畢業(yè)設(shè)計(jì)--智能全自動(dòng)門(mén)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　第1章 緒 論</b></p><p><b>　　1.1 引言 </b></p><p>　　智能全自動(dòng)門(mén)設(shè)計(jì)是樓宇設(shè)備中的光機(jī)電一體化技術(shù)產(chǎn)品，它給人以親切大方的感覺(jué)，同時(shí)營(yíng)造出奢華的氣氛，其全新的概念，寬敞的開(kāi)放門(mén)面和高格調(diào)的設(shè)計(jì)，堪稱(chēng)建筑物的點(diǎn)睛之筆，立足于建筑時(shí)代大潮的最前端。</p>&l

2、t;p>　　1.2智能全自動(dòng)門(mén)的優(yōu)缺點(diǎn)</p><p>　　大廈在需要持續(xù)不斷的人流出入的同時(shí)，又要保持建筑物內(nèi)良好的空氣循環(huán)及環(huán)境的優(yōu)美，這是建筑師所遇到的一大難題，而智能全自動(dòng)門(mén)為大廈提供了理想的解決方案，它可有效地防風(fēng)、防塵和隔音，從而改善了大廈入口附近的環(huán)境。智能全自動(dòng)門(mén)的最大優(yōu)點(diǎn)在于它”永遠(yuǎn)開(kāi)門(mén)，又永遠(yuǎn)關(guān)門(mén)”，即對(duì)于行人來(lái)說(shuō)，門(mén)總可以打開(kāi)，可對(duì)于建筑物來(lái)說(shuō)門(mén)又總是關(guān)著。自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門(mén)由于其永遠(yuǎn)開(kāi)啟的同

3、時(shí)又永遠(yuǎn)關(guān)閉的特點(diǎn)，使其動(dòng)態(tài)密封效果較好。在經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的中國(guó)，在我們高樓聳立的大都市，在大廈、賓館、酒店、銀行、商場(chǎng)和寫(xiě)字樓，自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門(mén)已經(jīng)是隨處可見(jiàn)。自動(dòng)門(mén)不但能給我們帶來(lái)人員進(jìn)出方便、節(jié)約空調(diào)能源、防風(fēng)、防塵、降低噪音等好處，更令我們的大門(mén)增添了不少高貴典雅的氣息。同時(shí)，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定地增長(zhǎng)，2008年北京申奧成功和WTO的加入。旋轉(zhuǎn)門(mén)的市場(chǎng)前景將越來(lái)越大。</p><p>　　但是智能全自動(dòng)門(mén)也

4、存在著缺點(diǎn),第一它適用范圍有一定的局限性,它只能應(yīng)用在一些高檔場(chǎng)合.第二如果控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)不完善,可能出現(xiàn)傷人事件.。</p><p>　　1.3智能全自動(dòng)門(mén)的發(fā)展</p><p>　　1.3.1智能全自動(dòng)門(mén)發(fā)展的狀況</p><p>　　自1903年寶盾公司在荷蘭生產(chǎn)出第一座智能全自動(dòng)門(mén)，智能全自動(dòng)門(mén)至今已有一百年的歷史，發(fā)展到今天，旋轉(zhuǎn)門(mén)已具有可靠的安全系統(tǒng)和先進(jìn)

5、的驅(qū)動(dòng)技術(shù)，其智能化高格調(diào)的設(shè)計(jì)為現(xiàn)代化樓宇建筑提供了完美的選擇。</p><p>　　國(guó)外自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門(mén)發(fā)展較早，其技術(shù)成熟。智能全自動(dòng)門(mén)的傳動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)具有節(jié)能、低噪聲、傳動(dòng)平穩(wěn)、壽命長(zhǎng)、性能可靠等優(yōu)點(diǎn)；控制系統(tǒng)采用數(shù)字化設(shè)計(jì)的系統(tǒng)作為控制中樞，有功能更強(qiáng)大，操作更簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)；檢測(cè)安全系統(tǒng)采用先進(jìn)的紅外與微波感應(yīng)技術(shù)，用于感知物體的移動(dòng)，操縱門(mén)體的動(dòng)行，使用各種安全檢測(cè)傳感器，實(shí)現(xiàn)防擠、防夾和防撞功能。與此同時(shí)某些

6、廠家生產(chǎn)的自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門(mén)還具有遠(yuǎn)程控制和液晶顯示。利用當(dāng)前先進(jìn)的通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，當(dāng)出現(xiàn)異常時(shí)，可準(zhǔn)確傳回故障信息。 1.3.2我國(guó)智能全自動(dòng)門(mén)技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r</p><p>　　我國(guó)的智能全自動(dòng)門(mén)技術(shù)來(lái)源于荷蘭、瑞典、日本等國(guó)。90年代后期旋轉(zhuǎn)門(mén)開(kāi)始在我國(guó)建筑領(lǐng)域中得到迅速推廣和廣泛的使用。國(guó)內(nèi)旋轉(zhuǎn)門(mén)生產(chǎn)專(zhuān)業(yè)廠家主要有：北京有凱必盛、寶盾、青木寶盾、信步、歐立寶盾、京躍等。上?？涤?、廣州盛維、青島福田等。&l

7、t;/p><p>　　以京躍公司的產(chǎn)品為例，國(guó)內(nèi)自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門(mén)在控制系統(tǒng)方面已有較大的發(fā)展，技術(shù)也趨于成熟主控部分基本可實(shí)現(xiàn)自主生產(chǎn)設(shè)計(jì)。但就節(jié)能方面的設(shè)計(jì)仍存在較多問(wèn)題，如旋轉(zhuǎn)速度的調(diào)節(jié)和溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。</p><p>　　現(xiàn)代城市建筑物裝飾裝修中，將高科技應(yīng)用到建筑物的外觀形象上，使城市建筑的入口體現(xiàn)出智能化。對(duì)門(mén)的選擇由單一的功用型向個(gè)性化、品位化發(fā)展，旋轉(zhuǎn)門(mén)以其全新的概念，寬敞開(kāi)放的門(mén)面

8、和高格調(diào)的設(shè)計(jì)，自然成為當(dāng)代的建筑裝飾的主流，無(wú)可質(zhì)疑的必選設(shè)施，堪稱(chēng)建筑物的點(diǎn)睛之筆。因此，目前國(guó)內(nèi)四翼自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門(mén)的發(fā)展趨勢(shì)主要有：新穎獨(dú)特的總體設(shè)計(jì)，高度的安全可靠性設(shè)計(jì)，多種運(yùn)轉(zhuǎn)使用方式設(shè)計(jì)，故障即時(shí)顯示功能設(shè)計(jì)，樓宇消防智能化控制設(shè)計(jì)，停電使用功能設(shè)計(jì)，大通行能力設(shè)計(jì)，精巧靈敏的遙控控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，先進(jìn)的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。</p><p>　　1.4智能全自動(dòng)門(mén)的分類(lèi)</p><p>

9、;　　1.4.1 智能全自動(dòng)門(mén)的基本類(lèi)型</p><p>　　自穩(wěn)定性自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門(mén) 三翼和四翼旋轉(zhuǎn)門(mén)軸通過(guò)軸承機(jī)構(gòu)垂直安裝于地面，三個(gè)或四個(gè)門(mén)翼呈發(fā)散式固定在中心門(mén)軸上，各門(mén)扇之間的角度相等，人在內(nèi)扇之間推動(dòng)（按順時(shí)針）門(mén)扇，就成為一個(gè)手動(dòng)旋轉(zhuǎn)門(mén)。中心門(mén)軸的上方安裝電動(dòng)機(jī)及其他電氣控制部件，再配以感應(yīng)裝置和安全裝置，就成為自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門(mén)。</p><p>　　懸掛式自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門(mén) （兩翼旋轉(zhuǎn)門(mén)）為

10、進(jìn)一步擴(kuò)大旋轉(zhuǎn)門(mén)人員流量，擴(kuò)大旋轉(zhuǎn)門(mén)門(mén)扇之間的距離，可以考慮將旋轉(zhuǎn)門(mén)的門(mén)扇數(shù)量減為兩個(gè)。中心門(mén)軸結(jié)構(gòu)難以實(shí)現(xiàn)兩翼旋轉(zhuǎn)門(mén)的緊急打開(kāi)功能。于是兩翼旋轉(zhuǎn)門(mén)采用了上部圓周導(dǎo)軌懸掛整個(gè)門(mén)體的設(shè)計(jì)，以一個(gè)或兩個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。</p><p>　　圖1.2懸掛式自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門(mén)</p><p>　　全玻璃自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門(mén) 從結(jié)構(gòu)上看，全玻璃自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門(mén)與自穩(wěn)定性自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門(mén)一樣。也分三翼和四翼兩種。也是地面支撐的穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)

