Как определить момент замыкания пружинного шарнира для дверей оборудования

Чтобы указать самозакрывающиеся петли для дверей оборудования, сравните минимальный доступный обратный крутящий момент с противодействующим крутящим моментом двери при тех же углах установки. Комплект петель должен приводить дверь в движение из требуемых положений срабатывания и завершать предусмотренное движение закрытия, при этом удерживая усилие открывания и удар при закрытии в пределах, установленных для данного проекта. Проверьте результат на полностью собранной двери.

Дверь, закрывающаяся из полностью открытого положения, может остановиться раньше, если её отпустить вблизи защелки. В этом месте усилие возвратной пружины может быть меньше, так как уплотнение, наклонная поверхность защелки или трос создают дополнительное сопротивление. Наибольшее значение крутящего момента, указанное в каталоге, не гарантирует, что дверь закроется из этого положения.

В данной статье рассматриваются петли с пружинным возвратом для дверей оборудования, которые должны закрываться в заданное положение. Если вы все еще выбираете между пружинной петлей и отдельным доводчиком, начните с Сравнение пружинного шарнира и доводчика.

Определите движение двери при закрытии

Определите, что должна делать установленная дверь: прилегать к коробке, защелкиваться при нажатии или сжимать уплотнитель до заданного положения. Укажите фактические компоненты: коробку, уплотнитель, защелку, ручку и проводку.

При использовании защелки с ручным приводом петля может лишь подвести дверь на расстояние, доступное для руки; для окончательного закрытия человек поворачивает ручку. Укажите роль петли в этой последовательности действий.

Трех факторов достаточно для установления требования о подаче ходатайства:

• Диапазон выпуска: начальные положения, из которых дверь должна начать закрываться без дополнительного толчка. Укажите минимальный требуемый угол открытия, а не только положение полного открытия.
• Конечное состояние: положение двери, защелкивание задвижки и состояние уплотнителя — вот что определяет, считается ли дверь закрытой. Дверь, прижатая к задвижке, не обязательно считается запертой.
• Состояние установки: ориентацию оси шарнира, положение оборудования при монтаже и условия эксплуатации, при которых требуется данное перемещение.

Диапазон срабатывания отделен от максимального хода открытия. Функции удержания в открытом положении, фиксаторы или зоны зацепления пружины могут препятствовать автоматическому возврату на часть хода, который в ином случае был бы допустим.

Для дверей с боковым открыванием и горизонтальных крышек требуются разные расчеты

В случае идеальной двери с боковым открыванием, вращающейся вокруг вертикальной оси, сила тяжести не создаёт момента, способствующего закрытию, вокруг этой оси. Масса двери по-прежнему влияет на нагрузки на опоры, трение в подшипниках, прогиб и инерцию. Требуемый момент закрытия не получается просто путём умножения массы на половину ширины двери.

Крышка с горизонтальной осью обладает зависящим от угла наклона гравитационным моментом, который может усиливать или противодействовать усилию пружины. Наклонная ось также может вызывать гравитационные эффекты. Обсуждение вопросов выбора момента затяжки от компании Southco различает эти направления. Определите сопротивление установленной двери с боковым открыванием, вместо того чтобы использовать расчет для крышки.

Как определить усилие затяжки в техническом паспорте

Момент закрытия пружинной петли обычно зависит от углового положения. Прежде чем сравнивать предложения поставщиков, определите базовое положение на каждом чертеже и соотнесите его с углом наклона установленной двери. Нулевое положение, указанное в каталоге, может относиться к створкам петли, а не к двери вашего оборудования по отношению к коробке.

Например, программа KIPP Шарнир с пружинным замком, 0,7 Н·м в каталоге указаны значения усилие закрытия пружины: 0,23 Н·м при 0°, 0,45 Н·м при 90° и 0,7 Н·м при 180°, в соответствии с принятой в каталоге системой обозначения углов. Это данные для продукции данного производителя, а не номинальные значения для петель HSP. Приведённый пример показывает, почему значение “0,7 Н·м” без указания угла является неполным.

Уточните, является ли указанное значение теоретическим крутящим моментом пружины или измеренным выходным моментом собранного шарнира. Внутреннее трение влияет на выходной момент, доступный при возврате. Примечание Гудена о крутящем моменте пружинно-шарнирных соединений объясняет, что трение пружины и шарнира вызывает гистерезис, и что указанные значения гистерезиса соответствуют определённому положению шарнира.

Таким образом, усилие, необходимое для раскрытия петли, может отличаться от усилия, которое она создает при возвращении на тот же угол. Для оценки эффективности самозакрывания используйте показатели в направлении закрытия. Для оценки усилия, которое должен преодолеть оператор, используйте измерения в направлении открытия.

