新型节能平移门窗五金系统的结构分析.pdf

富专
新型节能平移门窗五全系统的结构分析
李俊材凌同越广东合和建筑五金制品有限公司
摘要:本文提供了一种融合了常见平开和推拉门窗优点的新型节能平移门窗五金系统结构,主要通过执手、传动器来带动
滑轮的侧向移动,实现扇的四侧胶条密封,并对结构进行了受力分析。
关键词:平移;传动密封;钢球;应力;挠度
1前言
转动,受力较小,固定座导向轴上的横向运动受力则会较大,
当代建筑门窗从开启方式方面主要可分为:平开门窗和因此在固定座与滑轮两接触面之间设计有钢球,使得两接触
推拉门窗两大类。推拉门窗由于其存在着型材结构及与五金
面主要受力变为滚动摩擦受力。因为固定座是固定安装在门
配合开启方式的限制,相比于平开门窗,在水密性和气密性两窗扇上的,从而使门窗扇做横向运动。当逆时针转动执手时,
大物理性能方面有着明显的不足;但由于其有着结构简单、加传动装置带动门窗扇横向运动实现增大门窗框侧面与门窗扇
工方便、开启面积大、不占用室内空间等优点,在市场中,特别侧面之间的间隙,使得密封胶条完全脱离门窗框侧面或门窗
是在南方地区又有着不可替代的优势。在目前推拉门窗中,也扇侧面,故门窗扇可顺畅移动,而且不会损坏密封胶条。当颀
有一些水密性、气密性等各方面优异的门窗五金系统;但其结时针转动执手时,传动装置带动门窗横向运动使门窗框侧
构复杂,成本较高,如市场上的平行推拉门、提升推拉门等;也
面与门窗扇侧面之间的间隙缩小,令到门窗框、门窗扇的胶条
有一些结构简单,成本较低的推拉门,如一些门窗及五金厂家得到挤压密封,同时密闭的胶条与门窗框侧面、门窗扇侧面接
推出的气密门等,但由于其存在开启不方便的缺点,在市场上触产生很大的摩擦力,令到门窗扇不能移动,自动实现扇的锁
也没有得到大量的推广应用。因此,如何开发一款既经溶,价定,而不需要另外再安装门窗锁
格适中,又有可媲美于平开了窗密封性能的推拉门窗,是各型
传动杆
传动杆=
材和五金行业厂家重点考虑之一。本文推出了一种新的结构
形式,希望在节能推拉门窗五金结构方面有着更好的应用和
框胶条
角连接器上传动轮组
2结构原理
上传动论组
扇
传动杆
推拉门窗一般采用毛条密封结构,其最大缺点就是水密
姓气密性不足。因此本结构采用了平开窗中的四边胶条无缝
双向传动器上传动轮组
连接密封结构形式。其特点是实现了在推拉开启过程中门扇
与框可脱离一定位置,使扇可灵活推动;在关闭时又能让门扇
与框紧密贴合而达到密封。
下传动轮组
平移门窗系统传动装置的主要部件包括门窗框、门窗扇、
传动杆
执手、双向传动器、传动杆、角连接器、上传动轮组、下传动轮
组、安装在门窗框侧面以及门窗扇侧面上的密封胶条。双向传
条
角连接器下传动轮组
动器安装在门窗扇上,执手与双向传动器连接固定;传动器
下传动组
传动杆传刻杯
角连接器、上传动轮组、下传动轮组分别安装在扇传动槽内门
窗扇的顶部、底部的槽腔中,通过传动杆进行连接并传动。见
图1
图1结构示意
上传动轮组、下传动轮组分别采用调节机构和滑动件组
结构受力分析
成。调节机构包括固定板、固定轴、导向轴、滚动轴承、轴心、直
下传动轮组
线轴承、钢球、传动件以及固定座。滚动轴承通过固定轴安装
内定果『P?)导前轴
在固定板上,各直线轴承安装在固定板的两端,通过轴心安装
FR2.5
R3.5
在铝槽架上,传动件安装在固定座的滑槽中,该传动件的中部
