畢業(yè)論文終稿-三翼自動旋轉門設計（送全套cad圖紙 資料打包）

1、<p>　　攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文）</p><p><b>　　三翼自動旋轉門設計</b></p><p>　　學生姓名： 龍 旭 </p><p>　　學生學號： 200320623072 </p><p>　　院（系）： 機電工程學院

2、 </p><p>　　年級專業(yè)： 03機制(2)班 </p><p>　　指導教師： 喬水明 講師 </p><p><b>　　二〇〇七年六月</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　

3、三翼自動旋轉門作為自動門中的頂級產品，旋轉門給人以親切大方的感覺，同時營造出奢華的氣氛，堪稱建筑物的點睛之筆。</p><p>　　該論文主要論述了三翼自動旋轉門的設計過程，主要對門體、驅動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、安全系統(tǒng)做了詳細的分析和設計，提出了采用鋁合金和玻璃等組成門體框架。驅動部分由減速電機和齒輪箱減速機構組成，且安裝在門中心頂部的華蓋內。控制系統(tǒng)用PLC負責完成控制任務，由變頻器來實現(xiàn)門體多種轉速的調節(jié)功能。安

4、全系統(tǒng)采用紅外線傳感器檢測進出旋轉門的人員流動，使用多個接觸式和非接觸式傳感器及光電接近開關來確保通行安全。設計出了一種安全可靠實用的三翼旋轉門。</p><p>　　關鍵詞： 旋轉門 結構 系統(tǒng) 設計</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Three wings automatic revolving

5、 door is leading products in automatic doors, it can give generously warm and feeling and creating luxurious atmosphere, Meanwhile, it is a eye in modern buildings . </p><p>　　This paper mainly discusses

6、the design about gate body system、transmission system、 control system and safely system of the three wings automatic revolving door.It proposed that the door frame is composed of glass and aluminum framework. Transmissio

7、n system is fixed on the top of shaft that include a reduer and gears transmition. PLC is responsible for the task of controller and the function of rotational speed is rely on the VVF. People passing in and of the revol

8、ving door is checked by the infr</p><p>　　Key words : Revolving door, Structure, System, Design </p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘 要………………………………………………………………………………………Ⅰ&l

9、t;/p><p>　　ABSTRACT………………………………………………………………………………………Ⅱ</p><p>　　1 緒論……………………………………………………………………………………………1</p><p>　　1.1旋轉門的課題背景……………………………………………………………………………1</p><p>　　1.2 國內外

10、旋轉門發(fā)展現(xiàn)狀……………………………………………………………………1</p><p>　　1.2.1國外旋轉門發(fā)展現(xiàn)狀…………………………………………………………………1</p><p>　　1.2.2國內旋轉門發(fā)展現(xiàn)狀…………………………………………………………………2</p><p>　　2 方案確定…………………………………………………………………………………

11、……3</p><p>　　2.1 方案一的設計………………………………………………………………………………3</p><p>　　2.2 方案二的設計……………………………………………………………………………3</p><p>　　2.3 方案的選擇…………………………………………………………………………………4</p><p>　　3 門

12、體結構設計…………………………………………………………………………………5</p><p>　　3.1 門結構材料的選用…………………………………………………………………………5</p><p>　　3.2 門結構尺寸的確定…………………………………………………………………………7</p><p>　　3.3 中間軸的設計與軸承的選用…………………………………………

13、…………………8</p><p>　　3.4 曲壁部分設計………………………………………………………………………………9</p><p>　　3.5 華蓋的設計…………………………………………………………………………………9</p><p>　　4 驅動系統(tǒng)設計…………………………………………………………………………………12</p><p&g

14、t;　　4.1軸和軸承設計計算…………………………………………………………………………12</p><p>　　4.1.1軸的尺寸設計…………………………………………………………………………12</p><p>　　4.1.2軸承的選擇與驗算……………………………………………………………………12</p><p>　　4.2軸的校核……………………………………………

15、………………………………………13</p><p>　　4.3 電機的確定………………………………………………………………………………15</p><p>　　4.3.1確定各扇門的質量……………………………………………………………………15</p><p>　　4.3.2各部分轉動慣量的計算………………………………………………………………16</p>

16、;<p>　　4.3.3慣性力矩的計算………………………………………………………………………16</p><p>　　4.3.4電機的確定……………………………………………………………………………16</p><p>　　4.4齒輪的設計計算……………………………………………………………………………18</p><p>　　4.4.1選定齒輪類型、

17、精度等級、材料及齒數(shù)……………………………………………18</p><p>　　4.4.2按齒面接觸強度設計…………………………………………………………………18</p><p>　　4.4.3按齒根彎曲強度設計……………………………………………………………20 </p><p>　　4.4.4幾何尺寸計算……………

18、…………………………………………………………21</p><p>　　5 控制系統(tǒng)部分設計……………………………………………………………………………23</p><p>　　5.1硬件的設計…………………………………………………………………………………23</p><p>　　5.1.1變頻器容量選擇計算………………………………………………………………23<

19、/p><p>　　5.1.2傳感器與安全系統(tǒng)的設計…………………………………………………………27</p><p>　　5.1.3控制系統(tǒng)功能特…………………………………………………………………29 </p><p>　　5.1.4控制系統(tǒng)驅動控制原理……………………………………………………30</p><p>　　

20、5.1.5 PLC控制系統(tǒng)節(jié)點分析及地址分配設計…………………………………………30</p><p>　　5.2 軟件設計……………………………………………………………………………35</p><p>　　5.2.1控制系統(tǒng)程序設計……………………………………………………………35</p><p>　　5.2.2 PLC梯形圖……………………………………………………

21、…………………47</p><p>　　5.2.3 指令程序…………………………………………………………………47</p><p>　　結論……………………………………………………………………………………………48</p><p>　　參考文獻…………………………………………………………………………………………49</p><p>　　附錄

