KR20130012786A

KR20130012786A - Tuned mass damper using metal plate spring and vibration isolation base using the tuned mass damper

Info

Publication number: KR20130012786A
Application number: KR1020110074178A
Authority: KR
Inventors: 윤은중; 이장현; 이재국
Original assignee: (주)엔에스브이
Priority date: 2011-07-26
Filing date: 2011-07-26
Publication date: 2013-02-05
Anticipated expiration: 2031-07-26
Also published as: KR101266831B1

Abstract

PURPOSE: A tuned mass damper using a metal plate spring and a vibration isolation base using thereof are provided to conveniently tune the mass of a damper by selecting a pendulum with a proper mass and to easily adjust the spring constant for controlling the natural frequency of the tuned mass damper by selecting a metal plate spring with a proper thickness. CONSTITUTION: A tuned mass damper using a metal plate spring comprises a metal plate spring(1), a mass pendulum(2), and an upper cover(3). The metal plate spring is made of an elastic metal plate with a certain thickness and has a binding hole for uniting with the mass pendulum. The mass pendulum is combined to the center of the metal plate spring by a fixing screw(21). The top cover is formed as a shape of a cup and surrounds the edge of the metal plate spring for fixing the metal plate spring. [Reference numerals] (AA) Cross section A-A

Description

Tuned Mass Damper Using Metal Plate Spring and Vibration Isolation Base Using the Tuned Mass Damper}

본 발명은 진동제어기술에 관한 것으로서, 좀 더 자세하게는 금속판스프링을 이용한 동조질량감쇠기와 이를 이용한 방진베이스에 관한 것이다. 본 발명의 동조질량감쇠기는 탄성체를 이용한 방진장치를 사용한 기계에서 무거운 중량의 부가베이스를 사용하지 않고도 공진에 의하여 발생하는 큰 진동을 일정수준 이하로 제어하기 위한 목적으로 사용된다.
The present invention relates to a vibration control technique, and more particularly, to a tuned mass damper using a metal plate spring and a dustproof base using the same. The tuned mass attenuator of the present invention is used for the purpose of controlling the large vibration generated by resonance below a certain level without using a heavy weight additional base in a machine using a dustproof device using an elastic body.

동조질량감쇠기(TMD, Tuned Mass Damper)는 동적흡진기(Dynamic Absorber)의 일종으로서, 1자유도계 진동시스템(One Degree of Freedom Vibration System)과 유사하게 거동하는 진동체에 별도의 질량과 스프링을 가진 진동시스템을 부가하여, 본래의 진동체를 다자유도계 진동시스템(Multi Degree of Freedom Vibration System)으로 변경시켜 진동을 억제하는 장치이다.Tuned Mass Damper (TMD) is a type of Dynamic Absorber, which vibrates with a separate mass and spring in a vibrating body that behaves similarly to the One Degree of Freedom Vibration System. It is a device that suppresses vibration by adding a system and changing the original vibrating body into a multi degree of freedom vibration system.

동조질량감쇠기는 주로 공진에 의하여 진동이 크게 증폭되는 것을 방지할 목적으로 사용되는데, 현재 고층건물, 교량, 철탑, 공항의 관제탑 등의 대형 구조물의 저주파수 진동을 제어하는 데 효과적인 것으로 알려져 있다.The tuned mass attenuator is mainly used for the purpose of preventing the amplification of vibration largely by resonance, and is known to be effective in controlling low frequency vibration of large structures such as high-rise buildings, bridges, steel towers, and airport control towers.

동조질량감쇠기의 효과는 도 1의 그래프와 같은데, 동조질량감쇠기를 부착하지 않은 본래의 구조물은 고유진동수(f₀)에서 무한대의 진동 증폭률을 가져, 그 고유진동수와 일치하는 주파수(f₀)의 가진력에 의하여 이론상 무한대로 진동이 증폭되는데 비하여, 동조질량감쇠기를 부착한 구조물은 그 고유진동수가 자유도 수만큼 존재하고(f₁, f₂ 등), 증폭률도 일정 크기로 한정되어 있으므로, 구조물이 일정이상 진동하지 않게 된다.The effect of the tuned mass attenuator is shown in the graph of FIG. 1, where the original structure without the tuned mass attenuator has an infinite vibration amplification rate at the natural frequency (f ₀ ), and has a frequency (f ₀ ) corresponding to the natural frequency. Vibration is amplified to infinity theoretically due to the excitation force, whereas a structure with a tuned mass damper has its natural frequency as many degrees of freedom (f ₁ , f _2, etc.), and the amplification factor is limited to a certain size. It will not vibrate more than a certain time.

동조질량감쇠기의 설계는 대상 구조물의 진동응답특성을 구하고, 구조물의 진동응답특성을 요구 수준 이하로 하는 질량과 스프링을 계산하여 설계한다. 최근에는 유한요소법(FEM, Finite Element Method)을 이용한 구조해석 프로그램이 많이 보급되어, 동조질량감쇠기의 질량과 스프링상수, 그리고 부착위치를 시뮬레이션(Simulation) 기법으로 계산하고 있다.The design of the tuned mass damper is designed by calculating the vibration response characteristics of the target structure and calculating the mass and the spring that make the vibration response characteristics of the structure below the required level. In recent years, many structural analysis programs using the finite element method (FEM) have been widely used, and the mass, spring constant, and attachment position of a tuned mass damper have been calculated by simulation.