Определите значения крутящего момента в направлении закрытия в критических положениях или постройте кривую «крутящий момент — угол» с указанием допусков и условий испытаний. Для подбора недостаточно одного лишь максимального значения без необходимых данных о возврате.

Сопротивление вблизи уровня закрытия

Сопротивление закрыванию не обязательно является постоянным. Дверь может свободно качаться на большей части своего хода, а затем сталкиваться с резким увеличением сопротивления, когда уплотнение впервые сжимается или защелка соприкасается с фиксатором. Электрическая цепь может создавать сопротивление на более раннем этапе движения.

Соотнесите каждую нагрузку, вызывающую сопротивление, с углом, при котором она возникает. Перед увеличением крутящего момента пружины воспользуйтесь приведенными ниже проверками, чтобы отличить нормальное сопротивление от проблемы, связанной с монтажом.

Если сопротивление увеличивается после затяжки шарнирных пластин, необходимо проверить правильность их установки. Это наблюдение является поводом для проверки выравнивания, а не доказательством наличия единственной причины. Это руководство по выравниванию осей промышленных петель в ней подробно рассматривается этот диагноз.

Для предварительной проверки приложенной силы измеренную тангенциальную силу можно преобразовать в эквивалентный момент:

M = F × r, где F — тангенциальная сила в ньютонах, а r — расстояние от оси шарнира до точки приложения усилия в метрах. Результат выражается в Н·м. Если усилие не является тангенциальным, вместо расстояния до точки приложения усилия следует использовать перпендикулярное расстояние от оси шарнира до линии действия силы.

Зафиксируйте угол, направление, точку притяжения и компоненты, действующие во время считывания показаний. При сохраняющемся усилии пружины измерительный прибор фиксирует суммарную реакцию узла; это не является самостоятельным измерением сопротивления уплотнения или защелки. Для разделения этих вкладов может потребоваться испытание отдельного компонента или испытание узела с надлежащей опорой при отключенном механизме возврата. При изоляции накопленной энергии пружины следуйте инструкциям производителя шарнира.

Кроме того, следует различать усилие, необходимое для приведения в движение неподвижной двери, и усилие, необходимое для поддержания её движения. При медленном прохождении можно не заметить сопротивление, препятствующее началу движения отпущенной двери. Подробные рекомендации по приспособлениям и приборам приводятся в Как измерить крутящий момент шарнира.

Не учитывайте потери дважды. Если значение возврата поставщика уже включает внутреннее трение шарнира, исключите это же трение из общей величины противодействующей нагрузки. Определите, что именно входит в показания установленного измерительного прибора, прежде чем объединять их с данными по компонентам.

Установить диапазон момента затяжки и предельное усилие откручивания

Минимальный обратный крутящий момент обусловлен задачей закрытия. Усилие открывания, характеристики закрытия и нагрузки на компоненты ограничивают величину крутящего момента пружины, которую может использовать данная конструкция. Более мощная пружина может устранить недостаток в усилии закрытия, но при этом затруднит открывание двери.

Для предварительного низкоскоростного сканирования свободно перемещающейся двери используйте постоянное положительное направление в сторону закрытия:

Доступный обратный крутящий момент + вспомогательный крутящий момент > противодействующий крутящий момент

Примените эту зависимость ко всему необходимому ходу, используя минимальную доступную мощность и максимальную достоверную противодействующую нагрузку в заданных условиях. В каждом требуемом положении срабатывания учитывайте сопротивление при запуске с места. Равенство не оставляет запаса на отклонения.

Это приблизительная оценка, а не полная динамическая модель. Ускорение, затухание, зависящее от скорости, защелкивание и удар могут повлиять на результат. Если дверь закрывается только после толчка или длительного раскачивания, её импульс может заставить её пройти мимо препятствия, которое пружина не способна преодолеть из состояния покоя.

Рассчитывайте запас прочности с учетом колебаний производительности, сопротивления сборки, температуры, износа и погрешности измерений. Недостающие исходные данные следует восполнять с помощью данных поставщиков или контролируемых испытаний; универсальный процентный показатель не позволяет определить запас прочности, необходимый именно для вашей сборки.

Проверьте предельное усилие открытия с помощью момент, определяющий направление открывания, а не значение чистой отдачи, используемое для закрытия. В заданном положении рукоятки при тангенциальном тяговом усилии, F = M / r. Здесь M — момент сопротивления открыванию, учитываемый в расчёте, а r — расстояние от ручки до оси шарнира. На разгрузку уплотнения, приведение в действие защелки и нагрузки на трос необходимо предусмотреть отдельные коэффициенты безопасности, если они уже не учтены в величине M.

