KR100456136B1 - Variable dynamic force control type exciter for dynamic test of large structure - Google Patents
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Abstract
본 발명은 가진기에 관한 것으로서 특히, 구조물에 전달되는 동하중을 조절할 수 있는 구조물 동특성 실험을 위한 가변 동하중 가진기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exciter, and more particularly, to a variable dynamic load exciter for a structure dynamics experiment capable of adjusting a dynamic load transmitted to a structure.
이러한 본 발명의 구조물 동특성 실험을 위한 가변 동하중 가진기는 마이크로컴퓨터에 의해 제어되는 가진 장치에 있어서, 베이스 프레임의 상부에 진동 수단을 상하로 진동 가능하게 설치하되 상기 진동 수단을 지지하는 진동프레임과 구조물에 대향되어 진동 수단에서 발생된 진동을 구조물에 전달하는 베이스 프레임 사이에 진동프레임에서 베이스프레임에 전달되는 진동력의 양을 조절하는 감쇄력 조절수단을 설치하고, 상기 진동 수단이 상하로 유동되게 설치된 지지축의 상단과 하단에 진동수단의 지지강성을 변화시킬 수 있는 가변 강성 지지수단을 설치하여 구성된다.The variable dynamic load excitation for the structural dynamics experiment of the present invention in the excitation device is controlled by a microcomputer, the oscillation means is installed on the upper part of the base frame so as to be vibrated up and down, but the vibration frame and the structure supporting the vibration means Between the base frame for transmitting the vibration generated from the vibration means to the structure facing the damping force adjusting means for adjusting the amount of vibration force transmitted from the vibration frame to the base frame, the vibration means of the support shaft is installed to flow up and down It is configured by installing a variable rigid support means that can change the support rigidity of the vibration means on the top and bottom.
이와 같이 구성된 본 발명의 가진기는 감쇄력 조절수단을 통해 진동 수단으로부터 발생되어 구조물에 전달되는 진동의 힘을 조절하고, 공진주파수 조절수단으로 가진기의 공진 주파수를 조절함으로서 구조물의 특성에 적절한 진동으로 구조물의 동특성을 실험할 수 있다.The exciter of the present invention configured as described above adjusts the force of vibration generated from the vibrating means through the damping force adjusting means and is transmitted to the structure, and by adjusting the resonant frequency of the exciter as the resonant frequency adjusting means, The dynamic characteristics of can be tested.
Description
본 발명은 진동 가진기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 실험하고자 하는 임의 주파수 대역에서 가진기의 공진주파수와 감쇄력을 조절함으로서 피 실험물의 특성에 따라 사용자가 실험 동하중을 현장에서 임의로 조절할 수 있으므로 구조물의 물성에 따른 내진성을 정확하게 측정할 수 있는 구조물 동특성 실험을 위한 가변 동하중 가진기에 관한 것이다.The present invention relates to a vibration excitation, and more particularly, by adjusting the resonance frequency and the attenuation force of the exciter in any frequency band to be tested, the user can arbitrarily adjust the experimental dynamic load in the field according to the characteristics of the test object. The present invention relates to a variable dynamic load exciter for testing the dynamic characteristics of structures capable of accurately measuring the seismic resistance according to the
구조물의 초대형화 추세에 따라 이에 대한 안전성에 대한 관심이 높아지고 있으며, 이러한 안전성 시험의 하나로 구조물의 진동에 따른 특성을 실험하기 위한 장비들이 개발되어지고 있다. 이러한 특성의 실험을 동하중(動荷重) 특성 실험이라 한다.With the trend of super-sized structures, interest in safety has increased, and as one of these safety tests, equipment for testing characteristics of vibrations of structures has been developed. The experiment of this characteristic is called dynamic load characteristic experiment.
