鋁合金內(nèi)平開窗角部鉸鏈的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

1、#鋁合金內(nèi)平開窗角部較鏈的設(shè)計(jì)與應(yīng)用春光五金有限公司林文維 摘要：本文介紹了一款適用于鋁合金內(nèi)平開窗的角部錢鏈，具有三維調(diào)節(jié)功能。與兩翼和三翼合頁（絞鏈） 相比在提高門窗性能上有更多的優(yōu)點(diǎn)。并通過對(duì)此角部鐵鏈的可行性分析來加深讀者對(duì)此產(chǎn)品的了解。 關(guān)鍵詞：鋁合金內(nèi)平開窗 三維調(diào)節(jié) 角部較鏈亠噲一、刖呂隨著世界經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，能源、人口、環(huán)境問題已成為當(dāng)今世界人類所面臨的重大挑 戰(zhàn)，也是我國面臨的重大課題，能源是國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，地球的物質(zhì)資源是有限的， 能源消耗的急速增長給人類的生存和發(fā)展帶來了嚴(yán)重的負(fù)面影響。哥本哈根聯(lián)合國氣候變化 大會(huì)上，中國向世界作出莊嚴(yán)承諾，宣布控制溫室氣體排放的

2、行動(dòng)口標(biāo)，計(jì)劃到2020年單位 國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳比2005年下降40%至45%。我國是發(fā)展中國家，據(jù)統(tǒng)計(jì)，建筑能耗約 占我國總能耗的11%-25%,因此建筑節(jié)能是全社會(huì)節(jié)約能源的重要組成部分，也是中國改革 和發(fā)展的迫切需要。門窗是建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中熱丄性最薄弱的部分，其能耗約占建筑圉護(hù)結(jié)構(gòu) 總能耗的40%-50%,同時(shí)它也是建筑中的得熱構(gòu)件，可以通過太陽光透射入室內(nèi)而獲得太陽熱 能，因此是影響建筑內(nèi)熱環(huán)境和建筑節(jié)能的重要因素。現(xiàn)代建筑門窗按型材品種大致可分為：塑料窗、復(fù)合材料窗、鋁合金窗，其中鋁合金窗 是如今我國主要的建筑門窗產(chǎn)品，在當(dāng)今建筑中占相當(dāng)大得比重。事實(shí)上無論從抗風(fēng)壓、水 密性、氣密

3、性等性能還是從環(huán)保方面，鋁合金窗都有其優(yōu)越性。隨著鋁合金型材中隔熱斷橋 的使用，鋁合金的保溫、隔熱性能大大提高，非常適應(yīng)現(xiàn)今大大提倡的節(jié)能要求。鋁合金門 窗五金配件作為其重要的組成部分，它的性能和質(zhì)量對(duì)門窗功能發(fā)揮具有重要影響。合頁作 為平開門窗的主要承重部件，在建筑門窗中起著非常重要的作用，直接影響門窗的安全性能 和使用壽命。二、設(shè)計(jì)說明一個(gè)門窗的好與差主要體現(xiàn)在抗風(fēng)壓能力、氣密性能、水密性能、保溫性能、隔音性能、 安全性能等性能的要求。門窗開啟側(cè)有偏芯鎖點(diǎn)與鎖座配合，這里的密封性自然不用擔(dān)心， 那么設(shè)計(jì)一個(gè)什么樣的合頁材能使門窗的性能達(dá)到最佳成了一個(gè)首要解決的問題。1、平開窗合頁現(xiàn)狀*圖1

4、兩翼合頁（較鏈）現(xiàn)在國內(nèi)的鋁合金平開窗使用的合頁基本是兩翼或三翼合頁（鐵鏈）（見圖1、圖2）。圖2三翼合頁（較鏈）近兒年來鋁合金門窗逐漸往大窗型發(fā)展，對(duì)合頁的承重要求也越來越重視。就口前市場上的 合頁來看承重一般都在80Kg左右，這樣的承重已經(jīng)不能滿足大窗型的要求；口前門窗上用的 密封膠條存在老化現(xiàn)象并且國內(nèi)的膠條質(zhì)量參差不齊存在過碩過軟現(xiàn)象，如果是選用一般的 兩翼或三翼合頁（較鏈），那么就會(huì)出現(xiàn)窗扇關(guān)閉時(shí)反彈或密封性能不好等現(xiàn)象，所以密封調(diào) 節(jié)對(duì)于提高平開窗的性能尤其重要；平開窗特別是大型窗上安裝兩翼或三翼合頁（較鏈）無法避免的窗扇掉角現(xiàn)象，越寬的窗型掉角越厲害，嚴(yán)重者其至直接影響門窗啟閉，

