Sterowanie ruchem liniowym - 17/01/2021
Wykorzystanie śrub kulowych do tłumienia drgań budynków i mostów
Konstruowanie mostów i budynków w regionach podatnych na trzęsienia ziemi wymaga zwykle zastosowania technik tłumienia drgań. Podczas gdy rozwiązania takie jak masowo-sprężynowe systemy tłumienia lub układy hydrauliczne zapewniają tradycyjny sposób pochłaniania dynamicznych sił ściskających
i rozciągających, to zastosowanie tłumików drgań ze śrubami kulowymi o dużej obciążalności stanowi wybór alternatywny. Wykorzystanie śrub kulowych oszczędza miejsce i umożliwia łatwe dostosowanie do indywidualnych wymagań.
Śruby kulowe o dużej obciążalności, zwykle stosowane w maszynach przemysłowych, wywierają dużą, jednolitą siłę nacisku w serwoprasach i wtryskarkach do tworzyw sztucznych. Do tego typu zastosowań firma NSK opracowała rozbudowaną gamę śrub kulowych z serii HTF, które przekształcają ruch obrotowy w ruch liniowy i odwrotnie, oferując wysoką precyzję, nawet gdy są poddawane bardzo dużym siłom i wysokim obciążeniom.
Te elementy napędowe nadają się również do stosowania jako tłumiki drgań i amortyzatory w budynkach i mostach. Jest to technologia zapoczątkowana w Japonii, gdzie ryzyko trzęsienia ziemi jest wysokie, a wszystkie konstrukcje muszą być odpowiednio zaprojektowane i zabezpieczone.
Obecnie tego typu rozwiązania oparte na śrubach kulowych NSK oferuje kilku dostawców systemów ochrony przed trzęsieniami ziemi. Rozwiązanie wykorzystuje napęd śrubowo-toczny
o dużej obciążalności z obracającą się przeciwwagą na nakrętce. Taka śruba kulowa (zintegrowana z jednostką strukturalną ) jest umieszczana następnie na swoim miejscu pomiędzy dwoma elementami nośnymi budynku (często w piwnicy).
Przesunięcie liniowe śruby kulowej następuje w momencie, gdy jeden z dwóch elementów nośnych zostaje wprawiony w ruch, zwykle w przypadku krótkotrwałego wystąpienia wysokiego obciążenia dynamicznego np. podczas trzęsienia ziemi lub przejazdu ciężkiego pociągu przez most kolejowy. Ruch liniowy jest przekształcany w ruch obrotowy ciężaru tłumiącego.
Gdy zmienia się kierunek obrotów, oscylacje nakładają się na siebie z przeciwnymi amplitudami. Rezultatem jest skuteczne tłumienie obciążenia udarowego, dzięki czemu absorbowane są zarówno dynamiczne siły ściskające, jak i rozciągające.
Warto zwrócić uwagę na to, że obciążalność napędu śrubowo-tocznego może być dostosowana do indywidualnych wymagań w przyjazny dla użytkownika sposób. Zwykle stosuje się takie jednostki, które zamieniają mały skok osiowy na dużą liczbę obrotów nakrętki, a tym samym osiągają wymagany efekt tłumienia.
W porównaniu z dotychczas stosowanymi systemami masowo-sprężynowymi i amortyzatorami hydraulicznymi, systemy śrubowo-toczne mają tę zaletę, że wymagają m.in. bardzo małej przestrzeni montażowej, a dodatkowo zapewniają łatwą integrację z otaczającą konstrukcją budynku.
Rozwiązanie jest bardzo wydajne, co można wykazać porównując wartości: system tłumienia oparty na napędzie śrubowo- tocznym i obrotowej przeciwwadze o łącznej wadze ok. 2 ton osiąga efekt tłumienia, przy którym wymagane byłoby dodatkowo od 2000 do 3000 ton obciążenia w przypadku systemu sprężyn masowych. Kolejną korzyścią jest to, że system niezawodnie wykonuje swoje zadanie, nawet w trudnych warunkach środowiskowych, a jednocześnie nakłady na konserwację są minimalne, ponieważ używane są tylko mechaniczne i wytrzymałe komponenty, bez konieczności stosowania napędu elektrycznego.
Zastosowania tych prostych, ale bardzo skutecznych rozwiązań tłumienia drgań obejmują najbardziej typowe konstrukcje i krytyczne systemy rurociągów, takie jak te stosowane w elektrowniach, zakładach chemicznych i rafineriach. Kompaktowe jednostki to optymalny wybór - zarówno do nowych konstrukcji budowlanych, jak i do modernizacji sejsmicznej oraz wzmacniania istniejących konstrukcji. Na etapie projektowania inżynierowie NSK zapewniają wsparcie producentom systemów tłumiących, przeznaczonych do ochrony przed trzęsieniami ziemi.
Zdjęcie: Śruby kulowe serii HTF o dużej obciążalności, pierwotnie opracowane dla maszyn przemysłowych, pomagają również chronić budynki i mosty przed skutkami trzęsień ziemi.
Udostępnij