[기계공학실험]Crank Vibration

소개글

회전운동을 왕복운동으로 전환시켜주는 장치인 Crank-Piston 장치의 공진 현상에 관한 실험 레포트

목차

요약
목차
그림 목차
표 목차
1. 실험목적
2. 실험이론
2.1 Crank와 Piston운동
2.2 동역학적 모델과 관성력
2.3 관성력의 평형
2.4 실험식
3. 실험장치
4. 실험방법
5. 실험결과
5.1 실험 Data
5.2 용어정리
6. 결론 및 고찰
6.1 결과 분석 및 고찰
6.2 적용사례
7. 참고 문헌

본문내용

1. 실험목적

Crank-Piston 운동은 회전운동을 직선 왕복운동으로 전환시켜주는 장치로서 자동차, 스팀엔진 압축기 등외에도 기계분야의 여러 곳에 쓰이고 있다. 본 실험을 통하여 왕복운동과 회전운동이 공존할 때에 진동의 형태를 측정해 보고 추의 무게를 변화시켜 가면서 추의 무게가 진동에 미치는 영향을 알아본다. 또한 더 나아가 진동의 원인에 대하여 알아보고 진동의 영향 및 해결방법에 대해 고찰해 본다.
2. 실험이론
2.2 동역학적 모델과 관성력
피스톤 크랭크에 작용하는 관성력은 크랭크의 회전토크를 발생시킨다. 또한 이로 인해 베어링이나 다른 부분에 영향을 주어 진동을 일으킨다. 관성력은 크랭크의 왕복운동과 회전운동으로 인해 발생하게 된다. 따라서 이것은 점 P와 점 A에서의 집중질량의 영향을 받는다고 볼 수 있다.


5.2 용어정리
1) 고유 주파수
어떤 물체가 가진 그 물체만의 고유한 진동수를 말한다. 물체를 포함한 시스템의 진동을 이야기 할 때 는 질량, 스프링, 댐퍼를 이용하여 고유진동수를 구할 수 있다. 하나의 질량과 하나의 스프링을 가진 1자유도 진동 시스템의 경우 다음 식을 이용하여 이론적인 고유진동수를 구할 수 있다.

만약 시스템이 n자유도를 갖는다면 n개의 고유진동수를 갖는다고 볼 수 있다.

2) 공진 주파수
어떤 시스템에 가해지는 가진 주파수가 고유 진동수와 일치할 때() 진동의 진폭의 한계가 없어지는 현상이 발생하게 되는데 이러한 현상을 공진(Resonance)이라고 하며 이 때 시스템에 가해지는 주파수를 공진 주파수라고 한다. 공진이 일어나면 조화구동되는 시스템은 이론적으로 진폭이 무한정으로 늘어나면서 매우 심하게 진동하게 된다.
시스템의 설계에 있어서 공진현상은 매우 치명적이다. 예상치 못한 공진현상으로 인해 기계나 구조물이 파괴될 수 있기 때문에 고유 진동수를 파악하여 공진을 피하는 방향으로 설계를 하여야 한다.

참고 자료

1) Balakumar Balachandran·Edward B.Magrab, "기계진동학“, 한티미디어, 2005,
P76~85
2) William T.Thomson/Marie Dillon Dahleh, "Theory of Vibration with applications 5/e", Prentice Hall,1998, P13~15
3) 사종성·강태원 공저, “알기 쉬운 생활 속의 소음진동”, 청문각, 2007, P5~24
4) 이건복·임병덕·정태건·황재혁 공역, “최신기계진동학”, Prentice Hall, 2002,P98~104
5) 곽문규·나성수·백광현·송철기·한상보 편역, “쉽게 배우는 기계진동”, 인터비젼, 2001, P90~95
6) http://www.shinuipetra.com/index