HTAN является одним из ведущих производителей промышленных петель, ручек и защелок в Китае.
Промышленные шарниры с крутящим моментом и демпфированием часто описываются так, как будто речь идет об одном стандартном механизме. На практике этот термин может обозначать шарнир с фрикционным моментом, удерживающий панель в заданном положении, вязкий вращательный демпфер, замедляющий движение, или комбинированную систему, обеспечивающую как статический удерживающий момент, так и сопротивление, зависящее от скорости.
Эти функции не являются взаимозаменяемыми. Шарнир с фрикционным механизмом может удерживать экран HMI под заданным углом, но не способен контролировать быстрое закрытие. Вязкостный демпфер может замедлять движение крышки, но, как правило, не способен удерживать её в неподвижном состоянии. Если промышленная крышка или панель дисплея требует обеспечения обоих видов поведения, в технических требованиях необходимо отдельно указать удерживающий момент и демпфирующий момент, а также определить, как каждый из них изменяется в зависимости от угла наклона, скорости, направления, температуры и срока службы.
Данное руководство поможет инженерам и закупщикам определить, какая функция управления движением необходима, и подготовить техническое задание, подходящее для тестирования, для промышленной крышки, люка доступа, панели дисплея или интерфейса оператора.
Ответ в режиме быстрого выбора
Если панель должна оставаться в том положении, в котором она была оставлена, вам потребуется статический удерживающий момент, создаваемый за счет трения. Если панель должна закрываться медленно или без удара, вам потребуется вязкое демпфирование, зависящее от скорости. Если требуется выполнение обеих функций, вам понадобится комбинированная система, обеспечивающая каждую из них отдельно. Прежде чем сравнивать какие-либо продукты, сопоставьте требования с характеристиками механизма.
| Если панель должна… | Требуется основная функция | Подходящий пусковой механизм |
|---|---|---|
| После отпускания оставаться под заданным углом | Статический удерживающий момент | Шарнир с тормозным моментом трения |
| Закрывайте медленно или без удара | Зависимое от скорости демпфирование | Ротационный амортизатор или амортизирующий шарнир |
| Сохраняйте положение и при этом двигайтесь с контролируемой скоростью | Оба, определённые отдельно | Комбинированная система трения и демпфирования |
| Будет проще поднять, а затем медленно закрыть | Поддержка и амортизация | Противовес или пружинный привод с амортизатором |
В оставшейся части данного руководства эта отправная точка преобразуется в проверяемую спецификацию: как разделить два момента, определить поведение при открытии и закрытии, рассчитать демпфирование и время закрытия, учесть температуру и ресурс, ознакомиться с данными поставщика и провести проверку установленной панели.
Разделение удерживающего момента и демпфирующего момента
Удерживающий момент и демпфирующий момент действуют в разных условиях. Удерживающий момент имеет значение, когда угловая скорость равна нулю или близка к нулю. Демпфирующий момент имеет значение, когда панель вращается. В технических характеристиках необходимо определить оба этих условия, а не использовать один общий термин, такой как “плавное сопротивление”.”
| Функция управления движением | Основной источник сопротивления | Поведение в состоянии покоя | Поведение во время движения | Основная инженерная задача |
|---|---|---|---|---|
| Шарнир с тормозным моментом трения | Предварительно установленные поверхности трения, втулки, шайбы или аналогичные соединительные элементы | Может обеспечивать статический удерживающий момент | Сопротивление, как правило, гораздо в меньшей степени зависит от скорости, чем вязкое демпфирование, хотя явления «прилипания-скольжения», смазка, износ и температура все же могут влиять на него | Удерживайте панель под заданными углами и регулируйте усилие при управлении |
| Шарнир с вязким демпфированием или ротационный демпфер | Сдвиг жидкости или ограниченное течение жидкости | При нулевой скорости создает незначительное или вообще не создает идеального вязкого сопротивления | Сопротивление увеличивается с ростом угловой скорости в зависимости от конструкции демпфера | Ограничить скорость закрытия, поглотить энергию движения или уменьшить силу удара |
| Пружинная петля | Накопленная упругая энергия | Создает момент возврата, величина которого зависит от положения пружины | Приводит панель в открытое или закрытое положение | Автоматическое открывание, автоматическое закрывание или противовес |
| Комбинированная система трения и демпфирования | Статическое трение плюс вязкий элемент или элемент с регулируемым расходом | Способен удерживать положение, когда момент трения превышает внешний момент | Можно добавить сопротивление, зависящее от скорости, при открытии, закрытии или при обоих процессах | Обеспечить удержание положения и управляемое перемещение в рамках одного узла или скоординированного механизма |
Терминология поставщиков не является единообразной. Термины “амортизирующая петля”, “фрикционная петля”, “петля со свободным упором” и “петля с амортизацией крутящего момента” могут по-разному использоваться в разных каталогах. Указание на «свободную остановку» свидетельствует о фиксации положения, но само по себе не доказывает, что шарнир оснащён вязкостным демпфером. Плавная работа образца при ручном управлении также не доказывает контролируемое закрытие при различных скоростях и температурах.
