Ptfe는 구조용 활주 베어링에서 어떻게 사용됩니까? 막대한 하중 하에서 부드러운 움직임을 가능하게 합니다.

구조용 활주 베어링에서 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)은 핵심적인 저마찰 활주 요소로 사용됩니다. 버진 또는 충전된 PTFE 시트가 강철 베이스 플레이트에 접착되어 내구성 있는 표면을 만듭니다. 그런 다음 고도로 연마된 스테인리스 스틸 플레이트가 PTFE 위에 놓이며, 이 접합부가 막대한 수직 하중을 지지하는 동시에 열 팽창이나 지진 활동과 같은 힘에 의한 제어되고 부드러운 수평 이동을 허용합니다.

PTFE를 구조용 베어링에 사용하는 근본적인 목적은 고유하게 낮은 마찰 계수와 높은 압축 강도를 활용하는 것입니다. 이 조합을 통해 교량 및 건물과 같은 거대한 구조물이 파괴적인 내부 응력을 발생시키지 않으면서 안전하게 팽창, 수축 및 이동할 수 있습니다.

PTFE 활주 베어링의 구조

PTFE 베어링은 중요한 작업을 위해 설계된 속임수처럼 간단한 조립체입니다. 이는 구조적 하중 및 움직임을 관리하는 데 각 부품이 특정 역할을 수행하는 복합 시스템입니다.

핵심 활주 접합부

베어링의 핵심은 두 재료, 즉 PTFE 시트와 연마된 스테인리스 스틸 플레이트 사이의 접촉 지점입니다. PTFE는 하부 강철 지지판에 단단히 접착되는 반면, 스테인리스 스틸 플레이트는 상부 구조 요소에 용접됩니다. 구조물의 전체 수직 하중은 이 작고 저마찰 접합부를 통해 전달됩니다.

힘을 관리하는 방법

이 조립체는 두 가지 작업을 동시에 수행하도록 설계되었습니다. 구조물에서 기초로 막대한 수직(압축) 하중을 전달하는 동시에 하나 이상의 방향으로 수평(병진) 이동을 허용합니다. 이 움직임은 온도 변화로 인한 구조 길이 변화를 수용하는 데 필수적입니다.

PTFE가 선택되는 재료인 이유

엔지니어는 특정 속성 균형에 따라 재료를 선택합니다. PTFE의 고유한 특성 조합은 고하중 구조용 활주 응용 분야에 거의 완벽하게 적합합니다.

극도로 낮은 마찰

PTFE는 알려진 고체 재료 중 가장 낮은 마찰 계수 중 하나를 가집니다. 연마된 스테인리스 스틸과 결합될 때 이 계수는 매우 낮습니다. 중요하게도, 마찰은 하중이 증가함에 따라 감소하는 경향이 있어 대형 구조물의 막대한 압력 하에서 훨씬 더 효율적으로 작동합니다.

높은 압축 강도

순수 PTFE는 상당한 압축 압력을 견딜 수 있으며, 종종 2,900 psi (200 Kgf/cm2)까지 언급됩니다. 이를 통해 비교적 작은 베어링 패드가 막대한 하중을 지지할 수 있습니다. 실제로는 장기적인 크리프를 방지하고 신뢰성을 보장하기 위해 상당한 안전 계수를 적용합니다.

내구성과 내성

PTFE는 화학적으로 불활성이며 넓은 온도 범위에서 작동합니다. 이는 수십 년 동안 열악한 날씨, 제빙염 및 기타 환경 요인에 노출되는 베어링에 이상적이므로 열화 없이 성능을 유지합니다.

주요 설계 매개변수 이해

표준 PTFE 베어링은 수직 하중만 지지하고 자유로운 수평 이동을 허용합니다. 다른 모든 힘은 전체 베어링 조립체의 설계에서 명시적으로 고려되어야 합니다.

들림 하중의 과제

강한 바람이나 특정 기계 시스템 특성과 같은 힘은 베어링을 분리시키려는 들림(uplift), 즉 인장 하중을 생성할 수 있습니다. 단순한 활주 베어링은 이 힘에 대한 고유한 저항력이 없습니다.

들림 및 구속에 대한 해결책

들림에 대항하기 위해 조립체에는 기계적 구속 장치가 포함되어야 합니다. 이는 종종 T자형 핀 또는 브래킷으로, 필요한 활주 움직임을 허용하면서 상부 및 하부 플레이트를 함께 고정합니다. 이러한 구성 요소는 예상되는 최대 인장 하중을 처리하도록 설계되어야 합니다.

회전 수용

표준 평면 PTFE 베어링은 미세한 회전(1도 미만)만 수용할 수 있습니다. 더 큰 회전이나 정렬 불량이 예상되는 경우 베어링에 다른 요소를 통합해야 합니다. 탄성체 패드(네오프렌과 같은)를 추가하여 작은 회전을 흡수할 수 있으며, 상당한 회전 요구 사항이 있는 응용 분야에는 구면 베어링이 필요합니다.

올바른 PTFE 베어링 지정 방법

구조용 베어링 설계는 예상되는 모든 하중 및 움직임에 대한 명확한 정의에서 시작됩니다. 제조업체는 이러한 매개변수를 사용하여 구조물의 수명 동안 안전하게 작동할 조립체를 설계합니다.

주요 초점이 높은 수직 하중 지지 및 열 팽창인 경우: 크리프나 고장 없이 지정된 하중을 처리하기 위해 PTFE 표면적을 보수적인 안전 계수(종종 50-60%)로 계산해야 합니다.
주요 초점이 다방향 움직임 수용인 경우: 필요한 종방향 및 횡방향 이동 거리를 명확하게 정의하여 강판이 전체 이동 범위를 허용하도록 치수를 조정할 수 있습니다.
구조물이 상당한 바람, 지진 또는 회전력의 영향을 받는 경우: 설계에는 들림 구속 장치(핀) 또는 탄성체/구면 구성 요소와 같은 특정 메커니즘이 포함되어 압축 및 활주 이외의 힘을 관리해야 합니다.

잘 설계된 PTFE 베어링은 중요한 인프라의 장기적인 무결성을 보호하는 간단하면서도 강력한 엔지니어링 솔루션입니다.

요약표:

핵심 속성	구조용 베어링에서의 역할
낮은 마찰 계수	수직 하중 하에서 부드러운 수평 활주를 가능하게 합니다.
높은 압축 강도 (최대 2,900 psi)	작은 표면적으로 막대한 구조적 무게를 지탱합니다.
화학적 불활성 및 내구성	열악한 환경 조건에서 장기적인 성능을 보장합니다.
다방향 이동 수용	열 팽창, 수축 및 지진 변화를 관리합니다.

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