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다음의 현상에 대해 진동의 발생 형태를 구분하고 그 이유와 특성에 대하여 설명하시오.
- 교량에 차량이 지나간 후의 잔류진동
- 2행정 디젤엔진이 가동 중인 선박의 진동
- 저널베어링에서 발생하는 오일훨 및 오일휩(Oil whirl & Oil whip)
답안 개요 보기
답안 구조
- 개요
- 교량 통과 후 차량에 의한 잔류진동 (자유진동)
- 디젤엔진 가동에 따른 선박 진동 (강제진동)
- 저널베어링의 오일훨 및 오일휩 (자려진동)
- 진동 발생 형태별 원인 및 특성 비교
- 결론
용어 정의
- 자유진동 (Free Vibration)
- 외부의 가진력이 작용했다가 제거된 후, 시스템 고유의 질량과 강성 및 감쇠 특성에 의해서만 발생하는 진동 현상
- 강제진동 (Forced Vibration)
- 외부로부터 지속적인 주기적 또는 비주기적 가진력이 작용하여 시스템이 가진원과 동일한 주파수로 거동하는 진동 현상
- 자려진동 (Self-excited Vibration)
- 비진동 에너지가 시스템 내부의 메커니즘을 통해 진동 에너지로 지속적으로 변환되어 시스템 고유진동수로 발산하는 진동 현상
- 오일훨 (Oil Whirl)
- 저널베어링 유막의 비보존 접선력으로 축 중심이 회전속도의 절반에 약간 못 미치는 속도로 세차운동하는 자려진동
핵심 내용
1)
- 진동 발생 형태: 감쇠 자유진동 (Damped Free Vibration) 및 과도진동
- 발생 이유: 차량이라는 외부 가진원이 통과하여 사라진 후, 교량 시스템의 관성력과 복원력에 의한 자체 진동 발생
- 특성: 교량의 고유진동수에 해당하는 주파수로 진동
- 특성: 교량의 구조적 감쇠로 인해 시간이 지남에 따라 진폭이 지수함수적으로 감소하는 현상
2)
- 진동 발생 형태: 강제진동 (Forced Vibration) 및 정상상태 주기진동
- 발생 이유: 2행정 디젤엔진의 연소 폭발력과 왕복·회전부 불평형력의 지속적 가진
- 특성: 엔진 회전수와 실린더 수에 따른 차수 성분이 지배 주파수로 나타남
- 특성: 엔진 기진 주파수와 선체의 고유진동수가 일치할 경우 공진 현상 발생 위험 증가
3)
- 진동 발생 형태: 자려진동(Self-excited Vibration)
- 발생 이유: 유막의 교차 강성(비보존력)이 축 회전에너지를 횡진동으로 변환
- 오일휠: 회전주파수의 절반에 약간 못 미치는 서브싱크로너스 세차운동
- 오일휩: 회전속도가 1차 위험속도의 약 두 배 이상에서 휠 주파수가 고유진동수에 고정
- 오일휩은 회전수를 올려도 주파수가 고정되고 진폭이 급증하는 위험 현상
AI 작성 답안 개요 · 검수 전 · 채점기준과 기준답안은 공개되지 않습니다. 참고용 개요입니다.
출처: 한국산업인력공단, Q-Net 자료실 · 공공누리 제1유형 · 원문(Q-Net)