11、。所不同的是，驅(qū)動(dòng)裝置埋在地下。上部和下部各有一個(gè)連接門(mén)扇的金屬盤(pán)，金屬盤(pán)上有固定門(mén)扇的門(mén)夾，門(mén)扇玻璃在中間直接相結(jié)合，省略了中心門(mén)軸，極大地提高了門(mén)軸的通透性。</p><p>　　圖1.3全玻璃自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門(mén)</p><p>　　1.4.2旋轉(zhuǎn)門(mén)具體方案的確定</p><p>　　在選擇了旋轉(zhuǎn)門(mén)的類(lèi)型后，本設(shè)計(jì)還必須確定其設(shè)計(jì)的具體方案。通過(guò)查閱大量的資料，本設(shè)計(jì)出

12、以下幾種方案：</p><p>　　第一個(gè)方案：采用立柱式的旋轉(zhuǎn)門(mén)，控制系統(tǒng)采用單片機(jī)控制。</p><p>　　第二個(gè)方案：采用懸掛式的旋轉(zhuǎn)門(mén)，控制系統(tǒng)采用PLC控制。</p><p>　　第三個(gè)方案：采用中軸式的旋轉(zhuǎn)門(mén)，控制系統(tǒng)采用PLC控制。</p><p>　　對(duì)于第一個(gè)方案 由于采用立柱式的旋轉(zhuǎn)門(mén)，它在修建的時(shí)候必須把立柱修好。如果

13、我們想改變一下旋轉(zhuǎn)門(mén)的位置必須另外修建一個(gè)立柱?？刂葡到y(tǒng)采用單片機(jī)控制，它在大規(guī)模生產(chǎn)旋轉(zhuǎn)門(mén)的情況下是非常實(shí)用的。</p><p>　　對(duì)于第二個(gè)方案 由于使用了懸掛式的旋轉(zhuǎn)門(mén)，故其旋轉(zhuǎn)門(mén)的每個(gè)分隔可以容納更多的人。控制系統(tǒng)采用PLC控制，它適合于旋轉(zhuǎn)門(mén)的小批量生產(chǎn)。</p><p>　　對(duì)于第三種方案 由于采用了中軸式旋轉(zhuǎn)門(mén)，故旋轉(zhuǎn)門(mén)的每個(gè)分隔將可以容納較少的人，控制系統(tǒng)采用PLC控制，

14、它適合于旋轉(zhuǎn)門(mén)的小批量生產(chǎn)。</p><p>　　由于設(shè)計(jì)的是一般的高檔賓館，其出入的人數(shù)比較少，并且要進(jìn)行小批量的生產(chǎn)，故選用第三種方案，利用PLC控制。</p><p>　　第2章 門(mén)體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　本設(shè)計(jì)選擇自穩(wěn)定性自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門(mén)的設(shè)計(jì)（四翼） 由于本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的是一般高檔賓館大門(mén)，故必須滿足豪華、氣派的要求，而旋轉(zhuǎn)門(mén)剛好符合上述的條件。但是旋轉(zhuǎn)還分

15、為幾大類(lèi)，由于高檔賓館的出入人數(shù)不是很多，故選擇一般的自穩(wěn)定性旋轉(zhuǎn)門(mén)就滿足其要求了。并且它還具有穩(wěn)定性、可靠性很高，使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。</p><p>　　四翼自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門(mén)的門(mén)體部分設(shè)計(jì)主要包括旋轉(zhuǎn)門(mén)體部分設(shè)計(jì)和固定部分曲壁設(shè)計(jì)，旋轉(zhuǎn)門(mén)體又包括中間旋轉(zhuǎn)門(mén)扇和中軸。其中旋轉(zhuǎn)門(mén)扇都由鋁型材框架和玻璃構(gòu)成。曲壁是構(gòu)成旋轉(zhuǎn)門(mén)體部分的旋轉(zhuǎn)空間，由進(jìn)出門(mén)口和四塊弧形框玻璃構(gòu)成。</p><p>　　根據(jù)

16、文獻(xiàn)可以確定四翼自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門(mén)的尺寸，其具體尺寸如表2.1所示：</p><p>　　表2.1 四翼旋轉(zhuǎn)門(mén)尺寸表</p><p>　　圖2.1 四翼旋轉(zhuǎn)門(mén)結(jié)構(gòu)尺寸圖</p><p><b>　　2.1確定門(mén)扇材料</b></p><p>　　門(mén)扇主要包括門(mén)扇骨架的材料和門(mén)扇玻璃.根據(jù)相關(guān)門(mén)體標(biāo)準(zhǔn),可按90系列的推門(mén)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

17、門(mén)扇骨架采用90系列推拉門(mén)專(zhuān)用鋁型材,根據(jù)文獻(xiàn)，確定門(mén)扇骨架鋁型材具體選擇如表2.2所示：</p><p>　　表2.2 90系列平開(kāi)門(mén)鋁型材</p><p>　　90系列鋁型材的截面如圖2.2所示：</p><p>　?。╝） 光企截面圖 （b） 勾企截面圖</p><p>　?。╟） 上橫

18、截面圖 （d） 下橫截面圖</p><p>　　圖2.2 90系列鋁型材的截面</p><p>　　其它附加物體的，并且在上橫、下橫上安裝的毛條與一般的平開(kāi)門(mén)的安裝方式是不由于90系列平開(kāi)門(mén)與一般的旋轉(zhuǎn)門(mén)是有區(qū)別的，旋轉(zhuǎn)門(mén)是不用在勾企安裝一樣的，故我們旋轉(zhuǎn)門(mén)的截面圖都采用光企的截面圖。</p><p>　　2.1.1確定門(mén)扇

19、玻璃 </p><p>　　門(mén)扉玻璃一般有幾種選擇,一是防彈玻璃,二是夾膠玻璃,三是鋼化玻璃.由于門(mén)一般用于高級(jí)的賓館,寫(xiě)字樓等高檔場(chǎng)所,一般無(wú)特殊要求.由于防彈玻璃價(jià)格較為昂貴,并且無(wú)多大實(shí)際用處,而夾膠玻璃它安裝的透光性不是較好.因此選擇鋼化玻璃是最合適的。參考其他相關(guān)產(chǎn)品的選擇情況,可以選6mm的鋼化透明玻璃. </p><p>　　2.1.2確定門(mén)扇的尺寸.</p>

20、<p>　　根據(jù)前面的總體設(shè)計(jì)可知，旋轉(zhuǎn)門(mén)尺寸可按90系列的平開(kāi)門(mén)的尺寸進(jìn)行計(jì)算。</p><p>　　光企和勾起的長(zhǎng)度為： L=A-2L'-h (2.1)</p><p>　　=2200-2×25-20</p><p>　　=2130mm <

21、;/p><p>　　其中：L為光企或勾企的長(zhǎng)度，A門(mén)凈高的高度 ，L'為門(mén)體上下所留的間隙，h為安裝門(mén)扇扁鋼的厚度。</p><p>　　上橫和下橫的寬度為： </p><p>　　B=DW+L1 (2.2)</p><p><b>　　=1005+64</b&

22、gt;</p><p><b>　　=1069 mm</b></p><p>　　其中：B為上橫或下橫的寬度，L1為門(mén)扇夾到金屬盤(pán)內(nèi)的距離。</p><p>　　而玻璃的長(zhǎng)度為: </p><p>　　L1=L-2×b1+2×h1 (2.3)<

23、;/p><p>　　=2130-2×64+2×12</p><p><b>　　=2026mm</b></p><p>　　其中：b1為鋁合金截面的長(zhǎng)度，h1為鋁合金所夾玻璃的長(zhǎng)度。</p><p><b>　　玻璃的寬度為: </b></p><p>　　B

24、1=B-2×b1+2×h1 (2.4)</p><p>　　=1069-2×64+24</p><p><b>　　=965mm</b></p><p>　　2.2 曲壁部分設(shè)計(jì)</p><p>　　曲壁由8根角鋼做為支撐體，每4根構(gòu)成一邊曲壁體。角鋼

25、豎在水泥板上,進(jìn)出口各布置1根，曲壁圓弧中間布置兩根。其中安裝在圓弧中間的兩根角鋼是焊接在一起的。曲壁由四塊相同的圓弧玻璃組成。 </p><p><b>　　2.2.1確定材料</b></p><p>　　由于曲壁上圓弧梁必須選用專(zhuān)用的鋁型材，根據(jù)中國(guó)建材網(wǎng)選用6063專(zhuān)用弧形材，其截面如圖2.4所示。由于支撐架必須承受電機(jī)和華蓋的重量，故支架的強(qiáng)度要求比較高。根據(jù)