22、A：指令程序表……………………………………………………………………………50</p><p>　　致 謝………………………………………………………………………………………………55</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1旋轉門的課題背景</p><p>　　自動旋轉門是樓宇設備中的光機

23、電一體化技術產品，它給人以親切大方的感覺，同時營造出奢華的氣氛，其全新的概念，寬敞的開放門面和高格調的設計，堪稱建筑物的點睛之筆，立足于建筑時代大潮的最前端。大廈在需要持續(xù)不斷的人流出入的同時，又要保持建筑物內良好的空氣循環(huán)及環(huán)境的優(yōu)美，這是建筑師所遇到的一大難題，而旋轉門為大廈提供了理想的解決方案，它可有效地防風、防塵和隔音，從而改善了大廈入口附近的環(huán)境。旋轉門的最大優(yōu)點在于它"永遠開門，又永遠關門"，即對于行人來

24、說，門總可以打開，可對于建筑物來說門又總是關著。自動旋轉門由于其永遠開啟的同時又永遠關閉的特點，使其動態(tài)密封效果較好。因此，自動旋轉門在功能方面具有獨特的發(fā)展。 自動旋轉門的最大優(yōu)點在于它“永遠開門，又永遠關門”，即對于人員來說，門總可以打開，可對于建筑物來說門又總是關著。因此，自動旋轉門在保安功能方面具有獨到的發(fā)展，但在人員流量方面自動旋轉門卻沒有優(yōu)勢，因為門的轉速是固定的，每個門翼之間可容納的人員也是有限的。每種自動旋轉門都有

25、標定的人員流量數(shù)值。自動旋轉門由于其永遠開啟的同時又永遠關閉的特點，使其動態(tài)密封效果在經常使用的條件下相對于其他</p><p>　　1.2國內外旋轉門發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　1.2.1國外旋轉門發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　自1903年寶盾公司在荷蘭生產出第一座旋轉門，旋轉門至今已有一百年的歷史，發(fā)展到今天，旋轉門已具有可靠的安全系統(tǒng)和先進的驅動技術，其智能

26、化高格調的設計為現(xiàn)代化樓宇建筑的確入口提供了完美的選擇。國外著名廠家有：荷蘭的B00N EDAM  瑞典的BESAM  德國的多瑪、蓋澤  日本的納博克、寺岡等。</p><p>　　由于國外自動旋轉門發(fā)展較早，其技術也較為成熟。自動旋轉門的傳動系統(tǒng)技術具有節(jié)能、低噪聲、傳動平穩(wěn)、壽命長、性能可靠等優(yōu)點；控制系統(tǒng)采用數(shù)字化設計的系統(tǒng)作為控制中樞，有功能更強大，操作更簡便等優(yōu)點；檢測安

27、全系統(tǒng)采用先進的紅外與微波感應技術，用于感知物體的移動，操縱門體的動行，使用各種安全檢測傳感器，實現(xiàn)防擠、防夾和防撞功能。與此同時某些廠家生產的自動旋轉門還具有遠程控制和液晶顯示。利用當前先進的通信和網(wǎng)絡技術，使自動門的維護不再受時間、地域和專業(yè)維護技術的限制，制造商可通過 internet 與設備進行實時交流，校正偏差，讓自動門達到最佳運行狀態(tài)。當出現(xiàn)異常時，可準確傳回故障信息，實現(xiàn)遠程維護，縮短維護、保養(yǎng)時間；采用液晶顯示屏，進行可

28、視化設計，全面顯示門體轉速、狀態(tài)和故障等信息。</p><p>　　1.2.2國內旋轉門發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　?、傥覈D門技術的發(fā)展：我國的全自動旋轉門技術來源于荷蘭、瑞典、日本等國。90年代后期旋轉門開始在我國建筑領域中得到迅速推廣和廣泛的使用。旋轉門的廠家：國內專業(yè)廠家：北京有凱必盛、寶盾、青木、智輝、巨方圓、信步等。外省市有上海康育、廣州盛維、沈陽金海、青島帝盟等。</

29、p><p>　?、谛D門在我國的市場前景：隨著我國國民經濟持續(xù)穩(wěn)定地增長，2008年北京申奧成功和WTO的加入。從本世紀開始，我國進入了全面建設小康社會的新階段，創(chuàng)造美好生活環(huán)境是裝飾業(yè)發(fā)展的巨大推動力。現(xiàn)代城市建筑物裝飾裝修中，將高科技應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。對門的選擇由單一的功用型向個性化、品位化發(fā)展，旋轉門以其全新的概念，寬敞開放的門面和高格調的設計，自然成為當代的建筑裝飾的主流

30、，無可質疑的必選設施?？胺Q建筑物的點睛之筆。但是國家對自動門產品質量、安全性、節(jié)能性、噪音、施工質量、售后服務還沒有統(tǒng)一的標準，所有國內建筑業(yè)院校都沒有相關的專業(yè)或課程，也沒有權威的咨詢機構，自動門市場的管理尚處于無序狀態(tài)。隨著國內建筑業(yè)的發(fā)展，這一狀況一定會有所改變。</p><p><b>　　2 方案的確定</b></p><p>　　旋轉門主要設計是從門體,

31、傳動系統(tǒng),控制系統(tǒng)，檢測系統(tǒng),安全系統(tǒng)等幾個方面進行考慮。從上面幾個方面具體分析可以設計兩種方案。</p><p><b>　　2.1方案一的設計</b></p><p>　?、倏蚣芸偝桑?分為固定部分和旋轉部分，均由鋁型材框架和玻璃等組成。立柱、曲壁、門扉一般采用高強度鋁合金型材，結構簡潔，精密牢固。圓周導軌懸掛整個旋轉門體及其驅動設計，每扉門三面安裝密封毛條與地面

