기계공학 실험 - 외팔보의 고유진동수 측정 레폿
외팔보의 고유진동수 측정
1. 실험 목적
본 실험의 목적은 가속도계(Accelerometer)와 충격망치(Impact Hammer) 그리고 진동신호분석기(FFT Analyzer)를 사용하여 피시험체의 가진에 대한 응답 신호를 분석해 봄으로써 진동 신호 분석기의 사용법과 진동신호처리 및 분석에 대한 이해를 목표로 하고 있다.
2. 예습
▣ 진동학 (다자유도계의 운동방정식) 이란
- 정지된 기준좌표계나 공칭(또는 평형)위치에 대하여 그 물체에 작용하 는 힘을 연구하는 학문.
▣ 고유진동수(Natural Frequency) 란
- 계가 가지고 있는 고유한 진동수 로 질량과 강성의 함수.
▣ 공진이란
- 가진력의 주파수가 구조물이나 계의 고유진동수와 일치할 때 진동의 진 폭이 커지는 현상
3. 이론
① 진동
- 일정한 시간간격(〓주기, Period)을 두고 반복적으로 일어나는 운동 또는 현상
- 기계장치나 구조물 등이 동적인 힘을 받아서 떨리는 현상
- 물체의 시간이 흐름에 따라 하나의 점을 중심으로 반복적으로 왔다 갔다 하면서 움직이는 상태 혹은 어떤 물리적인 값이 일정 값을 기준으로 상하 요동을 보이는 상태.
② 진동 발생의 원인
- 회전이나 왕복운동을 하는 물체들에서 불균형한 힘들과 기계부속품들 사이에서 발생되는 마찰, 회전 접촉, 제작상의 오차 등
③ 진동계의 구성요소
- 위치에너지 저장요소(스프링 또는 탄성체)
- 운동에너지 저장요소(질량체)
- 에너지 소멸요소(감쇠기)
④ 고유진동수
⑤ 공진
- 진동계가 그 고유진동수와 같은 진동수를 가진 외력(外力)을 주기적으로 받아 진폭이 뚜렷하게 증가하는 현상을 가리킨다. 이를 이용하면 세기 가 약한 파동을 큰 세기로 증폭시킬 수 있다.
4. 실험 장치
실시간 신호분석기인 Orchestra는 최대 24채널까지의 소음/진동을 측정할 수 있고 또한 컴퓨터와 연결된 소프트웨어를 통해 실시간 신호처리(FFT/PSD)를 할 수 있다. (자세한 내용은 아래에 첨부한 스팩을 참고)
그림 1 신호분석기 및 주요기능
5. 실험방법
1) 가속도계를 교정기를 사용하여 교정 한다.
2) 주파수 분석기에서 측정모드와 가속도계, 충격 망치의 민감도 (Sensitivity)를 설정한다.
3) 외팔보의 임의의 위치에 가속도계를 부착하고 센스 케이블을 신호분석…(생략)
(이미지를 클릭하시면 확대/미리보기를 볼 수 있습니다.)