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定位鉸鏈適用于輕型應用。 |
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直列式鉸鏈 |
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偏置鉸鏈 |
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銷形鉸鏈可輕松拆卸和更換門。提起功能可在機柜,機柜或存儲空間內無限制地進出。 |
越來越多的設計師在設計初期就考慮了緊固件,閂鎖和類似硬件,但直到最后一刻才將鉸鏈留在原處。盡管許多工程師面臨縮短的設計周期,但是在設計周期的后期考慮鉸鏈可能會嚴重限制某些選擇。這會損害設計,迫使非標準零件進入產品,同時增加成本并降低性能。在應用程序中設計鉸鏈很容易,尤其是在牢記以下注意事項的情況下。
鉸鏈會承受多少負載?
強度要求在任何設計中都起著重要作用。在指定鉸鏈時,關鍵的考慮因素不僅包括門的重量,還包括所有可能的外部負載。考慮一下動態負載-設備會安裝在門上嗎?更重要的是,人們會掛在敞開的門上嗎?
制造和安裝變化通常會導致鉸鏈之間的負載分配不均。請記住,隨著門寬與高之比的增加,應力將變得更加嚴重。確定強度要求意味著要考慮所有來源的總施加載荷。(有關計算每個鉸鏈承受的力的大小,請參見邊欄。)
為了獲得最大的強度,請將鉸鏈在門的最長邊緣上放置得盡可能遠。根據設計,使用較小的鉸鏈間距以加固門或確保密封墊密封。
考慮整體設計
考慮門和框架設計的靈活性。墊片密封和美學限制等要求可以幫助確定應用的最佳鉸鏈選項。通常,門和框架的設計可以進行修改,以適應隨時可用的鉸鏈,從而降低總體成本。
隱蔽式與外部安裝的鉸鏈隱蔽式或內部鉸鏈安裝在門和框架的內部。它們提供了干凈的外部面板,并消除了故意破壞者的攻擊點,從而提高了安全性。如果使用隱藏式鉸鏈,請考慮內部突出量。
例如,對于電子外殼,由于內部安裝了許多組件,因此內部空間受到限制。此外,隱藏的鉸鏈可能會限制進入并引起其他問題,即安裝和隱藏安裝硬件。這些鉸鏈適用于特定的門和框架配置,因此在設計產品和安裝選件時應牢記這些鉸鏈。
暴露或外部鉸鏈安裝在門和框架的外部。它們解決了內部空間有限的問題,比隱藏式鉸鏈提供了更大的強度,并且可以允許更大的開門角度。它們在設計過程中的任何時候都更容易適合于某個應用程序,并且更加通用-一種鉸鏈設計通??梢杂糜诙喾N應用程序。
由于暴露的鉸鏈在產品外部可見,因此美觀可能是一個因素。注意確保外部鉸鏈的設計與應用程序完美融合。此外,如果鉸鏈從門上伸出太遠,請評估用戶碰到或鉤住鉸鏈的風險。
門和框架的配置
隱藏式和外部鉸鏈都可能需要特定的門和框架配置,需要不同的安裝方式。在選擇外部安裝的鉸鏈時,請確定您的門和框架配置需要直列鉸鏈還是偏置鉸鏈。
開啟角度如今,許多應用程序都需要免提操作,即無需有人手持即可保持門打開的能力。如果是這種情況,請考慮使用具有內置止動功能的鉸鏈以預設角度保持門打開,或者使用可調節摩擦功能使用戶收緊或釋放門擺。這兩種鉸鏈樣式都消除了輔助機械支撐,例如氣撐或門撐。