32、天花及曲壁緊密接觸，使門扉在任何位置均處于密閉狀態(tài);門扉玻璃采用（3+3）夾膠玻璃或6mm厚鋼化玻璃，曲壁玻璃一般采用（4+4）夾膠玻璃，安全可靠。 </p><p>　?、趥鲃酉到y(tǒng)：由二個三相交流電機提供動力，用減速器帶動旋轉轉盤驅動。</p><p>　?、劭刂葡到y(tǒng)：由單片機、變頻器、功能開關組成。由可編程控制器PLC、變頻器、功能開關組成。</p><p>　

33、?、軝z測系統(tǒng)：由紅外傳感器實現(xiàn)有無人自動檢測，自動對電機啟停進行操作。</p><p>　　⑤安全系統(tǒng)：主要有接觸和非接觸安全感應器。 旋轉門入口立柱均裝有安全膠條，防止行人夾傷，自動門入口右側立柱膠條內裝有內藏式防夾感應器，如受擠壓門扉即馬上停止運轉。膠條恢復正常，門扉則自動轉動;每扇門扉底邊膠條內裝有內藏式防碰感應器，碰到物體或行人門扉立即停止運轉。膠條恢復正常，門扉則自動轉動。</p><

34、;p><b>　　2.2方案二的設計</b></p><p>　?、倏蚣芸偝桑悍譃楣潭ú糠趾托D部分，均由鋁型材框架和玻璃等組成。立柱、曲壁、門扉一般采用高強度鋁合金型材，結構簡潔，精密牢固。采用中心門軸結構安裝和驅動旋轉門體設計，每扉門三面安裝密封毛條與地面天花及曲壁緊密接觸，使門扉在任何位置均處于密閉狀態(tài);門扉玻璃采用（3+3）夾膠玻璃或6MM厚鋼化玻璃，曲壁玻璃一般采用（4+4）

35、夾膠玻璃，安全可靠。</p><p>　　②驅動系統(tǒng)：由一個三相交流電機提供動力，用減速器帶動中心門軸驅動。</p><p>　　③控制系統(tǒng)：由可編程控制器PLC、變頻器、功能開關組成。</p><p>　　④檢測系統(tǒng)：由紅外傳感器實現(xiàn)有無人自動檢測，自動對電機啟停進行操作。</p><p>　?、莅踩到y(tǒng)：主要有接觸和非接觸安全感應器。 旋

36、轉門入口立柱均裝有安全膠條，防止行人夾傷，自動門入口右側立柱膠條內裝有內藏式防夾感應器，如受擠壓門扉即馬上停止運轉。膠條恢復正常，門扉則自動轉動;每扇門扉底邊膠條內裝有內藏式防碰感應器，碰到物體或行人門扉立即停止運轉。膠條恢復正常，門扉則自動轉動。</p><p><b>　　2.3方案選擇 </b></p><p>　　三翼旋轉門采用方案二這種結構，即中心門軸通過軸

37、承機構垂直安裝于地面，三個呈發(fā)散式固定在中心門軸上，各門扇之間的角度相等。中心門軸的上方安裝電動機及其他電氣控制部件，再配以感應裝置和安全裝置，就成為一個完整的自動旋轉門。但是，這種旋轉門門翼與中心軸的固定方式決定了門扇寬度不能太大，所以這種旋轉門的直徑最大只有約4m。為了解決這一問題，工程師們將中心門軸設計成了門扇固定在大鋼管上面，相對減小了門扇寬度，增加了電機對門中心的旋轉作用力矩，使這種旋轉門的最大直徑擴大到6m。這種結構是穩(wěn)定性

38、，使用的可靠性很高，使用壽命長。考慮到旋轉門在停止時一定耍密封，所以三翼旋轉門的每個分隔可以容納更多的人，可是門的凈開口寬度較小。而方案一由于采用兩個電機驅動也給驅動系統(tǒng)帶來了許多麻煩，同時也不利于節(jié)能。在控制系統(tǒng)上，由于單片機的程序設計和接口設計較為繁雜，只利于大批量生產，不適于單件設計。綜合兩種方案進行比較，可以看出第二種方案在具體設計中更具有實用性，完善性。故選擇第二種方案。</p><p><b&g

39、t;　　3 門結構的設計</b></p><p>　　三翼自動旋轉門的尺寸可以根據(jù)可以確定其尺寸，其具體尺寸如下所示；</p><p><b>　　表3.1 門體尺寸</b></p><p>　　圖3.1 門體結構簡圖</p><p>　　3.1門結構材料的選用</p><p>　　

40、門體主要包括門體骨架的材料和門體玻璃。</p><p>　　①根據(jù)相關門體標準,可按90系列的推門進行設計。門體骨架采用90系列推拉門專用鋁型材，根據(jù)中可以確定門體骨架鋁型材；</p><p>　　三翼旋轉門門扇 左邊框 選代號 L090704</p><p>　　右邊框 選代號 L090704</p>

41、<p>　　上橫 選代號 L090706</p><p>　　下橫 選代號 L090707</p><p>　　圖3.2 L090706型鋁型材</p><p>　　圖3.3 L090707型鋁型材</p><p>　　圖3.4 L090704型鋁型材</p><

42、;p>　?、陂T體玻璃的選用 </p><p>　　門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。由于自動旋轉門一般用于高級的賓館，寫字樓等高檔場所,一般無特殊要求。由于防彈玻璃價格較為昂貴，并且無多大實際用處，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。根據(jù)參考其他相關產品的選擇情況，可以選6mm的鋼化透明玻璃。 </p><p>　　3.2門

43、結構尺寸的確定</p><p>　　根據(jù)前面的總體設計可知，三翼旋轉門的結構尺寸可參照中90系列（尺寸高度為2400mm,一扇門寬度為1315mm）進行設計。</p><p>　　根據(jù)以上節(jié)點,可以計算單扇門的相關尺寸為：</p><p>　　左邊框和右邊框的高度為： 式(3.1)</p><p><b>　　=2400-225&

