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定位铰链适用于轻型应用。 |
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直列式铰链 |
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偏置铰链 |
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销形铰链可轻松拆卸和更换门。提起功能可在机柜,机柜或存储空间内无限制地进出。 |
越来越多的设计师在设计初期就考虑了紧固件,闩锁和类似硬件,但直到最后一刻才将铰链留在原处。尽管许多工程师面临缩短的设计周期,但是在设计周期的后期考虑铰链可能会严重限制某些选择。这会损害设计,迫使非标准零件进入产品,同时增加成本并降低性能。在应用程序中设计铰链很容易,尤其是在牢记以下注意事项的情况下。
铰链会承受多少负载?
强度要求在任何设计中都起着重要作用。在指定铰链时,关键的考虑因素不仅包括门的重量,还包括所有可能的外部负载。考虑一下动态负载-设备会安装在门上吗?更重要的是,人们会挂在敞开的门上吗?
制造和安装变化通常会导致铰链之间的负载分配不均。请记住,随着门宽与高之比的增加,应力将变得更加严重。确定强度要求意味着要考虑所有来源的总施加载荷。(有关计算每个铰链承受的力的大小,请参见边栏。)
为了获得最大的强度,请将铰链在门的最长边缘上放置得尽可能远。根据设计,使用较小的铰链间距以加固门或确保密封垫密封。
考虑整体设计
考虑门和框架设计的灵活性。垫片密封和美学限制等要求可以帮助确定应用的最佳铰链选项。通常,门和框架的设计可以进行修改,以适应随时可用的铰链,从而降低总体成本。
隐蔽式与外部安装的铰链隐蔽式或内部铰链安装在门和框架的内部。它们提供了干净的外部面板,并消除了故意破坏者的攻击点,从而提高了安全性。如果使用隐藏式铰链,请考虑内部突出量。
例如,对于电子外壳,由于内部安装了许多组件,因此内部空间受到限制。此外,隐藏的铰链可能会限制进入并引起其他问题,即安装和隐藏安装硬件。这些铰链适用于特定的门和框架配置,因此在设计产品和安装选件时应牢记这些铰链。
暴露或外部铰链安装在门和框架的外部。它们解决了内部空间有限的问题,比隐藏式铰链提供了更大的强度,并且可以允许更大的开门角度。它们在设计过程中的任何时候都更容易适合于某个应用程序,并且更加通用-一种铰链设计通常可以用于多种应用程序。
由于暴露的铰链在产品外部可见,因此美观可能是一个因素。注意确保外部铰链的设计与应用程序完美融合。此外,如果铰链从门上伸出太远,请评估用户碰到或钩住铰链的风险。
门和框架的配置
隐藏式和外部铰链都可能需要特定的门和框架配置,需要不同的安装方式。在选择外部安装的铰链时,请确定您的门和框架配置需要直列铰链还是偏置铰链。
开启角度如今,许多应用程序都需要免提操作,即无需有人手持即可保持门打开的能力。如果是这种情况,请考虑使用具有内置止动功能的铰链以预设角度保持门打开,或者使用可调节摩擦功能使用户收紧或释放门摆。这两种铰链样式都消除了辅助机械支撑,例如气撑或门撑。
定位铰链和摩擦铰链是两种产品合而为一-铰链和门撑。它们还减少了采购和库存的零件数量,通过安装一种产品减少了安装时间,并降低了总体成本。
大多数定位铰链都带有预设的打开角度,例如80°,120°和170°。
许多轴承还提供了负的制动角度(例如–5°),使合页在关闭时略微超过中心,将门牢固地靠在框架上,并减少了振动。在某些情况下,这消除了闩锁。建议将定位铰链用于小型,轻巧的应用。
内部空间的可移动性/可访问性如果用户或服务技术人员需要完全进入机柜或机箱的内部,则可取下的铰链可能是答案。如果产品出厂时未组装或门和框架在不同的位置制造,则可移动铰链也很有价值。抬起式铰链或带有可伸缩销的铰链很容易卸下。
抬起式铰链无需任何工具即可一次移动门。只需将其从安装在框架上的铰链销上提起即可。通过将门降低回合页销上方来更换门。双手仍然可以自由操纵门。带有可伸缩销的铰链可在不提起门的情况下卸下门。要卸下,请缩回铰链销并笔直拉开门。要装回门,请对准铰链的两半并伸出铰链销,将门重新固定到位。带有永久固定在叶子上的销钉的铰链不会让销钉脱落或丢失。如果不能保证铰链轴保持垂直和稳定,则伸缩铰链销是更好的选择。
行业规范
选择铰链可能取决于最终产品将在哪里使用。在设计产品和选择铰链时,请考虑所需的任何法规或规格。例如,可能需要在容纳电子设备的室外外壳上使用的铰链满足NEMA和IP标准。在食品设备行业,NSF认证对材料和设计施加了严格的指导原则。
铰链可以按原样证明符合规格,或者该规格可能需要评估整个系统。选择一种能够满足所有产品标准的铰链。了解行业需求可确保为应用选择最佳铰链,在认证过程中节省时间和金钱以将产品推向市场。