이러한 동하중 실험용 장비를 일명 동하중 실험기(진동시험기)라 칭하며, 이들은 가진기(Vibrator or exciter), 증폭기(Amplifier), 제어기(Controller)등의로 구성된다.Such dynamic load test equipment is called a dynamic load tester (vibration tester), and they are composed of a vibrator or exciter, an amplifier, a controller, and the like.
상기와 같은 진동 시험 장비들 중 가진기는 하나 이상의 진동 수단과 이러한 진동 수단에 의해 구조물에 전달되는 힘을 감지하는 힘측정기(force transducer)로 구성되며, 측정된 힘을 분석하고 각각의 수단을 제어하는 분석 및 제어시스템이 결함되어 진동시험 시스템을 이룬다.Among the vibration test equipment as described above, the exciter is composed of one or more vibration means and a force transducer that senses the force transmitted to the structure by the vibration means, and analyzes the measured force and controls each means. The analysis and control system is defective and forms a vibration test system.
이러한 종래의 가진기를 이용한 진동시험은 실험 구조물의 동적 특성과 무관하게 관심 주파수 영역에서 가진기 설계 단계에서 결정된 진동 가진력을 가해주게 되므로서 구조물의 동적 특성과 설계 가진력이 부합하지 못하는 경우 신뢰성 있는 진동 실험을 수행하는데 어려움이 많았다.The vibration test using the conventional vibrator applies the vibration excitation force determined at the design stage of the exciter in the frequency region of interest irrespective of the dynamic characteristics of the experimental structure, so that the vibration characteristics are reliable when the dynamic characteristics of the structure and the design excitation force do not match. There was a lot of difficulty in doing this.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서 구조물 즉, 피 실험물의 특성에 따라 또는 피실험물의 특성을 찾아 피실험물의 동적 특성을 측정할 수 있는 구조물 동특성 실험을 위한 가변 동하중 가진기를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and provides a variable dynamic load excitation for the structure dynamics experiments that can measure the dynamic characteristics of the structure according to the structure, that is, the object to be tested or find the properties of the test object. Has its purpose.
또한 본 발명의 목적은 진동력이 전달되는 경로상에 가변성 지지수단을 설치하여 가진기의 공진주파수를 변화시킴은 물론 진동의 감쇄력을 변화시킬 수 있는 감쇄력 조절수단을 설치하여 진동수단에 의해 발생되는 임의 주파수 영역에서의 진동가진력을 현장 상황 즉, 피 실험물의 특성에 맞게 조절함으로써 피 실험물의 신뢰성 있는 동특성 실험을 위한 가변 동하중 가진기를 제공함에 있다.In addition, an object of the present invention is to provide a variable support means on the path through which the vibration force is transmitted to change the resonant frequency of the vibrator as well as to install a damping force adjusting means that can change the damping force of the vibration generated by the vibration means The present invention provides a variable dynamic load exciter for the reliable dynamic characteristics test of the test object by adjusting the vibration vibration force in an arbitrary frequency range according to the field situation, that is, the characteristics of the test object.