44、lt;/b></p><p><b>　　=2350mm</b></p><p>　　式中：為門扇邊框高度尺寸，為門凈高度。</p><p>　　上橫和下橫的寬度為： 式(3.2)</p><p><b>　　=1315mm</b></p&g

45、t;<p><b>　　式中：為門扇寬度。</b></p><p>　　玻璃的實際高度為： 式(3.3)</p><p>　　式中： 為玻璃外顯示尺寸，，玻璃上下門邊尺寸。</p><p>　　實際寬度為： 式(3.4)</p><p>　　=13

46、15-264212</p><p><b>　　=1211mm</b></p><p>　　式中：門扇上邊框安裝玻璃的寬度，玻璃邊框實際尺寸。 </p><p>　　3.3中間軸的設計與軸承的選用 </p><p>　?、僦虚g軸的設計 </p><p>　　軸的直徑為：=

47、 式(3.5)</p><p>　　=3200-21315-23-216</p><p><b>　　=532mm</b></p><p>　　式中：為門體旋轉直徑，為門扇邊框安裝膠條與曲壁之間的間隙，為</p><p>　　扇門邊框安裝膠條的寬度。</p><p>　　由于軸是用來安裝軸承

48、、齒輪、門扇的，并且在軸向受到力不大。所以選用結構用不銹鋼焊接鋼管。用牌號0Cr18Ni9制造，以熱處理狀態(tài)交貨的半徑為532mm,壁厚為8mm,定尺長度為3000mm,中間軸在安裝軸承的兩端要車削1mm，并且達到530mm，尺寸精度為普通級。</p><p><b>　?、谳S承的選用</b></p><p>　　為了使軸承能很好的固定，必須使用軸承座。由于要使用兩個

49、軸承，則軸承座也要使用兩個，上下各一個。對于軸承座，其內徑為軸承的外徑，其厚度必須滿足強度要求。因為軸所計算的直徑為532mm,兩端車削后直徑為530mm，故選用雙列圓錐滾子軸承，根據(jù)(GB/T-22-1995)選型號為35000型，代號為3519/530。 安裝在軸上的軸承主要受軸向力。并且軸承受到的軸向力比較大，故需在門安裝地面設計一個凹型臺，防止軸的向下滑動和安裝時防止其他雜質進入軸襯內。</p><p>

50、<b>　　圖3.5 下軸承座</b></p><p><b>　　3.4曲壁部分設計</b></p><p>　　曲壁由4根角鋼做為支撐體，每2根構成一邊曲壁體。角鋼豎在水泥板上，進出口各布置2根，然后頂部又用一圓形角鋼將4根角鋼固定在一起。形成曲壁的整體框架，然后安裝鋁合金玻璃壁。曲壁由2塊相同的圓弧玻璃組成。</p><

51、p><b>　　①材料的選用</b></p><p>　　曲壁上圓弧梁選用6063專用弧形材。頂部用的角鋼彎曲成一個圓弧，由四段構成，便于加工。玻璃的選用8mm彎鋼化玻璃。</p><p><b>　?、诓牧铣叽绲拇_定</b></p><p>　　由于圓的內圓半徑為1600mm,門口對應的圓角為</p>

52、<p>　　則兩邊曲壁各對應的圓心角應： 式(3.6)</p><p>　　所以兩邊曲壁對應的弧長： 式(3.7)</p><p><b>　　玻璃尺寸的確定 </b></p><p>　　玻璃的弧長： 式(3.8)</p><p>　　玻璃的高度： 式(

53、3.9) </p><p>　　曲壁立柱（）角鋼尺寸確定：</p><p>　　由于要保持角鋼的穩(wěn)定性，預埋在地下的角鋼尺寸為100mm。則角鋼的高度可估算為：</p><p><b>　　式(3.10)</b></p><p>　　頂部圓周鋼材尺寸的確定：</p><p>　　頂部周鋼材的內直徑

54、為3200mm,分為兩半圓角鋼用螺栓固定在立柱角鋼上,則圓周角鋼內圓弧長為：</p><p>　　式(3.11) </p><p>　　式中：d為旋轉門的旋轉直徑。</p><p>　　則每段內圓弧長： 式(3.12)</p><p><b>　　3.5華蓋的設計</b&g

55、t;</p><p>　　華蓋部分是用來安裝驅動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的部分，其主要由和型材框架和薄金屬版構成一個圓柱形體。其主要安裝軸承，電機，控制裝置等。</p><p>　　由于華蓋要用來安裝電機，電機的有一定重量。為了保證電機在工作時不發(fā)生振動現(xiàn)象，故選擇的鋼架結構要求其剛度比較高。故選擇熱扎鋼板。其厚度為2毫米，直徑為3360mm的圓形，上下各一張。</p><p&g

56、t;<b>　　①華蓋底部設計</b></p><p>　　旋轉門的外徑為3360mm，由于底部要安裝軸承，必須在鋼板中間打孔。與此同時角鋼也要穿過鋼板，也必須在鋼板上加工槽。</p><p>　　圖3.6下華蓋尺寸圖</p><p><b>　　②上華蓋的設計</b></p><p>　　旋轉門的

57、外徑為3360mm，由于上面的鋼板要用來安裝電機，故必須在其上面打孔。同時為了保證鋼板用足夠的強度來支撐電機的重量，則必須在鋼板上打鋼架。鋼架與鋼板焊接在一起。由于電機的重量不大，故用一般方鋼。其具體尺寸如下圖所示：</p><p>　　圖3.7 上華蓋尺寸圖</p><p><b>　　4 驅動系統(tǒng)設計</b></p><p>　　4.1軸