安装方法
考虑设计和安装过程中的制造公差,尤其是在对准门和框架上的铰链的地方。开槽孔可能有助于补偿制造差异。
此外,请了解铰链在制造过程中的安装位置。确定叶子是否将同时或在不同位置组装到门和框架上,然后再组装。安装方法包括螺钉,螺柱,铆钉,焊缝和粘合剂。另外,确定安装所需的任何工具以及硬件本身的间隙。
材料
在评估材料时,请考虑潜在的环境条件和应用程序的最终用途。温度范围,化学暴露,紫外线辐射和潮湿条件会影响铰链材料的选择。铰链有多种材料,例如钢,不锈钢,压铸锌和工程塑料。钢和不锈钢铰链可承受较大的温度变化。工程塑料和不锈钢具有耐腐蚀性。塑料可减少噪音和振动。
诸如强度,耐腐蚀和抗紫外线性,重量以及美观等因素会影响铰链的选择。
美学
,以优化整体质量和成本效益,与审美的平衡性能需求。大型外部铰链给人以强大的印象。隐藏式铰链消除了外观问题。为了增强应用程序的设计,可以轻松定制大多数塑料和粉末涂层铰链,以满足颜色规格。
一些铰链包括可隐藏安装硬件的卡扣式封盖,使它们看起来更光滑。也可以通过从门或框架的背面安装铰链来隐藏安装硬件。
概览:
在铰链中设计时要问的10个问题
计算每个铰链
受力的量以下示例显示了用于确定作用在每个铰链上的受力量的基本计算方法。这些计算假设所有铰链之间的载荷分布均匀。然而,实际上,制造变化和制造公差通常意味着一个铰链将承受大部分负载。应用足够的安全系数并在最终应用中测试铰链。
1.对于具有垂直轴的门,请使用两个铰链:
A.计算轴向载荷(R 轴向):将由门和与其相连的组件(F 门)产生的力加到施加在门上的外力(F ext)并除以2:2:
R 轴向 =(F door + F ext)/ 2
B.计算径向载荷(R 径向):将门和附件(F 门)产生的力乘以从铰链到门重心的距离(d 1)。
然后,将施加在门上的外力(F ext)乘以从铰链到门上的外部负载(d 2)的距离。将这两个值相加并除以铰链之间的距离(d 铰链):
R 径向 = [(F 门 • d 1)+(F ext • d2 ]] / d 铰链
2.对于水平轴线的门,利用两个铰链:
A.所述的轴向载荷(ř 轴向)= 0
B.计算每个铰链的径向载荷(R 径向):
1.将门和附件(F 门)产生的力乘以铰链之间的距离(d 铰链)与铰链到铰链之间的距离之差。门的重心(d 1)。然后除以铰链之间的距离(d 铰链):
R 径向 1 = F 门 •(d 铰链 – d 1)/(d 铰链)
2.将门和附件(F 门)产生的力乘以从铰链到门重心的距离(d 1),然后除以铰链之间的距离(d 铰链):
R 径向 2 = F 门 • d 1 /(d 铰链)
3.如何计算水平轴门上的制动或摩擦铰链所需的扭矩:
A.要找到由作用在门和附件上的所有力产生的扭矩(T 门):将铰链与门之间的距离乘以所述门(的重心d 1)乘以cos(θ),并通过由门和附件(产生的力˚F 门):
Ť 门 = d 1 •COS(θ)• ˚F 门
这是需要的最小扭矩在没有外部负载的情况下将门固定到位。
B.计算克服门上所有铰链所需的总扭矩(T 抵抗力):将每个门的铰链数量(n)乘以克服铰链的棘爪或摩擦力所需的扭矩(T 铰链)。
Ť 抗蚀 = N• Ť 铰链
选择的数量和类型的铰链,使得总转矩要求克服在门的铰链的所有(Ť 抗蚀剂)比由所述门的力(产生的扭矩更大Ť 门)。
C.要计算施加在门上的外力,请从克服门上所有铰链所需的总扭矩(T 抵抗力)中减去(F 门)产生的扭矩。 然后通过从铰链的距离除以到门上的外部负载(d 2): ˚F EXT =(Ť 抗蚀剂 - Ť 门)/ d 2 F EXT表示所需的外部的力以克服铰链的扭矩,并从移动门位置θ。
需要多强的铰链?考虑以下因素:
1.门重多少?
要确定门的重量,请将体积乘以门材料的密度。对于简单的矩形门,这等于长度,宽度,高度密度。更好的是,如果有门的样本,请将其放在秤上。
2.门的重心在哪里?
对于厚度均匀的门,重心(Cg)将位于门的精确中心。不幸的是,大多数门不是统一的。如果有门样品,可以使用以下方法来确定Cg,而与门的形状无关:
3.还将施加哪些其他载荷?
考虑可能要固定在门上的组件的重量。电子或冷却设备会安装在门上吗?是否有挂钩或提手用来挂东西?此外,请记住门的意外用途:人们站立时会用门支撑体重吗?有人可以坐在门上还是爬上门?风或运动物体会施加载荷吗?压力是由压缩垫圈还是由外壳内的压力产生的?
4.尽可能在应用程序中测试铰链。
从理论上讲,门的垂直载荷将在铰链之间平均分配。然而,实际上,安装和制造公差的变化通常意味着一个铰链首当其冲。始终建议测试最终产品。
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