5、所以解決門 窗掉角現(xiàn)象也成為刻不容緩的事情；綜合以上所述現(xiàn)象，設(shè)計(jì)一款高承重的三維可調(diào)合頁是適應(yīng)市場需求，提高門窗性能的有 效方法。上部合頁應(yīng)具備左右調(diào)節(jié)3mm,這樣能夠充分消除窗扇執(zhí)手側(cè)的掉角現(xiàn)象；并且能 調(diào)節(jié)密封lmm,避免門窗長久使用之后密封膠條老化造成的無法密封。而下部合頁應(yīng)具備左 右調(diào)節(jié)lmm,滿足GB/T8479-2003鋁合金窗中窗框窗扇搭接寬度偏差 1mm的要求；還 要具備上下調(diào)節(jié)-05+1. 5mm,調(diào)節(jié)因窗扇自重造成的上下搭接量不均衡。2、可靠性分析鋁合金角部較鏈?zhǔn)且豢罹哂腥S方向調(diào)節(jié)功能的內(nèi)平開窗合頁，也是國內(nèi)至今為止笫一 款鋁合金內(nèi)平開窗三維調(diào)節(jié)角部鐵鏈。它的主要特點(diǎn)是

6、可實(shí)現(xiàn)內(nèi)平開窗三維方向調(diào)節(jié)；合頁承重性能好，單扇最大承重可達(dá)100Kg（可滿足重型窗的要求）；操作自如，密封性能好，防 塵防噪。下面就從技術(shù)的角度進(jìn)行具體分析：2.1、受力分析:C類;參數(shù)設(shè)定:圖5平開窗受力簡圖2. 1. 1上部合頁上轉(zhuǎn)軸的應(yīng)力計(jì)算窗自重到合頁軸線的力矩M=GL窗上部合頁受到窗重量的力矩M嚴(yán)FH ,而所以合頁受到的壓力F = MX/H=GL/H上部合頁的應(yīng)力計(jì)算公式b = F/S, （S為受力面積）S = J 兀 h ,圖中 d = 9/zwh, h = 29mm、L = 636”, = 1100?，2于是合頁上轉(zhuǎn)軸的應(yīng)力為a=F/S = 2GL / TcdHh = 2 x

7、1000 x 636 / 34x9x29xl 100 = 1.4A伽而合頁上轉(zhuǎn)軸材料為擠壓鋁合金6063-T5,查刃=150M/m,得出合頁上轉(zhuǎn)軸的許用應(yīng)力為aah/5 = 3OMpaaf因此合頁上轉(zhuǎn)軸的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度是安全可靠的。2. 1. 2上部合頁銷軸切應(yīng)力計(jì)算銷軸切應(yīng)力計(jì)算公式t = F!S, S為銷軸的截面積S = （J/2）2, F = M J H = GL / H ,圖中 d = 7mm, h = 29mm、L = 636”, /? = 1100mm ,于是銷軸的切應(yīng)力 r = F/S=G2L/HS = 1000x636/1100x3.14x3.52 =15M/m ,查合頁銷軸的材料為

8、不銹鋼0G48M9, 6, = 520M“ ,得出銷軸的許用剪應(yīng)力丄心巧,/ 5 = 104M/M r因此上部合頁銷軸的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度是安全可靠的。2. 1. 3下部合頁調(diào)節(jié)螺釘?shù)那袘?yīng)力計(jì)算Fp1-576圖F_2F_2調(diào)節(jié)螺釘?shù)那袘?yīng)力計(jì)算公式r = F/S, S為調(diào)節(jié)螺釘?shù)慕孛娣e,=（4/2）2 兀，s2 = （d?/2）2 龍，螺釘承受應(yīng)力 FG二 1000N圖中 dl二6mm, d2二4mm（圖 6）習(xí)=頁/鼻=G/2/2）2 =1000/（2x3.14x9）=17.7呦 at2 = F2/S2=G/2(J2/2)2=1000/(2x3.14x 4)=39.8咖調(diào)節(jié)螺釘?shù)牟牧蠟椴讳P鋼0CH8M9

9、，“,=520Mm，得出調(diào)節(jié)螺釘?shù)脑S用切應(yīng)力r a ah/5 = 104M/m r因此下部合頁調(diào)節(jié)螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)強(qiáng)度是安全可靠的。以上的靜態(tài)應(yīng)力分析均是在只考慮窗扇自重（安全系數(shù)5）的前提下對(duì)角部鐵鏈上下合頁的主 要受力部件的力學(xué)計(jì)算和性能校核，這套角部鐵鏈的結(jié)構(gòu)在承載窗扇重量lOOKg允許范圍內(nèi) 是安全可靠的。2. 2結(jié)構(gòu)與功能尺寸分析：鋁合金角部較鏈的結(jié)構(gòu)與功能尺寸主要是各零件之間的配合尺寸及角部較鏈與窗框扇型 材的配合尺寸。此角部狡鏈適用的型材必須為歐標(biāo)C20槽口，其重要尺寸為扇槽底寬20mm, 扇槽口寬150. 2mm,扇槽深3miib扇槽高45mnb五金件活動(dòng)空間圖7）,而傳動(dòng)部6圖7內(nèi)