최근에 상기와 같은 동조질량감쇠기에 관한 특허가 많이 출원되고 있는데, 국내 등록특허 10-0463294호 동조질량감쇠장치를 구비한 난간, 국내 공개특허 10-2003-0068595호 0463294호 동조질량감쇠장치 등은 대형 구조물의 진동을 제어하기 위한 것으로서, 질량을 다수개의 블록으로 하여 질량을 조정할 수 있게 한 것이거나, 스프링의 위치를 일부 변경할 수 있게 한 것이거나, 교량의 난간과 같이 구조물의 특정부위에 부착하기 용이하게 하는 것에 관한 것이다.Recently, many patents related to the above-described tuning mass damper have been applied. For controlling the vibration of large structures, allowing mass adjustment to multiple blocks, partially repositioning springs, or attaching to specific parts of structures such as bridge railings It is about facilitating.

국내 등록특허 10-0691518호 캔틸레버식 다중동조질량감쇠기를 이용한 천정바닥 부착형층간소음 저감장치는 건물의 진동을 제어하기 위한 동조질량감쇠기에 관한 것으로서, 구조물의 바닥 마감재 하부에 설치된 구조체인 바닥판의 하단에는 I형강이 부착하고, 이 I형강의 하단에는 외팔보(Cantiliver)를 부착하고, 외팔보의 끝에 질량을 구비한 캔틸레버식 다중동조질량감쇠기를 게시하고 있다.Ceiling floor-mounted floor noise reduction device using cantilever-type multi-tuned mass damper relates to a tuned mass attenuator for controlling vibration of a building. The lower end of the I-beam is attached with a cantilever steel, and a cantilever is attached to the lower end of the I-beam.

상기 특허발명의 효과에 기재된 바에 의하면, 이 발명은 건물의 천장 또는 바닥에 부착하여 건물의 바닥판의 진동을 흡수함으로써, 바닥충격음의 발생을 효율적으로 줄일 수 있고, 설치에 필요한 높이가 10cm 이하이므로 천장 공간 내에 충분히 설치할 수 있다고 기재되어 있다. 그러나 동조질량감쇠기가 주로 저주파수의 진폭이 큰 진동을 제어하는데 유효함을 감안하면, 주로 100Hz 부근의 고주파수 진동에 의하여 발생하는 바닥충격음을 줄일 수 있을지 의문이다.According to the effect of the present invention, the present invention is attached to the ceiling or floor of the building to absorb vibrations of the floor of the building, it is possible to efficiently reduce the generation of floor impact sound, the height required for installation is less than 10cm It is described that it can be installed sufficiently in the ceiling space. However, considering that the tuned mass attenuator is mainly useful for controlling vibrations with large amplitudes at low frequencies, it is questionable whether the floor impact sound generated mainly by high frequency vibrations around 100 Hz can be reduced.

모터, 펌프, 팬 등과 같은 회전기계들은 가동시에 기계의 회전 주파수(RPM/60 Hz)와 같은 주파수의 진동이 발생하여 주변으로 전파되어 문제를 야기하는데, 이와 같은 기계의 방진을 위하여 방진대상 기계를 질량이 큰 부가베이스에 고정하고, 부가베이스를 에어스프링, 금속코일스프링, 방진고무, 방진패드 등의 탄성체로 지지하는 방진장치를 사용한다. 탄성체의 상, 하부에 장비 또는 설치장소에 고정할 수 있는 고정수단을 구비한 것을 통상 방진마운트라고 한다.Rotating machines such as motors, pumps and fans generate vibrations at frequencies such as the machine's rotational frequency (RPM / 60 Hz) and propagate to the surroundings, causing problems. Is fixed to an additional base having a large mass, and a vibration isolator is used for supporting the additional base with an elastic body such as an air spring, a metal coil spring, a dustproof rubber, or a dustproof pad. What is provided with fixing means which can be fixed to an equipment or installation place on the upper and lower parts of an elastic body is generally called a dustproof mount.

상기 탄성재료 중 에어스프링은 통상적으로 고유진동수 3Hz 이하, 금속코일스프링은 고유진동수 3Hz 내지 5Hz, 방진고무는 고유진동수 5Hz내지 10Hz , 방진패드는 고유진동수 10Hz 이상의 고유진동수를 가진 방진장치를 구성하는데 사용된다.Among the elastic materials, the air spring is typically 3 Hz or less in natural frequency, the metal coil spring is 3 Hz to 5 Hz, the vibration resistant rubber is 5 to 10 Hz, and the anti-vibration pad is used to construct a vibration proof device having a natural frequency of 10 Hz or more. do.