26、文獻(xiàn)選用的角鋼。其截面形式如圖2.3所示。</p><p>　　圖2.3 角鋼截面圖 圖2.4 6063鋁合金截面圖</p><p>　　由于曲壁玻璃必須做成圓弧形，必須選用專(zhuān)用玻璃。因此選用8mm弧形鋼化玻璃。</p><p>　　2.2.2確定材料尺寸</p><p>　　根據(jù)表2.1

27、查得四翼旋轉(zhuǎn)門(mén)直徑=3600mm，門(mén)出入口尺寸C=2427mm,故對(duì)應(yīng)的圓心角為：=2arccos(C/2//2)=2arccos(2427/2/3600/2)=96度。</p><p>　　則兩邊曲壁各對(duì)應(yīng)的圓心角應(yīng)為：</p><p><b>　　(2.5)</b></p><p>　　所以?xún)蛇吳趯?duì)應(yīng)的弧長(zhǎng)為： </p>

28、;<p><b>　　(2.6)</b></p><p>　　則每扇曲壁的弧長(zhǎng)為： </p><p><b>　　(2.7)</b></p><p>　　其中：為角鋼的厚度，為曲壁的弧長(zhǎng)，r為四翼旋轉(zhuǎn)門(mén)的半徑。</p><p><b>　　確定玻璃尺寸： &

29、lt;/b></p><p>　　每一扇玻璃的弧長(zhǎng) ：</p><p><b>　　(2.8）</b></p><p><b>　　玻璃的高度為： </b></p><p>　　h=A-2×h2-2×h3 (2.9)&l

30、t;/p><p>　　=2200-2×75-2×12</p><p><b>　　=2026mm</b></p><p>　　其中：A為門(mén)凈高度，h2為6063鋁合金的截面長(zhǎng)度，h3為鋁合金夾玻璃的長(zhǎng)度。</p><p><b>　　角鋼尺寸確定：</b></p>&l

31、t;p>　　由于要保持角鋼的穩(wěn)定性,預(yù)埋在地下的角鋼尺寸為300mm.則角鋼的高度可估算為:</p><p>　　h 角 =A+300+l (2.10)</p><p>　　=2200+300+230</p><p><b>　　=2730mm</b></p>&l

32、t;p>　　其中：A為門(mén)凈高度，l為上下華蓋的距離。</p><p>　　角鋼與6063專(zhuān)用鋁合金是靠螺釘連接的，同時(shí)它與上華蓋也是靠螺釘連接的。6063專(zhuān)用鋁合金與下華蓋也是通過(guò)螺釘連接的</p><p>　　2.3華蓋的總體設(shè)計(jì)</p><p>　　華蓋骨架是由上下兩塊鋼板和穿過(guò)華蓋的八根角鋼組成。它主要用來(lái)安裝軸承、電機(jī)、控制裝置等。</p>

33、<p>　　由于華蓋要用來(lái)安裝電機(jī)、軸承座等，重量比較大。故選擇的材料要求其強(qiáng)度比較高。根據(jù)文獻(xiàn)選擇一般結(jié)構(gòu)用熱扎鋼板。其厚度為5毫米，長(zhǎng)度為4000毫米，寬度為4000毫米。上下各一張。</p><p><b>　　下華蓋的設(shè)計(jì)：</b></p><p>　　由表2.1查得旋轉(zhuǎn)門(mén)的外徑為3760mm,故下面的鋼板要做成一個(gè)直徑為3760mm的一個(gè)圓。中

34、心軸要通過(guò)下華蓋，故需要在鋼板中心鉆一個(gè)直徑為170mm的孔。與此同時(shí)角鋼也要通過(guò)下華蓋，還需要在鋼板上加工八個(gè)槽。其具體尺寸如圖2.5所示。</p><p><b>　　上華蓋的設(shè)計(jì)：</b></p><p>　　由于旋轉(zhuǎn)門(mén)的外徑為3760mm，故上面的鋼板要做成一個(gè)直徑為3760mm的一個(gè)圓。上面的鋼板要用來(lái)安裝電機(jī)，故必須在其上面打孔。同時(shí)為了保證鋼板用足夠的強(qiáng)

35、度</p><p><b>　　圖2.5 下華蓋圖</b></p><p>　　來(lái)支撐電機(jī)的重量，則必須在鋼板上打鋼架。鋼架與鋼板通過(guò)焊接連接。由于電機(jī)的重量不大，故根據(jù)文獻(xiàn)選擇型號(hào)為8的熱軋槽鋼。具體尺寸如圖2.6所示。 </p><p><b>　　圖2.6 上華蓋圖</b></p><p&g

36、t;　　2.4金屬盤(pán)與軸承支座的設(shè)計(jì)</p><p>　　2.4.1 金屬盤(pán)的設(shè)計(jì) </p><p>　　由表2.1查得旋轉(zhuǎn)門(mén)直徑=3600mm，單扇門(mén)半徑DW=1005mm，故軸的直徑D=-2DW-h=3600-2×1005-60=1530mm(其中h為門(mén)扇與曲壁之間的間隙).但是實(shí)際上軸的尺寸不可能做得太大。因?yàn)檩S太大不利于安裝和加工。為了解決上述矛盾，我們需要設(shè)計(jì)一個(gè)金屬

37、盤(pán)，它一部分連接到軸上，一部分連接到門(mén)體上，這樣就很好的解決了因軸太小而不能滿足標(biāo)準(zhǔn)尺寸的要求。其具體尺寸如圖2.7所示。</p><p>　　圖2.7金屬盤(pán)尺寸圖</p><p>　　為了讓門(mén)體固定在金屬盤(pán)上，需要使用兩根扁鋼，上下各一根。扁鋼的一部分與門(mén)體連接，另一部分與金屬盤(pán)連接。根據(jù)文獻(xiàn),選用寬為32，厚度為10的熱扎扁鋼。</p><p>　　2.4.2

38、軸承座及防塵蓋的設(shè)計(jì)</p><p>　　為了防止灰塵進(jìn)入軸承，則必須在軸承座上面安裝防塵蓋，其具體尺寸如圖2.10、2.11所示。</p><p><b>　　圖2.8 下防塵蓋</b></p><p><b>　　圖2.9 上防塵蓋</b></p><p>　　旋轉(zhuǎn)門(mén)沒(méi)有固定軸承的地方，則需要設(shè)

39、計(jì)軸承座來(lái)固定軸承。由于要使用兩個(gè)軸承，則軸承座也要使用兩個(gè)，上下各一個(gè)。對(duì)于軸承座，其內(nèi)徑為軸承的外徑，其厚度必須滿足強(qiáng)度要求。又由于軸承受到的軸向力比較大，故需要設(shè)計(jì)一個(gè)凸臺(tái)，防止軸承的向下滑動(dòng)，其具體的尺寸與結(jié)構(gòu)如下圖2.8、2.9所示</p><p>　　圖2.10上軸承座圖 圖2.11下軸承座圖</p><p>&l

40、t;b>　　2.5 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章內(nèi)容為門(mén)體設(shè)計(jì)，既對(duì)門(mén)的基本幾何形狀設(shè)計(jì)。從門(mén)款的選材到定型，再到門(mén)的相關(guān)零件的設(shè)計(jì)，使門(mén)的基本情況有了進(jìn)一步的闡述。門(mén)體選材為常見(jiàn)材料，大大的節(jié)約成本。支撐部分結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，材料也選用熱軋鋼板，避免了加工精度的要求，是設(shè)計(jì)極可能的簡(jiǎn)單化。</p><p>　　第3章 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><

41、p>　　整個(gè)門(mén)體的傳動(dòng)系統(tǒng)由減速電機(jī)提供動(dòng)力,減速電機(jī)通過(guò)一次減速后，再通過(guò)一對(duì)齒輪把動(dòng)力傳給軸,而金屬盤(pán)將門(mén)扇與軸相連接，這樣就實(shí)現(xiàn)了動(dòng)力裝置到執(zhí)行裝置的動(dòng)力的傳遞過(guò)程。 </p><p>　　3.1各扇門(mén)的質(zhì)量計(jì)算</p><p>　　由于四翼旋轉(zhuǎn)門(mén)的四扇成對(duì)稱(chēng)分布，其質(zhì)量完全一樣,所以計(jì)算一扇門(mén)的質(zhì)量，再乘以四就是整個(gè)門(mén)體的質(zhì)量。由文獻(xiàn)查得鋁合金的線密度為0.836kg/m。&

42、lt;/p><p>　　則每扇門(mén)框的質(zhì)量為：</p><p>　　m1=σl (3.1)</p><p>　　=σ(2×L+2×B)</p><p>　　=0.836×(2×2.13+2×1.069)</p><p