Чтобы ознакомиться с более подробным определением, устройством и типами шарниров с крутящим моментом, воспользуйтесь направляющая шарнира с торсионным моментом. Что касается непосредственно стороны с фрикционным удержанием, в том числе определения величины и проверки статического удерживающего момента, см. направляющая шарнира с регулировкой положения. На этой странице основное внимание уделяется разграничению между удержанием статического положения и демпфированием, зависящим от скорости, а удержание за счет трения рассматривается лишь как эталонное поведение, с которым сравнивается демпфирование.
Определите нагрузку на панель и требуемые углы удержания
Если панель должна оставаться в заданном угле наклона, начинайте с полного подвижного узла, а не с самой дверной панели или витрины. Включите в узел крышки, стекло, элементы управления, кабели, ручки, защелки, изоляцию, кронштейны и любые другие детали, которые поворачиваются вместе с петлей.
Предварительное соотношение владения:
Tg(θ) = W × d⊥(θ)
W — полная масса подвижного узла, выраженная в виде силы, а d⊥(θ) — перпендикулярное расстояние от оси шарнира до линии действия веса под углом θ. Требуемый статический удерживающий момент необходимо рассчитывать для каждого угла, в котором панель, как ожидается, останется после отпускания.
Tg(θ) = W × d⊥(θ)
W — полная масса подвижного узла, выраженная в виде силы, а d⊥(θ) — перпендикулярное расстояние от оси шарнира до линии действия веса под углом θ. Требуемый статический удерживающий момент необходимо рассчитывать для каждого угла, в котором панель, как ожидается, останется после отпускания.
Максимальный гравитационный момент может возникать не в полностью открытом или полностью закрытом положении, а при промежуточном угле. Силы, действующие на трос, реакция прокладки, магниты, уплотнения и смещенная рукоятка также могут увеличивать или уменьшать крутящий момент при различных углах.
| Обязательные поля | Почему это влечет за собой изменение спецификации | Что нужно сделать перед выбором петли |
|---|---|---|
| Общая масса панели и центр тяжести | Определить гравитационный момент относительно оси шарнира | Измеряйте или рассчитывайте укомплектованный подвижный узел, а не только корпус панели |
| Расположение оси шарнира | Изменяет рычаг и возможные варианты монтажа | Определить линию реального поворота в собранном изделии |
| Требуемый диапазон угла удержания | Определяет места, где статический крутящий момент должен противодействовать смещению | Укажите минимальный и максимальный углы, при которых панель должна оставаться устойчивой |
| Количество петель | Влияет на общий доступный крутящий момент и чувствительность выравнивания | Определите общий крутящий момент системы и проверьте, как он распределяется между шарнирами |
| Кабели, уплотнители, магниты и защелки | Добавить сопротивление, зависящее от направления и угла | Произведите их измерение в сборке, типичной для серийного производства |
| Допустимое рабочее усилие | Ограничивает величину момента трения, который пользователь может без труда преодолеть | Укажите усилие, прилагаемое пользователем, и точку приложения усилия при открывании и закрывании |
Не следует увеличивать момент трения только для того, чтобы замедлить опускание крышки. Чрезмерное трение может затруднить открывание панели, увеличить нагрузку на кронштейны и крепежные элементы, а также вызвать ощущение резкого отрыва. Если основной проблемой является скорость закрытия или удар при закрытии, следует отдельно оценить возможность применения вязкого демпфирования.