상기와 같이 탄성체를 이용하여 기계를 방진하는 방진장치의 진동전달률(TR, Transmission Ratio, 기계에서 발생하는 진동 가진력에 대한 바닥으로 전달되는 진동 가진력의 비는 TR = 1/(r²-1)(여기서, r : 주파수비)의 식으로 계산되는데, 이 식으로 알 수 있는 바와 같이 방진장치의 고유진동수에 대한 기계에서 발생하는 진동 주파수의 비인 주파수비에 따라 정해진다. 통상적으로 기계의 방진은 주파수비를 3 이상으로 크게 하여, 진동전달률을 충분히 낮게 한다.As described above, the vibration transmission ratio (TR, Transmission Ratio, ratio of vibration excitation force transmitted to the floor to vibration excitation force generated in the machine) is TR = 1 / (r ² -1) ( Where r is the ratio of frequencies), as can be seen in this formula, is determined by the ratio of frequencies, which is the ratio of vibration frequencies generated by the machine to the natural frequency of the vibration isolator. The ratio is increased to 3 or more to sufficiently lower the vibration transfer rate.

상기와 같은 방진장치에서 큰 질량, 즉 무거운 중량의 부가베이스는 탄성체로 지지된 방진장치 위에 올려진 방진대상 기계 그 자체가 가동 중에 큰 진폭으로 진동하는 것을 억제하는 기능을 하는데, 통상적으로 철골 프레임의 내부에 콘크리트를 타설하여 제작한다. 이와 같은 부가베이스는 큰 질량으로 인하여 아주 무거워 취급과 설치작업이 어렵고, 또한 건물에 하중부담을 많이 주기 때문에 문제가 된다.In such a dustproof apparatus, a large mass, i.e., a heavy weight additional base, functions to suppress vibration of a large amplitude during the operation of the dustproof target machine itself mounted on an elastically supported dustproof apparatus. Manufactured by pouring concrete inside. This additional base is very heavy due to its large mass, which makes it difficult to handle and install, and also causes a lot of load on the building.

탄성체를 사용한 방진장치로 방진이 된 회전기계는 최초 가동을 할 때와 가동을 중단할 때 항상 기계의 회전 주파수가 방진장치의 고유진동수와 일치하는 위험속도(Critical Speed)를 지나게 되는데, 이와 같이 기계의 회전속도가 위험속도를 지날 때 방진장치는 공진에 의하여 일시적으로 아주 큰 진폭으로 진동을 하게 된다. 이와 같이 기계의 회전속도가 위험속도를 지날 때 방진장치의 공진 현상에 의하여 부가베이스의 중량이 상당히 클 경우에도 기계가 상당한 크기로 진동을 하는 것을 관찰할 수 있는데, 가동과 중단을 자주 반복하는 기계의 경우 일시적일지라도 이러한 큰 진동이 자주 반복되면 장비 내부 전자장치 오작동, 고체음 발생, 성품의 피로파괴, 배관 등 기계에 연결된 구조물의 파손, 체결구의 풀림 등 각종 진동에 의한 문제점이 나타난다.A rotating machine that is dust-proofed by a vibration isolator using an elastic body always passes the critical speed at which the rotation frequency of the machine coincides with the natural frequency of the vibration isolator when it is first started or stopped. When the speed of rotation passes the dangerous speed, the vibration isolation device vibrates to a very large amplitude temporarily by resonance. In this way, when the rotational speed of the machine passes the dangerous speed, it can be observed that the machine vibrates to a considerable size even when the weight of the additional base is quite large due to the resonance of the vibration isolator. In the case of a temporary, even if such a large vibration is repeated frequently, there are problems caused by various vibrations, such as malfunction of the electronics inside the equipment, the generation of solid sound, the destruction of the characteristics of the character, damage to the structure connected to the machine, such as piping, loosening of the fasteners.

그러나 지금까지는 회전기계에 사용되는 방진장치에 상기와 같이 무거운 중량의 부가베이스를 사용하여 기계의 회전속도가 위험속도를 지날 때 공진에 의하여 발생하는 진동을 일정 수준 이하로 억제하는 방법 이외의 진동제어기술은 알려진 바가 없다.
Until now, however, vibration control other than the method of suppressing the vibration generated by the resonance below a certain level when the rotational speed of the machine passes the dangerous speed by using the heavy base additional base as described above in the vibration isolator used in the rotating machine. The technology is unknown.

탄성체를 이용한 기계의 방진장치에서, 기계의 회전속도가 위험속도를 지날 때 공진에 의하여 발생하는 큰 진동을 일정 수준 이하로 억제하기 위하여 무거운 중량의 부가베이스를 사용하는 방법이 유일한데, 이 경우 기계 중량의 2 내지 5배 중량의 부가베이스가 필요하므로 취급과 설치작업이 어렵고 또한 건물에 하중부담을 많이 주기 때문에 문제가 된다.In the vibration isolator of a machine using an elastic body, the only method is to use a heavy weight additional base to suppress the large vibration caused by resonance below a certain level when the rotational speed of the machine passes the dangerous speed. Since additional base weight of 2 to 5 times the weight is required, handling and installation work are difficult, and the load on the building is a problem.

따라서 무거운 중량의 부가베이스를 사용하지 않고도 진동을 유발하는 기계에서 공진에 의하여 발생하는 큰 진동을 일정 수준 이하로 제어할 수 있는 새로운 방진 방법이 강구되어야 한다.
Therefore, a new dustproof method capable of controlling a large vibration generated by resonance below a certain level should be devised without using a heavy additional weight base.