43、><b>　　=5.35kg</b></p><p>　　單扇門(mén)玻璃的質(zhì)量： </p><p>　　m2=V玻×ρ (3.2)</p><p><b>　　單扇門(mén)的質(zhì)量： </b></p><p><b>　　m=

44、m1+m2</b></p><p>　　=29.33+5.35</p><p><b>　　=34.68kg</b></p><p>　　其中：σ為線密度，l為鋁合金邊框的總長(zhǎng)度，B為鋁合金邊框的寬度,ρ為玻璃密度。</p><p>　　3.2 各部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算</p><p>　

45、　假設(shè)門(mén)扇為均勻的質(zhì)量體,其在寬度方向的面密度可以用下式計(jì)算, 其中R為門(mén)扇的寬度，L為門(mén)扇的長(zhǎng)度。</p><p>　　則門(mén)扇對(duì)中心慣量可用下式計(jì)算：</p><p>　　由平行軸定理知，門(mén)扇相對(duì)于軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為： </p><p><b>　?。?.3） </b></p&g

46、t;<p>　　其中：L1為旋轉(zhuǎn)門(mén)的中心到門(mén)扇的距離，R為門(mén)體總的長(zhǎng)度。</p><p>　　旋轉(zhuǎn)門(mén)體的最大轉(zhuǎn)速為6r/min,則角速度。由于傳感器一般在2m范圍內(nèi)檢測(cè)人的來(lái)臨,當(dāng)人邁進(jìn)門(mén)邊時(shí),門(mén)體要加速到正常速度轉(zhuǎn)動(dòng)。按照一般情況下，人走過(guò)兩米需要的時(shí)間最小為2秒，但是此時(shí)間還要減去變頻器、PLC、傳感器等的滯后時(shí)間1.5秒。所以電機(jī)的加速時(shí)間設(shè)為0.5秒。在0.5s內(nèi)加速到6m/min速度,則角

47、加速度,由于電機(jī)要帶動(dòng)門(mén)體轉(zhuǎn)動(dòng),有一個(gè)加速過(guò)程,此過(guò)程需要克服旋轉(zhuǎn)門(mén)體的慣性力矩才能使其轉(zhuǎn)動(dòng)。根據(jù)力矩轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和角速度的關(guān)系:.則可以算出旋轉(zhuǎn)門(mén)體的慣性力矩為:</p><p><b>　　(3.4)</b></p><p><b>　　3.3 選擇電機(jī)</b></p><p>　　根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)中電機(jī)所需功率按下式計(jì)算:&

48、lt;/p><p><b>　　(3.5)</b></p><p>　　由電動(dòng)機(jī)至轉(zhuǎn)動(dòng)軸的傳動(dòng)總效率為：</p><p><b>　　(3.6)</b></p><p>　　式中，，分別為滾子軸承，齒輪，聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率。</p><p>　　取，，，則總的傳動(dòng)效率為：</

49、p><p><b>　　=0.83</b></p><p>　　則可以計(jì)算出電機(jī)的功率： </p><p>　　由于一般電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)速較大,一般在1500r/min左右。門(mén)體的最大轉(zhuǎn)速為才6m/min，故需要減速器進(jìn)行減速。減速電機(jī)既能提供動(dòng)力，又能進(jìn)行減速。故選用減速電機(jī)提供動(dòng)力。根據(jù)相關(guān)要求,可以選用一個(gè)JXJ系列電機(jī),JXJ系列異步電機(jī)按照T

50、B1T6442-92標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)制造,廣泛用于輕工,紡織,建筑機(jī)械行業(yè).JXJ系列電動(dòng)機(jī)是直接輸出低轉(zhuǎn)速,大轉(zhuǎn)距,且有轉(zhuǎn)速型譜寬,運(yùn)轉(zhuǎn)平衡,噪聲低,高效節(jié)能,體積小,重量輕,規(guī)格多,選用方便等特點(diǎn)。</p><p>　　由上面計(jì)算出所需電機(jī)功率為0.36kw。但是門(mén)體還應(yīng)能承受一定的風(fēng)阻,以及旋轉(zhuǎn)門(mén)體周?chē)鸁o(wú)條件與曲壁門(mén)體間的摩擦阻力。盡管其產(chǎn)生的力較小,但由于門(mén)體直徑過(guò)大,則會(huì)產(chǎn)生較大的阻力矩.同時(shí)還有一些其他沒(méi)有考

51、慮的因素.因此特將計(jì)算出的功率放大一些.,應(yīng)該選擇電機(jī)功率在0.36kw以上的電動(dòng)機(jī)才行。</p><p>　　綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量、價(jià)格和齒輪傳動(dòng)，可見(jiàn)方案2比較合適。即選用JXJ1-43-0.55擺線針輪減速器三相異步電機(jī)。其具體參數(shù)如</p><p>　　表3.1 電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)方案</p><p><b>　　圖3.2所示。</b

52、></p><p>　　表3.2 電動(dòng)機(jī)的參數(shù)</p><p>　　電動(dòng)機(jī)主要外形見(jiàn)圖3.1和安裝尺寸見(jiàn)表3.3：</p><p>　　圖3.1 電動(dòng)機(jī)外形圖</p><p>　　表3.3電動(dòng)安裝尺寸（單位為毫米）</p><p><b>　　3.4齒輪的設(shè)計(jì)</b></p>

53、<p>　　3.4.1選定齒輪類(lèi)型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)</p><p>　　按傳動(dòng)方案，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。四翼旋轉(zhuǎn)門(mén)是一般工作機(jī)器，速度不高，故選用7級(jí)精度（GB10095-88）。查文獻(xiàn),選擇小齒輪材料為45Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS,大齒輪的材料選用45鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為240HBS，其材料硬度相差40HBS。取小齒輪齒數(shù) =17，大齒輪齒數(shù)Z2=17×5.6=95.2，取=9

54、6。</p><p>　　3.4.2按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)</p><p>　?、俅_定公式內(nèi)的各計(jì)算參數(shù)</p><p>　　由設(shè)計(jì)公式進(jìn)行計(jì)算，即</p><p><b>　　(3.7)</b></p><p>　　試選用載荷系數(shù)=1.3。</p><p>　　計(jì)算小齒輪傳遞

55、的轉(zhuǎn)矩</p><p>　　根據(jù)表3.3查得轉(zhuǎn)矩</p><p>　　由文獻(xiàn)選取齒寬系數(shù)=1。</p><p>　　由文獻(xiàn)查得材料的彈性系數(shù)。</p><p>　　由文獻(xiàn)按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限，大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限。</p><p><b>　　由根據(jù)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)</b><

56、;/p><p><b>　　(3.8)</b></p><p><b>　　(3.9)</b></p><p>　　由文獻(xiàn)查得接觸疲勞壽命系數(shù)：</p><p><b>　　，。</b></p><p>　　計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力</p><

57、;p>　　取失效概率為1％，安全系數(shù)S=1，得</p><p><b>　　(3.10)</b></p><p><b>　　(3.11)</b></p><p><b>　?、谟?jì)算</b></p><p>　　試計(jì)算小齒輪的分度圓，代入[]中較小的值</p>

58、<p><b>　　(3.12)</b></p><p>　　=58.6 mm </p><p><b>　　計(jì)算圓周速度v</b></p><p><b>　　(3.13)</b></p><p><b>　　計(jì)算齒寬</b

59、></p><p><b>　　由文獻(xiàn)取=1</b></p><p>　　=1 mm (3.14)</p><p>　　計(jì)算齒寬和齒高之比b/h</p><p>　　模數(shù)： (3.15)</p><p>　　齒高：

60、 (3.16)</p><p><b>　　(3.17)</b></p><p><b>　　計(jì)算載荷系數(shù)</b></p><p>　　根據(jù)v=0.1m/s，7級(jí)精度，由文獻(xiàn)查得動(dòng)載系數(shù)Kv=0.75；直齒輪，假設(shè)。由文獻(xiàn)查得</p><p>　　由文獻(xiàn)查得兩段的齒輪的使用系數(shù)，&

61、lt;/p><p>　　由文獻(xiàn)知精度、小齒輪相對(duì)支承對(duì)稱(chēng)布置時(shí)，</p><p><b>　　(3.18)</b></p><p><b>　　將數(shù)據(jù)代入后得</b></p><p>　　由b/h=7.6,=1.41，查文獻(xiàn)得=1.41，則</p><p>　　按實(shí)際的載荷系數(shù)校

