 기록하고 작동 속도 및 고조파와 비교하십시오.

현장에서 배우는 범프 테스트 팁

기계를 사용할 때는 항상 범프 테스트를 실시하십시오. 조립됨 하지만 실행 중이 아님. 로터를 제거하면(질량 변화) 또는 기계가 작동 중일 때(자이로스코프 효과, 속도에 따른 베어링 강성 변화, 열 효과) 고유 진동수가 크게 변할 수 있습니다. 모든 관련 모드를 찾기 위해 여러 방향(수직, 수평, 축 방향)에서 테스트를 수행하십시오. 구조적 변경 후에는 변경 사항이 원하는 효과를 가져왔는지 확인하기 위해 테스트를 반복하십시오.

2. 가속/감속 테스트

작동 중인 기계의 경우, 가속 또는 감속 테스트는 회전력에 의해 여기되는 고유 진동수를 식별하는 가장 실용적인 방법입니다. 기계의 속도가 변함에 따라 1배 불균형력(및 기타 속도 의존적 힘)은 다양한 주파수 범위를 통과합니다. 강제 진동수가 고유 진동수를 교차할 때 진동 진폭에 뚜렷한 피크가 나타나는데, 이를 통해 해당 고유 진동수를 식별할 수 있습니다. 임계 속도.

이 시험에서는 진동 진폭과 위상을 축 회전 속도와 연관시키기 위해 진동 측정과 회전 속도계 신호(키페이저)를 동시에 측정해야 합니다. 데이터는 일반적으로 보드 선도(진폭 및 위상 대 회전 속도) 또는 극좌표 선도(진폭 × 위상 벡터 대 회전 속도)로 표시됩니다. 두 선도 모두 임계 속도에서 진폭이 최대치를 나타내고 위상이 약 180°만큼 변하는 것을 명확하게 보여줍니다.

3. 폭포/계단식 그래프 분석

폭포형(또는 캐스케이드형) 플롯은 엔진 가속 또는 감속 시 서로 다른 속도로 측정한 여러 FFT 스펙트럼을 3차원으로 표현한 것입니다. 이 플롯은 주파수(가로축), 진폭(세로축), 속도(세로축)를 표시합니다. 형식은 다음과 같습니다.

  • 속도에 따라 달라지는 선 (주문은) 1×, 2×, 3× 등과 같이 대각선으로 표시되며, 속도가 증가함에 따라 오른쪽으로 이동합니다.
  • 고유 진동수 수직 봉우리 형태로 나타나며(속도와 관계없이 고정된 주파수) 속도가 변해도 움직이지 않습니다.
  • 공명 속도에 따라 달라지는 순서선이 고유 진동수를 가로지르는 지점에서 국부적인 진폭 급증이 나타납니다.

이는 속도에 따라 발생하는 진동(불균형, 정렬 불량 등)과 구조적 공진 문제를 구분하는 데 가장 강력한 진단 도구 중 하나입니다.

4. 유한 요소 해석(FEA)

설계 단계에서 엔지니어는 컴퓨터 모델을 사용하여 부품, 기계 및 지지 구조물을 제작하기 전에 고유 진동수를 예측합니다. 유한 요소 해석(FEA)은 구조물을 수천 개의 작은 요소로 이산화하고, 정확한 재료 특성(밀도, 탄성 계수, 푸아송 비)을 적용하고, 경계 조건(볼트 연결, 베어링 지지대, 기초)을 모델링하고, 고유값 문제를 풀어 고유 진동수와 모드 형상을 추출합니다.

유한요소해석(FEA)은 다음과 같은 경우에 매우 유용합니다:

  • 제작 전에 공진 문제를 방지하도록 구조를 설계합니다.
  • "만약에" 분석을 수행해 봅시다. 보강재를 추가하면 어떻게 될까요? 베어링 간격을 변경하면 어떻게 될까요? 다른 재료를 사용하면 어떻게 될까요?
  • 실험적으로 검증하기 어려운 복잡한 형상의 모달 거동 예측
  • 측정된 고유 진동수와 예측된 고유 진동수를 상관시켜 실험 결과를 검증합니다.