본 발명의 금속판스프링을 이용한 동조질량감쇠기는 무거운 중량의 부가베이스를 사용하지 않고도 기계에서 공진에 의하여 발생하는 큰 진동을 일정수준 이하로 제어하는데 사용하는 동조질량감쇠기이다.The tuned mass attenuator using the metal plate spring of the present invention is a tuned mass attenuator used to control a large vibration generated by resonance in a machine to a predetermined level or less without using a heavy weight additional base.

본 발명의 동조질량감쇠기는 스프링 기능을 하는 것으로 금속판스프링을 사용하고, 이 금속판스프링의 중심부에 질량추를 결합하고, 금속판스프링의 가장자리는 상부커버에 결합되어 질량과 스프링으로 구성되는 1자유도계 진동시스템이 이루어진다.The synchronous mass damper of the present invention uses a metal plate spring as a spring function, couples a mass weight to the center of the metal plate spring, and an edge of the metal plate spring is coupled to the upper cover to form a mass and a spring. The system is done.

본 발명의 동조질량감쇠기는 고정브래킷의 하부에 하부커버를 구비하여 밀폐된 구조로 구성하고 내부에 점성이 큰 오일을 충진하여 댐퍼기능을 구비하게 함으로써, 질량과 스프링 그리고 댐퍼구성되는 1자유도계 진동시스템으로 구성할 수도 있다.The tuned mass damper of the present invention has a lower cover at the bottom of the fixed bracket, and has a closed structure and a damper function by filling a highly viscous oil therein to provide a damper function, thereby forming a mass, a spring, and a damper. It can also be configured as a system.

본 발명의 동조질량감쇠기를 이용한 방진베이스는 방진베이스를 상, 하 두 겹의 프레임 구조로 제작하고, 두 프레임 사이에 에어스프링, 금속코일스프링, 방진고무 등의 탄성체를 사용한 방진마운트를 설치하고, 상부 프레임의 중심부에 상기 동조질량감쇠기를 결합하여 구성된다.The anti-vibration base using the tuned mass damper of the present invention is to produce the anti-vibration base in a frame structure of the upper and lower layers, and to install a vibration mount using an elastic body such as air spring, metal coil spring, anti-vibration rubber between the two frames, The tuned mass damper is coupled to a central portion of the upper frame.

본 발명의 동조질량감쇠기를 이용한 방진베이스의 상부에 방진대상 기계가 장착되면, 상부프레임과 방진대상 기계의 질량을 합한 진동체를 스프링 기능을 하는 방진마운트가 지지하는 형태의 1자유도계 진동시스템이 이루어지고, 이 진동시스템의 진동체에 다시 1자유도계 진동시스템인 동조질량감쇠기가 결합되어 전체적으로 2자유도계 진동시스템이 구성된다.When the vibration isolating machine is mounted on the upper part of the vibration isolator using the tuned mass damper of the present invention, the 1-DOF vibration system of the type in which a vibration mount having a spring function supports the vibrating body that combines the mass of the upper frame and the dust-proofing machine. In addition, the vibration body of the vibration system is coupled to a tuning mass damper, which is a single degree of freedom vibration system, to form a two degree of freedom system vibration system as a whole.

상기와 같은 2자유도계 진동시스템은 2개의 고유진동수를 가지게 되고, 1자유도계 진동시스템과 달리, 방진대상 기계가 있는 진동체는 두 고유진동수와 기계의 회전주파수가 일치하더라도 진동전달률이 일정 크기로 한정되므로 방진 대상기계에 공진에 의한 문제가 완화된다.
The two-DOF vibration system as described above has two natural frequencies, and unlike the one-DOF vibration system, the vibration body having the vibration target machine has a constant vibration transmission rate even if the two natural frequencies coincide with the rotational frequency of the machine. As a result, the problem caused by resonance in the dustproof target machine is alleviated.

본 발명의 동조질량감쇠기는 소형이면서 구조가 아주 간단하여 저렴한 가격으로 제작할 수 있고, 기계의 밑바닥 등과 같이 좁은 설치 공간에도 용이하게 설치할 수 있다. 그리고 본 발명의 동조질량감쇠기는 적절한 질량을 가진 질량추를 선택하여 사용함으로써 질량을 용이하게 조절할 수 있고, 적절한 두께를 가진 금속원판 스프링을 선택함으로써 스프링상수를 용이하게 조절할 수 있으므로 동조질량감쇠기 자체의 고유진동수를 용이하게 조절할 수 있다.The tuned mass attenuator of the present invention is compact and very simple in structure and can be manufactured at low cost, and can be easily installed in a narrow installation space such as the bottom of a machine. In addition, the tuned mass attenuator of the present invention can easily adjust the mass by selecting and using a mass weight having an appropriate mass, and the spring constant can be easily adjusted by selecting a metal disc spring having an appropriate thickness. Natural frequency can be adjusted easily.