도 1은 본 발명에 따른 가진기의 일예를 커버를 제거한 상태에서 도시한 일측면도1 is a side view showing an example of the exciter according to the present invention with the cover removed;
도 2는 본 발명에 따른 가진기의 일예를 커버를 제거한 상태에서 도시한 다른 일측면도2 is another side view showing an example of an exciter according to the present invention with a cover removed;
도 3은 본 발명에 따른 가진기로 구성된 구조물 동특성 실험 시스템의 구조를 도시한 블록도3 is a block diagram showing the structure of a structure dynamics test system composed of an exciter according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 가진기의 모터 회전수에 따른 가진력을 도시한 그래프Figure 4 is a graph showing the excitation force according to the motor speed of the exciter according to the present invention
*도면의 주요 부분에 대한 부호 설명** Description of symbols on the main parts of the drawings *
10 : 모터 11 : 회전축10 motor 11 rotation shaft
12 : 편심회전체 20 : 진동프레임12: eccentric rotating body 20: vibration frame
30 : 베이스프레임 40 : 힘측정기30: base frame 40: force meter
50 : 지지축 60, 60' : 축지지대50: support shaft 60, 60 ': shaft support
70 : 수직프레임 80 : 상부프레임70: vertical frame 80: upper frame
100 : 에어스프링 200 : 자기유체댐퍼100: air spring 200: magnetic fluid damper
이러한 목적을 갖는 본 발명은 베이스 프레임의 상부에 진동 수단을 상하로 진동 가능하게 설치하되, 상기 진동 수단이 모터의 구동에 종동하여 서로 대향되는 방향으로 회전하는 한쌍의 편심회전체와 수직프레임에 의해 상기 모터가 설치된 상부 프레임과 소정 거리로 이격되어 상기 편심회전체가 수용되는 공간을 형성하며, 편심회전체의 회전에 따라 진동하는 진동프레임과 상기 상부프레임과 진동프레임을 관통하여 상기 베이스 프레임의 상부에 고정 설치된 지지축으로 구성되고 마이크로컴퓨터에 의해 제어되는 가진 장치에 있어서, 상기 진동 수단을 지지하는 진동프레임과 구조물에 대향되어 진동 수단에서 발생된 진동을 구조물에 전달하는 베이스 프레임 사이에 설치되어 진동프레임에서 베이스프레임에 전달되는 진동력의 양을 조절하는 감쇄력 조절수단과 ; 상기 진동 수단이 상하로 유동되게 설치된 지지축의 상단과 하단에 각각 설치되어 진동 수단을 지지하는 지지 강성을 변화시킴으로서 전체 가진기의 공진주파수를 조절하는 공진주파수 조절수단을 포함함을 특징으로 하는 구조물 동특성 실험을 위한 가변 동하중 가진기에 의해 이루어진다.The present invention having such an object is provided with a vibrating means up and down vibrating the upper portion of the base frame, by the pair of eccentric rotating body and the vertical frame is rotated in a direction opposite to each other in accordance with the driving of the motor Spaced apart from the upper frame in which the motor is installed to form a space for accommodating the eccentric rotating body, the upper part of the base frame passing through the vibrating frame and the upper frame and the vibrating frame vibrating according to the rotation of the eccentric rotating body. An excitation device composed of a support shaft fixed to a microcomputer and controlled by a microcomputer, wherein the vibration frame supports the vibration means and is installed between the structure and a base frame which transmits the vibration generated by the vibration means to the structure. To control the amount of vibration force transmitted from the frame to the base frame. Swaeryeok control means; Structure dynamics characterized in that it comprises a resonant frequency adjusting means for adjusting the resonant frequency of the entire exciter by changing the support stiffness to support the vibration means is installed on each of the upper and lower ends of the support shaft installed so that the vibrating means flows up and down It is made by variable dynamic load excitation for the experiment.
또한 본 발명의 목적은 상기 감쇄력 조절수단을 전원으로부터 공급되는 전류의 세기에 따라 감쇄력이 조절되는 자기유체댐퍼로 구성하고, 상기 공진주파수 조절수단을 그 내부에 공급되는 공기의 양에 따라 탄성력이 조절되는 에어 스프링으로 구성함으로서 그 효과를 상승시킬 수 있다.In addition, an object of the present invention is to configure the damping force adjusting means as a magnetic fluid damper is a damping force is adjusted according to the strength of the current supplied from the power source, the elastic force is adjusted according to the amount of air supplied therein the resonant frequency adjusting means The effect can be enhanced by configuring the air spring.
