건축물 기계류의 방진기 Elastomer의 감쇠기능에 관한 연구

Abstract

The purpose of this study is to develop a highly efficient vibration isolator made of the urethane rubber for damping. It is believed that this vibration isolator can be applied to the machines in increasing vibration, damping the noises and reducing the impacts and noise. In order to investigate the load-displacement properties depending on the hardness of the urethane rubbers used for this vibration isolator, three kinds of initial urethane rubber samples were made as 50A, 60A and 70A. As a result of the test, it was found that the samples had the load properties of 200~500 kgf depending on their hardness. Thus, it is conceived that the vibration isolators of properly allowable loads can be applied depending on the loads of the excitation sources. In addition, static and dynamic moduli were not varied during durability test. Moreover. Since no crack was found on the urethane rubber part, the vibration isolator was proven to be reliable for its durability. On the other hand, as a consequence of testing for vibration isolator, it was found that its sympathetic vibration carryover rato was about 214% and that the damping efficiency was as high as about 95% in case of the excitation source frequency at 10Hz or higher. A result of measuring the damping ratio in the poor damping system, the damping ratio was found about 0.13.; 본 연구에서는 건축물의 설비 기계류에 적용하여 진동 절연 및 감쇠에 따른 설비 기기의 충격력 완화 등을 추구할 있도록 우레탄 고무를 이용한 감쇠기능을 가지는 고효율 방진기를 개발하였다. 개발 방진기의 제작에 앞서서 Elastomer의 물성특성을 확인하기 위해서 하중굴곡 특성실험을 통한 응력-변형률 선도를 산출하였으며, 그 결과 Elastomer의 초탄성 성질을 바탕으로 한 Mooney -Rivlin 상수를 구할 수 있었다. 또한 개발 방진기의 축대칭 모델을 이용해서 비선형 유한요소 해석을 수행하였으며, 그 결과 하중에 따른 개발 방진기의 응답 특성을 확인하였다. 한편, 개발 방진기의 우레탄 고무의 경도에 따른 하중-변위 특성실험을 수행하기 위해서 경도 50A, 60A, 70A의 세 가지 종류의 우레탄 고무 초도품을 제작하였으며, 실험 결과 경도에 따라서 200~500 kgf 의 하중 특성을 가지고 있었으며, 향후 가진원의 하중에 따라 적절한 허용하중을 가지는 것으로 판단된다. 내구성 변화에 따른 정탄성 및 동탄성 계수의 영향은 거의 없는 것으로 판단되며, 우레탄 고무 부위에 균열이 발생되지 않아 고무 방진기 제품으로써 내구성을 검증할 수 있었다. 한편, 개발 방진기의 진동 전달률 및 감쇠비 테스트 결과 공진 시 진동 전달률은 213.6%로 나타났으며, 가진 주파수가 10Hz 이상일 경우에는 95% 이상의 높은 방진효율을 가지는 것으로 나타났다. 또한 부족감쇠 시스템에서의 감쇠비 측정 결과 0.133으로 나타났으며, 이것은 일반 코일 스프링이 가지고 있는 낮은 감쇠 성능을 보완하고, 공진 시 시스템의 진폭을 완화시킬 수 있을 것으로 판단된다.