5. 작동 모달 해석(OMA)

OMA(Optical Mode Assessment)는 제어된 가진(해머 또는 셰이커) 없이 작동 중인 기계의 응답 데이터만을 이용하여 고유 진동수와 모드 형상을 추출하는 비교적 최신 기술입니다. OMA는 기계의 작동력을 "백색 잡음" 가진으로 처리하는 고급 알고리즘(예: 확률적 부분 공간 식별)을 사용합니다. 이 기술은 범프 테스트를 위해 가동을 중단할 수 없는 대형 또는 중요 장비, 혹은 작동 경계 조건이 정지 조건과 크게 다른 경우에 특히 유용합니다.

산업 기계 분야의 실제 사례

사례 1: 수직 펌프의 과도한 진동

문제: 1780 RPM(29.7 Hz)으로 작동하는 수직 터빈 펌프에서 모터 상단은 1× RPM에서 12 mm/s의 진동을 나타냅니다. 밸런싱 작업을 통해 진동을 일시적으로 줄일 수 있지만 몇 주 내에 다시 발생합니다.

조사: 모터/펌프 어셈블리에 대한 범프 테스트 결과 고유 진동수가 28.5Hz로 나타났으며, 이는 작동 속도보다 4% 낮은 값입니다. 시스템이 공진 대역에서 작동하고 있는 것입니다.

솔루션: 모터 받침대에 강철 지지대를 추가하여 강성을 높였습니다. 개조 후 충격 시험 결과 고유 진동수가 42Hz(작동 속도 이상에서 42%)로 이동한 것으로 나타났습니다. 진동은 별도의 밸런싱 조정 없이 2.5mm/s로 감소했으며, 이는 근본 원인이 불균형이 아닌 공진이었음을 확인시켜 줍니다.

사례 2: 팬 기반 공명

문제: 강철 프레임 기초 위에 설치된 대형 유도 통풍 팬이 990RPM(16.5Hz)으로 회전하고 있다. 기초는 1×RPM에서 8mm/s의 진동을 보이는 반면, 팬 자체의 베어링 하우징에서는 2mm/s의 진동만 나타난다.

조사: 기초가 팬(진동원)보다 더 많이 진동하는 것은 전형적인 공진 현상의 징후입니다. 충격 시험 결과 기초의 횡방향 고유 진동수는 17.2Hz로, 작동 속도의 4% 범위 내에 있는 것으로 나타났습니다.

솔루션: 고려된 두 가지 옵션: (1) 기초에 질량 추가(f 감소)n(2) 강성을 추가합니다(f를 높입니다).n). 기초 프레임에 가로 보강재를 추가하여 높이를 높입니다.n 24Hz까지. 기초 진동은 1.8mm/s로 감소합니다.

사례 3: 펌프 BPF에서의 배관 공진

문제: 1480RPM으로 회전하는 5날개 원심펌프에 연결된 배관에서 123Hz(날개 통과 주파수 24.7Hz의 5배)의 심한 진동이 발생합니다. 배관 클램프가 풀리고 용접된 지지대에 피로 균열이 나타납니다.

조사: 해당 배관 구간에 대한 범프 테스트 결과 120Hz의 고유 진동수가 나타났는데, 이는 펌프 블레이드 통과 주파수(5×RPM = 123Hz)와 거의 정확히 일치합니다.

솔루션: 중앙부에 추가 파이프 지지대를 설치하여 스팬의 고유 진동수를 185Hz로 높였습니다. 또는 일부 설치의 경우 파이프의 배마디에 동조형 진동 흡수기(동적 흡수기)를 추가하는 것이 효과적일 수 있습니다. 지지대 추가 후 파이프 진동은 85% 감소합니다.

공명 문제 방지 전략

공진 문제를 해결하는 가장 좋은 시기는 설계 단계이지만, 현장에서도 수정할 수 있습니다. 기본적인 전략은 세 가지가 있습니다.

1. 디튠 — 고유 주파수 변경

고유 진동수를 여기 진동수에서 멀리 떨어뜨려야 합니다. 최소 이격 거리(일반적으로 20~30%)가 필요합니다. 옵션은 다음과 같습니다.

