기계진동의 발생과 소멸

기계진동의 발생과 소멸

1, 기계진동의 원인

기계의 진동은 회전체의 편심에 의하여 발생한다.

회전체가 미세한편심이 있어도 회전체의 회전속도가 빠르면 회전체의 가진력이 급격히 증가한다. 이때 회전체를 탄성이 없는 베어링으로 고정(진동학에서는 “구속”이라함)할 경우 그 진폭이 증가하여 기계진동이 발생하는 것이다.

이와같은 경우에 회전체를 자유진동시키면 회전체의 진폭이 미세함으로 충분히 무시할수있는 경우라도 회전체를 구속함으로써 진폭이 증가하여 기계진동을 유발하는 것이다.

2, 기계진동의 발생과 증폭과정

회전체가 회전축을 포한한 총 회전체의 관성모멘트중심선과 회전축의 중심선이 수학적으로 일치하지않을 경우 그 편심값을 "e"라할 때, 회전체는 관성모멘트중심선을 기준축으로하여 회전하려는 힘을 갖는다. 이때 회전체는 회전체를 고정하는 회전축과 "e"만큼의 편심이 있음으로 회전체는 베어링을 "e"만큼 공전시키려는 힘이 발생하게 된다. 이와같은 공전력이 가진력이다. 가진력은 회전체의 회전각속도(rad)의 제곱에 비례함으로 회전속도가 빠를 경우 가진력은 급격히 증가한다. 이와같이 발생된 가진력은 베어링이 탄성이 없을 경우 Frame으로 전달된다. 그러나 Frame은 베어링중심에서 비대칭형상임으로 Frame의 진동은 정현파진동이 될수없다. 따라서 회전체의 가진력과 Frame의 진동이 서로 충돌하여 그 진폭이 증가하는것이다.

※가진력의 최대값은 회전체의 관성모멘트와 각속도의 제곱에 비례한다.

진동의 발생과 소멸의 예

어떤 회전체의 편심값이 "0.01mm"이라할 때 회전축이 탄성체이고, 베어링도 탄성체임으로 예의 편심값을 충분히 흡수할 수 있다고 가정하면 회전체는 축과 베어링의 탄성효과에 의하여 자유진동 하게되고, 이때 회전체의 진폭은 회전체의 편심값과 유사한 진폭의 진동을 한다. 이와같은 미세한 진동을 충분히 무시할수 있을때 진동이 소멸된 것으로 본다.

진동의 발생과 증폭의 예

어떤 회전체의 편심값이 "0.1mm"이라할 때 회전축과 베어링의 탄성효과로 예의 편심값을 충분한 흡수가 불가능할 때, 회전체의 회전속도가 증가하면 가진력이 급격히 증가하여 회전체의 가진력은 베어링을 경유하여 Frame을 공전시킨다. 이때 회전체와 Frame의 진동이 서로 충돌하여 회전체의 진폭이 편심값 이상으로 증가하며, Frame의 진폭도 당초 편심값보다 현저히 큰값으로 증폭된다. 이와같은 현상을 "기계진동"이라한다.

3, 기계진동의 발생과 소멸

회전체의 편심값을 "진동의 발생과 소멸의 예"에서 예시한 편심값보다 적게 조정하여 기계의 진동을 소멸시키는 것은 극히 어려운 작업이다. ※ 시설비, 품질관리비 증가.

"진동의 발생과 소멸의 예"에서 예시한 편심값 보다 큰 편심이 있어도 베어링의 탄성이 적으면 회전체의 편심이 적은 것과 유사한 효과가 있다.

즉 당사의 "방진베어링"을 사용하면 회전체의 편심에 의하여 발생된 진동은 Frame으로 전달되지 않고 소멸된다.

추가설명하면 회전체가 그 편심값 이상으로 진폭이 증폭되지 않고 진폭이 편심값과 동일한 자유진동을 하면, 이와같은 미세한 진동으로 인하여 아무런 피해가 없을 때 진동이 소멸된 것으로 본다.