shaker 시스템을 위한 진동 제어 전략

거의 모든 진동 테스트는 페이로드, 고정 장치 및 아마추어로 구성된 시스템에서 기계적 공명이 발생하는 주파수 범위를 다룹니다. 이 컨텍스트에서 테스트는 일정한 질량에서 다음과 같은 기본 방정식을 기반으로 가속에 의해 제어됩니다.

힘 = 질량 × 가속(f = ma)

그러나, 공명 조건하에서, 유효 질량은 일정하게 유지되지 않습니다. 따라서 진동 제어가 불량하여 아마추어의 오버드라이빙으로 탑재하중과 손상의 오버로딩, 언더로딩이 발생할 수 있습니다. 제어 가속도계를 배치할 위치를 선택하는 것은 진동 테스트에서 가장 중요한 부분 중 하나입니다.

보편적으로 적합한 액티브 진동 제어 위치는 없습니다. 그럼에도 불구하고 잘못된 위치는 진동 장비를 손상시키거나 페이로드에 적용되는 가속에 영향을 줄 수 있습니다. 따라서 다음 사항을 준수해야 합니다.

모든 기계 구조물에는 공명이 있습니다.
구조가 클수록 공진 주파수가 낮아집니다.
강성이 증가하지 않고 질량을 증가시키기 위해 공명 주파수가 감소합니다.
질량이 증가하지 않고 강성이 증가하면 공진 주파수가 증가합니다.
자유 시스템에서 순수 축 공명이 발생하면 가장 활기찬 점은 항상 끝이 될 것입니다.

제어 위치 선택

제어 가속도계의 가장 명백한 이유는 페이로드로 가속을 제한하는 것입니다. 페이로드가 크고 주파수 범위가 높으면 어느 시점에서 하나 이상의 공명이 발생합니다. 이는 설비에 대한 가속 레벨의 차이로 볼 수 있습니다.

테스트에 하나의 가속도계 위치만 사용하는 경우 제어 루프는 해당 위치에서만 가속을 제어합니다. 이 위치가 움직임이 거의 없거나 전혀 없는 공진 노드와 일치하는 경우 나머지 구조는 제어 값의 100배 이상 가속될 수 있습니다.

제어 가속도계가 노드에 부착되어 있는지 확인하려면 시스템의 역학을 보여주는 드라이브 신호를 살펴보면 선명도를 제공합니다. 드라이브의 감소는 공명을 나타내고 드라이브의 증가는 공진 방지를 나타냅니다. 공진 방지의 경우 제어 위치를 변경해야 합니다. 좋은 드라이브 플롯과 불량 드라이브 플롯의 예는 아래 그림에 표시됩니다.

진동 제어 전략을 보여주는 그래프

노드의 위치가 자주 변경되면 노드가 발생하지 않는 지점을 찾기가 어렵습니다. 이러한 이유로 여러 가속도계 위치를 사용해야 합니다. 노드를 찾을 위험이 가장 적은 가속도계를 배치하는 가장 좋은 영역은 시스템 끝에 있습니다. 이것이 불가능하면 진동자가 손상되지 않도록 모니터를 노칭 수준으로 조정해야 합니다.

랜덤 vs 사인 테스트

사인과 랜덤 테스트에서 shaker의 제어 시스템 사이에 차이가 있습니다.

사인 테스트

앰프는 shaker에 제공된 전압과 전류를 모니터링하여 사전 설정된 트립 레벨을 초과하는 경우 테스트를 중지합니다. 높은 수준의 테스트의 경우 제어 위치가 노드에 있는 경우 드라이브 전력이 트립 레벨 이상으로 증가하여 시스템이 종료될 수 있습니다.

랜덤 테스트

앰프는 RMS 전압과 전류를 유사한 방식으로 모니터링합니다. 제어 위치가 노드에 있는 경우 총 전압과 전류가 트립 수준 이하로 유지되면 앰프가 종료되지 않습니다. shaker가 필요한 것보다 더 많은 힘을 생산할 수 있더라도 이는 여전히 유효합니다.

또 다른 문제는, 아마추어 자체의 공명 주파수에서, '프리 에너지'의 다량이 있다는 것입니다. 이 주파수에서 아마추어를 구동하려면 약간의 전압과 전류가 필요합니다. 앰프이 종료를 일으키지 않고 shaker를 과도하게 운전하여 아마추어를 손상시킬 수 있습니다. 시스템 끝에 제어 가속도계를 배치하면 다른 쪽 끝에 있는 아마추어와 유사한 방식으로 이동하기 때문에 이 위험으로부터 보호합니다.

제어 전략에 대한 모범 사례

아래에 설명된 바와 같이 모범 사례를 따르는 것은 장비의 수명을 극대화합니다.

항상 가속도계를 시스템 끝에 부착하여 제어하거나 모니터링합니다. 계산 f = ma를 사용하여 최대 이론적 가속으로 제한을 설정합니다.
큰 슬립 테이블은 끝에 배치된 여러 제어 가속도계가 필요할 수 있습니다. 플레이트의 모서리는 중앙과 다른 수준에서 진동하고 주파수가 높아집니다.
전체 테스트 주파수 범위에서 낮은 수준의 사인 스윕을 실행하여 고정 장치와 페이로드를 특성화합니다. 사인이 금지된 경우, 로우 레벨 랜덤이 될 수 있습니다. 로우 레벨은 전체 테스트 레벨의 약 -12 dB를 의미합니다.
드라이브를 검토하여 명목 드라이브 레벨을 지나 상승이 발생하지 않도록 합니다.
결과를 사용하여 필요한 경우 제어 전략을 수정합니다.
무작위 작동 중에 주파수 대역 외부의 에너지에 주의를 기울여야 합니다. 대역폭은 가장 높은 제어 주파수의 1.5배 이상이어야 합니다.
이 에너지가 통제된 에너지와 크거나 동일한 수준인 경우 진행 하기 전에 조사를 수행해야 합니다.
문제가 발생하면 실시간 가속 기록을 살펴보시기 바랍니다. 이렇게 하면 주파수 도메인에 표시되지 않는 문제가 나타날 수 있습니다.
모든 것이 괜찮은 경우, 테스트 레벨로 진행합니다.

이렇게 하면 shaker가 손상으로부터 최대로 보호할 수 있습니다. 이러한 예방 조치를 취하지 않으면 shaker는 의도한 힘 또는 가속 레벨 이상을 전달하여 수명을 단축해야 합니다.

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