'Oil whip & whirl'은 미끄럼 베어링을 이용한 고속의 회전기계에 많이 발생하는 진동으로 매우 심한 진동을 일으키고, 베어링을 소손하는 경우도 있다. 이것은 베어링의 유막작용에 의해 발생되는 회전축의 자려진동이다.
축의 베어링과의 접촉에서 고속 회전축의 베어링 오일에 의한 'Oil whip & whirl'이 발생하며 위험 회전수의 2배에 도달하면 'Oil whip & whirl'이 발생된다. 오일 휩의 발생 메카니즘은 베어링과 축은 오일막으로 접촉하며, 이때 베어링측 오일의 원주 속도는 축과 접촉하는 오일 원주속도의 50% 정도이며 이것이 오일의 내부와 외부에 점성차이를 유발시켜 진동의 원인이 된다.
충분히 윤활된 미끄럼 베어링의 경우 축을 고속으로 회전시켰을 때 축의 위험 속도의 2배가 되면 격심한 진동이 축에 발생한다. 이 회전 진동을 'Oil whip & whirl'이라고 한다.
여기서, 축의 위험 속도[critical speed of shaft , 軸の危険速度] 란 ‘축이 어떤 회전 속도에서 굽힘 진동과 비틀림 진동에 의하여 갑자기 이상한 진동을 일으킬 때의 회전 속도(축의 고유진동수와 관련)를 말한다.
[회전체가 1개인 경우 축의 위험속도 구하는 공식] - 생략!
축의 위험속도 Nc=(rpm)
g : 중력가속도(m/s^2)
δ : 축의 처짐(㎜)
[회전체가 여러 개인 경우(Dunkerley 식) 축의 위험속도 구하는 공식]- 생략!
여기서, 위험속도[whirling speed, critical speed]란 회전축 및 축에 고정되어 있는 회전체는 한 몸이 되어 회전하고 있으나 이것의 고유진동수와 축의 회전수가 일치 또는 배수가 되면 공진하여 축의 편차가 무한대로 되려고 하므로 진폭이 급증해서 위험한 상태가 된다. 이러한 상태일 때의 회전 속도를 말한다.
['Oil whip & whirl' 특징]
① 발생하기 시작하는 회전수는 로터(Rotor) 1차 위험속도의 2배 이상이다.
② 진동수는 로터의 위험속도(회전수에 대한 최저차의 고유진동수)와 동등하다.
③ 축의 흔들리는 방향은 회전방향과 일치한다.
④ 발생회전수와 소멸회전수는 회전수의 상승시와 하강시에 달라진다.
⑤ 진동이 한번 발생되면 회전수를 상승시켜도 감소하지 않는다.
⑥ 돌발적으로 발생, 소명한다.
['Oil whip & whirl' 대책]
① 베어링 축을 메운다. 베어링 중앙에 홈을 만든다. 얼라이먼트의 조정 등으로 베어링의 면압을 증가시키는 방법
② 기름의 종류를 바꾼다. 유량을 낮추고 온도를 높이는 등, 유막의 점성을 낮추는 방법
③ 2원호, 다원호, 틸팅패드 베어링 등, 'Oil whip & whirl'을 일으키기 어려운 베어링으로 바꾼다.