62、正所算得的分度圓直徑，由式可得</p><p><b>　　(3.19)</b></p><p><b>　　計(jì)算模數(shù)</b></p><p><b>　　(3.20)</b></p><p>　　3.4.3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)</p><p>　　由資料

63、資料查得齒形系數(shù)和應(yīng)力修正系數(shù)為：</p><p><b>　　(3.21)</b></p><p>　　由資料查得彎曲疲勞壽命系數(shù)：</p><p><b>　??；</b></p><p>　　計(jì)算彎曲疲勞需用應(yīng)力：</p><p>　　小齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限，</p

64、><p>　　取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4</p><p><b>　　(3.22) </b></p><p><b>　　計(jì)算圓周力:</b></p><p><b>　　(3.23)</b></p><p><b>　　計(jì)算齒根彎曲應(yīng)力:<

65、;/b></p><p><b>　　(3.24)</b></p><p><b>　　(3.25)</b></p><p>　　此計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪的模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，

66、可取按彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)2.43并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=2.5;按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑,小齒輪齒數(shù)大齒輪齒數(shù)：取Z2=134.這樣的齒輪傳動(dòng)，既滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，而且做到了結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。</p><p>　　3.4.4幾何尺寸計(jì)算</p><p><b>　　計(jì)算分度圓直徑</b></p><p><

67、b>　　(3.26)</b></p><p><b>　　(3.27)</b></p><p><b>　　計(jì)算中心距</b></p><p><b>　　(3.28)</b></p><p><b>　　計(jì)算齒輪寬度</b></p

68、><p>　　mm (3.29)</p><p><b>　　取。</b></p><p><b>　　計(jì)算齒輪的齒根高：</b></p><p>　　mm (3.30)</p><p><b>　　計(jì)算齒頂高：<

69、;/b></p><p>　　mm (3.31)</p><p><b>　　驗(yàn)算</b></p><p><b>　　(3.32)</b></p><p>　　，合適。 (3.33)</p><p>　　3.5軸與軸承

70、的選擇</p><p>　　3.5.1 軸的尺寸確定</p><p>　　根據(jù)前面的齒輪的尺寸可以確定軸的外徑為170mm，由于軸要安裝齒輪和軸承，其精度要求比較高，故選擇精密無(wú)縫鋼管。根據(jù)文獻(xiàn)選擇型號(hào)為5-170×5×3000倍-GB/T-1999精密無(wú)縫鋼管。厚度為8mm，密度為38.2kg/m。</p><p>　　圖3.2 軸的尺寸圖&l

71、t;/p><p>　　由于軸承還沒(méi)有確定出來(lái)，但是軸的直徑已知。并且旋轉(zhuǎn)軸在徑向受力不大，主要受到軸向力的作用，故選擇推力滾子軸承。根據(jù)[5]預(yù)選推力滾子軸承，型號(hào)為29334。其寬度為103mm.。又由于齒輪與軸承必須留出一定的距離，安裝套筒，一般選擇為20mm。同時(shí)齒輪的寬度為60mm，具體尺寸如圖3.2所示。</p><p><b>　　軸的質(zhì)量計(jì)算：</b><

72、;/p><p><b>　　(3.34)</b></p><p>　　=38.2×2.514</p><p><b>　　=96kg</b></p><p>　　其中：W為鋼管的線密度（kg/m）,L為鋼管的長(zhǎng)度。</p><p>　　3.5.2軸承的選擇與驗(yàn)算<

73、/p><p>　　徑向力確定：軸承受到的徑向力為減速器輸出的轉(zhuǎn)矩除以大齒輪的分度圓半徑。其值為Fr=M/R=100700/(170/2)=1184.7N.</p><p>　　軸向力的確定： (3.35)</p><p>　　=(m鋼管+4×m門(mén)體+m其他)×10</p>

74、<p>　　=(96+4×34.68+10) ×10</p><p><b>　　=2447.2N</b></p><p>　　設(shè)定工作時(shí)間為8年。</p><p>　　由于d=170mm，按表6-2-80預(yù)選推力滾子軸承，型號(hào)為29334。</p><p>　　由于Fa /Fr =243

75、2.3/1184.7=0.49，故Fr〈0.55 Fa</p><p>　　由文獻(xiàn)知當(dāng)量動(dòng)載荷為 (3.36)</p><p>　　=1.2×1184.7+2432.3</p><p><b>　　=3853.94N</b></p><p&g

76、t;<b>　　查文獻(xiàn)得:</b></p><p>　　fh=0.73,fn=1.435,fd=1.1,fT=0.9,fm=1.</p><p>　　根據(jù)式 C=(fh ×fd× fm/ fn ×fT)×Pe (3.37)</p>&l

77、t;p>　　=(0.723×1.1×1/1.435×0.9) ×3853.94</p><p><b>　　=2373.2N</b></p><p>　　軸承Cr=1878000N>2373.2N 合適。</p><p><b>　　3.5.3軸的校核</b></p

78、><p>　　在確定軸承的支點(diǎn)位置時(shí)，應(yīng)從手冊(cè)中查取值。對(duì)于推力調(diào)心滾子軸承，由文獻(xiàn)查得a=51.5mm。因此，作簡(jiǎn)支梁的軸的支承跨距l(xiāng)=2301mm。根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖如圖3.2所示。</p><p>　　從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出截面C是軸的危險(xiǎn)截面?，F(xiàn)將計(jì)算列于表3.3.</p><p>　　按彎扭合成應(yīng)力校核的軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核時(shí)，

79、只需對(duì)軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面C）的強(qiáng)度。根據(jù)文獻(xiàn)取a=0.6，軸的計(jì)算應(yīng)力為：</p><p><b>　　(3.38)</b></p><p><b>　　=17.04MPa</b></p><p>　　其中W為抗彎、抗扭截面系數(shù)，，d1為鋼管的內(nèi)徑，d為鋼管的外徑。</p><p&

80、gt;　　根據(jù)前面已選定軸的材料為0Cr18Ni9，調(diào)質(zhì)處理，由文獻(xiàn)查得 。因此 ，故安全.</p><p>　　圖3.2軸的彎扭組合圖</p><p>　　表3.3 軸的彎扭數(shù)據(jù)</p><p><b>　　3.6 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章內(nèi)容對(duì)自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門(mén)機(jī)械傳動(dòng)部分進(jìn)行了一系列的而設(shè)計(jì)。旋轉(zhuǎn)門(mén)的

81、工作原理更加清晰。門(mén)體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算和門(mén)體質(zhì)量計(jì)算為設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。電機(jī)選擇則為門(mén)體提供了旋轉(zhuǎn)動(dòng)力。電機(jī)選擇的是減速電機(jī)，故齒輪設(shè)計(jì)十分重要。軸的設(shè)計(jì)是為了使門(mén)體有一個(gè)強(qiáng)度很好的機(jī)構(gòu)。</p><p>　　第4章 控制部分總體設(shè)計(jì)</p><p>　　控制系統(tǒng)主要是接受來(lái)自檢測(cè)安全系統(tǒng)傳感器的相關(guān)信號(hào)和門(mén)體的相關(guān)按鈕信號(hào)，然后對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行處理后對(duì)門(mén)體的運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行控制。門(mén)體的控制主要是門(mén)體

82、轉(zhuǎn)動(dòng)的啟停狀態(tài)控制，旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速狀態(tài)控制，制動(dòng)狀態(tài)控制，鎖門(mén)狀態(tài)控制以及故障自動(dòng)報(bào)警控制等。由于四翼自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門(mén)要實(shí)現(xiàn)多種轉(zhuǎn)速的變化，則要實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制，電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制可采用變頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)?？刂破鞯目刂菩盘?hào)通過(guò)變頻器來(lái)控制電機(jī)的啟停和轉(zhuǎn)速變化。四翼自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門(mén)的控制系統(tǒng)必須要求有高的可靠性，控制性能高，能適應(yīng)較為多變的控制要求，控制器價(jià)格不不能太高。</p><p>　　4.1控制系統(tǒng)的控制功能</p>

83、<p>　?。?）變速功能。旋轉(zhuǎn)門(mén)設(shè)有低速、中速和高速3種旋轉(zhuǎn)速度，分別對(duì)應(yīng)殘疾、中速和高速三個(gè)按鈕進(jìn)行切換，以適應(yīng)殘疾人通過(guò)、正常運(yùn)轉(zhuǎn)和緊急疏散對(duì)轉(zhuǎn)速的不同要求。</p><p>　　（2）自動(dòng)轉(zhuǎn)停功能。來(lái)人時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)，并以正常轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn),15ｓ無(wú)人進(jìn)出，則自動(dòng)停轉(zhuǎn)并封門(mén)。</p><p>　?。?）防夾功能。當(dāng)門(mén)扇運(yùn)轉(zhuǎn)靠近曲壁立柱時(shí)，如果行人試圖從兩者之間（防夾區(qū)）進(jìn)入旋轉(zhuǎn)門(mén)