定位鉸鏈和摩擦鉸鏈是兩種產品合而為一-鉸鏈和門撐。它們還減少了采購和庫存的零件數量,通過安裝一種產品減少了安裝時間,并降低了總體成本。
大多數定位鉸鏈都帶有預設的打開角度,例如80°,120°和170°。
許多軸承還提供了負的制動角度(例如–5°),使合頁在關閉時略微超過中心,將門牢固地靠在框架上,并減少了振動。在某些情況下,這消除了閂鎖。建議將定位鉸鏈用于小型,輕巧的應用。
內部空間的可移動性/可訪問性如果用戶或服務技術人員需要完全進入機柜或機箱的內部,則可取下的鉸鏈可能是答案。如果產品出廠時未組裝或門和框架在不同的位置制造,則可移動鉸鏈也很有價值。抬起式鉸鏈或帶有可伸縮銷的鉸鏈很容易卸下。
抬起式鉸鏈無需任何工具即可一次移動門。只需將其從安裝在框架上的鉸鏈銷上提起即可。通過將門降低回合頁銷上方來更換門。雙手仍然可以自由操縱門。帶有可伸縮銷的鉸鏈可在不提起門的情況下卸下門。要卸下,請縮回鉸鏈銷并筆直拉開門。要裝回門,請對準鉸鏈的兩半并伸出鉸鏈銷,將門重新固定到位。帶有永久固定在葉子上的銷釘的鉸鏈不會讓銷釘脫落或丟失。如果不能保證鉸鏈軸保持垂直和穩定,則伸縮鉸鏈銷是更好的選擇。
行業規范
選擇鉸鏈可能取決于最終產品將在哪里使用。在設計產品和選擇鉸鏈時,請考慮所需的任何法規或規格。例如,可能需要在容納電子設備的室外外殼上使用的鉸鏈滿足NEMA和IP標準。在食品設備行業,NSF認證對材料和設計施加了嚴格的指導原則。
鉸鏈可以按原樣證明符合規格,或者該規格可能需要評估整個系統。選擇一種能夠滿足所有產品標準的鉸鏈。了解行業需求可確保為應用選擇最佳鉸鏈,在認證過程中節省時間和金錢以將產品推向市場。
安裝方法
考慮設計和安裝過程中的制造公差,尤其是在對準門和框架上的鉸鏈的地方。開槽孔可能有助于補償制造差異。
此外,請了解鉸鏈在制造過程中的安裝位置。確定葉子是否將同時或在不同位置組裝到門和框架上,然后再組裝。安裝方法包括螺釘,螺柱,鉚釘,焊縫和粘合劑。另外,確定安裝所需的任何工具以及硬件本身的間隙。
材料
在評估材料時,請考慮潛在的環境條件和應用程序的最終用途。溫度范圍,化學暴露,紫外線輻射和潮濕條件會影響鉸鏈材料的選擇。鉸鏈有多種材料,例如鋼,不銹鋼,壓鑄鋅和工程塑料。鋼和不銹鋼鉸鏈可承受較大的溫度變化。工程塑料和不銹鋼具有耐腐蝕性。塑料可減少噪音和振動。
諸如強度,耐腐蝕和抗紫外線性,重量以及美觀等因素會影響鉸鏈的選擇。
美學
,以優化整體質量和成本效益,與審美的平衡性能需求。大型外部鉸鏈給人以強大的印象。隱藏式鉸鏈消除了外觀問題。為了增強應用程序的設計,可以輕松定制大多數塑料和粉末涂層鉸鏈,以滿足顏色規格。
一些鉸鏈包括可隱藏安裝硬件的卡扣式封蓋,使它們看起來更光滑。也可以通過從門或框架的背面安裝鉸鏈來隱藏安裝硬件。
概覽:
在鉸鏈中設計時要問的10個問題
計算每個鉸鏈
受力的量以下示例顯示了用于確定作用在每個鉸鏈上的受力量的基本計算方法。這些計算假設所有鉸鏈之間的載荷分布均勻。然而,實際上,制造變化和制造公差通常意味著一個鉸鏈將承受大部分負載。應用足夠的安全系數并在最終應用中測試鉸鏈。
1.對于具有垂直軸的門,請使用兩個鉸鏈:
