Critical Velocity

목차

Ⅰ. 서 론 ---------------------------------------------------1~6

ⅰ. 시험목적 -----------------------------------------------------------1
ⅱ. 시험이론 -------------------------------------------------------1 ~ 6

Ⅱ. 본 론 -----------------------------------------------------7

ⅰ. 시험장치 ------------------------------------------------------------7

ⅱ. 시험방법 ------------------------------------------------------------7

Ⅲ. 결 론 --------------------------------------------------8~10

ⅰ. 시험결과 ------------------------------------------------------------8

ⅱ. 고 찰 ------------------------------------------------------------9

ⅲ. 참고문헌 -----------------------------------------------------------10

표, 그래프, 그림 및 사진

✹ 그림 1 하중이 없을 때

✹ 그림 2 하중이 축의 1/2 지점에 위치 할 때

✹ 그림 3 하중이 축의 1/4 지점에 위치 할 때

✹ 그림 4 Model(CRE-6-2500A TOKYO METER)

✹ 그림 5 하이캠 이미지

✹ Graph 1 이론값 실험값 비교 그래프

✹ 표 1 실험값 이론값 결과 표

✹ 표 2 Parameter

본문내용

9)
(10)
(11)
3) 하중이 축의 1/4 지점에 위치 할 때의 임계속도()
그림 3. 하중이 축의 1/4 지점에 위치 할 때
(12)
(13)
(14)
Ⅱ. 본 론
ⅰ. 시험장치
Critical Revolution Experimental Apparatus
ⅱ . 시험방법
① 축의 양 끝부분을 저널 베어링으로 지지한 후 아무 하중을 가하지 않은 상태에 서 모터를 작동시킨다.
② 회전 속도계의 Revolution Adjust를 서서히 돌려 회전속도를 증가시킨다.
③ 축의 진동이 가장 클 때의 임계 속도를 찾는다.
④ 이와 같은 방법으로 3번을 실행한다.
⑤ 축의 1/2 지점에 하중을 준 상태에서 실험을 행한다.
⑥ 축의 1/4 지점에 하중을 준 상태에서 실험을 행한다.
⑦ 데이터를 분석하고 이론값과 비교하여 결과를 도출한다.
Ⅲ. 결 론
ⅰ. 실험 결과
N
= 0.7m
= 0.35m
= 0.175m
1
3044
2387
2662
2
3062
2379
2646
3
3053
2384
2661
Mean
3053.00
2383.33
2656.33
Cal. rpm
3232.86
2492.22
2851.33
오차율(%)
5.56
3.90
6.83
-Parameter
Diameter
d[m]
Selection Area
Geometric Moment of Inertia
Young's Modulus
Specific Weight
Weight
41.4
-Graph
ⅱ. 고 찰
이번 실험은 임계속도에 대한 실험이다. 먼저 임계속도에 대한 정확한 정의에 대해 알아보았다. 사전에 나와있는 임계속도란 ‘회전축과 회전체가 회전할 때 이것의 고유진동수와 축의 회전수 일치 또는 배수가 되면, 공전해서 축의 편차가 무한대가 되려고 하므로 진폭이 급증해서 위험한 상태가 될 때를 말함.’ 이렇게 정의되어 있다. 임계속도가 설계시 중요한 점은 결론부터 말하자면 축의 파괴를 가져올 수 있기 때문이다. 축의 처짐 또는 비틀림의 변형이 클 경우 축재료는 탄성체이므로 그 변형을 회복하려는 탄성에너지가 축 내부에 축적되었다가 운동에너지로 변화하면서 변형된 축을 원형상태로 유지시키려는 진폭현상이 발생한다. 그러나 이런 진폭현상의 주기가 축의 고유진동수와 일치할 경우 공진현상을 일으켜 진폭이 더욱 증대되어 결국에는 축의 탄성한도를 초과하여 축의 파손을 초래한다. 이 실험은 앞서 실행한 공진주파수 측정과 연관이 되는 실험이였다.
이번 실험에서도 이론값과 실험값에서 오차가 발생하였는데 그 원인은 다음과 같다. 첫째, 임계속도를 측정할 때 변화하는 임계속도를 어림짐작 읽었다는 것에 있다. rpm이 일정하게 유지되지 않았고 변화하는 순간을 읽을 수 밖에 없었다. 둘째, 하중에 없을 때는 상관없었지만 하중이 축의 1/2, 1/4 지점에 걸리게 하였을 때 추의 위치를 사람이 놓다보니 정확히 위치하지 않게되었을 수 있다. 셋째, 축이 회전하면서 열이 발생하는데 그 열이 축에 미소하게나마 영향을 미치게되어 오차가 발생할 수 있다. 넷째, 임계속도 근처에서 축이 소음을 내고 진동이 발생하게되는데 그 때 생긴 진동이 실험장치와 테이블에 전달되어서 오차가 발생하였을 수 있다. 이러한 여러 가지 오차의 원인에도 불구하고 오차율은 작게나왔다. 이는 비교적 정교한 실험이라고 할 수 있다.
임계속도에 의한 공진현상을 고려해야 하는 기계는 주변에서 쉽게 볼 수 있는 자동차이다. 자동차에는 회전축이 많이 들어간다. 예를 들어 엔진안에 들어있는 캠샤프트를 들 수 있다. 사진에서 보는 바와 같이 캠샤프트에는 실험에서 하중을 주기위해 추를 매달아 놓은 것 같이 되어 있다. 이번실험에서와 같은 조건이므로 임계속도가 축설계때 중요한 요소가 된다. 자동차매니아들 사이에서는 자동차의 성능을 올리기위해 캠을 하이캠으로 바꾸는 tuning을 해서 좋은 성능을 얻고자 한다. 하이캠은 순정 캠샤프트에 있는 것보다 크기도 크고 무겁게 된다. 이렇게 되면 축이 가지는 임계속도도 바뀌게 될 것이고 tuning업체에서는 이를 고려해야 할 것이다. 이러한 축은 자동차 뿐만 아니라 선박, 공작기계, 모터사이클 등 많은 곳에 들어간다. 이번 실험을 하며 진동공학에 쉽게 다가갈 수 있었고 실생활에 쓰이는 부분에 대해 한번 더 생각하게되었다.
7. 참고 문헌
-Critical Velocity 실험교안
-쉽게 배우는 기계진동, 백광현외
-캠샤프트 이미지
http://www.hks-power.co.jp/products/engine/camshaft/camshaft.html

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