84、，則門(mén)立即自動(dòng)停轉(zhuǎn)以防夾傷行人。行人離開(kāi)防夾區(qū)，門(mén)自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)。</p><p>　?。?）防撞功能。當(dāng)行人緊靠右側(cè)立柱或遇物體碰撞右側(cè)立柱時(shí)，則旋轉(zhuǎn)門(mén)馬上停轉(zhuǎn)，以防止撞傷行人或撞壞物體。行人或物體離開(kāi)右側(cè)立柱，門(mén)自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)。</p><p>　?。?）防碰功能。行人在旋轉(zhuǎn)門(mén)內(nèi)通行過(guò)程中，如遇門(mén)扇碰行人腳后跟，則門(mén)立即自動(dòng)停轉(zhuǎn)，以防止碰傷行人。行人離開(kāi)門(mén)扇，門(mén)自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)。</p&

85、gt;<p>　?。?）鎖門(mén)功能。采用電磁鎖方式鎖門(mén)，只要轉(zhuǎn)動(dòng)鎖匙即可完成自動(dòng)鎖門(mén)工作，快捷方便。 （7）急停功能。當(dāng)出現(xiàn)緊急意外事故時(shí)，按下急停按鈕，門(mén)立即停轉(zhuǎn)，解除急停信號(hào)，門(mén)又自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)。</p><p>　?。?）暫停功能 （STOP鈕）。與急停功能相當(dāng)，不同的是按暫停按鈕后，必須用殘疾、中速或高速三個(gè)按鈕中的一個(gè)進(jìn)行恢復(fù)。</p><p>　?。?）殘疾優(yōu)先

86、功能。當(dāng)按下殘疾按鈕后,30ｓ內(nèi)門(mén)始終以2r/min的速度低速運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)按高速或中速鈕無(wú)效，以確保殘疾人安全通過(guò)。30ｓ后來(lái)人，門(mén)自動(dòng)以正常速度運(yùn)轉(zhuǎn)。</p><p>　?。?0）電動(dòng)機(jī)過(guò)載保護(hù)功能。當(dāng)電動(dòng)機(jī)過(guò)載時(shí),門(mén)停轉(zhuǎn)并且指示燈閃爍報(bào)警。過(guò)載消除后門(mén)自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)。</p><p>　　變頻器報(bào)警輸出和延時(shí)自動(dòng)復(fù)位功能。當(dāng)變頻器過(guò)壓或過(guò)流時(shí),關(guān)閉輸出，門(mén)停轉(zhuǎn)并報(bào)警 （指示燈閃爍）,延時(shí)3

87、ｓ自動(dòng)復(fù)位。</p><p>　　4.2 變頻器的選擇</p><p>　　變頻器容量的選用由很多因素決定，例如電動(dòng)機(jī)容量、電動(dòng)機(jī)加速時(shí)間等，其中，最主要的是電動(dòng)機(jī)的額定電流。</p><p>　　JXJ型擺線針輪減速電機(jī)是選用的YS8014V電動(dòng)機(jī)，根據(jù)[4]P350頁(yè)確定其參數(shù)如表4.1所示。</p><p><b>　　表4.

88、1 電機(jī)參數(shù)</b></p><p>　　4.2.1驅(qū)動(dòng)一臺(tái)電機(jī)</p><p>　　對(duì)于連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的變頻器必須滿足下列3項(xiàng)計(jì)算公式：</p><p>　　查表4.1得，=0.73，=550w,取1.05，=0.735，=380V,=1.55A.</p><p>　　滿足負(fù)載要求輸出：

89、 (4.1)</p><p>　　滿足電動(dòng)機(jī)容量： (4.2)</p><p>　　滿足電動(dòng)機(jī)電流： (4.3)</p><p>　　式中：PCM是變頻器的容量、PM負(fù)載要求的電動(dòng)機(jī)軸輸出功率、UE是電動(dòng)機(jī)的額定電壓、IE電動(dòng)機(jī)的額定電流、是電動(dòng)機(jī)的效率、

90、電動(dòng)機(jī)功率因素、K電流波形補(bǔ)償系數(shù).由于變頻器的輸出波形不是完全的正弦，而含有高次諧波的成分，其電流應(yīng)有所增加。對(duì)于PWM控制方式的變頻器，K的取值為1.05—1.1。</p><p>　　4.2.2指定變頻器啟動(dòng)加速時(shí)間</p><p>　　變頻器產(chǎn)品型號(hào)所列的變頻器容量，一般以標(biāo)準(zhǔn)條件為準(zhǔn)，在變頻器過(guò)載能力以?xún)?nèi)進(jìn)行加速。在進(jìn)行急劇地加速和減速時(shí)，一般利用失速防止功能，以避免變頻器跳閘，

91、但同時(shí)也加長(zhǎng)了加減速時(shí)間。</p><p>　　如果生產(chǎn)設(shè)備對(duì)加速時(shí)間有特殊要求時(shí)，必須事先核算變頻器的容量是否能夠滿足所要求的加速時(shí)間，如不能，則要選用加大一擋的變頻器容量。</p><p>　　在指定加速時(shí)間的情況下，變頻器所必需的容量計(jì)算如下：</p><p>　　根據(jù)表4.1知，n=1440r/min, =0.35, 。由文獻(xiàn)知，電機(jī)的加減速時(shí)間為0.1︿2

92、600s。紅外線感應(yīng)器在2m以?xún)?nèi)感應(yīng)人的存在，則當(dāng)人到達(dá)旋轉(zhuǎn)門(mén)時(shí)，必須加速到指定速度。人一般的最大速度為1m/s，則人在2s鐘時(shí)間就可以走過(guò)2米的距離。但是我們不能將此時(shí)間作為加速時(shí)間，我們還要減去變頻器、PLC、傳感器的滯后時(shí)間1.5秒。故電機(jī)的加減速時(shí)間為0.5秒。</p><p><b>　　(4.4)</b></p><p>　　式中PCM變頻器的容量、K電流

93、波形補(bǔ)償系數(shù)、n電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速TL負(fù)載轉(zhuǎn)矩、tA電動(dòng)機(jī)加速時(shí)間、電動(dòng)機(jī)功率因素、電動(dòng)機(jī)軸上飛輪力矩。</p><p>　　4.2.3指定變頻器減速時(shí)間</p><p>　　降低變頻器的輸出功率，就可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)減速。加快變頻器輸出頻率的降低速率，可使電動(dòng)機(jī)更快地減速。當(dāng)變頻器對(duì)應(yīng)的速度低于電動(dòng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速時(shí)，電動(dòng)機(jī)就進(jìn)行再生制動(dòng)。在這種情況下，異步電機(jī)將變成異步發(fā)電機(jī)，而負(fù)載的機(jī)械能將被轉(zhuǎn)

94、換成電能并反饋給變頻器。當(dāng)反饋能量過(guò)大時(shí)，變頻器本身的過(guò)電保護(hù)電路將會(huì)動(dòng)作并切斷變頻器輸出，使電動(dòng)機(jī)處于自由減速狀態(tài)，反而無(wú)法達(dá)到快速減速的目的。</p><p>　　為避免出現(xiàn)上述現(xiàn)象，使上述能量在直流中間回路的其他部分消耗，而不造成電壓升高。在電壓變頻器中，一般都在直流中間回路的電容器兩端并聯(lián)上制動(dòng)三極管和制動(dòng)電阻。當(dāng)直流中間回路的電壓上升到一定的電壓值時(shí)，制動(dòng)三極管就會(huì)導(dǎo)通，使直流電壓通過(guò)制動(dòng)電阻放電，即將

95、電動(dòng)機(jī)回饋給變頻器的直流中間回路的能量，以熱的形式在制動(dòng)電阻消耗掉。</p><p>　　制動(dòng)電阻的選擇方法：</p><p><b>　?、儆?jì)算制動(dòng)力矩TB</b></p><p>　　由表4.1查得，=0.0021，n1=1440r/min,則n2=n1/i=1440/43=33.5r/min。</p><p>&l

96、t;b>　　(4.5)</b></p><p><b>　　Nm</b></p><p>　　式中：TB為動(dòng)力矩、 JM為電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、 JL折算至電動(dòng)機(jī)軸的負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 n1減速開(kāi)始速度、 n2減速完了的速度、ts減速時(shí)間、 TL負(fù)載轉(zhuǎn)矩。</p><p>　?、谟?jì)算制動(dòng)電阻的阻值：</p><p&g