  • 강성 증가: 보강재, 보강판, 거셋, 더 두꺼운 판 또는 콘크리트 충전재를 추가하십시오. 이렇게 하면 높이가 높아집니다.n. 작동 속도 이하에서 공진하는 구조물에 대한 가장 일반적인 해결책입니다.
  • 질량 추가: 추가적인 질량(강판, 콘크리트)을 부착합니다. 이렇게 하면 f 값이 낮아집니다.n. 고유 진동수가 여기 진동수보다 약간 높을 때, 즉 여기 진동수를 낮추기가 더 쉬울 때 사용됩니다.
  • 베어링 강성 조정: 축의 중요 부품의 경우, 베어링 간극, 예압 또는 종류를 변경하면 중요 속도가 달라질 수 있습니다. 강성이 높은 베어링은 중요 속도를 높이고, 연성이 높은 베어링은 중요 속도를 낮춥니다.
  • 축 형상 변경: 굽힘 임계점의 경우, 축 직경이 증가하면 임계 속도가 높아집니다(강성이 질량보다 빠르게 증가함). 베어링 간격이 짧아지는 것도 임계점을 높입니다.

2. 감쇠 - 공진 시 진폭 감소

고유 진동수를 가진 주파수에서 벗어나게 할 수 없다면, 공진 진폭을 제한하기 위해 감쇠를 추가하십시오. 다음과 같은 방법들이 있습니다.

  • 제한층 감쇠: 구조판 사이에 점탄성 소재를 끼워 넣는 방식 - 패널 및 하우징 공진 현상에 매우 효과적
  • 점성 댐퍼: 터보 기계의 베어링 지지대에 흔히 사용되는 스퀴즈 필름 또는 점성 댐퍼
  • 튜닝된 진동 흡수 장치: 진동하는 구조물에 문제 주파수에 맞춰 조정된 질량-스프링 시스템이 부착됩니다. 흡수기는 구조물의 진동과 반대 위상으로 진동하여 목표 주파수에서 구조물의 움직임을 상쇄합니다.
  • 볼트 체결부: 볼트 체결부 수를 늘리면 (용접부 대비) 체결면에서의 미세 미끄러짐을 통해 마찰 감쇠 효과가 발생합니다.

3. 가진력을 줄인다

튜닝을 조정하거나 감쇠시키는 것이 현실적으로 불가능하다면, 강제력의 크기를 줄이십시오.

  • 더 나은 균형: 더 단단한 균형 조정을 통해 1배 여기를 줄입니다. G등급 — 공진 상태가 아니더라도, 이는 공진을 일으키는 데 필요한 힘을 감소시킵니다.
  • 정밀 정렬: 정렬 불량으로 인한 2배 여기를 줄입니다.
  • 속도 변경: 기기가 VFD(가변 주파수 드라이브)로 구동되는 경우, 작동 범위에서 공진 속도를 제외하거나 공진 대역을 빠르게 통과하도록 프로그래밍하십시오.
  • 격리: 진동 차단 장치를 설치하여 진동이 공진 구조물에 도달하는 것을 방지하십시오.
20% 경험 법칙

실제로는 모든 고유 진동수와 주요 여기 진동수 사이에 최소 20%의 간격을 확보하는 것을 목표로 해야 합니다. 중요 응용 분야(발전, 해양, 항공우주)의 경우 30% 이상이 바람직합니다. 이는 1×RPM뿐만 아니라 2×(정렬 불량), 블레이드/베인 통과 진동수, 기어 맞물림 진동수 및 기타 모든 주기적 여기 진동수에도 적용됩니다. 포괄적인 공진 회피 분석은 다음과 같은 사항을 비교합니다. 모두 여기 주파수 대 모두 시스템 내의 고유 진동수.

진동 분석 및 기계 신뢰성 엔지니어링 실무에서 고유 진동수와 공진 사이의 위험한 관계를 이해하는 것은 매우 중요합니다. 모든 진동 분석가는 시험을 통해 고유 진동수를 식별하고, 작동 조건과의 관계를 해석하며, 공진이 진동 문제의 원인으로 밝혀졌을 때 적절한 시정 조치를 권고할 수 있어야 합니다.

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