A.計算軸向載荷(R 軸向):將由門和與其相連的組件(F 門)產生的力加到施加在門上的外力(F ext)并除以2:2:
R 軸向 =(F door + F ext)/ 2
B.計算徑向載荷(R 徑向):將門和附件(F 門)產生的力乘以從鉸鏈到門重心的距離(d 1)。
然后,將施加在門上的外力(F ext)乘以從鉸鏈到門上的外部負載(d 2)的距離。將這兩個值相加并除以鉸鏈之間的距離(d 鉸鏈):
R 徑向 = [(F 門 • d 1)+(F ext • d2 ]] / d 鉸鏈
2.對于水平軸線的門,利用兩個鉸鏈:
A.所述的軸向載荷(? 軸向)= 0
B.計算每個鉸鏈的徑向載荷(R 徑向):
1.將門和附件(F 門)產生的力乘以鉸鏈之間的距離(d 鉸鏈)與鉸鏈到鉸鏈之間的距離之差。門的重心(d 1)。然后除以鉸鏈之間的距離(d 鉸鏈):
R 徑向 1 = F 門 •(d 鉸鏈 – d 1)/(d 鉸鏈)
2.將門和附件(F 門)產生的力乘以從鉸鏈到門重心的距離(d 1),然后除以鉸鏈之間的距離(d 鉸鏈):
R 徑向 2 = F 門 • d 1 /(d 鉸鏈)
3.如何計算水平軸門上的制動或摩擦鉸鏈所需的扭矩:
A.要找到由作用在門和附件上的所有力產生的扭矩(T 門):將鉸鏈與門之間的距離乘以所述門(的重心d 1)乘以cos(θ),并通過由門和附件(產生的力?F 門):
? 門 = d 1 •COS(θ)• ?F 門
這是需要的最小扭矩在沒有外部負載的情況下將門固定到位。
B.計算克服門上所有鉸鏈所需的總扭矩(T 抵抗力):將每個門的鉸鏈數量(n)乘以克服鉸鏈的棘爪或摩擦力所需的扭矩(T 鉸鏈)。
? 抗蝕 = N• ? 鉸鏈
選擇的數量和類型的鉸鏈,使得總轉矩要求克服在門的鉸鏈的所有(? 抗蝕劑)比由所述門的力(產生的扭矩更大? 門)。
C.要計算施加在門上的外力,請從克服門上所有鉸鏈所需的總扭矩(T 抵抗力)中減去(F 門)產生的扭矩。 然后通過從鉸鏈的距離除以到門上的外部負載(d 2): ?F EXT =(? 抗蝕劑 - ? 門)/ d 2 F EXT表示所需的外部的力以克服鉸鏈的扭矩,并從移動門位置θ。
需要多強的鉸鏈?考慮以下因素:
1.門重多少?
要確定門的重量,請將體積乘以門材料的密度。對于簡單的矩形門,這等于長度,寬度,高度密度。更好的是,如果有門的樣本,請將其放在秤上。
2.門的重心在哪里?
對于厚度均勻的門,重心(Cg)將位于門的精確中心。不幸的是,大多數門不是統一的。如果有門樣品,可以使用以下方法來確定Cg,而與門的形狀無關:
3.還將施加哪些其他載荷?
考慮可能要固定在門上的組件的重量。電子或冷卻設備會安裝在門上嗎?是否有掛鉤或提手用來掛東西?此外,請記住門的意外用途:人們站立時會用門支撐體重嗎?有人可以坐在門上還是爬上門?風或運動物體會施加載荷嗎?壓力是由壓縮墊圈還是由外殼內的壓力產生的?
4.盡可能在應用程序中測試鉸鏈。
從理論上講,門的垂直載荷將在鉸鏈之間平均分配。然而,實際上,安裝和制造公差的變化通常意味著一個鉸鏈首當其沖。始終建議測試最終產品。
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