Укажите поведение при открытии, закрытии и одностороннем движении
Одного номинального значения крутящего момента для шарнира с системой управления движением недостаточно. Сопротивление открыванию и закрыванию может различаться в зависимости от направления трения, односторонних муфт, клапанов амортизаторов, уплотнений, прокладки тросов, пружинного усиления или силы тяжести. В технических характеристиках следует указать каждое направление и углы, при которых проводится измерение.
- Начальный крутящий момент отрыва: пиковое сопротивление, необходимое для начала открытия из положения покоя.
- Пусковой крутящий момент: сопротивление при перемещении панели в пределах рабочего диапазона.
- Предельный момент отрыва: усилие, необходимое для изменения направления движения после остановки панели.
- Заключительный крутящий момент при работе: сопротивление перемещению в направлении закрытия.
- Статический удерживающий момент: сопротивление, возникающее после отклонения панели на заданный угол.
- Поведение в одном направлении: действует ли трение или демпфирование только в одном направлении, сильнее в одном направлении или симметрично.
Одностороннее демпфирование полезно в тех случаях, когда крышка должна открываться с минимальным сопротивлением, но закрываться медленно. Одностороннее трение позволяет снизить усилие в одном направлении, одновременно удерживая нагрузку в другом. Это разные функции, и их не следует описывать исключительно как “односторонний крутящий момент”.”
Регулируемость — это ещё одно самостоятельное свойство. Регулировочный винт может изменять предварительную нагрузку трения без изменения вязкого демпфирования или регулировать лишь часть общей динамики движения. Определения и ограничения, касающиеся механизмов регулировки, см. в регулируемая направляющая шарнира с регулировкой крутящего момента.
Определение демпфирования, зависящего от скорости, и времени закрытия
Вязкий демпфер следует характеризовать с точки зрения динамического поведения, а не с помощью неопределённого выражения, такого как “сильное демпфирование”. В упрощённой линейной модели демпфирующий момент можно представить в виде:
Упрощённое соотношение демпфирования:
Td = c(температура, направление) × ω
Td — это демпфирующий момент, c — эффективный коэффициент демпфирования, а ω — угловая скорость. Реальные ротационные демпферы могут иметь нелинейный характер, использовать односторонние клапаны и демонстрировать иное поведение вблизи начала или конца хода.
Td = c(температура, направление) × ω
Td — это демпфирующий момент, c — эффективный коэффициент демпфирования, а ω — угловая скорость. Реальные ротационные демпферы могут иметь нелинейный характер, использовать односторонние клапаны и демонстрировать иное поведение вблизи начала или конца хода.
Как правило, пользователь ощущает время закрытия, пиковую скорость, отскок и конечный удар, а не сам коэффициент демпфирования. По этой причине в рамках проекта следует определить репрезентативный начальный угол, конфигурацию панелей, способ срабатывания, температуру и допустимые характеристики закрытия.
- Начальный угол: угол, под которым панель отсоединяется.
- Зона закрытия: действует ли демпфирование на протяжении всего хода или только вблизи закрытого положения.
- Время закрытия: допустимое время между двумя заданными углами при заданной нагрузке и температуре.
- Максимальная угловая скорость: полезное ограничение, когда резкие движения могут повлиять на находящееся поблизости оборудование, пальцы, кабели или уплотнения.
- Удар о конец и отскок: допустимое поведение контакта на остановке или в фиксированном положении.
- Ручное управление: усилие и скорость, которые пользователь может применять, не повредив амортизатор или шарнир.
Амортизатор не обеспечивает автоматическое уравновешивание тяжелой крышки, открывающейся сверху. Он может замедлить движение вниз, но не всегда способен уменьшить усилие, необходимое для подъема крышки или удержания её в открытом положении. Если основной проблемой является усилие подъема, помимо амортизации может потребоваться установка пружины, газовой пружины, противовеса или другого вспомогательного механизма.
Учитывайте температуру, условия эксплуатации и срок службы
Температура играет особенно важную роль в системах вязкого демпфирования, поскольку вязкость жидкости изменяется в зависимости от температуры; классы вязкости промышленных жидкостей классифицируются в соответствии со стандартами, такими как ISO 3448. Панель может закрываться медленно в холодном состоянии и слишком быстро в нагретом, либо может наблюдаться обратное поведение в зависимости от рабочей жидкости, внутреннего тракта потока и конструкции уплотнения. Момент трения также может изменяться в зависимости от состояния смазочного материала, теплового расширения, материалов поверхности и предварительной нагрузки.