Измерьте размер всей двери в фактической точке работы. Приближение ручки к оси петли увеличивает усилие, необходимое для преодоления того же момента сопротивления. Результат измерения, полученный на внешнем крае, не является взаимозаменяемым с результатом, полученным при смещенной ручке.

Возвратная пружина сама по себе также не обеспечивает регулируемую скорость закрытия. Если задвижка закрывается надежно, но ударяется о раму слишком сильно, необходимо оценить систему амортизации и требования к закрытию. Одного лишь увеличения или уменьшения крутящего момента пружины может оказаться недостаточно для удовлетворения обоих требований.

Две петли с достаточным крутящим моментом на бумаге

В случае жесткой двери с совместимыми соосными петлями усилия, создаваемые активными пружинами, суммируются. Свободно качающаяся вспомогательная петля обеспечивает опору и трение, но не оказывает пружинного возврата. Подсчитайте количество петель, которые фактически создают момент закрытия, и используйте их значения при одном и том же угле установки.

Дверь останавливается чуть раньше, чем защелка защелкнется

Рассмотрим в качестве примера дверцу оборудования с вертикальной осью, которая должна закрываться из положения покоя под углом 8° к закрытому положению. Она оснащена двумя пружинными петлями, номинальное усилие каждой из которых в положении максимального раскрытия составляет 1,0 Н·м. Для данного примера предположим, что минимальный чистый возвратный момент в установленном положении 8° составляет 0,38 Н·м на каждую петлю. Предположим, что внешнее сопротивление в этом положении эквивалентно тангенциальной силе 3 Н на расстоянии 0,30 м, без учета трения, которое уже включено в выходной момент петли.

• Доступный обратный крутящий момент: 2 × 0,38 = 0,76 Н·м.
• Противодействующий крутящий момент: 3 × 0,30 = 0,90 Н·м.
• Недостача: 0,90 − 0,76 = 0,14 Н·м при угле 8°.

Исходная пара не проходит этот предварительный отбор, несмотря на заявленный суммарный максимальный момент 2,0 Н·м. Сначала необходимо проверить, представляет ли предполагаемая противодействующая нагрузка требуемое действие уплотнения или защелки, либо устранимое препятствие. Если расчетное сопротивление по-прежнему составляет 0,90 Н·м, то 0,45 Н·м на каждый шарнир лишь уравновесит его; указанная минимальная выходная мощность должна превышать этот уровень с соответствующим запасом.

Запросите данные о выходных характеристиках кандидата в установленном положении 8° и при других критических углах. Затем проведите испытание доработанной сборки из положения покоя при 8°, в пределах требуемого диапазона срабатывания и в заданном положении рукоятки. Принимайте его только в том случае, если он достигает указанного конечного состояния и соответствует предельным значениям усилия открытия и характеристикам закрытия. Расчет выявляет недостатки; он не гарантирует, что непроверенная замена пройдет испытания.

Установка дополнительной пружинной петли влияет не только на суммарный крутящий момент. Она также изменяет усилие, необходимое для открывания, и добавляет ещё один крепежный узел, который должен располагаться на общей оси. Несущая способность конструкции и мощность пружины остаются отдельными параметрами; не следует делить вес двери на количество петель и рассматривать полученный результат как характеристику крутящего момента при закрывании.

Если предусмотрена регулируемая предварительная нагрузка, необходимо соблюдать допустимые настройки и пределы хода, указанные производителем. Не следует полагать, что шарнир с фиксированной пружиной можно отрегулировать в полевых условиях или что увеличение предварительной нагрузки не повлияет на максимальный рабочий угол раскрытия.

Документы, которые необходимо предоставить вместе с образцом

Определите артикул и версию образца, направление действия пружины, ориентацию при монтаже, сопряженные петли и настройку предварительной нагрузки. Простое соответствие габаритам не гарантирует воспроизведения характеристик возврата.

Предоставленные данные должны давать ответы на четыре вопроса, касающихся конкретного продукта:

• Какие варианты вывода доступны? Крутящий момент в направлении закрытия при заданных углах с указанными минимальным, максимальным значениями или допуском.
• Как это было получено? Угловая отсчетная точка, направление измерения, скоростной или статический метод, температура, а также указывается ли в результатах измерений внутреннее трение шарнира.
• Что происходит после использования? Проведите повторные измерения после завершения согласованного цикла испытаний или подготовки, используя тот же метод и те же угловые ориентиры, что и при первоначальной проверке.
• Какая конфигурация тестировалась? Сам шарнир или комплект шарниров, настройка пружины, схема крепления и любая нагрузка, действующая на опору во время измерения.

