자기 여기 진동 이해

1. 정의: 자기 여기 진동이란 무엇인가?

자기 여기 진동 (자체 유도 진동 또는 불안정 진동이라고도 함)은 시스템의 운동이 그 운동을 유지하거나 증폭시키는 힘을 유도하는 특히 위험한 유형의 진동입니다. 이는 외부 강제 주파수의 상응하는 증가 없이도 진동의 진폭이, 때로는 치명적인 수준까지 증가할 수 있는 피드백 루프를 생성합니다.

이는 강제 진동과 근본적으로 다릅니다. 불균형 또는 정렬 불량진동은 특정 주기적 입력(강제 주파수)에 대한 직접적인 반응입니다. 자려 시스템에서는 진동이 자체적인 구동력을 생성합니다.

2. 피드백 루프 메커니즘

자기 여기 진동의 메커니즘은 다음과 같이 요약될 수 있습니다.

1. 시스템(예: 베어링의 회전자)이 움직이고 있습니다.
2. 작고 무작위적인 교란은 약간의 변위나 속도 변화를 일으킵니다.
3. 이러한 운동의 변화는 시스템에 작용하는 힘(예: 베어링의 유체 압력 또는 공구의 절삭력)을 변경합니다.
4. 중요한 점은, 이 변화된 힘이 시스템에 *에너지를 더하는* 방식으로 작용하여 구성 요소를 이미 가고 있던 방향으로 더욱 밀어붙인다는 것입니다.
5. 운동이 증가하면 더 큰 힘이 발생하고, 이로 인해 더 많은 에너지가 추가됩니다.

이 피드백 루프는 진동이 시스템의 비선형성(예: 갑자기 멈추는 경우)으로 인해 제한을 받거나 실패로 이어질 때까지 커지게 합니다.

3. 자기 여기 진동의 일반적인 예

기계 진단에서 잘 알려진 몇 가지 현상은 자체 여기 진동의 전형적인 예입니다.

• 오일 휩과 오일 휩: 회전 기계에서 가장 흔한 예입니다. 유체 필름 저널 베어링에서 회전하는 축은 오일 쐐기를 생성합니다. 외란으로 인해 오일 쐐기 자체가 베어링 주위를 회전(와류)하기 시작할 수 있습니다. 이 와류의 압력이 축을 밀어 와류에 더 많은 에너지를 더합니다. 결과적으로 발생하는 진동은 회전 속도가 아닌, 동기 주파수(일반적으로 0.42~0.48X)에서 발생합니다. 달리기 속도).
• 가공에서의 채터: 금속 절삭(선반 가공 또는 밀링 가공)에서 절삭 공구가 진동하기 시작하면 채터링(떨림) 현상이 발생합니다. 이 진동으로 인해 절삭되는 칩의 두께가 변합니다. 칩 두께의 변화는 절삭력의 변동을 초래하고, 이 변동하는 힘은 공구의 진동에 에너지를 되돌려 보내 격렬한 채터링 현상을 발생시킵니다.
• 공기역학적 플러터: 비행기 날개의 진동은 날개의 굽힘과 비틀림 운동으로 인해 공기역학적 형상이 변하는 현상입니다. 이러한 형상 변화는 공기압을 변화시켜 날개의 운동에 에너지를 더하게 되는데, 제대로 제어하지 않으면 치명적인 고장으로 이어질 수 있습니다.
• 로터 마찰: 로터가 고정된 부품과 접촉하는 현상입니다. 마찰로 인한 마찰은 로터를 가열하여 휘게 만들 수 있습니다. 이러한 휘어짐은 마찰력을 증가시키고, 이로 인해 열과 휘어짐이 증가하여, 결국 고착으로 이어질 수 있는 피드백 루프를 생성합니다.

4. 주요 특징 및 진단

자체 여기 진동은 종종 뚜렷한 특성을 갖습니다. FFT 스펙트럼:

• 비동기 주파수: 진동은 일반적으로 주행 속도의 정수배 또는 고조파가 아닙니다. 종종 다음과 같은 경우에 발생합니다. 하위 동기식 빈도.
• 불안정: 진폭은 매우 불안정할 수 있으며 작동 조건(속도, 온도, 부하)의 작은 변화에도 빠르게 증가할 수 있습니다.
• 갑작스러운 발병: 진동은 기계가 특정 속도 또는 부하 임계값을 넘을 때까지 전혀 나타나지 않을 수도 있지만, 그 지점에서 갑자기 그리고 높은 진폭으로 나타날 수 있습니다.

자체 여기 진동을 진단하려면 이러한 특징적인 비동기 피크를 식별하고 특정 기계에서 이러한 불안정성을 일으킬 수 있는 물리적 메커니즘을 이해하는 것이 필요합니다.

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