58、和軸承設計計算</p><p>　　4.1.1軸的尺寸設計</p><p>　　由于軸承還沒有缺定出來，但是軸的直徑已知。并且旋轉軸在徑向受力不大主要受到徑向力的作用，故可以選擇圓錐滾子軸承。根據(jù)文獻[5]中預選雙列圓錐滾子軸承，型號為3519。其寬度為190 mm。又由于齒輪與軸承必須留出一定的距離，一般選擇為40mm。其具體尺寸如下圖所示：</p><p>　　

59、圖4.1 軸的結構圖</p><p>　　軸的質量計算：由公式W=0.02491(D-S)S</p><p>　　其中W為鋼管的線密度（kg/m）,D為鋼管的外徑（mm），S為鋼管的壁厚（mm）。</p><p>　　M=WL (L為鋼管的長度)</p><p><b>　　= 式(4.1)</b></p&g

60、t;<p>　　=152.73kg </p><p>　　4.1.2軸承的選擇與驗算</p><p>　　徑向力確定：軸承受到的徑向力為減速器輸出的轉矩除以大齒輪的分度圓半徑。其值為Fr= ==850.6N</p><p>　　軸向力的確定：Fa=Mg</p><p

61、><b>　　=</b></p><p>　　=(152.73+449) 10 式(4.2)</p><p><b>　　=3487.3N</b></p><p>　　設定工作時間為87600小時(10年365天24小時)</p><p>　　由中

62、間軸兩端按軸承的地方車削后d=530mm，由文獻[5]中表6-2-80預選雙列圓錐滾子軸承，型號為3519。其中e=0.41，Y1=1.6，Y2=2.5，Y0=1.6，Cr =2390KN。</p><p>　　當==4.1大于0.41時</p><p>　　當量動載荷 Pr =0.45Fr +YFa</p><p>　　=0.45×850.6+2.5&

63、#215;3487.3 式(4.3)</p><p><b>　　=9101.02N</b></p><p>　　查文獻[3]中表10-5得Y=Y2=2.5</p><p>　　查文獻[5]中表6-2-8﹀6-2-11得fh=2.0,fn=1.435,fd=1.1,fT=0.9,fm=1</p>

64、<p>　　根據(jù)式C= (fh ×fd× ×fT) ×Pe</p><p>　　=(2×1.1××0.9) ×9101.2 式(4.4)</p><p><b>　　=12557.8N</b></p><p>　　軸

65、承Cr=2390000N>12557.8N，故合適。</p><p><b>　　4.2軸的校核</b></p><p>　　在確定軸承的支點位置時，由文獻[5]中查取值。對于雙列圓錐滾子軸承，由文獻[5]中查得。作簡支梁的軸的支承跨距。根據(jù)軸的計算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。</p><p>　　圖4.2 中間軸受力圖</p>

66、;<p>　　從軸的結構圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出截面C是軸的危險截面?，F(xiàn)將計算出軸的受力情況：</p><p><b>　　①水平面的受力分析</b></p><p>　　支反力 式(4.5)</p><p><b>　?、诖怪泵媸芰?lt;/b>&l

67、t;/p><p>　　支反力 式(4.6)</p><p><b>　?、蹚澗氐挠嬎?</b></p><p><b>　　式(4.7)</b></p><p><b>　?、芘ぞ氐挠嬎?</b></p>&l

68、t;p>　　T=225.4 式(4.8)</p><p>　　按彎扭合成應力校核的軸的強度進行校核時，只需對軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面C）的強度。由文獻[3]中公式15—5及上表中的數(shù)值，并取，軸的計算應力</p><p>　　= 式(4.9)</p><p

69、><b>　　=4.68MPa</b></p><p>　　其中W為抗彎、抗扭截面系數(shù)，，d1為鋼管的內徑，d為鋼管的外徑。</p><p>　　前面已選定軸的材料為0Cr18Ni9，調質處理，由文獻[3]中表15—1查得 。因此 ，故安全。</p><p><b>　　4.3電機的確定</b></p>

70、;<p>　　4.3.1確定各扇門的質量</p><p>　　由于轉軸中心兩端是對稱的，以一邊門體計算即可。 </p><p><b>　　鋁型材密度： </b></p><p>　　代號為L090704的線密度為0.966</p><p>　　代號為L090706的線密度為0.836</p>

71、<p>　　代號為L090707的線密度為1.152</p><p>　　每扇門框的質量： </p><p>　　=2.36020.966+1.1350.836+1.1351.152 式(4.10)</p><p><b>　　=8.053kg</b></p><p>　　式中：，，分別為各鋁型材的密

72、度。</p><p><b>　　單扇門玻璃的質量：</b></p><p>　　= 式(4.11)</p><p>　　式中：為玻璃的體積，為玻璃的密度。</p><p>　　單扇門的質量： 式(4.12) </p><p>

73、　　=40.82+8.053</p><p><b>　　=49kg</b></p><p>　　式中：為單扇玻璃的質量，單扇門框的質量。</p><p>　　4.3.2各部分轉動慣量的計算</p><p>　　假設門扇為均勻的質量體,其在寬度方向的面密度可以用下式計算,其中R為門扇的寬度，L為門扇的長度。</p&

74、gt;<p>　　則門扇對中心慣量可用下式計算</p><p><b>　　式(4.13)</b></p><p>　　由平行軸定理知，門扇相對于軸的轉動慣量為：</p><p><b>　　式(4.14)</b></p><p>　　=56.6 （其中L1為軸的半徑）</

75、p><p>　　4.3.3 慣性力矩的計算</p><p>　　假設門體1s內加速到門體的快速轉速，由于旋轉門體的最大轉速為6r/min，即角速度，由于傳感器一般工作在2m范圍內檢測人是否來臨，當人邁進門邊時，門體要以正常速度轉動，則在這時門體要加速到正常速度。在0.5s內加速到此速度,則角速度，由于電機要帶動門體轉動，有一個加速過程，有一個加速過程此過程需要克服旋轉門體的慣性力矩才能使其轉動