본 발명의 동조질량감쇠기를 사용한 방진베이스는 무거운 중량의 부가베이스를 사용하지 않고도 기계에서 공진에 의하여 발생하는 큰 진동을 효과적으로 제어할 수 있다. 따라서 취급과 설치작업이 어려운 무거운 부가베이스를 사용할 필요가 없고, 또한 이것이 사용되는 건물 구조체에 하중부담을 경감할 수 있다.
The dustproof base using the tuned mass damper of the present invention can effectively control the large vibration generated by resonance in the machine without using a heavy weight additional base. Therefore, there is no need to use a heavy additional base which is difficult to handle and install, and it is possible to reduce the load on the building structure in which it is used.

도 1은 동조질량감쇠기의 효과 그래프이다.
도 2는 동조질량감쇠기의 구성도이다.
도 3은 다른 실시예의 동조질량감쇠기의 단면도이다.
도 4는 동조질량감쇠기를 사용한 방진베이스이다.
도 5는 동조질량감쇠기를 구비한 방진장치로 이루어지는 진동시스템이다.1 is an effect graph of a tuned mass damper.
2 is a block diagram of a tuned mass damper.
3 is a cross-sectional view of a tuned mass damper of another embodiment.
4 is a dustproof base using a tuned mass damper.
5 is a vibration system composed of a vibration isolator equipped with a tuned mass damper.

본 발명의 금속판스프링을 이용한 동조질량감쇠기는 도 2에 도시한 바와 같이, 스프링 기능을 하는 금속판스프링(1), 상기 금속판스프링(1)의 중심부에 결합되는 질량추(2), 그리고 상기 금속판스프링(1)의 가장자리에 고정되는 상부커버(3)로 구성된다.As shown in FIG. 2, the tuner mass damper using the metal plate spring of the present invention, a metal plate spring (1) having a spring function, a mass weight (2) coupled to the center of the metal plate spring (1), and the metal plate spring It consists of an upper cover (3) fixed to the edge of (1).

금속판스프링(1)은 스프링강판 등 탄성이 있는 일정 두께의 금속판을 이용하여 제작하는데, 일정한 폭과 두께를 가진 사각판스프링 또는 일정 직경과 두께를 가진 원판스프링으로 제작하는데, 중심부에는 질량추(2)를 결합하기 위한 결합구멍이 형성되어 있다. 탄성이 있는 재료로 제작된 원판은 가장자리가 고정되고 중심부에 하중이 작용할 경우, 일정한 하중범위 내에서는 중심부에 작용하는 하중의 크기에 비례하여 중심부에 변형이 유발되어 스프링과 같은 역할을 한다.Metal plate spring (1) is produced by using a metal plate of a certain thickness with elasticity, such as spring steel plate, it is made of a square plate spring having a certain width and thickness or a disc spring having a certain diameter and thickness, in the center of the mass weight (2 ) Is provided with a coupling hole for engaging. When the disc is made of elastic material and the edge is fixed and the load is applied to the central part, it is deformed at the central part in proportion to the magnitude of the load acting on the central part within a certain load range, thus acting as a spring.

금속판스프링(1)을 원판스프링인 경우, 원판의 가장자리가 회전 변형이 일어나지 않도록 고정되고, 중심부에 하중(W)이 작용할 경우, 최대 변형이 일어나는 중심부의 변형량은 다음 식으로 계산된다.When the metal plate spring 1 is a disc spring, the edge of the disc is fixed so that rotational deformation does not occur, and when the load W is applied to the center, the amount of deformation of the center where maximum deformation occurs is calculated by the following equation.

, 여기서

,

, here

,

상기 식에서 W는 하중, a는 원판의 반지름, D는 판정수(Plate Constant), E는 재료의 종탄성계수, t는 판의 두께, ν는 포아슨의 비이다.Where W is the load, a is the radius of the disc, D is the plate constant, E is the longitudinal modulus of the material, t is the thickness of the plate, and ν is the Poisson's ratio.

스프링상수(k)는 하중(W)을 변위(y)로 나눈 것이므로, 중심부에 하중이 작용하고 가장자리가 고정된 금속판스프링의 스프링상수는 다음 식으로 계산된다.Since the spring constant k is the load W divided by the displacement y, the spring constant of the metal plate spring whose load is applied at the center and the edge is fixed is calculated by the following equation.

따라서 본 발명에 사용되는 금속판스프링(1)은 재료의 기계적 물성과 두께와 반지름으로 결정되는 형상을 알면 쉽게 구할 수 있다.Therefore, the metal plate spring 1 used in the present invention can be easily obtained by knowing the mechanical properties of the material and the shape determined by the thickness and radius.

금속판스프링(1)을 폭이 좁고 길이가 긴 사각판스프링이고 양단을 커버(3)에 고정할 경우, 스프링상수는 양단이 고정되고 중앙에 집중하중이 작용하는 빔과 같이 거동하므로, 그에 따른 스프링 상수를 쉽게 구할 수 있다.When the metal plate spring (1) is a narrow and long rectangular plate spring and both ends are fixed to the cover (3), the spring constant is fixed to both ends and behaves like a beam with concentrated load in the center, so that the spring Constants are easy to find.

