[A+] 기계공학실험2 Crank Vibration

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목차

1. 서론
가. 실험목적
나. 실험이론

2. 본론
가. 실험장치
나. 실험방법

3. 결론
가. 실험결과
1) 실험 Data-1
2) 실험 Data-2
나. 고찰
1) 토의
2) 오차 요인
가) 실험기기의 위치
나) 감쇠요인
다) 속도스케일
라) 시각적 오차
3) 용어정리 (고유주파수, 공진주파수 비교)
4) 해당 실험을 개선 할 수 있는 방안

4. 참고문헌

본문내용

pm)
198.8
199.5
200.3
199.2
고찰
토의
① 이번 실험은 회전운동과 직선운동이 동시에 있을 때 추의 무게를 달리한 공유 진동수를 측정하는 실험이었다. x축과 y축 리드는 0g, 90g 150g에서 10배 가까이 차이가 나는 것을 확인 할 수 있었고 240g에서는 y축 리드의 값이 비율이 조금 증가하긴 하였지만 전의 값과 큰 차이는 없었다. 경향성이라고 생각하면 x축 리드가 y축에 비해 매우 큰 값을 가진 것이고 회전운동이 전 방향에 걸쳐서 진동을 일으킨다고 생각한다면 직선왕복운동은 x축 방향으로만 움직이므로 합쳐져 x축 리드의 형태가 더 많이 나타난다고 생각될 수 있겠다.
② x축과 y축 리드의 합이 리드B의 형태로 나타기는 하였지만 리드B에서도 역시 경향성을 찾을 수는 없었다. 한 가지 발견한 사실은 리드B에서는 진폭이 증가했다가 감소했다가를 반복하였다. 또 처음에 공진현상이 일어났다고 생각한 시점에서 자를 가지고 실험을 시작하려고 하였는데 처음에 O형태로 회전하다가 ㅣ형태로 움직이다가 /로 움직였다. 계속하여 기다렸다면 어떤 형태로 바뀌었을지 모르는 상황이었다. 더 움직이기 전에 빨리 자로 측정을 한 값이어서 확실하게 측정하였는지도 잘 모르겠다.
③ 섬광 촬영 장치를 이용한 실험에서도 양상을 비슷하다. 처음에 0g, 90g, 150g을 측정하는데 수치가 계속적으로 올라가다가 240g에서 떨어지는 경향을 보였다. 앞선 리드의 실험에서와 마찬가지로 경향성에 반대되는 형태를 보였다. 240g에서 측정한 값이 맞는지 틀린지는 모르겠지만 앞선 3가지 경우(추의 무게)와 다르다는 점에서 240g일 때가 중요한 자료일지 모르겠다고 생각하였다.
오차 요인
실험기기의 위치
x방향 모멘트의 합이 0임을 이용하여 a, b의 반력을 구하여 보면
이므로 힘의 균형이 맞지 않는 것을 확인할 수 있다. 이러한 상태에서 진동이 발생하게 되면 바닥이 강체가 아니므로 힘이 편향되게 되고 결과적으로 테이블에서도 진동이 발생하여 이로 인해 바닥가진 현상이 발생하게 되고 크랭크의 진동을 측정하는데 오차가 발생할 수 있을 것이다. 하지만 y방향에서는 거리가 a로 같으므로 진동이 균일하게 발생할 수 있는 것을 알 수 있다.
감쇠요인
진동공학 시간에 진동이 일어나고 있는 물체에 자 같이 생긴 탄성체를 부착하였는데 진동의 크기가 줄어드는 실험을 하는 동영상을 본 적이 있다. 이번 실험에서와 마찬가지로 리드가 공진현상을 측정하기에 용이한 방법이지만 자체적인 진동의 크기를 줄이는 결과를 만들었을 것이다. 리드가 진동을 하면서 크랭크 운동에서의 진동을 방해했다면 오차 요인으로 작용하였을 것이다.
속도스케일
섬광 촬영 장치를 통해 회전속도를 측정하였는데 촬영하는 시간 딜레이가 회전체가 2회전하는 시간과 같다면 이 역시 1회전할 때와 같은 값을 가질 것이다. 왜냐하면 1회전할 때 정지해 있었다면 같은 시간동안 2회전을 하였다면 이 또한 같은 위치에 정지해 있을 수 있기 때문이다.