76、，根據(jù)力矩轉動慣量和角速度的關系。則可能算出旋轉門體的慣性力矩為：</p><p><b>　　式(4.15)</b></p><p>　　4.3.4電機的確定</p><p>　　根據(jù)機械設計中電機所需功率按下式計算：</p><p><b>　　式(4.16)</b></p>&l

77、t;p>　　由電動機至轉動軸的傳動總效率為：</p><p><b>　　式(4.17)</b></p><p>　　式中,,分別為滾子軸承，齒輪，聯(lián)軸器的傳動效率。</p><p>　　取，，，則總的傳動效率為：</p><p><b>　　式(4.18)</b></p>&l

78、t;p><b>　　=0.83</b></p><p>　　則可以計算出電機的功率</p><p><b>　　式(4.19)</b></p><p>　　由于門體還應能承受一定的風阻，以及旋轉門體周圍無條件與曲壁門體間的摩擦阻力，盡管其產生的力較小，但由于門體直徑過大，則會產生較大的阻力矩。同時還有一些其他沒有考慮

79、的因素，如齒輪的轉動慣量，因此特將計算出的功率放大一些同時門體的轉動較底，則電機應適應轉速較底的，根據(jù)相關的計算結果 可以選以下兩種電機。</p><p>　　表4.1 電機參數(shù)表</p><p>　　由于電機輸出的轉速較大，一般在1500r/min，通過減速器難以實現(xiàn)門體轉速6r/min，因此在選電機時可以選用帶減速器的電機來實現(xiàn)要求。根據(jù)相關要求，可以選用一個JXJ系列齒輪

80、減速三相異步電機，JXJ系列異步電機按照TB1T6442-92標準設計制造,廣泛用于輕工,紡織，建筑機械行業(yè)。JXJ系列異步電動機是直接輸出低轉速，大轉距，且有轉速型譜寬，運轉平衡，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。</p><p>　　由于計算出所需電機功率為0.26KW,加上一些忽略因素，應該選擇電機功率在0.26KW上的電動機才行。綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量、價格和齒輪傳動

81、，可見方案2比較合適。即選用JXJ1-35-0.75擺線針輪減速器三相異步電機。</p><p>　　表4.2 電機參數(shù)表</p><p>　　圖4.3 電機尺寸圖</p><p>　　表4.3 電機尺寸表</p><p>　　4.4齒輪的設計計算</p><p>　　4.4.1選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)<

82、;/p><p>　　按傳動方案，選用直齒圓柱齒輪傳動。旋轉門為一般傳動，速度不高，故選用7級精度（GB10095-88）。查文獻[3]中小齒輪材料為40Cr（調質），硬度為280HBS，大齒輪的材料選用45鋼（調質）硬度為240HBS，其材料硬度相差40HBS。取小齒輪齒數(shù) =30，大齒輪齒數(shù) ，取=206。</p><p>　　4.4.2按齒面接觸強度設計</p><p

83、>　　由設計公式進行計算，即</p><p><b>　　式(4.20)</b></p><p>　?、俅_定公式內的各計算參數(shù)</p><p>　　試選用載荷系數(shù)=1.25。</p><p>　　計算小齒輪傳遞的轉矩</p><p><b>　　式(4.21)</b>&

84、lt;/p><p>　　由文獻[3]中表10-7選取齒寬系數(shù)=1。</p><p>　　由文獻[3]中表10-6查得材料的彈性系數(shù)。</p><p>　　由文獻[3]中圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限，大齒輪的接觸疲勞強度極限。</p><p><b>　　由根據(jù)應力循環(huán)次數(shù)</b></p>

85、<p>　　式(4.22) </p><p><b>　　式(4.23)</b></p><p>　　由文獻[3]中圖10-19查得接觸疲勞壽命系數(shù)：，。</p><p>　　計算接觸疲勞許用應力</p><p>　　取失效概率為1％，安全系數(shù)S=1，得</p><

86、p><b>　　式(4.24)</b></p><p><b>　　式(4.25)</b></p><p><b>　?、谟嬎?lt;/b></p><p>　　試計算小齒輪的分度圓，代入[]中較小的值</p><p><b>　　式(4.26)</b>&

87、lt;/p><p><b>　　計算圓周速度v</b></p><p><b>　　式(4.27)</b></p><p><b>　　計算齒寬</b></p><p>　　由文獻[3]中表10—7取=0.6</p><p><b>　　式(4.2

88、8)</b></p><p>　　計算齒寬和齒高之比b/h</p><p>　　模數(shù)： 式(4.29)</p><p>　　齒高： 式(4.30)</p><p><b>　　式(4.31) </b><

89、/p><p><b>　　計算載荷系數(shù)</b></p><p>　　根據(jù)v=0.125m/s，7級精度，由文獻[3]中圖10-8查得動載系數(shù)Kv=1.4；</p><p>　　直齒輪，假設。由文獻[3]中圖10—3查得</p><p>　　由文獻[3]中表10-2查得兩段的齒輪的使用系數(shù)，</p><p&

90、gt;　　由文獻[3]中表10-47級精度、小齒輪相對支承懸臂布置時，</p><p><b>　　式(4.32)</b></p><p><b>　　將數(shù)據(jù)代入后得</b></p><p><b>　　式(4.33)</b></p><p>　　由b/h=13.322,=2.