97、t;　　在進(jìn)行再生制動(dòng)時(shí)，即使不加放電的制動(dòng)電阻，電動(dòng)機(jī)內(nèi)部也將有20%的銅損轉(zhuǎn)換為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩?？紤]到這個(gè)因素，可以先按下式初步計(jì)算制動(dòng)電阻的預(yù)選植。</p><p><b>　　(4.6)</b></p><p><b>　　=630歐姆</b></p><p>　　式中：ROB為制動(dòng)電阻、UC為直流電路電壓（對(duì)200V級(jí)

98、變頻器，=380V，對(duì)于400V級(jí)，=760V）、TB為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩、TM電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩、n1為減速開(kāi)始速度</p><p>　?、塾?jì)算制動(dòng)電阻的平均消耗功率：</p><p>　　如前所述，電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩的20%制動(dòng)轉(zhuǎn)矩由電動(dòng)機(jī)內(nèi)部損失產(chǎn)生，所以可按下式求得電動(dòng)機(jī)制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)電阻上消耗的平均功率</p><p><b>　　(4.7)</b>&l

99、t;/p><p><b>　　=6.8W</b></p><p>　　由于四翼自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門(mén)是恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，故變頻器選用通用型的。又因?yàn)樗囊硇D(zhuǎn)門(mén)的轉(zhuǎn)速不允許超過(guò)額定值，電機(jī)不會(huì)過(guò)載。一般變頻器出廠標(biāo)注的額定容量都具有一定的余量系數(shù)，所以選擇變頻器容量與驅(qū)動(dòng)的電機(jī)容量相同即可。再根據(jù)以上計(jì)算的數(shù)據(jù)，選擇森蘭變頻器型號(hào)為BT40 0.75 KWT。</p><

100、p>　　其具體數(shù)據(jù)和接線圖見(jiàn)附錄A</p><p>　　4.3檢測(cè)裝置的選擇</p><p>　　（1）直流制動(dòng)接近開(kāi)關(guān)選用</p><p>　　由于當(dāng)電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)時(shí)，門(mén)要停在指定的位置。門(mén)停轉(zhuǎn)時(shí)，電機(jī)要先停轉(zhuǎn)，但門(mén)體有一定慣性，使得門(mén)無(wú)法停在指定的位置上。這時(shí)我們就需要接近開(kāi)關(guān)，當(dāng)門(mén)靠近門(mén)停位置時(shí)，就產(chǎn)生信號(hào)發(fā)出制動(dòng)信息，使門(mén)體停在這個(gè)位置。</p>

101、;<p>　　接近開(kāi)關(guān)的感應(yīng)距離過(guò)大，會(huì)使門(mén)制動(dòng)后停在指定位置的前邊。感應(yīng)位置過(guò)小，由于接近開(kāi)關(guān)也有一個(gè)響應(yīng)時(shí)間，則使門(mén)停超過(guò)門(mén)應(yīng)停的位置。同時(shí)由于門(mén)框是金屬的，則接近開(kāi)關(guān)應(yīng)能感應(yīng)金屬物體。根據(jù)相關(guān)自動(dòng)門(mén)產(chǎn)品類(lèi)型，可選用5mm感應(yīng)距離的電感式接近開(kāi)關(guān)。型號(hào)為L(zhǎng)F5-2K，常開(kāi)觸點(diǎn)，PNP輸出，三線連接。相關(guān)參數(shù)見(jiàn)附錄B。</p><p>　　(2)鎖門(mén)接近開(kāi)關(guān)的選用</p><p

102、>　　當(dāng)鎖門(mén)時(shí)，為了讓門(mén)精確的停位在上鎖的位置，同樣需要一接近開(kāi)關(guān)提前感應(yīng)鎖門(mén)位置的臨近。當(dāng)門(mén)體接近鎖門(mén)位置時(shí)，鎖門(mén)接近開(kāi)關(guān)就發(fā)出鎖門(mén)信號(hào)使門(mén)體精確停在這個(gè)位置，便于我們上電磁鎖和機(jī)械鎖。而無(wú)需人再來(lái)推門(mén)體使其準(zhǔn)確停位。</p><p>　　接近開(kāi)關(guān)的感應(yīng)距離過(guò)小不能精確停位，而使得無(wú)法上鎖。所以感應(yīng)距離為適當(dāng)才可。根據(jù)相關(guān)自動(dòng)門(mén)產(chǎn)品類(lèi)推，可選用4mm感應(yīng)距離的電磁感應(yīng)接近開(kāi)關(guān)?？蛇x擇LE4-2K。其參數(shù)見(jiàn)

103、附錄B。</p><p>　　(3)防夾接近開(kāi)關(guān)的選用</p><p>　　在出入口兩個(gè)防夾區(qū)域內(nèi)安裝了防夾傳感器，而防夾感應(yīng)器是用來(lái)感應(yīng)人是否處于防夾區(qū)域內(nèi)，而不知道是否門(mén)扇已經(jīng)靠近防夾區(qū)域內(nèi)，所以?xún)H靠防夾傳感器是無(wú)法鑒別人是否即將受夾或正在受夾。則需要一接近開(kāi)關(guān)來(lái)判斷門(mén)翼是否走到了防夾區(qū)域內(nèi)。當(dāng)防夾傳感器和防夾接近開(kāi)關(guān)同時(shí)發(fā)出信號(hào)時(shí)，人就有可能被夾，這時(shí)電機(jī)必須停轉(zhuǎn)。</p>

104、;<p>　　由于人的人的寬度一般在0.5m以下，可設(shè)此距離為接近感應(yīng)器感應(yīng)距離。當(dāng)門(mén)翼靠近曲壁門(mén)柱0.5m時(shí)，接近傳感器就可以發(fā)出信號(hào)。而門(mén)翼是在曲壁門(mén)柱的前端面，因此選擇光電式JD系列接近傳感器。選擇感應(yīng)距離為0.5m的檢測(cè)前端物體的接近傳感器，型號(hào)為JD-E3L-DS50B1傳感器。</p><p>　　(4)防夾傳感器的選用</p><p>　　防夾傳感器是用來(lái)檢測(cè)人

105、是否在防夾區(qū)域內(nèi)用的。應(yīng)采用紅外線傳感器檢測(cè)，其檢測(cè)方式是豎直的。當(dāng)人在防夾區(qū)域時(shí)，傳感器只有通過(guò)豎直檢測(cè)才不會(huì)誤判。假如傳感器不是豎直的，而是發(fā)散的，如人正常經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)門(mén)區(qū)時(shí)，防夾傳感器就有可能檢測(cè)到人的存在，而此時(shí)門(mén)翼又有可能正好在防夾接近傳感器范圍內(nèi)。兩者信號(hào)同時(shí)有效，使門(mén)體無(wú)故停轉(zhuǎn)，而造成不必要的麻煩。故選擇型號(hào)為SA005-2K光電式開(kāi)關(guān)。其參數(shù)見(jiàn)附錄B。</p><p>　　(5)防碰傳感器的選用<

106、/p><p>　　為了保證行人在旋轉(zhuǎn)門(mén)內(nèi)通行過(guò)程中，如遇門(mén)扇碰后跟，則立即自動(dòng)停轉(zhuǎn)，防止碰傷行人。行人離開(kāi)門(mén)扇，門(mén)扇自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)。則必須在每扇門(mén)底邊裝有全開(kāi)寬內(nèi)藏式感應(yīng)器。其型號(hào)為ASR-001</p><p>　　(6)防撞傳感器的選用</p><p>　　防撞膠條安裝于入口右側(cè)立柱上，膠條內(nèi)裝有內(nèi)藏式感應(yīng)器，如遇物體碰撞或受壓，門(mén)扇馬上停止轉(zhuǎn)動(dòng)。膠條內(nèi)感應(yīng)器恢復(fù)正常

107、后，旋轉(zhuǎn)門(mén)也隨之恢復(fù)正常。故選擇型號(hào)為ASR-002防撞傳感器。</p><p>　　(7)紅外線被動(dòng)式感應(yīng)器的選用</p><p>　　為了保證來(lái)人時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)，并一正常轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，15s時(shí)無(wú)人進(jìn)出，則自動(dòng)停轉(zhuǎn)并封門(mén)。必須在四翼旋轉(zhuǎn)門(mén)的進(jìn)口和出口華蓋上，每處安裝兩個(gè)紅外線感應(yīng)器，感應(yīng)人體進(jìn)入門(mén)體。由於門(mén)體的高度是2-3米，并且要保證能夠在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)觀測(cè)到人，應(yīng)選擇ADS-D型門(mén)控傳感器。其