Экологическая экспертиза должна охватывать весь механизм в целом. Пыль может проникать в открытые зоны трения. Химические вещества, используемые для промывки, могут оказывать негативное воздействие на уплотнения или смазочные материалы. Коррозия может увеличить сопротивление или привести к повреждению валов и фиксирующих деталей. Перепады давления, высота над уровнем моря и ориентация могут влиять на работу некоторых устройств, заполненных жидкостью. Ни одно из этих условий не должно использоваться в качестве основания для универсальных заявлений о рабочих характеристиках без подтверждающих данных, относящихся конкретно к данной модели.
| Экспозиция | Возможное влияние на момент трения | Возможное влияние на вязкое демпфирование | Необходимые доказательства |
|---|---|---|---|
| Низкая температура | Загустение смазки, изменение зазора, увеличение момента разгона, явление «прилипания-скольжения» | Возможно повышение вязкости жидкости и замедление её движения | Испытания на открытие, закрытие и удержание после стабилизации температуры |
| Высокая температура | Снижение вязкости смазочного материала, ослабление предварительной нагрузки, расширение материала | Возможно снижение сопротивления демпфирования, необходимость замены уплотнения или возникновение риска утечки | Данные о скорости и крутящем моменте при максимальной проектной температуре |
| Пыль или технологические отходы | Загрязнение поверхности, абразивный износ, неравномерный крутящий момент | Загрязнение уплотнения и вала в местах, где механизм находится под открытым доступом | Типовые испытания на загрязнение и осмотр после испытаний |
| Промывка водой или воздействие химических веществ | Удаление смазки, коррозия, разрушение материала | Совместимость уплотнений, корпуса, рабочей среды и сопрягаемых поверхностей | Документация по материалам и испытание на экспозицию в сборе |
| Повторяющиеся циклы | Износ, снижение крутящего момента, изменение предварительной нагрузки, увеличение свободного хода | Старение жидкости, износ уплотнений, утечки или изменение сопротивления потоку | Кривые «до и после» при заданном профиле цикла |
Не следует публиковать данные об общем количестве циклов или допустимом проценте потери крутящего момента без указания модели шарнира, нагрузки на панель, диапазона движения, скорости, температуры, условий монтажа, перерывов в испытаниях и критериев «прошел/не прошел». Общие принципы определения долговечности и методология циклических испытаний описаны в стандартах таких организаций, как ASTM International; при этом в рамках проекта все же следует определить свой собственный репрезентативный профиль.
Рассчитать общий бюджет крутящего момента и прочитать данные поставщика
Пользователь не ощущает момент трения, момент демпфирования, силу тяжести, сопротивление троса и усилие пружины как отдельные величины. Рука или привод должны преодолевать их совокупное воздействие. Для каждого направления и угла следует использовать единую систему знаков и рассчитывать суммарный момент.
Концептуальный баланс крутящего момента:
Tпользователь(θ, ω) = Tтрение + Tдемпфирование(ω) + Tсила тяжести(θ) + Tвесна(θ) + Tкабель(θ, направление)
Знаки зависят от выбранного направления открытия или закрытия. Данное уравнение представляет собой учетную модель, а не универсальную формулу для расчета размеров. Каждый значимый вклад следует измерять или рассчитывать с учетом одинаковых угла, скорости, направления и условий температуры.
Tпользователь(θ, ω) = Tтрение + Tдемпфирование(ω) + Tсила тяжести(θ) + Tвесна(θ) + Tкабель(θ, направление)
Знаки зависят от выбранного направления открытия или закрытия. Данное уравнение представляет собой учетную модель, а не универсальную формулу для расчета размеров. Каждый значимый вклад следует измерять или рассчитывать с учетом одинаковых угла, скорости, направления и условий температуры.
Данная методика позволяет избежать распространенной ошибки при проектировании: выбора петли исходя из ее номинальной прочности при игнорировании остальных элементов конструкции. Панель может обладать надлежащим статическим удерживающим моментом, но при этом требовать чрезмерного усилия для открытия, поскольку амортизатор, прокладка, пучок тросов и пружина создают сопротивление пользователю в одном и том же направлении. В обратном направлении сила тяжести может способствовать движению и привести к ускорению панели, если демпфирование не будет увеличиваться с ростом скорости.