Сама по себе циклическая проверка не показывает, какой объем продукции остаётся до завершения цикла. Сравните показатели возврата, измеренные до и после цикла, вблизи момента завершения, используя тот же метод, и повторите функциональные проверки выпуска.

Укажите температуры и условия эксплуатации, которые могут повлиять на усилие пружины или сопротивление узла, например, охлаждение прокладок, замена смазочного материала, загрязнение или коррозия. Если полная кривая «момент-угол» отсутствует, согласуйте проведение измерений в критических положениях двери.

Испытания готовой дверцы оборудования перед выпуском

Данные стендовых испытаний позволяют выявить подходящий вариант. В ходе полевых испытаний определяется его поведение в сочетании с реальной дверью, коробкой, уплотнителями, защелкой, проводкой и системой амортизации.

1. Определите условия окончательной сборки. Используйте указанные крепежные детали и условия затяжки, массу двери и крепления, соответствующие серийному производству, а также предусмотренную конфигурацию пружин. Перед испытанием убедитесь в отсутствии непреднамеренных контактов.
2. Освобождение от занимаемых должностей. Укажите минимальное положение при открытии, положения вблизи уплотнителя или контакта защелки, типичное промежуточное положение и максимальное требуемое положение для отпускания. Перед отпусканием дайте двери опуститься, чтобы в ходе испытания не произошло случайного нажатия.
3. Следите за тем, как он приближается к закрытому положению. Зафиксируйте любые заминки, остановки, отскоки или резкие удары, включая угол, под которым они происходят. Проверьте фактическое конечное состояние, а не судите о нём только по звуку.
4. Измерьте усилие открытия в заданной точке захвата. Оцените применимые предельные значения стартовой и движущей сил, при этом при необходимости отдельно укажите работу фиксатора.
5. Повторите в указанных условиях. Используйте согласованное количество образцов и повторений, режимы эксплуатации, условия окружающей среды и проверки после завершения цикла. Регистрируйте изменения конфигурации и повторно тестируйте соответствующее требование.

В случае заклинивания, отскока или сильного удара необходимо зафиксировать значение для конкретного угла. При заклинивании перед изменением настройки пружины проверьте контакт и противодействующую нагрузку в данном положении. При сильном ударе проверьте систему амортизации, а также крутящий момент. Переход из полностью открытого положения не гарантирует закрытия под небольшим углом, а соприкосновение с рамой не гарантирует, что дверь останется зафиксированной.

Испытание на самозакрытие не подтверждает соответствие устройства безопасности требованиям блокировки или классу защиты герметичного корпуса. В случаях, когда требуется соответствие любому из этих требований, по-прежнему применяются собственные критерии приемки на уровне системы. Вопросы, касающиеся конкретных ограждающих устройств, рассматриваются в петли для ограждений оборудования и защитных дверей.

Укажите требования к завершению работ на чертеже

Подключите выход шарнира к механизму перемещения, указанному на чертеже, и определите требуемое поведение в спецификации сборки. Другой инженер должен иметь возможность понять и то, и другое, не просматривая исходную демонстрацию.

Если требования по крутящему моменту ещё находятся в стадии согласования, укажите функциональные требования и запросите диапазон измеримых выходных значений. Рассматривайте это предложение как предварительное до тех пор, пока образец не будет соответствовать заданным условиям для дверей.

Ознакомьтесь с варианты петель с пружинным механизмом и самозакрывающиеся петли в нарушение этих требований. Для проверки момента затяжки, Пришлите чертеж двери и требования к её закрыванию, включая ориентацию оси шарнира, диапазон срабатывания, конструкцию защелки или уплотнения, показания сопротивления, а также предельное усилие открытия на ручке. Перед заказом образца уточните, какие варианты конфигураций и данные о возвращающем моменте доступны.

Вопросы по крутящему моменту самозакрывающихся петель

Что делать, если поставщик указывает вес двери, но не указывает момент затяжки?

Уточните, на основании каких параметров — геометрии двери, расположения петель, угла открытия и условий эксплуатации — была сформулирована данная рекомендация. Таблица подбора по весу может помочь составить предварительный список подходящих изделий, но она не определяет величину обратного момента, действующего на ваше уплотнение или защелку.

Должна ли петля автоматически входить в защелку?

Только в том случае, если это входит в заданные функции и фиксатор поддерживает автоматическое зацепление. Дверцы некоторых видов оборудования возвращаются в исходное положение, после чего требуют ручной фиксации или прижатия. Перед выбором пружины опишите предполагаемую последовательность действий.