구분: 석사
학위연도: 1999
저자: 이동진
구조물과 연성된 자동평형장치의 진동에 관한 연구  
ABSTRACT  
 
An automatic ball balancer(ABB) is a device to reduce variable mass unbalance of a rotating machine whose variable unbalance is a main source of vibration; e.g., CD-ROM, DVD drive, drum washing machine, automobiles, satellites and machining tools. One time balancing is not sufficient for the rotating machine which has variable mass unbalance dependent on running conditions. Therefore, for balancing of the rotating machine with variable mass unbalance, it is needed to study the dynamic characteristics of the automatic ball balancer. But in spite of its wide applications and various patents, few studies has been reported on the mechanism and dynamic characteristics. And recently, again, a few studies try to analyze it by a systematic and a new approach.  In this study, dynamic behaviors and stability of the ABB coupled with a structure(CD-ROM & DVD drive) are analyzed by a theoretical approach. Using Lagrange’s equation, we derive the nonlinear equations of motion for a non-autonomous system with respect to the rectangular coordinate. To investigate the dynamic stability of the system in the neighborhood of the equilibrium positions, the Floquet theory is applied to the perturbed equations. On the other hand, time responses are computed by the explicit time integration method. We also investigate the effects of mass center of the structure and the position of ABB on the dynamic behaviors of the system.

요  지

   자동평형장치(Automatic Ball Balancer)는 CD-ROM, DVD드라이브, 드럼세탁기, 자동차, 인공위성 또는 공작기계 등과 같이 회전체의 주 진동원(main source of vibration)으로 작용하는 가변적 질량불평형(variable mass unbalance)을 볼의 질량에 의해 자동적으로 줄여주는 장치이다. 질량 편심이 사용조건에 따라 변하는 회전체에 대해서는 1회의 밸런싱으로 소기의 성과를 얻을 수 없다. 따라서 가변적 질량 불평형을 갖는 회전체의 밸런싱을 위하여 자동평형장치의 동특성 연구가 필요하다.    그러나 많은 응용분야와 다양한 형태의 특허출원에도 불구하고 그 작동원리 및 시스템의 동적 특성 등에 대한 그리 많은 연구가 수행되지 못 했고 최근에야 다시 체계적이고 새롭게 발전된 방법으로 해석을 하려는 시도가 이루어지고 있다.
  본 연구에서는 기 수행된 연구결과를 바탕으로 실제 산업 현장에서 쓰여지고 있는 자동평형장치가 CD-ROM 및 DVD의 광디스크 드라이브에 장착된 상태의 연구를 수행하였다. 직교 좌표계에 의해 비선형 운동방정식을 유도하고 섭동법을 적용하여 평형위치와 평형위치 부근에서 선형화 된 운동방정식을 유도한 다음 두 가지 평형위치 중 산업적 효용가치가 높은 완전한 밸런싱이 되는 균형평형위치(balanced equilibrium position)만을 고려하여 Floquet 이론으로 안정성을 해석한다. 또한 연성되어 있는 구조물의 질량중심과 자동평형장치의 장착위치 등을 바꿔가며 동적시간 응답을 해석함으로 설계자에게 간과해서는 안되는 또 다른 중요한 설계인자를 제시하여 실제의 산업현장에서 채택하는데 도움이 되도록 한다.  
 

                    수정/삭제    창닫기