③、钢球
R3.5
还有与滚动轴承配合作用的调节槽,以实现滚动轴承能在调
滑轮轮
轮架F
e
节槽中运动,通过转动执手拉动上传动轮组中的传动件,与此
接触受力示意
同时还推动下传动轮组上的传动件,并通过各传动件的调节
槽与滚动轴承配合作用,以使固定座沿轴心做横向运动。考虑
铝轨道
到下传动轮组同时为主承重受力部件,扇的水平方向为滑轮
图2下传动轮组剖面与受力示意
29
2016,08
方数据
日
门窗专
传动结构采用了现市场上通用的20欧标槽口及五金配3.2滑轮轮架的挠度
件,结构主要承受扇重力和胶条密封压力。密封压力可通过胶
根据图3可知滑轮与固定座间的作用力传递是靠二组钢
条的口型、材质和压缩量等来控制其密封效果,故系统主要为球完成的,钢球与滑轮属于点接触,滑轮两侧存在支点,这样
下滑轮的主承重力及克服窗扇内外移动附件间的接触应力。就形成了简支梁结构,其受力和变形方向和変形形状如图3
见图2。
所示,由于作用力是由钢球传递的,所以力的性质表现为分布
3.1钢球与固定座、滑轮与轨道间的受力和强度分析载荷,变形形状为圆弧形。
滑轮在工作状态时,钢球与固定座间始终点接触并且相
单位:m
对往复运动,由于重力作用,两者间相互挤压和摩擦,导致两
固定座
者间存在接触应力,所以需要用接触强度来衡量两者间的强
N)导向轴
分布荷载q
h、B
度,若是接触蝨度不足,两者间的相对运动将会出现磨损,最
asean
16C=15
后导致失效。
滑轮轮子
へ中5钢球两组
每组16颗
设门扇最大承重量为150kg;固定座材质采用YL102,其
弹性模量E1=70CPa,泊松比v1=0.3,抗拉强度o=220MPa;钢
轮架
球材质釆用GCr15,其弹性模量E2=206GMPa,泊松比u2=0.3,
屈服强度σo2=518.42MPa;导向轨道材质采用6063-T5,其弹性
简支梁图
铝轨道
模量-69CPa,泊松比a1=0.3,屈服强度σい=147MPa;滑轮轮
立面图
子材质采用PA66,其弹性模量E=83GPa,泊松比=0.3,屈服
图3滑轮轮架受力分布示意
强度ow=54.8MPa;由图2可知单扇门使用滑轮2个,单个滑轮
设门扇重量为150kg时;由图2可知单扇门使用滑轮2
有2组钢球和2个滑轮轮子,每组钢球有16颗钢球,单个钢球个,单个滑轮有2组钢球,每组钢球有16颗钢球,单个钢球半
半径SR=2.5mm,每个钢球所受力皆为正压力,那么有:
径SR=2.5m,每个钢球所受力皆为正压力,那么有
a」)门扇重力:G=mg=-150x10=1500N
a)门扇重力:G=mg=-150x10=1500N
b)单个滑轮受力:F*=C/2=1500/2=750N
b)单个滑轮受力:Fa=G/2=1500/2=750N
F轮=F/2=7502=375N
F轮=F/2=750/2=375N
c)单组钢球受力:Fg=Fa/2=7502=375N
c)单组钢球受力:F组=F/2=7502=375N
d)单个钢球所受正压力:F=F16=37516=23.4375N
d)单个钢球所受正压力:F单=Fg16=375/16=23.4375N
e)固定座的许用接触应力:由于YL102为脆性材料,所
e)四个钢球所受正压力:F=F单x4=23.4375x4=9375N
以其安全系数取4,则o1=0r,4=220/4=55MPa
f)由图3和上述可知分布载荷