왕복동 압축기에서 '고조파 공진'으로 인한 웨이브 스프링의 고장을 분석합니다.

압축기의 작동 주파수가 웨이브 스프링의 고유 진동수와 일치하면 공진이 발생하여 진폭 확대와 설계 한계를 훨씬 초과하는 응력이 발생합니다. 웨이브 스프링의 첫 번째 고유 진동수 $f_n$는 $f_n = \frac{1}{2 \pi} \sqrt{\frac{k}{m_{eff}}}$입니다. 여기서 $k$는 스프링율이고 $m_{eff}$는 유효 질량입니다. 고장은 일반적으로 파동의 최고점이나 계곡에서 깨끗한 45도 피로 균열이 특징입니다. 문제를 해결하려면 스프링율을 변경하여($t$ 또는 $Z$ 변경) $f_n$을 작동 주파수에서 벗어나게 하거나 시스템에 댐핑을 도입해야 합니다. Crest-to-Crest 스프링은 단일 회전 스프링보다 고유 주파수가 낮으며 고속 기계에서 이에 더 취약합니다.