Данные поставщика также необходимо интерпретировать с учетом условий испытаний. Значение, указанное как “крутящий момент”, может представлять собой пиковый момент разгона, среднее рабочее значение, значение статического удержания или измерение при определенной угловой скорости. Эти величины нельзя заменять друг другом без подтверждения метода измерения.
| Заявление поставщика | О чём в нём не говорится | Доказательства, которые необходимо запросить |
|---|---|---|
| “Номинальный крутящий момент: X Н·м” | Независимо от того, является ли X пусковым, рабочим, удерживающим, начальным, конечным, пиковым или средним крутящим моментом | Определение крутящего момента, направление, диапазон углов, скорость, температура, допуск и состояние образца |
| “Постоянный крутящий момент” | Насколько крутящий момент зависит от угла, направления, температуры, износа и производственных отклонений | Кривые «момент-угол» при открытии и закрытии с допусками |
| “Плавное закрытие” | Угол начала, нагрузка на створку, время закрытия, пиковая скорость, температура и конечный удар | Условия испытаний на отрыв и результаты измерения времени закрытия или угловой скорости |
| “Одностороннее демпфирование” | В каком направлении происходит демпфирование, насколько свободно движение в обратном направлении и сохраняется ли фрикционное удерживающее усилие | Правила вращения, односторонняя кривая, сопротивление обратному вращению и ориентация при установке |
| “Работает под любым углом” | Груз, центр тяжести, продолжительность удержания, вибрация и допустимый снос | Испытание на статическое удержание в требуемом диапазоне углов при репрезентативной нагрузке |
| “Долгой жизни” | Циклический расчет, диапазон перемещения, нагрузка, скорость, температура, изменение крутящего момента, утечка или люфт | Полный профиль цикла и измерения «до» и «после» |
Единицы измерения также должны быть единообразными. Крутящий момент может указываться в Н·м, Н·см, кгс·см или других единицах. Перед сравнением преобразуйте значение и уточните, относится ли оно к одному шарниру или ко всей паре шарниров. При установке двух шарниров не следует предполагать идеальное равномерное распределение нагрузки без проверки выравнивания, жесткости кронштейна и метода расчета, указанного поставщиком.
Для запуска в серийное производство следует запросить диапазон допустимых значений, а не одно идеальное значение. Этот диапазон должен охватывать соответствующие углы, скорости, направления, температуры и состояние износа. Это позволит при входном контроле и утверждении прототипа сравнивать одни и те же определения эксплуатационных характеристик, а не повторять неофициальную оценку «на ощупь».
Выберите архитектуру управления движением
После определения требуемого поведения при удержании и перемещении выберите механизм, который позволяет обеспечить оба этих вида поведения, не заставляя при этом какой-либо компонент выполнять функцию, для которой он не был предназначен.
| Требования к проекту | Рекомендуемая исходная архитектура | Главная причина | Критическая проверка |
|---|---|---|---|
| Панель должна удерживаться под заданными углами; скорость закрытия не имеет решающего значения | Шарнир с тормозным моментом трения | Обеспечивает удержание статического положения с помощью компактного механизма | Удерживающая сила, отрыв, крутящий момент при движении, скольжение, износ и усилие пользователя |
| Необходимо следить за тем, чтобы панель не застряла; необходимо контролировать скорость закрытия и силу удара | Бесплатная петля плюс поворотный амортизатор или амортизирующая петля | Разделяет поддержку поворота и торможение с учетом скорости | Время закрытия, пиковая скорость, температура, направление, удар при остановке и крепление заслонки |
| Панель должна удерживаться под разными углами и закрываться без удара | Комбинированный шарнир с фрикционным и демпфирующим механизмами или согласованный фрикционный шарнир с демпфером | Обеспечивает удержание статического напряжения и сопротивление перемещению в качестве отдельных функций | Общая начальная нагрузка, статическое удержание, кривая демпфирования, габариты, тепловыделение и взаимодействие циклов |
| Тяжелая крышка должна подниматься легче и закрываться медленно | Контрбаланс или пружинный привод с амортизацией, с шарниром, соответствующим конструкции | Система «Assist» компенсирует гравитационную нагрузку, а система амортизации регулирует скорость движения | Кривая подъемной силы, безопасность удержания, усилие пружины, демпфирование, предельная нагрузка и поведение при разрушении |
| Нагрузка на прототип может изменяться, поэтому требуется удержание положения | Шарнир с регулируемым моментом трения; демпфирование следует добавлять только в том случае, если также требуется регулировка скорости | Позволяет настраивать удерживающий момент, не путая эту регулировку с регулировкой демпфирования | Диапазон регулировки, способ фиксации, заводские настройки и отдельное испытание скорости закрытия |
Такие архитектурные обозначения, как «фиксированный», «регулируемый», «скрытый» или «встроенный», описывают конфигурацию и форму исполнения; они не определяют автоматически функцию демпфирования. Используйте Сравнение шарниров с фиксированным, регулируемым и скрытым моментом затяжки только после того, как будут определены требуемые характеристики трения и демпфирования.