질량추(2)는 상기 금속판스프링(1)의 중심부에 결합되는데, 상면에 나사구멍을 형성하여 상기 금속판스프링(1)의 중심부에 형성된 결합구멍에 고정나사(21)로 결합하는 것이 편리하다. 고정나사(21)는 스프링와셔(22)과 함께 사용하여 진동에 의하여 풀리지 않게 하는 것이 좋다.Mass mass 2 is coupled to the center of the metal plate spring 1, it is convenient to form a screw hole on the upper surface to be coupled to the coupling hole formed in the center of the metal plate spring (1) with a fixing screw (21). The fixing screw 21 may be used together with the spring washer 22 so as not to be loosened by vibration.

질량추(2)는 질량을 조절하기 위하여 하면에도 나사구멍을 형성하고, 일정한 질량의 질량판(23)을 고정나사(24)로 결합할 수 있게 하는 것이 좋다. 질량판(23)은 질량이 서로 다른 것으로 다수 매를 구비하여, 몇 매의 질량판(23)을 적절히 조합하여 질량추(2) 전체의 질량을 다양하게 조절할 수 있게 하면 것이 편리하다.The mass weight 2 preferably forms a screw hole on the lower surface in order to adjust the mass, so that the mass plate 23 of a certain mass can be coupled to the fixing screw 24. The mass plate 23 is provided with a plurality of masses having different masses, and it is convenient to make it possible to variously adjust the mass of the entire mass 2 by appropriately combining several mass plates 23.

상부커버(3)는 컵 형상으로서, 상기 금속판스프링(1)의 가장자리를 감싸서 고정할 수 있도록 개구부에 안쪽으로 오므라드는 테두리(31)를 형성하는 것이 좋다. 상부커버(3)의 테두리(31)는 처음에는 벌어진 형태를 유지하고 있는데 이와 같이 벌어진 테두리에 금속판스프링(1)을 장착한 후 테두리(31)의 끝을 오므려 금속판스프링(1)의 가장자리가 상부커버(3)의 테두리(31)에 고정될 수 있도록 하는 것이 편리하다.The upper cover 3 is cup-shaped, it is preferable to form an edge 31 to be retracted inward in the opening so as to surround and fix the edge of the metal plate spring (1). The edge 31 of the upper cover 3 maintains the open shape at first. After attaching the metal plate spring 1 to the open edge, the edge of the metal plate spring 1 is closed by closing the end of the edge 31. It is convenient to be able to be fixed to the edge 31 of the upper cover (3).

상부커버(3)의 상면에 1개 또는 2개 이상 다수 개의 나사구멍이 형성된 너트판(32)을 부착하여두면, 동조질량감쇠기를 방진 베이스 또는 진동대상 기계에 부착하는 것이 편리하다.If the nut plate 32 having one, two or more screw holes is formed on the upper surface of the upper cover 3, it is convenient to attach the tuned mass damper to the dustproof base or the vibration target machine.

상기와 같이 구성된 동조질량감쇠기는 그대로 사용할 수 있으나, 두께가 얇은 판으로 제작된 금속판스프링(1)이 외부에 노출되어 손상될 염려가 있고 또한 질량추(2)가 외부에 노출되어 위험하거나 미관상 좋지 않으므로, 도 3의 단면도에 도시한 바와 같이, 금속판스프링(1)의 하부에 하부커버(4)를 구비하여 외부로 노출된 금속판스프링(1)과 질량추(2)를 밀폐하는 것이 좋다.The tuned mass damper configured as described above may be used as it is, but the metal plate spring (1) made of a thin plate may be exposed to the outside and be damaged, and the mass weight (2) may be exposed to the outside, thus causing a dangerous or aesthetic appearance. Therefore, as shown in the cross-sectional view of FIG. 3, it is preferable to include the lower cover 4 at the lower portion of the metal plate spring 1 to seal the metal plate spring 1 and the mass weight 2 exposed to the outside.

하부커버(4)는 임의의 방법으로 상기 금속판스프링(1) 또는 상부커버(3)에 결합하면 되지만, 하부커버(4)에 바깥쪽을 향하여 벌어지는 테두리(41)을 구비하여 금속판스프링(1)의 가장자리와 함께 상기 상부커버(3)의 테두리(31)에 결합하는 것이 편리하다.The lower cover 4 may be coupled to the metal plate spring 1 or the upper cover 3 in any manner, but the lower cover 4 has an edge 41 that extends outward and has a metal plate spring 1. It is convenient to couple to the edge 31 of the upper cover 3 together with the edge of the.

상기와 같이 구성된 동조질량감쇠기는 금속판스프링(1)이 스프링 역할을 하고, 질량추(2)가 질량역할을 하는 1자유도계 진동시스템의 동조질량감쇠기가 되지만, 진동 운동을 억제하려는 기능인 댐핑 기능이 없어 고유진동수에서 질량추(2)가 크게 진동하는 문제가 있다.The tuned mass attenuator configured as described above has a damping function, which is a function of suppressing the vibration movement, although the metal plate spring 1 serves as a spring and the mass weight 2 acts as a tuned mass attenuator of the 1 DOF system. There is a problem that the mass weight (2) vibrates greatly in the natural frequency.

