고속으로 회전하는 기계 회전축이 특정한 임계 회전수 영역에 도달했을 때 걷잡을 수 없는 심각한 공진 현상과 진동이 발생할 때 이를 회피하기 위한 설계 대책은 무엇인가요?

고속으로 회전하는 기계 회전축이 특정한 임계 회전수 영역에 도달했을 때 걷잡을 수 없는 심각한 공진 현상과 진동이 발생할 때 이를 회피하기 위한 설계 대책은 무엇인가요?

3개의 답변이 있어요!

  • 회전축의 고유진동수와 운전 회전수가 겹치지 않도록 설계하는 것이 중요합니다.

    축의 굵기와 길이를 조절하고 베어링과 지지 구조를 개선하면 임계 회전수를 바꿀 수 있습니다. 또한 진동을 흡수하는 장치를 설치하고 회전체의 무게 균형을 맞춰 진동을 줄일 수 있습니다.

    임계 회전수를 통과해야 한다면 안전성을 검토한 뒤 빠르게 통과하도록 제어하는 방법도 사용합니다.

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    채택된 답변
  • 안녕하세요. 서종현 전문가입니다.

    고속 회전하는 기계 회전축에서 특정 임계 회전수 영역, 즉 고유 진동수에 도달했을때 발생하는 공진 현상과 심한 진동은 기계의 손상과 고장을 초래할 수 있어 매우 주의 해야 합니다. 이를 회피하기 위한 설계 대책은 다음과 같습니다.

    첫째, 임계 속도 회피 설계입니다. 즉, 회전축의 운전 속도가 임계 회전수와 겹치지 않도록 설계합니다. 임계 속도 구간을 피해서 낮거나 높은 속도에서 운전함으로써 공진 발생을 최소화할수있습니다.

    둘째, 진동 감쇠 장치 부착입니다. 회전축이나 베어링에 감쇠 장치를 넣어 진동 에너지를 흡수하고, 진폭을 줄여 공진 영향을 감소시킵니다.

    셋째, 축의 강성 및 질량 조절입니다. 회전축의 강성을 높여 고유진동수를 조절하거나, 축의 질량 분포를 변경해 공진 주파수를 설계 단계에서 회피하도록 합니다.

    넷째, 정밀한 균형 조정으로 인해 불필요한 진동 발생을 줄이고, 회전체가 고르게 회전하도록 합니다.

    다섯째, 비선형 감쇠 및 진동 제어 기술을 적용하여 공진 구간에서도 진동을 제어하는 방법도 있습니다.

    이처럼 임계 회전수 회피, 진동 감쇠, 강성 및 질량 조절, 균형 조절이 핵심 설계 대책입니다. 이런 방법을 적절히 조합해 설계하면 공진으로 인한 위험을 효과적으로 줄일수있습니다.

  • 안녕하세요. 감병주 전문가입니다.

    회전축의 회전수가 축계의 고유진동수와 가까워지면 작은 불균형도 크게 증폭되어 심한 진동이 발생할 수 있는데 이를 임계 회전수 영역이라고 합니다.
    이걸 피하려면 축의 직경과 길이, 질량분포, 베어링 위치와 강성 등을 조절해 임계 회전수가 실제 운전속도와 겹치지 않도록 설계합니다. 회전체를 정밀하게 밸런싱해 불균형 힘 자체를 줄이고, 베어링이나 댐퍼를 이용해 진동에너지를 흡수하는 방법도 사용합니다. 만약 임계 회전수를 반드시 지나야 한다면 해당 구간에서 오래 운전하지 않고 빠르게 통과하도록 제어해야합니다. 결국엔 핵심은 임계속도의 위치를 운전영역에서 벗어나게 하고, 불균형과 진동 진폭을 함께 줄이는 것입니다.