이하, 본 발명에 따른 구조물 동특성 실험을 위한 가변 동하중 가진기의 일실시예를 첨부된 도면에 의거 상세하게 설명한다.Hereinafter, an embodiment of a variable dynamic load exciter for a structural dynamics experiment according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 가진기의 일예를 커버를 제거한 상태에서 도시한 일측면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 가진기의 일예를 커버를 제거한 상태에서 도시한 다른 일측면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 가진기로 구성된 구조물 동특성 실험 시스템의 구조를 도시한 블록도이며, 도 4는 본 발명에 따른 가진기의 모터 회전수에 따른 가진력을 도시한 그래프이다.Figure 1 is one side view showing an example of the exciter according to the present invention with the cover removed, Figure 2 is another side view showing an example of the exciter according to the present invention with the cover removed, Figure 3 4 is a block diagram showing the structure of a structure dynamics test system composed of an exciter according to the present invention, and FIG. 4 is a graph showing the excitation force according to the motor rotation speed of the exciter according to the present invention.
도시한 바와 같이 본 발명에 따른 가진기는 프레임들(20, 70, 80)에 의해 지지되고 모터(10)와 편심회전체(12)로 이루어진 진동 수단과, 상기 진동수단을 받치고 있는 베이스프레임(30) 및 상기 진동수단으로부터 발생되는 진동력을 베이스프레임(30)에 전달하는 공진주파수 조절수단(100)및 감쇄력 조절수단(200)을 구비하고 있다.As shown, the exciter according to the present invention is supported by the frames 20, 70, and 80, vibrating means composed of a motor 10 and an eccentric rotating body 12, and a base frame 30 supporting the vibrating means. And a resonant frequency adjusting means 100 and attenuation force adjusting means 200 for transmitting the vibration force generated from the vibration means to the base frame 30.
또한, 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 가진기를 이용하여 동하중(動荷重) 실험을 할 때 가진기에 공급되는 전원을 제어하고 가진기의 진동에 따른 구조물의 변화를 감지 및 감지된 정보를 저장하고 산출하는 모니터 및 메인 콘트롤러를 구비하고 있으나 이는 디스플레이 장치를 구비한 마이크로컴퓨터에 본 발명에 따른 가진기로부터 얻는 정보를 처리하기 위한 프로그램이 내장된 통상의 장치로서 본 발명이 속하는 분야에 종사하는 자에게는 쉽게 이해될 수 있는 것으로 이에 대한 설명은 생략한다.In addition, as shown in Figure 3, by using the exciter according to the present invention to control the power supplied to the exciter when the dynamic load (moving weighing) experiment, the change of the structure according to the vibration of the exciter and detected information It is provided with a monitor and a main controller for storing and calculating the present invention, which is a conventional device in which a program for processing information obtained from the exciter according to the present invention is embedded in a microcomputer having a display device. It will be easily understood by those who do, and description thereof is omitted.
상기한 프레임들(20, 70, 80)은 바닥의 진동 프레임(20)과 수직을 이루도록 수직 프레임(70)을 세우고 이 수직프레임(70)의 상단에 상부프레임(80)을 설치하여 진동프레임(20)과 상부 프레임(80) 사이의 공간에 편심회전체(12)가 회전되기에 충분한 공간을 형성하며, 상부프레임(80)의 위에는 모터(10)를 고정 설치하였다.The frames 20, 70, and 80 have a vertical frame 70 so as to be perpendicular to the bottom vibration frame 20, and an upper frame 80 is installed on the top of the vertical frame 70 to provide a vibration frame ( A space sufficient for the eccentric rotation body 12 to be rotated is formed in the space between the upper frame 80 and the upper frame 80, and the motor 10 is fixedly installed on the upper frame 80.
상기 편심회전체(12)는 모터(10)의 구동에 종동되어 회전하되 서로 도 1에 도시한 바와 같이 서로 반대방향으로 회전하며 바람직하게는 서로 다른 것을 향한 방향으로 회전시킴으로서 진동 효과를 높일 수 있다.The eccentric rotating body 12 is driven by the drive of the motor 10 to rotate, but as shown in Figure 1 rotate in opposite directions to each other, preferably by rotating in a direction toward each other can increase the vibration effect. .