91、79，查文獻[3]中圖10-13得=2.65 </p><p><b>　　故載荷系數(shù)</b></p><p><b>　　式(4.34)</b></p><p>　　按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式可得</p><p><b>　　式(4.35)</b>&

92、lt;/p><p><b>　　計算模數(shù)</b></p><p><b>　　式(4.36)</b></p><p>　　4.4.3按齒根彎曲強度設計</p><p><b>　　設計計算公式</b></p><p><b>　　式(4.37）&l

93、t;/b></p><p>　?、俅_定計算公式內的各計算參數(shù)</p><p>　　由文獻[3]中圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限；大齒輪的彎曲疲勞強度極限； </p><p>　　由文獻[3]中圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數(shù)，；</p><p>　　計算彎曲疲勞許用應力</p><p>　　

94、取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由下式得</p><p><b>　　式(4.38)</b></p><p><b>　　式(4.39)</b></p><p><b>　　計算載荷系數(shù)K</b></p><p>　　式(4.40) </p><p>

95、;<b>　　查取齒形系數(shù)</b></p><p>　　由文獻[3]中表10-5查得，；</p><p><b>　　查取應力校正系數(shù)</b></p><p>　　由文獻[3]中表10-5可查得，；</p><p>　　計算大、小齒輪的并加以比較</p><p><b&

96、gt;　　式(4.41)</b></p><p><b>　　式(4.42)</b></p><p>　　由上式可得大齒輪的數(shù)值較大。</p><p><b>　　②設計計算</b></p><p>　　式(4.43) </p>

97、<p>　　此計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于齒輪的模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關，可取有彎曲強度算得的模數(shù)2.62并就近圓整為標準值m=3；按接觸強度算得的分度圓直徑，算出小齒輪齒數(shù)：，取=33。大齒輪齒數(shù)：取</p><p>　　這樣的齒輪傳動，既滿足齒面接觸疲勞強度，又滿足齒根彎

98、曲疲勞強度，而且做到了結構緊湊，避免浪費。</p><p>　　4.4.4幾何尺寸計算</p><p><b>　　①計算分度圓直徑</b></p><p><b>　　式(4.44)</b></p><p><b>　　式(4.45)</b></p><

99、p><b>　?、谟嬎阒行木?lt;/b></p><p><b>　　式(4.46)</b></p><p><b>　　③計算齒輪寬度</b></p><p><b>　　式(4.47)</b></p><p><b>　　取。</b&

100、gt;</p><p><b>　　④驗算</b></p><p><b>　　式(4.48)</b></p><p>　　，合適。 式(4.49)</p><p>　　由于軸的尺寸非常大，故將齒輪改為齒圈其設計。其設計與一般齒輪設計時完全一樣的。</p><

101、p><b>　　5 控制系統(tǒng)設計</b></p><p><b>　　5.1硬件設計</b></p><p>　　5.1.1變頻器容量選擇計算</p><p>　　變頻器容量的選用有很多因數(shù)決定，列如電動機的容量，電動機的額定電流，電動機加速時間等，其中最主要的電動機的額定電流。</p><p&

102、gt;　　表5.1 電機參數(shù)表 </p><p><b>　?、衮寗右慌_電動機</b></p><p>　　對于連續(xù)運轉的變頻器必須同時滿足下列3項計算公式：</p><p>　　滿足負載輸出/kVA： 式(5.1)</p><p>　　滿足電動機容量/kVA：

103、 式(5.2)</p><p>　　滿足電動機電流/A： 式（5.3)</p><p>　　式中： 為變頻器的容量/kVA</p><p>　　負載要求的電動機軸輸出功率/kw</p><p><b>　　電動機額定電壓/v&

104、lt;/b></p><p><b>　　電動機額定電流/A</b></p><p><b>　　電動機效率</b></p><p><b>　　電動機功率因數(shù)</b></p><p><b>　　電流波形補償系數(shù)</b></p>&l

105、t;p>　　k是電流波形補償系數(shù)，由于變頻器的輸出波形并不是完全的正弦波，而含有高次諧波的成分，其電流應有所增加。對PWM控制方式的變頻器，k約為1.05~1.1。</p><p>　?、谥付ㄗ冾l器的啟動加速時間</p><p>　　變頻器產品型號所列的變頻容量，一般以標準條件為準，在變頻器過載能力以內進行加減速，在進行急劇加速和減速時，一般利用失速防止功能，以避免變頻器跳閘，但同時

106、也加長了加減速時間。</p><p>　　如果生產設備對加速時間有特殊要求時，必須事先核實編破器的容量是否能夠滿足所要求的加速時間，如不能滿足,則要選用加大一檔的變頻器容量。</p><p>　　在指定加速時間的情況下，變頻器所必需的容量計算如下：</p><p><b>　　式(5.4)</b></p><p>　　式

107、中： 為變頻器的容量/kVA</p><p>　　電流補償系數(shù),對PWM控制方式的變頻器,k約為1.05~1.1</p><p><b>　　電動機效率</b></p><p><b>　　電動機功率因數(shù)</b></p><p>　　電動機額定轉速/(r/min)</p>&l

108、t;p>　　電動機軸上的飛輪力矩/()</p><p><b>　　電動機加速時間/s</b></p><p><b>　　負載轉矩/()</b></p><p>　?、壑付ㄗ冾l器的減速時間</p><p>　　降低變頻器的輸出頻率，就可以實現(xiàn)電動機減速。加快變頻器輸出頻率的降低速率，可使電動

109、機更快的減速。當變頻器輸出頻率對應的速度低于電動機的實際轉速時，電動機就進行再生制動。在這種運行狀況下，異步電動機將變成異步發(fā)電機，而負載的機械能將被轉換為電能并反饋給變頻器。當反饋能量過大時，變頻器本身的過電壓保護電路將會動作并切斷變頻器的輸出，使電動機處于自由減速狀態(tài)，反而無法達到快速減速的目的。</p><p>　　為了避免出現(xiàn)上述現(xiàn)象，使上述能量能在直流中間回路的其他部分消耗，而不造成電壓升高。在電壓星變