Установите петлю вместе с упорами, защелками, тросами и крепежом
После монтажа характеристики шарнира могут измениться. Гибкие кронштейны скручиваются, в нескольких осях возникает заклинивание, тросы создают крутящий момент, зависящий от направления, прокладки препятствуют закрытию, а защелки притягивают панель в положение, до которого шарнир не может свободно дотянуться.
- Выравнивание осей: обеспечить, чтобы все шарниры и амортизаторы оставались на своих предусмотренных осях без использования панели или крепежных элементов для принудительного выравнивания.
- Жесткость кронштейна: не допускать, чтобы гибкий соединительный элемент гасил колебания, изменял крутящий момент или смещал край фиксатора.
- Механические упоры: Не используйте внутренний упор заслонки в качестве конструктивного концевого упора, если только производитель явно не указал, что он рассчитан на такую нагрузку.
- Усилие защелки и уплотнителя: Измерьте сопротивление закрытия с установленным серийным уплотнением, магнитом, защелкой или компрессионной системой.
- Прокладка кабеля: проверить сопротивление раскрытию и закрытию под любым углом с использованием изгибов кабеля и фиксаторов, типичных для серийного производства.
- Нагрев и расстояние: обеспечить пространство и тепловые условия, необходимые для работы механизма трения или гидродинамического механизма.
- Доступ к услугам: позволяют проводить осмотр, регулировку или замену без нарушения критической центровки.
Проверка значений крутящего момента, скорости, температуры и характеристик цикла
Сертификация должна основываться на результатах испытаний репрезентативной выборки. Испытание образца петли с ручным приводом может выявить явные проблемы с трением или утечкой, но не позволяет подтвердить требуемые углы удержания, время закрытия, жесткость кронштейна, сопротивление троса, взаимодействие защелки, а также эксплуатационные характеристики в различных температурных режимах и в течение всего срока службы.
| Проверка достоверности | Условие тестирования для записи | Требуются доказательства |
|---|---|---|
| Кривая «крутящий момент — угол поворота» при низких скоростях | Направление, заданная низкая угловая скорость, температура, панель или крепление, а также идентификатор шарнира | Данные о разрывном моменте, моменте открытия, моменте закрытия и углозависимом моменте |
| Статическое удержание и дрейф | Нагрузка на панель, выбранные углы, время выдержки, температура и условия возмущения | Угловое смещение и предельные значения «прошел/не прошел» после отпускания |
| Быстрая проверка | Несколько заданных угловых скоростей в направлениях открытия и закрытия | Сопротивление или требуемое усилие в зависимости от скорости |
| Тест на время закрытия | Начальный угол, способ отпуска, конфигурация панели, температура и конечный угол | Время закрытия, пиковая скорость, удар, отскок и повторяемость |
| Испытание на температуру | Стабилизированные низкие, комнатные и высокие рабочие температуры | Удержание, начальная нагрузка, время закрытия, утечка и восстановление после изменения температуры |
| Циклические испытания | Диапазон перемещения, нагрузка, скорость, время выдержки, температура, количество циклов и прерывания | Данные о крутящем моменте и частоте вращения до и после, люфт, утечки, шум и визуальное состояние |
| Осмотр установленных конструкций | Серийные кронштейны, крепежные детали, кабели, упоры, защелки и прокладки | Выравнивание, деформация, ослабление, превышение зазора и смещение конструкции |
В отчете следует указать испытанную модель или образец и отдельно привести предварительные технические данные и данные об окончательном утверждении образца. Заявления поставщика, такие как “плавное демпфирование” или “постоянный крутящий момент”, являются недостаточными, если не определены рабочая скорость, направление вращения, температура, нагрузка и пределы допустимых значений.