상기 진동프레임(20)과 상부프레임(80)의 모서리 부분에는 구멍이 관통하여 형성되어 있으며, 이 구멍을 통과하여 지지축(50)이 설치되어 있다. 이 지지축(50)은 그 하단이 베이스프레임(30)에 고정되어 있고 중단은 그 일측단부가 외부프레임에 고정된 축지지대들(60,60')에 의하여 지지된다.Holes are formed in the corner portions of the vibration frame 20 and the upper frame 80, and the support shaft 50 is installed through the holes. The support shaft 50 is fixed to the base frame 30, the lower end of which is supported by the shaft support (60, 60 ') one end is fixed to the outer frame.
상기 베이스프레임(30)에는 수직으로 외부프레임들이 설치되어 있고 이 외부프레임들의 상단에는 또다른 상부프레임이 설치되어 있으며, 각 프레임들을 덮도록 판체를 설치하여 케이스를 형성하였다.The base frame 30 is provided with the outer frame vertically and another upper frame is installed on the top of the outer frame, the plate was installed to cover each frame to form a case.
상기 베이스 프레임(30)과 진동프레임(20) 사이 및 상부 축지지대(60)와 상부프레임(80) 사이에는 다수의 공진주파수 조절수단(100)이 설치되어 있다.A plurality of resonant frequency adjusting means 100 is installed between the base frame 30 and the vibration frame 20 and between the upper shaft support 60 and the upper frame 80.
상기 공진주파수 조절수단(100)은 각 지지축(50)을 감싸도록 설치된다. 즉, 각 지지축(50)들이 각각 한쌍의 공진주파수 조절수단(100)들을 관통하여 설치되며, 힘의 균형을 위해서는 도시한 바와 같이 4개의 지지축(50)들에 각각 동일한 특성을 갖는 공진주파수 조절수단(100)들을 설치한다.The resonant frequency adjusting means 100 is installed to surround each support shaft (50). That is, each of the support shafts 50 are installed through a pair of resonant frequency adjusting means 100, respectively, and for the balance of power, the resonant frequency having the same characteristics on each of the four support shafts 50 as shown. Install the adjusting means (100).
상기 공진주파수 조절수단(100)은 탄성력을 갖는 탄성체이되 탄성력을 조절할 수 있는 것이어야 하며, 바람직하게는 에어스프링이 사용된다. 즉, 그 내부의 공기압을 조절함으로서 탄성력이 조절되며, 이 탄성력의 조절은 진동 수단을 지지하는지지 강성을 변화시킴으로서 가진기 시스템의 공진주파수를 조절할 수 있게 된다. 즉, 편심회전체(12)를 임의의 주파수로 회전시키는 상태에서 에어스프링의 탄성력을 높이면 진동 수단을 지지하는 지지강성이 커지게 되어 가진기의 공진주파수가 높아지며, 반대로 탄성력을 낮추면 진동 수단을 지지하는 지지 강성이 작아져 가진기의 공진주파수가 낮아지게 된다.The resonant frequency adjusting means 100 is to be an elastic body having an elastic force to be able to adjust the elastic force, preferably an air spring is used. That is, the elastic force is adjusted by adjusting the air pressure therein, and the adjustment of the elastic force makes it possible to adjust the resonance frequency of the exciter system by changing the supporting stiffness supporting the vibration means. That is, when the eccentric rotor 12 is rotated at an arbitrary frequency, increasing the elastic force of the air spring increases the support stiffness for supporting the vibration means, thereby increasing the resonance frequency of the vibrator, and conversely, lowering the elastic force supports the vibration means. The support stiffness is reduced, the resonance frequency of the exciter is lowered.
