اگرچه یاتاقان های آونگ اصطکاکی (FPB) در ساختار ساده به نظر می رسند، اما هر جزء و جزئیات طراحی دقیقاً مطابق با اصول مکانیکی مهندسی شده است. درک ساختار و مکانیسم کار آنها به فرد اجازه می دهد تا به طور کامل درک کند که چرا آنها به عنوان یکی از راه حل های بهینه برای جداسازی لرزه ای در نظر گرفته می شوند.
ساختار استاندارد FPB: چهار جزء اصلی با عملکردهای متمایز
یک یاتاقان آونگ اصطکاکی استاندارد از چهار جزء کلیدی تشکیل شده است که برای دستیابی به ایزوله لرزه ای، اتلاف انرژی و تنظیم مجدد خودکار با هم کار می کنند.
-
صفحه بلبرینگ بالایی
صفحه یاتاقان فوقانی که به طور محکم به روسازه مانند تیرها، دالهای کف و پایههای پل متصل میشود، دارای یک سطح کروی مقعر با ماشینکاری دقیق-به عنوان پایه آن است. این به عنوان مسیر اصلی برای حرکت نوسانی عمل می کند و انتقال بار عمودی و هدایت افقی را انجام می دهد.
-
بلوک کشویی (لاینر کلاهک کروی)
بلوک کشویی که بین صفحات یاتاقان بالایی و پایینی قرار دارد، جزء متحرک هسته است. سطح آن با مواد مقاوم در برابر اصطکاک و سایش کم مانند پلی تترا فلوئورواتیلن (PTFE) منبت کاری شده است و یک جفت اصطکاک را با سطح کروی فولاد ضد زنگ تشکیل می دهد. این لغزش صاف را تضمین می کند در حالی که انرژی را از طریق اصطکاک هدر می دهد.
-
صفحه بلبرینگ پایین
صفحه یاتاقان پایینی که روی پایه یا پایه ثابت می شود، دارای سطح بالایی کروی مقعر صاف یا منطبق است. این پایه پایدار را فراهم می کند، محدوده نوسان را محدود می کند و ثبات کلی بلبرینگ را حفظ می کند.
-
مونتاژ آب بندی و محدود کردن
این مجموعه شامل مهر و موم های ضد گرد و غبار، پین های محدود، کلیدهای راهنما و سایر قطعات است. برای جلوگیری از ساییدگی، از ورود گرد و غبار و رطوبت به رابط کشویی جلوگیری می کند. پینهای محدود، جابجایی را تحت شرایط عادی سرویس کنترل میکنند و بهطور خودکار در هنگام زلزله قفل را باز میکنند تا فضای نوسانی کافی فراهم شود.
اصل کار FPB: حفاظت لرزه ای سه مرحله ای-
بلبرینگ های آونگ اصطکاکی کاملاً بر اساس قوانین فیزیکی و بدون نیروی خارجی کار می کنند. آنها به طور خودکار در هنگام زلزله فعال می شوند و به طور خود به خود بعد از رویداد جدید می شوند و کارایی و قابلیت اطمینان بالایی را در طول فرآیند تضمین می کنند.
(1) شروع و جداسازی: قطع انتقال انرژی لرزه ای
هنگامی که نیروی لرزه افقی از آستانه اصطکاک استاتیک بین بلوک لغزشی و سطح کروی فراتر رود، اتصال صلب یاتاقان شکسته می شود. لغزش نسبی بین روسازه و پی رخ می دهد و مسیر انتقال انرژی لرزه ای به روسازه را به طور کامل قطع می کند و از برخورد مستقیم لرزه ای جلوگیری می کند.
(2) نوسان و اتلاف انرژی: تبدیل و مصرف انرژی لرزه ای
بلوک کشویی حرکتی مانند آونگ{0}}در امتداد سطح کروی مقعر انجام میدهد، روبنا را کمی بالا میبرد و انرژی جنبشی لرزهای را به انرژی پتانسیل گرانشی تبدیل میکند. در همین حال، اصطکاک پیوسته در سطح مشترک لغزش، مقاومت ایجاد می کند، انرژی لرزه ای باقیمانده را به گرما تبدیل می کند و دامنه ارتعاش ساختاری را تا حد زیادی کاهش می دهد.
(3) مرکز ثقلی: تنظیم مجدد خودکار پس از زلزله
هنگامی که زمین لرزه متوقف می شود، نیروی گرانشی که بر روی سازه اثر می گذارد، بلوک لغزنده را به موقعیت مرکزی در امتداد سطح کروی می کشد و به تنظیم مجدد خودکار بدون نیروی برق با جابجایی باقیمانده تقریباً صفر دست می یابد. این تضمین می کند که سازه به موقعیت اصلی خود باز می گردد بدون اینکه تاثیری در استفاده بعدی داشته باشد.
پارامترهای کلیدی طراحی: شاخص های اصلی تعیین کننده عملکرد FPB
-
شعاع انحنای کروی
شعاع انحنای دوره انزوا را تعیین می کند. شعاع بزرگتر منجر به دوره ایزوله طولانی تر می شود که به اجتناب از دوره لرزه ای غالب سایت و جلوگیری از تشدید کمک می کند.
-
ضریب اصطکاک
نیروی فعال سازی و راندمان اتلاف انرژی را با محدوده معمولی 0.03-0.12 کنترل می کند. این امر پایداری سازه را تحت زلزله های جزئی و بارهای باد و همچنین ظرفیت اتلاف انرژی تحت زلزله های بزرگ را متعادل می کند.
-
جابجایی نهایی
طراحی شده برای تطبیق حداکثر دامنه نوسان در زمین لرزه های نادر، تضمین می کند که یاتاقان در شرایط شدید خارج نمی شود یا از کار نمی افتد.