108、具體參數(shù)見(jiàn)附錄B。</p><p>　　傳感器和接近開(kāi)關(guān)的安裝位置如圖4.1所示：</p><p>　　圖4.1接近開(kāi)關(guān)安裝圖</p><p>　　4.4控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　4.4.1 PLC的機(jī)型選擇</p><p>　　旋轉(zhuǎn)門(mén)的動(dòng)作過(guò)程比較固定，環(huán)境條件較好，控制過(guò)程不復(fù)雜，因此選用整體式結(jié)構(gòu)的三

109、菱PLC機(jī)型。因?yàn)樗囊砜刂剖情_(kāi)關(guān)量控制的應(yīng)用系統(tǒng)，而且控制速度不高,在四翼旋轉(zhuǎn)門(mén)過(guò)程控制中沒(méi)有模擬量輸入，也沒(méi)有比較環(huán)節(jié)等，因此不需要A/D轉(zhuǎn)換功能，PID調(diào)節(jié)功能，閉環(huán)控制功能，通信聯(lián)網(wǎng)功能。四翼旋轉(zhuǎn)門(mén)的過(guò)程控制對(duì)PLC的處理速度要求不高，允許執(zhí)行一條基本指令的時(shí)間不超過(guò)0.5us；不需要采用高速響應(yīng)模塊。使用的指令主要是主要應(yīng)包括邏輯指令、運(yùn)算指令和控制主要應(yīng)包括邏輯指令、運(yùn)算指令和功能指令。</p><p>

110、;　　4.4.2分析控制系統(tǒng)的I/O接點(diǎn)數(shù)</p><p>　　通過(guò)對(duì)旋轉(zhuǎn)門(mén)控制要求的分析，PLC控制輸入信號(hào)有24個(gè)（按鈕開(kāi)關(guān)6個(gè)、傳感器12個(gè)、接近開(kāi)關(guān)4個(gè)、變頻器報(bào)警輸入1個(gè)、電機(jī)過(guò)熱輸出1個(gè)共24個(gè)），輸出接點(diǎn)共8個(gè)（報(bào)警輸出1個(gè)、電磁鎖繼電器輸出1個(gè)，速度控制2個(gè)、直流制動(dòng)1個(gè)、變頻器復(fù)位1個(gè)共7個(gè)大）。按照預(yù)留15%-20%的接點(diǎn)數(shù)來(lái)計(jì)算，輸入接點(diǎn)至少要28個(gè)，輸出接點(diǎn)至少要10個(gè)。</p>

111、;<p>　　本系統(tǒng)為個(gè)簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)，按一般經(jīng)驗(yàn)來(lái)估算，同時(shí)由上段對(duì)I/O接點(diǎn)的分析主要有：開(kāi)關(guān)量輸入字節(jié)數(shù)：32×15=480 </p><p>　　開(kāi)關(guān)量輸出字節(jié)數(shù)：10×7=70</p><p>　　系統(tǒng)推斷定時(shí)器/計(jì)數(shù)器字節(jié)數(shù)：8×1=8</p><p>　　總計(jì)大約需要558個(gè)字節(jié)數(shù)容量。加上預(yù)留3

112、0%，有1K的程序容量足夠了。</p><p>　　由以上兩個(gè)PLC本身主要方面，兼顧經(jīng)濟(jì)性原則，在眾多市面上的PLC產(chǎn)品中FX系列可編程控制器是當(dāng)今國(guó)內(nèi)外最新，最具特色、最具代表性的微型PLC。在FX系列PLC中設(shè)置了高數(shù)計(jì)數(shù)器，對(duì)來(lái)自特定的輸入繼電器的高頻脈沖進(jìn)行中斷處理，擴(kuò)大了PLC的應(yīng)用領(lǐng)域。本系統(tǒng)選擇了FX2N—64MR—001型PLC（輸入為32點(diǎn)，輸出為32點(diǎn)）。由PLC型號(hào)主回路電壓AC（100～

113、240）V；輸入端參數(shù)為電壓DC24V，電流5/7mA；繼電器輸出端電壓AC150V，DC30V以?xún)?nèi)。本系統(tǒng)選用直流輸出方式。</p><p><b>　　表4.2 硬件指標(biāo)</b></p><p>　　旋轉(zhuǎn)門(mén)采用JXJ型擺線針輪減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)，森蘭BT40變頻器進(jìn)行變頻，以適應(yīng)不同轉(zhuǎn)速的需要。電氣接線圖如圖4.2所示。電機(jī)轉(zhuǎn)速通過(guò)BT40智能端子X(jué)1、X2電平高低組成

114、速度控制字進(jìn)行設(shè)定。速度設(shè)定單元為變頻器的A20、A21、A22、A23四個(gè)單元，其值由X4、X5設(shè)定頻率值，見(jiàn)表4.3。其中A23為直流制動(dòng)頻率。</p><p>　　表4.3電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)定值</p><p>　　4.4.3PLC外接電氣元件的選擇</p><p>　　(1)開(kāi)關(guān)的選擇 本控制系統(tǒng)為PLC控制，各種開(kāi)關(guān)的容量要求不高，普通的開(kāi)關(guān)足已，主要考慮輸入

115、參數(shù)要求。對(duì)高速按鈕開(kāi)關(guān)，中速按鈕開(kāi)關(guān)、殘疾按鈕開(kāi)關(guān)，根據(jù)文獻(xiàn)[29]可選擇普通按鈕開(kāi)關(guān)LA系列，選擇為L(zhǎng)AY8（綠色），選擇Stop停止按鈕開(kāi)關(guān)為L(zhǎng)AY8（紅色）,其額定電壓位24V，額定電流為1.1A。急停開(kāi)關(guān)可選用LW22系萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，其額定電壓為24V,額定電流為1.4A。</p><p>　　(2)電源的選擇 PLC自帶的輸入口電源一般為直流24V。輸入口每一點(diǎn)的電流定額一般為7mA,這個(gè)電流是輸入

116、口短接時(shí)產(chǎn)生的最大電流(端口本身純存在抗)當(dāng)輸入口上接有一定阻抗的負(fù)載時(shí),其流過(guò)的電流就要減少,PLC輸入口信號(hào)傳遞所需的最小電流一般為2mA左右,這樣就規(guī)定了輸入口接人的最大阻抗。為了保障最小有效電流,輸入口所接器件的總阻抗要小于2000歐。從另一方面說(shuō),輸入口機(jī)內(nèi)電源功率一般只有幾瓦,當(dāng)輸入口所接的傳感器所需功耗較大時(shí),需另配專(zhuān)用電源供電。</p><p>　　(3)熔斷器的選擇 為了保護(hù)電路（短路保護(hù)）需

117、要有熔斷器FU,選擇的依據(jù)熔體的額定電流IR大于線路工作電流I（I=2A），所以選擇RL1-15，熔體額定電流等級(jí)為4。</p><p>　　(4)整流器的選擇 為降低電壓的波動(dòng)對(duì)控制系統(tǒng)的不良影響，選擇把交流變?yōu)榈蛪褐绷鞴╇?。因此，選擇型號(hào)為ZBA-10/24型整流器，它的輸入電壓為交流220V，輸出電壓為直流0～24V，額定電流10A。</p><p>　　(5)熱繼電器的選擇 根

118、據(jù)電動(dòng)機(jī)的額定電流來(lái)確定其型號(hào)和規(guī)格。由于電機(jī)的額定電流為1.55A，那么熱繼電器的熱元件額定電流應(yīng)接近或略大于電動(dòng)機(jī)的額定電流。因此可以根據(jù)資料選擇JR16B-20／3熱繼電器，其熱元件額定電流位1.55A。</p><p>　　(6)電磁鎖的選擇 可選擇歐姆龍D4JL電磁鎖安全門(mén)開(kāi)關(guān)。其鎖定強(qiáng)度為3000N，兩個(gè)安全接點(diǎn)加兩個(gè)監(jiān)視用接點(diǎn)，可以有多種監(jiān)視功能，鑰匙插入型，保護(hù)結(jié)構(gòu)IP67。</p>

119、<p>　　(7)報(bào)警燈的選擇 由系統(tǒng)要求在電機(jī)過(guò)熱和變頻器過(guò)載時(shí)要報(bào)警。因此可選擇聲光報(bào)警燈XD8(紅色)，直流24V。</p><p>　　(8)輸出模塊的確定 輸出模塊的任務(wù)是將PLC內(nèi)部低電平的控制信號(hào)，轉(zhuǎn)換為外部所需電平的輸出信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。輸出模塊有三種輸出方式：繼電器輸出、雙向晶閘管輸出、達(dá)林頓晶體管輸出。這幾種輸出形式均有各自的特點(diǎn)，用戶可根據(jù)系統(tǒng)的要求加以確定。</