실험시 구조물의 동특성이 낮은 주파수 영역에 존재하게 되면 기존의 편심회전체에 의한 가진기의 경우 진동 발생력이 회전수의 제곱에 비례하여 발생되므로낮은 회전수 영역에서 대형구조물을 가진시키기 어려웠으나 가진기의 공진 주파수를 낮게 하면 진동수단에서 발생되는 가진력을 증폭시킬 수 있으므로 낮은 회전수 영역에서도 충분히 구조물을 가진시킬 수 있다.When the dynamic characteristics of the structure exist in the low frequency range during the experiment, the vibration generating force is generated in proportion to the square of the rotational speed in the case of the existing eccentric rotor, but it is difficult to have the large structure in the low speed range. Lowering the resonant frequency of the amplifier can amplify the excitation force generated in the vibration means, it is possible to sufficiently excite the structure even in the low speed range.
또한 베이스 프레임(30)과 진동프레임(20) 사이에는 감쇄력 조절수단(200)이 설치되어 있다. 상기 감쇄력 조절 수단(200)은 각각의 지지축(50)들 사이에 하나 이상 설치되되 이 또한 동일한 특성을 갖는 것이 설치되며, 균형을 유지할 수 있어야 한다.In addition, the damping force adjusting means 200 is provided between the base frame 30 and the vibration frame 20. The damping force adjusting means 200 is installed between one or more support shafts 50, but also having the same characteristics is installed, it should be able to maintain a balance.
상기 감쇄력 조절수단(200)은 진동을 흡수할 수 있는 기능을 갖되 진동 흡수성능을 조절할 수 있어야 한다. 상기 감쇄력 조절수단(200)으로 바람직한 것은 자기유체댐퍼가 사용된다. 이 자기유체댐퍼는 공급되는 전류의 세기를 조절함으로서 감쇄력을 조절할 수 있으며, 진동프레임(20)과 베이스프레임(30) 사이에 설치되어 진동 수단에서 발생된 진동력이 베이스프레임(30)에 전달되는 양을 조절함으로서 진동력이 구조물에 전달되는 양을 조절할 수 있다. 즉, 감쇄력을 크게 하면 공진주파수 영역에서 전달되는 진동 가진력이 줄어들게 되지만 그 이외의 주파수 영역에서는 전달력이 크게 되고, 감쇄력이 적어지면 공진주파수 영역에서는 아주 큰힘을 얻을 수 있으나 그 외의 주파수 영역에서는 진동 가진력이 급격하게 적어지게 되므로 구조물의 특성 및 실험 환경에 따라 최적의 감쇄력으로 조절할 수 있다.The damping force adjusting means 200 should have a function of absorbing vibration but should be able to adjust the vibration absorbing performance. As the damping force adjusting means 200, a magnetic fluid damper is used. The magnetic fluid damper can control the damping force by adjusting the strength of the current supplied, and is installed between the vibration frame 20 and the base frame 30 to transmit the vibration force generated from the vibration means to the base frame 30. By adjusting the amount, the amount of vibration force transmitted to the structure can be adjusted. In other words, if the damping force is increased, the vibration excitation force transmitted in the resonant frequency range is reduced, but the transmission force is increased in other frequency ranges, and if the damping force is decreased, a very large force can be obtained in the resonant frequency region. Because of this drastic decrease, it can be adjusted to the optimum damping force according to the characteristics of the structure and the experimental environment.
상기 베이스프레임의 저면에는 하나 이상의 이동바퀴(22)와 하나 이상의 힘측정기(40)가 설치된다.One or more moving wheels 22 and one or more force measuring instruments 40 are installed on the bottom of the base frame.
상기 이동바퀴(90)는 고하중의 가진기를 용이하게 이동시키기 위한 수단으로도시한 바와 같이 베이스프레임(30)의 네 가장자리의 중앙에 각각 설치되어 가진기가 수평을 이룬 상태에서 이동될 수 있게 하였다.The moving wheel 90 is a means for easily moving the high load of the excitation as shown in the center of each of the four edges of the base frame 30 so that the excitation can be moved in a horizontal state.