Повторяемость результатов имеет такое же значение, как и результат, полученный по одному образцу. Проведите испытания достаточного количества образцов, чтобы выявить производственный разброс, и зафиксируйте, была ли петля новой, отрегулированной, прошедшей температурную подготовку или ранее подвергавшейся циклическим нагрузкам. Если в проекте используется пара левой и правой петель, измеряйте как отдельные компоненты, так и собранную пару, чтобы надежный узел не скрывал слабый или неправильно выровненный узел. В окончательном акте приемки также должны быть указаны измерительное оборудование, приспособление, угловая отсчетная точка, метод обнуления и метод обработки данных. Без этих сведений два поставщика могут сообщить разные значения “крутящего момента” для одного и того же механизма, даже если ни одно из измерений не является намеренно вводящим в заблуждение.
Распространенные ошибки при выборе шарниров с регулируемым усилием затяжки и амортизацией
Большинство проблем с управлением движением на промышленных панелях связано не с неисправностью шарнира, а с небольшим набором повторяющихся ошибок в технических требованиях. Проверка этих моментов перед выпуском позволяет избежать необходимости перепроектирования после испытаний прототипа.
| Ошибка | Почему это не срабатывает | Что делать вместо этого |
|---|---|---|
| Рассмотрение “шарнира с крутящим моментом” и “амортизирующего шарнира” как одной и той же детали | Трение удерживает объект в состоянии покоя; вязкое демпфирование препятствует увеличению скорости. Одно не может заменить другое. | Решите, должна ли панель оставаться в открытом положении, медленно закрываться или выполнять обе эти функции, а затем задайте каждую из них. |
| Увеличение момента трения для замедления падающей крышки | Высокое трение затрудняет открывание, увеличивает нагрузку на кронштейн и крепеж, а также создает ощущение резкого рывка. | Регулировка скорости закрытия с помощью вязкого демпфирования, оцениваемого отдельно от требований к удержанию положения. |
| Предполагается, что вязкий амортизатор удержит панель под углом | Идеальное вязкое сопротивление снижается до нуля по мере приближения скорости к нулю, поэтому панель может смещаться. | Добавьте статический удерживающий момент за счет трения, фиксатора, блокировки или противовеса. |
| Указание одного номинального значения крутящего момента | Открытие, закрытие, отрыв, ход и удержание могут различаться, из-за чего может остаться незамеченной панель, которая хорошо открывается, но закрывается слишком быстро. | Определите каждое направление и состояние отдельно, указав соответствующий угол и скорость. |
| Утверждение на основе образца, изготовленного вручную с высокой точностью | Ощущение на ощупь не позволяет определить время закрытия, динамику изменения температуры или эксплуатационные характеристики в течение всего срока службы. | Провести проверку на репрезентативной сборке с учетом скорости, температуры и количества циклов. |
| Использование внутреннего упора демпфера в качестве конструктивного концевого упора | Возможно, амортизатор не рассчитан на поглощение энергии удара панели при остановке. | Установите отдельный механический упор, если только производитель не указал, что внутренний упор рассчитан на такую нагрузку. |
| Предположим, что амортизатор уравновешивает тяжелую крышку, открывающуюся сверху | Амортизатор замедляет движение вниз, но не уменьшает усилие, необходимое для подъема или удержания крышки в открытом положении. | Установите пружину, газовую пружину или уравновешивающий механизм для подъемной нагрузки с системой демпфирования скорости. |
Контрольный список для промышленных шарниров с амортизацией
- Укажите, должна ли панель удерживать положение, медленно закрываться или выполнять обе эти функции.
- Укажите полную массу, центр тяжести, положение оси шарнира и требуемый диапазон углов.
- Отдельно определите поведение при начальном отрыве, начальном беге, заключительном отрыве, заключительном беге и статическом удержании.