시각적 오차
이번 실험에서는 다른 실험들과는 다르게 시각에 의존하는 값이 많았다. 리드의 움직임을 자로 측정한다거나 리드B의 움직임 형태를 직접 눈으로 본다거나 하였다. 따라서 정확한 값을 나타내기에는 부적절하다. 측정을 위한 장비가 따로 있어야 한다고 생각한다. 앞선 critical velocity에서도 공진 주파수를 측정하였는데 그 실험에서는 rpm를 측정하는 장비가 있어서 실험의 성공과 관계없이 정확한 값을 알 수 있었다.
용어정리 (고유주파수, 공진주파수 비교)
고유주파수란 물체가 가지고 있는 고유한 주파수를 의미한다. 이러한 고유주파수를 물체에 가하면 진폭이 무한대로 증가하게 되는 공진현상을 일으키게 되는데 이로 인해 물체 큰 힘이 가해지게 되면서 손상이나 파괴를 일으키기도 한다. 이때의 주파수를 공진주파수라고 한다. 따라서 공유주파수는 물체가 이미 가지고 있는 것이고 공진주파수는 이와 같은 값을 가진 가진주파수라고 할 수 있으며 결과적으로 같다고 할 수 있다.
해당 실험을 개선 할 수 있는 방안
위의 오차 요인들을 없애는 방법으로 방안을 생각 할 수 있다.
① 실험 기기를 테이블의 정 가운데 위치하며 테이블이 댐퍼 역할을 할 수 있으므로 나무 재질이 아닌 철 재질로 된 테이블에서 실험한다.
② 리드 자체가 댐퍼 역할을 할 수 있으므로 리드를 제거하고 진동을 수치화 할 수 있는 진동계를 사용하여 정확한 값을 알아낸다.
하지만 이는 x방향, y방향의 값은 알지 못하므로 지진계의 원리를 도입하여 여러 방향에서 일어나는 진동을 확인한다.
③ 섬광 측정 장비 역시 섬광 촬영장치 말고 RPM 타코메타와 같은 장비로 측정을 하여 정확도, 정밀도를 높인다.
④ 비슷한 예로 자동차의 피스톤작용에 의한 엔진 진동 측정 장비가 있다.
크랭크축의 축방향으로의 밴딩진동을 측정하는 레이저 변위 측정기와, 크랭크축풀리의 회전방향으로의 토션진동을 측정하는 토션진동미터와, 레이저 변위 측정기와 토션진동미터의 신호를 각각 증폭시키는 밴딩증폭기 및 토션증폭기와, 밴딩증폭기 및 토션증폭기의 신호를 각각 받아 이를 분석하는 신호분석기와, 신호분석기의 신호를 받아 데이타를 저장하는 데이타저장부와, 신호분석기의 신호를 받아 출력하는 프린터로 차량의 엔진 진동 측정 장치를 구성한 것이 본 발명의 특징이다.
참고문헌
진동계 http://www.tmi21.com/Nicecart4plus/Shop/Cart/showitem.html?itemID=704&item_subidkey=A262B264
자동차 엔진 진동 측정장치 -
https://www.google.co.kr/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&ved=0CCEQFjAAahUKEwiZ6unP1ZfJAhUBm5QKHQIIA1Y&url=http%3A%2F%2Fattfile.konetic.or.kr%2Fkonetic%2Fxml%2Fpatent%2FC1A4A0212824.doc&usg=AFQjCNFBv_ON4BIlQH8OdNk9-HDsLlWtNQ&sig2=lytnJZ7j6z7HUGQoSZo5gQ&bvm=bv.107467506,bs.1,d.dGY&cad=rjt

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