동조질량감쇠기에 댐핑 기능을 부여하기 위한 방법으로는 별도의 댐퍼를 부착하는 방법이 있으나, 상기와 같이 하부커버(4)를 구비한 동조질량감쇠기의 금속판스프링(1)과 상부커버(3) 그리고 하부커버(4)의 결합부위를 유체가 누설되지 않도록 잘 밀봉하고, 동조질량감쇠기의 내부에 점성이 큰 점성유체(5)를 충진하는 방법을 채택할 수 있다. 특히 금속판스프링(1)으로 원판스프링을 사용할 경우, 스프링판의 면에 1개 또는 2 이상 다수 개의 오리피스(11)을 형성하는 방법을 적용할 수 있다. 이 경우 상부커버(3) 또는 하부커버(4)에 오일주입구(51)와 오일배출구(52) 그리고 공기배출구(53)를 구비하여, 동조질량감쇠기의 내부에 점성유체(5)를 용이하게 충진하고 배출할 수 있게 하는 것이 좋다.There is a method of attaching a separate damper as a method for imparting a damping function to the tuned mass damper, but the metal plate spring (1) and the top cover (3) of the tuned mass damper having the lower cover (4) as described above. It is possible to adopt a method of sealing the joint portion of the lower cover 4 so as not to leak the fluid and filling the viscous fluid 5 having a high viscosity inside the tuning mass damper. In particular, when the disc spring is used as the metal plate spring 1, a method of forming one or two or more orifices 11 on the surface of the spring plate can be applied. In this case, an oil inlet 51, an oil outlet 52, and an air outlet 53 are provided in the upper cover 3 or the lower cover 4 to easily fill the viscous fluid 5 inside the tuning mass damper. It is good to be able to do so.

상기와 같이 동조질량감쇠기에 점성유체(5)를 충진하면, 질량추(2)가 진동할 때 스프링 또는 질량추와 점성유체의 마찰에 의하여 진동에너지가 열에너지로 변환되어 소실되므로, 동조질량감쇠기는 댐핑기능을 가지게 된다.If the tuning mass damper is filled with the viscous fluid 5 as described above, when the mass weight 2 vibrates, the vibration energy is converted into thermal energy and lost due to the friction between the spring or the mass weight and the viscous fluid. It has a damping function.

특히 금속판스프링(1)이 원판스프링일 경우, 금속판스프링(1)이 아래로(또는 위로) 오목하게 변형할 때 금속판스프링(1)의 하부(또는 상부)에 있던 점성유체(5)가 오리피스(11)을 통하여 상부(또는 하부)로 빠른 속도로 흐르게 된다. 이때 점성유체(5)의 마찰에 의하여 진동에너지가 열에너지로 변환되어 소실되므로, 동조질량감쇠기는 댐핑기능을 가지게 된다.In particular, when the metal plate spring 1 is a disc spring, the viscous fluid 5 at the bottom (or top) of the metal plate spring 1 is deformed when the metal plate spring 1 deforms downwardly (or up). 11) it flows rapidly at the top (or bottom). At this time, since the vibration energy is converted into heat energy by the friction of the viscous fluid 5 and is lost, the tuned mass attenuator has a damping function.

상기와 같이 구성된 본 발명의 동조질량감쇠기(100)는 기계, 배관 등 진동이 일어나는 물체에 직접 부착하여, 물체의 진동을 억제할 목적으로 사용될 수 있으나, 도 4에 도시한 바와 같이 방진대상 기계가 장착되는 베이스(200)에 부착하여 사용할 수 있다. 이와 같이 동조질량감쇠기(100)를 베이스(200)에 부착하여 사용할 경우, 베이스(200)는 통상의 방진용 부가베이스처럼 중량이 많이 나가도록 제작할 필요가 없고, 가로부재와 세로부재로 구성된 경량 프레임구조로 제작할 수 있다.The tuned mass attenuator 100 of the present invention configured as described above may be directly attached to an object in which vibration occurs, such as a machine or pipe, and may be used for the purpose of suppressing vibration of the object, as shown in FIG. 4. Can be attached to the base 200 to be mounted. When the tuned mass attenuator 100 is attached to the base 200 in this manner, the base 200 does not need to be manufactured as much as the weight of the additional base for dustproof, and is a lightweight frame composed of a horizontal member and a vertical member. Can be manufactured in a structure.

상기와 같이 동조질량감쇠기(100)를 구비한 베이스(200)는 다 수개의 방진마운트(300)를 이용하여 건물의 바닥 등에 직접 설치되는 방진베이스를 구성한다. 방진마운트(300)는 에어스프링, 금속코일스프링, 방진고무 등 모든 종류의 탄성체를 이용한 방진마운트가 사용될 수 있다. As described above, the base 200 having the tuned mass damper 100 constitutes a dustproof base installed directly on the floor of a building using a plurality of dustproof mounts 300. The dustproof mount 300 may be a dustproof mount using all kinds of elastic bodies such as air springs, metal coil springs, and dustproof rubbers.

