3.2 가진 주파수 변경

Change the Exciting Frequency

 

공진 또는 로터 임계속도 문제점에 대한 또 다른 해결책은 가진력 주파수를 시스템의 공진 또는 임계속도 주파수와 분리시키도록 감소 또는 증가시키는 것이다. 예를 들면 Fan이나 블로워와 같은 벨트 구동 회전 기계에서 기계 성능에 영향을 미치지 않는 한 벨트 Pulley나 Sheave의 직경을 감소 또는 증가시킴으로써 기계 속도를 약간 증가 또는 감소시킬 수 있다.

또한 증기터빈이나 가변속도 전동기에 의해 구동되는 기계는 관련 진동주파수 속도에서 발생하는 공진 문제를 제거하기 위해서 약간 높거나 낮은 회전속도에서 운전한다.

Fan, 블로워 및 펌프에서의 공기역학적 또는 수력학적 진동 특성에 의해 가진된 공진의 경우에는 진동 주파수를 변화시키기 위해 Fan의 Blade 수나 펌프 임펠러의 베인 수를 변화시킬 수 있다. 냉각탑 Fan에서의 공진 문제를 진단한 결과 Fan의 6개 Blade와 상응하는 Fan의 6×RPM에서의 진동이었다. 더 정밀 점검 결과 전동기와 Fan의 90˚ 기어 Box간의 긴 구동축도 6×Fan RPM에서 고유(공진) 진동 주파수를 가지고 있었다. 이 경우의 해결책은 6개 Blade를 가진 Fan을 8개 Blade를 가진 Fan으로 교체하는 것이었다. 이렇게 함으로써 6×RPM으로부터 8×RPM으로 공기 역학적 진동 주파수를 증가시켜 공진 문제를 제거하였다. 그림 9-34의 Radiator Cooling Fan은 가진하는 공진 주파수의 가능성을 최소화하도록 자동차 회사에서 설계한 것이다. Fan Blade의 간격이 일정하지 않음에 유의하라. 물론 그 이유는 공진시 진동하는 차량의 어떤 부품을 가진할 수 있는 주기적 정상 상태의 공기 역학적 진동 주파수를 피하기 위한 것이었다. Fan Blade의 불규칙한 간격으로 인해 정상 상태의 공진을 일으키는 이산 주파수의 특성이 없이 보다 불규칙적이며 비주기적인 맥동 진동이 발생하였다. Blade는 불규칙한 간격을 가질지라도 Vector적으로 Balance가 맞도록 설치되었다. 이와 같은 간격이 불균일하게 설치하는 기술은 Milling Cutter의 이빨이 금속절삭 과정중에 주기적이고 정상 상태의 진동이 발생하지 않도록 비대칭으로 배열된 Milling 기계와 같은 공작기계에 사용된다. 또한 이 목적은 공작기계나 피가공 물체의 공진의 잠재력을 최소화하는데 있다.

그림 9-34 자동차의 Radiator Cooling Fan의 Blade가 공진을 일으키는 주기적 정상 상태의 공기
역학적 진동의 발생을 피하기 위해 불균일한 간격으로 설치되어 있다.

 

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