방진재

방진재의 정의

방진재는 기계 진동이 기초와 건물 구조체로 전달되는 것을 줄이는 탄성 재료다.

대표적인 종류는 금속스프링, 공기스프링, 방진고무다.

기계와 기초 사이에 탄성 요소를 넣어 이 연결을 끊는다.

고유진동수비와 방진 원리

방진의 효과는 고유진동수비 r로 결정된다.

r은 기계의 가진 진동수 f를 방진 지지계의 고유진동수 fn으로 나눈 값이다.

r이 √2보다 커야 전달률이 1보다 작아져 진동이 줄어든다.

r이 1에 가까우면 공진이 일어나 진폭이 크게 증가한다.

그래서 방진 설계는 공진을 피하는 것이 출발점이다.

방진재의 종류와 비교

방진재는 금속스프링, 공기스프링, 방진고무로 나뉜다.

방진고무는 감쇠가 커서 고주파 진동까지 잘 흡수한다.

공기스프링은 공기압으로 스프링 정수를 조절하지만 장치가 고가다.

금속스프링은 저주파에 효과가 크지만 공진 시 오일댐퍼를 함께 써야 한다.

가황고무는 3방향 스프링 정수를 가지며 감쇠가 금속보다 1000배 이상 크다.

계산 예제

가상의 예로 질량 500kg인 냉동기를 금속스프링으로 지지하는 경우를 본다.

고유진동수 fn을 5Hz로 두면 필요한 스프링 정수 k가 정해진다.

가진 진동수 25Hz를 고유진동수 5Hz로 나누면 r은 5가 된다.

r이 5이므로 차단 영역에 든다. 방진 효과가 생기는 범위다.

결과적으로 스프링 정수 약 4.9×10⁵ N/m의 금속스프링을 고르면 된다.

직접 풀어 보기

방진고무는 형상에 따라 압축형, 전단형, 복합형으로 나뉜다.

이제 직접 풀어 보자.

정답은 압축형이다. 고하중이나 좁은 공간에 맞는 형상이다.

정리

방진재는 진동 전달을 줄이는 탄성·감쇠 요소다.

방진 효과는 r이 √2보다 큰 영역에서 생긴다고 정리한다.

감쇠와 종류별 특성을 함께 비교하는 것이 시험 포인트다.