필요에 따라서는, 베이스(200)를 도시한 바와 같이 상, 하 두 겹의 프레임으로 구성하고, 두 프레임 사이에 적절한 수의 방진마운트(300)을 배치하여 고정하고, 하부프레임(220)은 건물의 바닥에 고정하고 상부프레임(210)의 상면에 방진대상 기계 등을 탑재하는 것이 편리하다. 이 경우 방진대상 기계를 공장에서 출고할 때 기계의 하부에 본 발명의 방진베이스를 미리 부착하여 출고하고, 설치현장에서는 베이스(200)의 하부프레임(220)을 설치장소에 고정하는 방법으로 아주 간단히 기계를 현장에 설치할 수 있다.If necessary, the base 200 is composed of two upper and lower frames, as shown in the figure, and an appropriate number of dustproof mounts 300 are disposed between the two frames, and the lower frame 220 is a building. It is convenient to fix the bottom of the upper surface of the upper frame 210 and mount the dustproof machine. In this case, when the dustproof target machine is shipped from the factory, the dustproof base of the present invention is pre-attached to the lower part of the machine, and the installation site is simply installed by fixing the lower frame 220 of the base 200 to the installation place. The machine can be installed on site.

베이스(200)에 동조질량감쇠기(100)가 부착되고 방진마운트(300)로 지지되는 본 발명의 방진베이스에 방진대상 기계가 장착되면, 도 5에 도시한 바와 같이, 상부프레임(210)과 방진대상 기계의 질량을 합한 진동체를 스프링 기능을 하는 방진마운트(300)가 지지하는 형태의 1자유도계 진동시스템이 이루어지고, 이 진동시스템의 진동체에 또 다른 1자유도계 진동시스템인 동조질량감쇠기(100)가 결합되어 전체적으로 2자유도계 진동시스템이 구성된다.When the target machine is mounted on the dustproof base of the present invention in which the tuning mass damper 100 is attached to the base 200 and supported by the dustproof mount 300, as shown in FIG. A single degree of freedom system vibration system in which a vibration mount 300 having a spring function is supported on a vibrating body in which the masses of the target machines are combined is formed. The 100 is combined to form a two-freedom vibration system as a whole.

1 : 금속판스프링, 2 : 질량추, 3 : 상부커버,
4 : 하부커버, 5 :점성유체,
11 : 오리피스,
21 : 고정나사, 22 : 스프링와셔, 23 :질량판, 24 : 고정나사,
31 : 테두리, 32 : 너트판,
41 : 테두리,
51 : 오일주입구, 52 : 오일배출구, 53 : 공기배출구,
100 : 동조질량감쇠기, 200 : 베이스, 300 : 방진마운트,
210 : 상부프레임, 220 :하부프레임.1: metal plate spring, 2: mass weight, 3: top cover,
4: lower cover, 5: viscous fluid,
11: orifice,
21: set screw, 22: spring washer, 23: mass plate, 24: set screw,
31: frame, 32: nut plate,
41: border,
51: oil inlet, 52: oil outlet, 53: air outlet,
100: tuning mass damper, 200: base, 300: dustproof mount,
210: upper frame, 220: lower frame.

Claims

A metal plate spring (1) having a spring function, which is made of an elastic metal plate and has a coupling hole formed at its center;
A mass weight (2) coupled to the coupling hole formed in the center of the metal plate spring (1);
And, the upper cover (3) of the cup-shaped to wrap around the fixing of the metal plate spring (1);
Including, the tuned mass attenuator.

The method of claim 1,
The metal plate spring (1) is characterized in that the disc spring in the form of a disk, mass tuning attenuator.

The method of claim 1,
The mass weight 2 is characterized in that the screw hole is formed in the lower surface, the mass can be adjusted by combining one or two or more mass plates 23 each having a constant mass with a fixing screw 24 , Tuned mass damper.

The method of claim 1,
The upper cover (3) has a nut plate (32) having one, two or more screw holes formed on the upper surface thereof, and can be easily attached to the dustproof object.

The method of claim 1,
The tuned mass damper is further provided with a lower cover (4) below the metal plate spring (1) to seal the metal plate spring (1) and the mass weight (2).

The method of claim 5,
The coupling portion of the metal plate spring 1, the upper cover 3 and the lower cover 4 of the tuning mass damper is sealed to prevent leakage of the fluid, and the viscous fluid 5 is filled inside the tuning mass damper, When the weight (2) vibrates, there is a damping function, characterized in that the vibration energy is converted into thermal energy by the friction between the metal plate spring (1) and the mass weight (2) and the viscous fluid (5) and the damping function is extinguished. .

Base 200, equipped with a dustproof machine on the top:
Tuned mass attenuator (100) according to any one of claims 1 to 6, attached to the base (200);
And, attached to the lower surface of the base 200, a plurality of dust-proof mount 300 for supporting the base 200 and the dustproof target machine mounted thereon;
Including, dust-proof base.

The method of claim 7, wherein
The base 200 is composed of an upper frame 210 and a lower frame 220 of a frame structure consisting of a horizontal member and a vertical member, the tuned mass attenuator 100 is attached to the upper frame 210, the dustproof Mount 300 is coupled between the upper frame 210 and the lower frame 220, the lower frame 220 is fixed to the floor of the building and the dustproof target machine is mounted on the upper surface of the upper frame 210 Dust-proof base, characterized in that.