110、頻器中，一般都在直流中間回路的電容器兩端并聯(lián)上制動三極管和制動電阻。當直流中間回路的電壓升高到一定的電壓值，制動三極管就回導通，使直流電壓通過制動電阻放電，既電動機回饋給變頻器的直流中間回路的能量，以熱能的形式在制動電阻上消耗掉。</p><p>　　制動電阻的選擇方法：</p><p><b>　　1)計算制動力矩</b></p><p>&

111、lt;b>　　式(5.5)</b></p><p>　　式中： 動力矩/</p><p><b>　　電動機轉動慣量/</b></p><p>　　折算至電動機軸的負載轉動慣量/</p><p><b>　　減速開始速度/()</b></p><p>

112、<b>　　減速完了速度/()</b></p><p><b>　　減速時間/s</b></p><p><b>　　負載轉矩/</b></p><p>　　2)計算制動電阻的阻值</p><p>　　在進行再生制動時，即使不加放電的制動電阻，電動機內部也將有20%的銅損被轉換

113、為制動力矩?？紤]這個因數(shù)，可以按下式初步計算制動電阻的預選值。</p><p><b>　　式(5.6)</b></p><p><b>　　式中： 制動電阻</b></p><p><b>　　直流電路電壓/V</b></p><p>　　對200V級變頻器, =380V&

114、lt;/p><p>　　對400V級變頻器, =760V</p><p><b>　　制動轉矩/()</b></p><p>　　電動機額定轉矩/()</p><p><b>　　減速開始速度/()</b></p><p>　　上式中，如果，則沒必要加制動電阻。</p>

115、;<p>　　放電電路由制動三極管和制動電阻串聯(lián)而成，因此，制動三極管本身允許通過電流就是放電電路的最大允許值。所以制動電阻的最小值。</p><p>　　由上可見，制動電阻的阻值應由來決定。有的變頻器生產廠家在產品目錄中。給出制動電阻最小值的參考值，可供用戶在選擇制動電阻時參考。</p><p>　　3)計算制動電阻平均消耗的功率/kW</p><p&g

116、t;　　如前所述，電動機額定轉距的20%制動轉距由電動機內部損失產生，所以可以按下式求得電動機制動時，制動電阻上消耗的平均功率：</p><p><b>　　式(5.7)</b></p><p>　　=(5.76-0.22.2)1440</p><p><b>　　=0.802</b></p><p&g

117、t;　　由于三翼自動旋轉門是恒轉矩負載，故變頻器選用通用型的。又因為三翼旋轉門的轉速不允許超過額定值，電機不會過載。因而可以選用通用的變頻器，只要所選用的變頻器滿足一般環(huán)境下使用即可。根據(jù)以上的計算的數(shù)據(jù)，選用佳靈JP6C-T9-0.75。該變頻器的參數(shù)如下；</p><p>　　表5.2 變頻器參數(shù)表</p><p>　　5.1.2傳感器與安全系統(tǒng)的設計</p><p

118、><b>　?、贆z測傳感器的選用</b></p><p>　　檢測系統(tǒng)是由安裝于門口上面的四個傳感器來實現(xiàn)的，其主要功能是感知人的進出從而發(fā)出開門信號。紅外傳感器的選擇主要考慮檢測范圍和輸出形式及其特點。ADS-A型門傳感器是較好的選擇。它的檢測范圍可調，安裝高度在門的設計高度范圍內，其輸出形式為繼電器接點，可以直接和控制器相連。那么此檢測傳感器就可以選擇這個。其性能參數(shù)見文獻[16]

119、。</p><p><b>　　②安全系統(tǒng)設計</b></p><p>　　為防止三翼旋轉門在工作過程中因某些原因而發(fā)生傷人的事故出現(xiàn)，那么就需要配置一定的安全系統(tǒng)。主要采用以下方式。紅外線防夾安全感應器防止門扇與曲壁柱之間夾傷行人，當人在門扇與曲壁立柱安全距離內時，感應器與接近開關信號同時生效,門扇應馬上停止。防撞膠條安裝于入口右側門立柱上，膠條內裝有內藏式感應器，

120、如遇物體碰撞或受壓，門扇馬上停止轉動，防止夾傷行人，膠條內感應器恢復正常后，轉門也隨之恢復正常運轉。每扇門扉底邊裝有全開寬內藏式感應器，如碰到物體或受壓，門扇馬上停止轉動，防止門扇打倒行人，膠條內感應器恢復正常后，轉門也隨之恢復正常運轉。此外，還采用了4只測量范圍為5mm 的電感式接近開關。接近開關用于防夾位置區(qū)域設定、直流制動封門及鎖門定位。</p><p>　　1)防夾接近開關的選用 由于在出入口兩個防夾區(qū)域

121、內要安裝了防夾傳感器。而防夾感應器是用來感應人是否處于防夾區(qū)域內，而不知道是否門扇已經靠近防夾區(qū)域內，所以僅靠防夾傳感器是無法鑒別人是否即將受夾或正在受夾。則需要一個接近開關來判斷門翼也走到了防夾區(qū)域內。如果在防夾區(qū)域內，則接近感應器發(fā)出信號表示，如果此時有人進入防夾區(qū)則有可能被夾。兩信號同時有效時，則使門停轉制動。由于人的寬度一般在0.5m以下，可設此距離為接近感應器感應距離。當門翼靠近曲壁門柱0.5m時，接近開關傳感器就可以發(fā)出信號

122、。因此選擇光電式 BR系列接近傳感器,其型號為BPR100-DDT傳感器。其性能參數(shù)見文獻[16]。</p><p>　　2)防夾傳感器的選用 防夾傳感器是用來檢測人是否在防夾區(qū)域內用的。應采用紅外線傳感器檢測，其檢測方式是豎直的。因此當人在防夾區(qū)域時，傳感器只有通過豎直檢測才不會誤判。假如傳感器不是豎直的，而是發(fā)散的，如人正常經過轉門區(qū)時，防夾傳感器就有可能檢測到人的存在，而此時門翼又有可能正好在防夾接近傳感器