10、平開窗型材圖2. 2.1上下合頁與框連接的結(jié)構(gòu)：鋁合金窗是一種薄壁型材一般壁厚W2mm,且鋁合金的材質(zhì)硬度要比鋼制螺釘?shù)停ㄏ?差3倍），所以鋁合金窗合頁一般不采用直接螺紋連接式安裝。夾持式（C槽型）安裝采用 無自攻螺釘?shù)陌惭b方式。壓板采用優(yōu)質(zhì)不銹鋼304材質(zhì)沖壓成型，獨(dú)特的邊緣毛刺型設(shè) 計(jì)，確保與型材的抓合力更強(qiáng)（圖8、圖9）；2. 2. 2合頁的靜音措施：上部合頁與銷軸之間的軸套采用耐磨尼龍PA66,避免了金屬材料之間的剛性結(jié)合在 窗扇啟閉過程中山于不可避免的活動(dòng)間隙存在而產(chǎn)生的磕碰噪音，實(shí)現(xiàn)了靜音。而且山 于尼龍材料的自潤滑功能，更是保證轉(zhuǎn)動(dòng)的持久順暢；2. 2. 3上部合頁調(diào)節(jié)功能的實(shí)現(xiàn)

11、：上部合頁利用鋁合金內(nèi)平開下懸五金系統(tǒng)中斜拉桿的設(shè)計(jì)原理，將調(diào)節(jié)功能從合頁主體轉(zhuǎn)移到另外的部件上。密封調(diào)節(jié)利用搖桿與偏芯輪原理，偏芯釧釘?shù)钠玖繛?mm, 左右調(diào)節(jié)與斜拉桿的調(diào)節(jié)方式一致，依然采用M5的內(nèi)六角圓柱頭螺釘連接來調(diào)節(jié)3mm圖10 .的窗扇掉角量；（圖10、圖11）2. 2. 4可調(diào)連接塊上使用4個(gè)M5X8內(nèi)六角凹端緊定螺釘，強(qiáng)化保證了平開狀態(tài)下高重窗型 的穩(wěn)定性和安全性；（圖11）2. 2. 5下部合頁調(diào)節(jié)功能的實(shí)現(xiàn)：利用支撐轉(zhuǎn)軸的調(diào)節(jié)釧釘調(diào)節(jié)左右搭接量lmm，夾緊塊采用了型設(shè)計(jì)，除了有效支撐整個(gè)窗扇的重力外，另外在夾緊塊上設(shè)有M8X10內(nèi)六角平端緊定螺釘，調(diào)節(jié)上下搭接量-0. 5

12、+1 5mm。（圖 4）23角部較鏈的安裝、使用和調(diào)節(jié):1133（預(yù)留調(diào)節(jié)間鎮(zhèn)）圖12上部合頁安裝尺寸17.7安裝此角部較鏈時(shí)無需鉆孔等破壞型材表面的匸序，框、扇部件分體進(jìn)行安裝后直接組 裝框扇即可。在安裝上部合頁扇部分部件時(shí)需按圖示（圖12）中位置固定連接塊上的4個(gè)緊定 螺釘。安裝完畢后按圖示方法進(jìn)行三維方向調(diào)整。待調(diào)整好后，各部件運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，窗扇無掉 角現(xiàn)象，密封膠條密封良好，調(diào)整即告完成。3、實(shí)際檢測(cè)結(jié)果力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果：上部合頁承受2700N靜態(tài)荷載試驗(yàn)后不斷裂。一組合頁（狡鏈）承受實(shí)際承載重量lOOKg, 并附加懸端外力作用后，窗扇自山端豎向位置變化值為1.2mm,試件無變形、無破損，啟閉 正常。轉(zhuǎn)動(dòng)力為24. 2No反復(fù)啟閉25000此后，窗扇自山端豎直方向變化值為1.6mm,試件無 變形和損壞。懸端吊重試驗(yàn)后，窗扇未脫落，通過重物的自山落體進(jìn)行窗扇撞擊洞口試驗(yàn)， 反復(fù)3次后，窗扇未脫落，通過重物的自山落體進(jìn)行窗扇撞擊障礙物試驗(yàn)后，反復(fù)3次，窗 扇未脫落。附有關(guān)檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)此角部鐵鏈檢測(cè)的報(bào)告檢驗(yàn)報(bào)告Test Report tt m h綜上所述，lOOKg承重級(jí)別的鋁合金角部較鏈迎合了市場需求，在內(nèi)平開窗上使用具有 無比優(yōu)越性。