상기 힘측정기(40)는 구조물과 접촉되는 가진기의 저면에 설치되며, 가진기의 수평을 조절할 수 있는 높이조절가능한 다리의 단부에 설치되며, 가진기의 힘의 균형을 이룰 수 있게 설치하는 것이 바람직하다.The force measuring device 40 is installed on the bottom surface of the vibrator in contact with the structure, is installed at the end of the height adjustable leg to adjust the level of the vibrator, it is installed to achieve the balance of the force of the vibrator desirable.
상기 힘측정기(40)은 가진기의 구동을 제어하고 데이터를 저장 및 연산처리하는 마이크로컴퓨터에 연결되어 측정된 힘이 저장된다.The force measuring device 40 is connected to a microcomputer that controls the driving of the exciter and stores and computes data, and stores the measured force.
상기 힘측정기(40)가 설치되는 본 발명은 대형구조물의 진동 거동을 파악하기 위해서 최적의 위치(예를 들어 고층 빌딩의 옥상, 선박의 선미부 및 거주구 교량의 상판등)에서 설치 되는 것이 바람직하다.이하 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 구조물 동특성 실험을 위한 가변 동하중 가진기의 작용예를 역시 첨부된 도면을 참고로 설명한다.The present invention in which the force measuring device 40 is installed is preferably installed at an optimal position (for example, a roof of a high-rise building, a stern portion of a ship, and a top plate of a residence bridge) to grasp the vibration behavior of a large structure. Hereinafter, a working example of the variable dynamic load exciter for the structure dynamics experiment according to the present invention configured as described above will be described with reference to the accompanying drawings.
먼저 모터(10)를 구동시키며, 모터축과 연동되게 설치된 회전축(11)이 회전하고 이에 따라 편심회전체(12)가 회전한다.First, the motor 10 is driven, and the rotary shaft 11 interlocked with the motor shaft rotates, thereby rotating the eccentric rotating body 12.
이 편심회전체(12)의 회전에 의해 모터(10)를 포함하여 상부프레임(80)과 수지프레임(70) 및 진동프레임(20)을 포함하는 진동 수단을 진동시킨다. 진동 수단은 지지축(50)에 의해 의해 축 지지되므로 상하로 왕복운동하는 형태로 발생되며, 이러한 진동은 공진주파수 조절수단(100)인 에어스프링 및 베이스프레임(30)과 진동프레임(20) 사이에 설치된 감쇄력 조절수단(200)을 통해 베이스프레임(30)에 전달된다.By virtue of the rotation of the eccentric rotating body 12, the vibrating means including the upper frame 80, the resin frame 70, and the vibrating frame 20, including the motor 10, is vibrated. Since the vibration means is axially supported by the support shaft 50 to generate a reciprocating motion up and down, this vibration is generated between the air spring and base frame 30 and the vibration frame 20, which are the resonance frequency adjusting means 100. It is transmitted to the base frame 30 through the damping force adjusting means 200 installed in.
이 베이스프레임(30)으로 전달되는 진동프레임(20)의 가진 주파수 영역에서의 진동력은 가진기의 공진주파수 조절수단(100)인 에어스프링에 의해 결정된 공진주파수와 감쇄력 조절수단(200)인 자기유체댐퍼에 의해 조절되는 감쇄력에 의해 결정된다.The vibration force in the excitation frequency range of the vibration frame 20 transmitted to the base frame 30 is the resonance frequency and the damping force adjustment means 200 determined by the air spring which is the resonance frequency adjustment means 100 of the exciter. It is determined by the damping force controlled by the fluid damper.
이때 베이스프레임(30)을 통해 구조물에 전달되는 공진 주파수를 높이거나 낮추기를 원하며, 공진주파수 조절수단인 에어스프링내에 공급되는 공기의 양을 조절함으로서 가능하고, 구조물에 전달되는 진동력을 조절하고자 하면 감쇄력 조절수단인 자기유체댐퍼에 공급되는 전류의 세기를 조절한다.At this time, it is desired to increase or decrease the resonant frequency transmitted to the structure through the base frame 30, and by adjusting the amount of air supplied in the air spring, which is a resonant frequency adjusting means, and to adjust the vibration force transmitted to the structure. Adjusting the strength of the current supplied to the magnetic fluid damper, which is a damping force control means.
