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建筑門窗傳動器鎖閉性能分析

來源:建筑門窗配套件委員會專家組　作者:王洪濤姚建寧　日期:2007-4-23 　頁面功能【字體：大中小】【打印】【投稿】【評論】

　　通過對門窗三性的大量檢測工作，作者發(fā)現(xiàn)，影響門窗抗風(fēng)壓性能、氣密性能以及水密性能的因素有很多，但是對于使用傳動鎖閉器的門窗系統(tǒng)而言，鎖閉器在其中起到了相當(dāng)重要的作用。門窗的整體性能，不僅與鎖閉器鎖點個數(shù)有關(guān)，而且其鎖閉位置的選擇對提高性能也至關(guān)重要。本文通過對傳動鎖閉器實際使用中的受力狀態(tài)進(jìn)行力學(xué)分析，總結(jié)出了不同鎖點時其鎖柱位置的布置原則，同時，根據(jù)門窗配套件委員會提出的單鎖柱承載力的規(guī)定，對鎖點個數(shù)的選擇也進(jìn)行了深入的分析闡述。

關(guān)鍵字：傳動鎖閉器力學(xué)分析鎖點位置門窗

前言

　　我們知道，影響門窗三性的因素有很多，除了型材框料和玻璃等主要材料之外，其五金配件也起到了很大的影響。目前，門窗常用的鎖閉機構(gòu)大致分為兩類，一類為簡單的單柄單點鎖，另外一類是單柄多鎖點，傳動鎖閉器應(yīng)屬于后一類。雖然使用傳動器鎖閉的門窗較使用半圓鎖鎖閉的門窗在造價上有很大的增加，但是隨著國內(nèi)的經(jīng)濟(jì)水平的提高，使用傳動鎖閉器的門窗正日益成為鎖閉系統(tǒng)的主流。

　　所謂傳動鎖閉器，就是指通過轉(zhuǎn)動執(zhí)手而實現(xiàn)對門窗多點鎖閉功能的裝置。其原理是在窗扇上通過連桿連接多個圓柱形鎖點，在旋轉(zhuǎn)把手的操作下，使傳動鎖閉器上若干鎖柱同時移動，鎖柱滑入固定在窗框上的鎖體中，從而實現(xiàn)對門窗的多點鎖閉作用。隨著技術(shù)的發(fā)展，如今，可以通過角連接件的使用，可以使窗的四面都用一個、兩個或更多個鎖點鎖住。多點鎖閉器的使用，徹底改變了傳統(tǒng)的鎖定窗戶的體系。手柄旋轉(zhuǎn)方向的不同，鎖點組合方式的不同，均使得門窗不僅在開啟方向，甚至在開啟方式上也發(fā)生了改變。這種連桿加鎖點方案不僅能夠提高門窗系統(tǒng)的抗風(fēng)壓性能、氣密性能以及水密性能，同時也提高了門窗的防盜等級。目前，市場上流行多種形式的傳動鎖閉器，其功能和外觀也進(jìn)行著不斷的更新和改進(jìn)。但不管怎樣，充分發(fā)揮鎖閉器對門窗實施鎖閉功能，在提高門窗的基本性能的同時，進(jìn)一步改善門窗的使用功能，永遠(yuǎn)是科研人員其最根本的宗旨。

　　為了通過改善傳動鎖閉器而提高門窗的整體性能，通常的做法是通過增加鎖點的數(shù)量來達(dá)到改善質(zhì)量的目的。的確，從理論上講，由于鎖點均攤作用力的緣故，鎖閉點個數(shù)越多，門窗整體性能越好。但是，因此產(chǎn)生的成本增加也是不容忽視的。如何在不提高成本的情況下，科學(xué)合理地利用傳動鎖閉器，使其充分地發(fā)揮其應(yīng)有的功能，是無論生產(chǎn)企業(yè)，還是使用單位都非常關(guān)心的問題。在大量的實際檢測工作的基礎(chǔ)上，結(jié)合理論上的力學(xué)分析，本文對傳動鎖閉器鎖點位置的分布，以及不同規(guī)格的窗體對鎖點個數(shù)的要求，給出了結(jié)論性的建議。

　　一、傳動鎖閉器鎖柱位置的分布

　　（一）中點撓度與最大撓度

　　在桿件受任意位置的集中力作用時，其桿件中點的撓度值公式為：

　　（1）

　　桿件最大撓度值公式為：

　　　（2）

　　式中：

　fmax ：桿件最大撓度值；

　f中點：桿件中點撓度值；

　a ：集中荷載距離桿件端部較大的距離；

　b ：集中荷載距離桿件端部較小的距離；

　L ：桿件長度；

　P ：集中荷載大小；

　E ：桿件材料彈性模量；

　I ：桿件截面慣性矩；

　　作者通過編程計算得出，二者不僅在位置上十分接近，而且由于撓曲線為一圓滑曲線，在數(shù)值上二者也十分接近。因此，在實際計算過程中，無論作用力的作用位置和大小，都可以完全用各個作用力在桿件中點的撓度值的和來替代最大值的和。而且，由于理論上各個作用力產(chǎn)生的最大撓度值的位置不是完全相同，所以，用相同位置（即中點），在同一直線上的撓度值進(jìn)行代數(shù)疊加才有實際意義。

　　當(dāng)受力桿件有兩個任意集中載荷，大小相等而且對稱，則有公式：

　　　（3）

　　該公式進(jìn)一步驗證了上面的觀點，即兩個集中力產(chǎn)生的實際最大撓度值（也為中點撓度值），等于兩個任意集中（大小相等位置對稱）載荷分別對中點產(chǎn)生的撓度值之和，而不等于兩個任意集中載荷分別計算的撓度值相加，盡管差別不大。（參考資料1）

　　（二）鎖柱位置分析

　　1、傳動鎖閉器有兩個鎖點時的情況：

　　建立力學(xué)模型，如圖一所示：

圖一兩鎖點傳動器力學(xué)模型圖

　　按照簡支梁理論，分別計算懸端與跨中的撓度值，為：

　　　　　　　　　（4）

　　　　　　　　　（5）

　　為了充分利用扇料型材，同時保持各項性能優(yōu)良，應(yīng)該使各個最大撓度位置的撓度值接近或相等，所以，將（4）和（5）兩式聯(lián)立，解方程得：

　　　　　　b = 0.2195*l （6）

　　此關(guān)系說明，當(dāng)傳動鎖閉器存在兩個鎖柱時，鎖柱對稱分布傳動器的兩邊，距離端部為傳動器總長的0.2195倍最佳。

　　2、傳動鎖閉器有三個鎖點時的情況：

　　建立力學(xué)模型，如圖二所示：

圖二三鎖點傳動器力學(xué)模型圖

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