- Укажите, являются ли трение и демпфирование симметричными, асимметричными или односторонними.
- Укажите время закрытия или максимальную угловую скорость с учетом заданного начального угла и нагрузки.
- Определите минимальные и максимальные рабочие температуры, а также наличие пыли, необходимости промывки, коррозии или воздействия химических веществ.
- Уточните, является ли данный механизм исключительно фрикционным, исключительно амортизирующим, сочетающим фрикцию и амортизацию, либо оснащен ли он отдельной пружиной или противовесом.
- Укажите монтажные габариты, ось, направление вращения, упоры, фиксатор, прокладку и схему прокладки кабеля.
- Запросите данные по крутящему моменту, углу поворота, скорости и температуре, а также точные условия циклических испытаний.
- После повторного проведения функциональных измерений принять в эксплуатацию полностью смонтированную панель.
После определения требований к движению необходимо проанализировать имеющиеся модели промышленных шарниров с крутящим моментом с учетом чертежа изделия и результатов испытаний. Обратитесь в HTAN для проведения экспертизы механизма с шарниром с крутящим моментом с указанием массы панели, центра тяжести, оси шарнира, требуемых углов удержания, характеристик открывания и закрывания, целевой скорости, диапазона температур, монтажного чертежа и требований к количеству циклов.
ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ
Шарнир с моментом сопротивления — это то же самое, что и амортизирующий шарнир?
Нет. Шарнир с крутящим моментом в первую очередь использует контролируемое трение для противодействия вращению и удержания панели в неподвижном состоянии. Амортизирующий шарнир или вращательный демпфер в основном создают сопротивление, зависящее от скорости, во время движения панели. Терминология поставщиков может различаться, поэтому следует уточнять характеристики зависимости крутящего момента от скорости, а не полагаться на название продукта.
Может ли шарнир с вязким демпфированием удерживать панель под любым углом?
Не только за счет вязкого демпфирования. Идеальное вязкое сопротивление стремится к нулю по мере приближения угловой скорости к нулю. Для того чтобы панель оставалась под заданным углом, необходим достаточный статический удерживающий момент, создаваемый трением, фиксатором, замком, противовесом или другим удерживающим механизмом.
Может ли шарнир с фрикционным моментом обеспечить плавное закрывание?
Оно может замедлять движение за счет создания сопротивления, однако само по себе трение не обеспечивает такое же зависимое от скорости торможение, как вязкостной амортизатор. Шарнир трения по-прежнему может допускать ускорение тяжелой панели, создавать ощущение «заедания» при начале движения и не обеспечивать контролируемое время закрытия при различных температурных режимах и нагрузках.
Почему момент открытия и момента закрытия необходимо указывать отдельно?
Терческие соединения, односторонние механизмы, уплотнения, тросы, пружины, сила тяжести и ротационные демпферы могут создавать различное сопротивление в каждом направлении. Одно номинальное значение крутящего момента может скрывать тот факт, что панель открывается нормально, но закрывается слишком быстро, либо закрывается плавно, но открывается с трудом.
Как температура влияет на демпфированный шарнир?
Температура может влиять на вязкость жидкости, рабочие характеристики уплотнений, состояние смазочного материала, коэффициент трения и зазоры между деталями. Вязкостный амортизатор может оказывать большее сопротивление движению в холодном состоянии и меньшее — в нагретом, в зависимости от его конструкции и типа жидкости. Необходимо провести испытания всей системы шарниров в пределах температурного диапазона, предусмотренного проектом.
Какие испытательные данные должен предоставить поставщик для шарнира с демпфированием?
Запросите кривые момента и угла поворота при открытии и закрытии на заданных скоростях и температурах, данные о поведении при статическом удержании, информацию о направленности, времени закрытия или угловой скорости, условия циклических испытаний, показатели работы до и после испытаний, данные о проверке герметичности или уплотнений (если применимо), детали монтажа, а также точную идентификацию образца или модели.
Правильный промышленный шарнир с амортизацией не определяется исключительно по этикетке изделия. Речь идет о системе управления движением, статическая удерживающая способность, сопротивление открыванию и закрыванию, скоростная характеристика, направленность, температурные характеристики, конструкция крепления и показатели циклов которой соответствуют реальной промышленной панели.