지속적으로 진동수단을 작동시키며 공진주파수 조절수단인 에어스프링에 공급되는 공기의 양을 조절하여 구조물에 전달되는 진동 주파수를 조절함과 동시에 감쇄력 조절수단인 자기유체댐퍼에 공급되는 전류의 세기를 조절하여 어떤 임의의 주파수영역에서도 피실험체인 구조물의 동적 성능이 정확하게 측정할 수 있는 동하중을 공급할 수 있다.By continuously operating the vibration means, by controlling the amount of air supplied to the air spring, which is a resonant frequency control means, it controls the vibration frequency delivered to the structure, and at the same time, the intensity of the current supplied to the magnetic fluid damper, which is a damping force control means, In any arbitrary frequency domain, the dynamic performance of the structure under test can provide dynamic loads that can be measured accurately.
가진기의 공진주파수()를 산출하는 수식은으로서 진동프레임의 지지강성 즉, 공진주파수 조절수단인 에어스프링의 지지강성(k)이 커짐에 따라 도 4에 도시한 바와 같이 가진기의 공진주파수가에서로 이동되어 공진주파수가 조절되며, 공진주파수가로 고정된 상태에서 감쇄력 조절수단인 자기유체댐퍼의 감쇄력을 높이면 공진주파수에서 힘이 F2에서 F1로 적어지면서 공진주파수 범위를 벗어난 주파수영역에서는 힘이 커진다.Resonant Frequency of Exciter ) Yields As the support stiffness of the vibration frame, i.e., the support stiffness (k) of the air spring, which is the resonant frequency adjusting means, is increased, in The resonance frequency is adjusted and the resonance frequency When the damping force of the magnetic fluid damper, which is the damping force adjusting means, is fixed at As the force decreases from F 2 to F 1 , the force increases in the frequency region outside the resonant frequency range.
반대로 공진주파수가로 고정된 상태에서 감쇄력 조절수단인 자기유체댐퍼의 감쇄력을 높이면 공진주파수에서 힘이 F1에서 F2로 커지면서 공진주파수 범위를 벗어난 주파수영역에서는 힘이 작아진다.On the contrary, the resonance frequency When the damping force of the magnetic fluid damper, which is the damping force adjusting means, is fixed at As the force increases from F 1 to F 2 , the force decreases in the frequency region outside the resonant frequency range.
여기서 m은 진동프레임의 무게로서 최초에 진동기의 설계시 정해짐으로 변할 수 없다.Where m is the weight of the vibrating frame and cannot be changed as initially determined in the design of the vibrator.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 가진기는 공진주파수 조절수단에 의해 가진기의 공진주파수를 조절하고, 감쇄력 조절수단을 이용하여 공진주파수 상태에서 구조물에 전달되는 힘의 세기를 조절할 수 있음으로 구조물의 특성에 따라 그 구조물 고유의 동특성을 신뢰성 있게 찾아낼 수 있는 실험을 할 수 있음으로 보다 정확한 구조물의 동적 강도나 내진성을 확인할 수 있으며, 이에 따라 보다 견고한 구조물을 즉, 동적설계를 할 수 있게 하는 효과가 있다.The exciter according to the present invention configured as described above can adjust the resonant frequency of the vibrator by the resonant frequency adjusting means and control the strength of the force transmitted to the structure in the resonant frequency state by using the attenuation force adjusting means. Therefore, it is possible to confirm the dynamic strength and the seismic resistance of the structure more accurately by conducting experiments that can reliably find the unique dynamic characteristics of the structure, thereby making it possible to make a more robust structure, that is, dynamic design .
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