三翼自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　三翼自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門作為自動(dòng)門中的頂級(jí)產(chǎn)品，給人以親切大方的感覺(jué)，同時(shí)營(yíng)造出奢華的氣氛，堪稱建筑物的點(diǎn)睛之筆。</p><p>　　該論文主要論述了三翼自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門的設(shè)計(jì)過(guò)程，主要對(duì)門體、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、安全系統(tǒng)做了詳細(xì)的分析和設(shè)計(jì)，提出了采用鋁合金和玻璃等組成門體框架。驅(qū)動(dòng)部分由減速電機(jī)和齒輪減速機(jī)構(gòu)組成

2、，且安裝在門中心頂部的華蓋內(nèi)。 控制系統(tǒng)用PLC負(fù)責(zé)完成控制任務(wù)，由變頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)門體多種轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)功能。安全系統(tǒng)采用紅外線傳感器檢測(cè)進(jìn)出旋轉(zhuǎn)門的人員流動(dòng)，使用多個(gè)非接觸式紅外線傳感器及光電接近開(kāi)關(guān)來(lái)確保通行安全。設(shè)計(jì)出了一種安全可靠實(shí)用的三翼自 </p><p><b>　　動(dòng)旋轉(zhuǎn)門。</b></p><p>　　關(guān)鍵詞：旋轉(zhuǎn)門；變頻器；PLC；傳感器</

3、p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Three wings automatic revolving door is leading products in automatic doors, it can give generously warm and feeling and creating luxurious atmosphere,

4、Meanwhile, it is a eye in modern buildings . </p><p>　　This paper mainly discusses the design about gate body system、transmission system、 control system and safely system of the three wings automatic revo

5、lving door.It proposed that the door frame is composed of glass and aluminum framework. Transmission system is fixed on the top of shaft that include a reduer and gears transmition. PLC is responsible for the task of con

6、troller and the function of rotational speed is rely on the VVF. People passing in and of the revolving door is checked by the infr</p><p>　　Key words : Revolving door；Inverters；PLC；Sensor </p><

7、p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第1章 緒 論1</b></p><p>　　1.1 旋轉(zhuǎn)門的課題背景1</p><p>　　1.2 國(guó)內(nèi)外旋轉(zhuǎn)門發(fā)展現(xiàn)狀2</p><p>　　1.2.1 國(guó)外旋轉(zhuǎn)門發(fā)展現(xiàn)狀2</p><p>　　1

8、.2.2 國(guó)內(nèi)旋轉(zhuǎn)門發(fā)展現(xiàn)狀2</p><p>　　第2章 方案的確定3</p><p>　　2.1 方案一的設(shè)計(jì)4</p><p>　　2.2 方案二的設(shè)計(jì)4</p><p>　　2.3 方案的選擇5</p><p>　　第3章 門體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)5</p><p>　　3.1 門結(jié)構(gòu)

9、材料的選用7</p><p>　　3.2 門結(jié)構(gòu)尺寸的確定8</p><p>　　3.3 中間軸的設(shè)計(jì)與軸承的選用9</p><p>　　3.4 曲壁部分設(shè)計(jì)10</p><p>　　3.5 華蓋的設(shè)計(jì)11</p><p>　　第4章 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)14</p><p>　　4.1 軸

10、和軸承設(shè)計(jì)計(jì)算14</p><p>　　4.1.1 軸的尺寸設(shè)計(jì)14</p><p>　　4.1.2 軸承的選擇和驗(yàn)算14</p><p>　　4.2 軸的校核15</p><p>　　4.3 電機(jī)的確定17</p><p>　　4.3.1 確定各扇門的質(zhì)量17</p><p>　　

11、4.3.2 各部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算18</p><p>　　4.3.3 慣性力矩的計(jì)算19</p><p>　　4.3.4 電機(jī)的確定19</p><p>　　4.4 齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算20</p><p>　　4.4.1 選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)20</p><p>　　4.4.2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)

12、21</p><p>　　4.4.3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)23</p><p>　　4.4.4 幾何尺寸計(jì)算24</p><p>　　第5章 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)26</p><p>　　5.1 硬件設(shè)計(jì)26</p><p>　　5.1.1 變頻器容量選擇設(shè)計(jì)26</p><p>　　5.1.2

13、 傳感器與安全系統(tǒng)的設(shè)計(jì)31</p><p>　　5.1.3 控制系統(tǒng)功能特點(diǎn)33</p><p>　　5.1.4 控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)控制原理33</p><p>　　5.1.5 PLC系統(tǒng)控制分析及地址分配設(shè)計(jì)34</p><p>　　5.2 軟件設(shè)計(jì)38</p><p>　　5.2.1 PLC控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)

14、38</p><p>　　5.2.2 PLC程序流程圖47</p><p>　　第6章 結(jié) 論48</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)49</b></p><p>　　致 謝錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。</p><p><b>　　緒 論</b></p><

15、;p><b>　　旋轉(zhuǎn)門的課題背景</b></p><p>　　自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門是樓宇設(shè)備中的機(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)放門面和高格調(diào)的設(shè)計(jì)，堪稱建筑物的點(diǎn)睛之筆，立足于建筑時(shí)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(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，而旋轉(zhuǎn)門為大廈提供了理想的解決方

16、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。旋轉(zhuǎn)門的最大優(yōu)點(diǎn)在于它"永遠(yuǎn)開(kāi)門，又永遠(yuǎn)關(guān)門"，即對(duì)于行人來(lái)說(shuō)，門總可以打開(kāi)，可對(duì)于建筑物來(lái)說(shuō)門又總是關(guān)著。自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門由于其永遠(yuǎn)開(kāi)啟的同時(shí)又永遠(yuǎn)關(guān)閉的特點(diǎn)，使其動(dòng)態(tài)密封效果較好。因此，自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門在功能方面具有獨(dú)特的發(fā)展。 自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門的最大優(yōu)點(diǎn)在于它“永遠(yuǎn)開(kāi)門，又永遠(yuǎn)關(guān)門”，即對(duì)于人員來(lái)說(shuō)，門總可以打開(kāi)，可對(duì)于建筑物來(lái)說(shuō)門又總是關(guān)著。因此，自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門在

17、保安功能方面具有獨(dú)到的發(fā)展，但在人員流量方面自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門卻沒(méi)有優(yōu)勢(shì)，因?yàn)殚T的轉(zhuǎn)速是很低的，每個(gè)門扇之間可容納的人員也是有限的。每種自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門都有標(biāo)定的人員流量數(shù)值。自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門由于其永遠(yuǎn)開(kāi)啟的同時(shí)又永遠(yuǎn)關(guān)閉的特點(diǎn)，使其動(dòng)態(tài)密封效果在經(jīng)常使用的條件下相對(duì)于其他自</p><p>　　國(guó)內(nèi)外旋轉(zhuǎn)門發(fā)展現(xiàn)狀</p><p><b>　　國(guó)外旋轉(zhuǎn)門發(fā)展現(xiàn)狀</b></p&g

18、t;<p>　　自1903年寶盾公司在荷蘭生產(chǎn)出第一座旋轉(zhuǎn)門，旋轉(zhuǎn)門至今已有一百年的歷史，發(fā)展到今天，旋轉(zhuǎn)門已具有可靠的安全系統(tǒng)和先進(jìn)的驅(qū)動(dòng)技術(shù)，其智能化高格調(diào)的設(shè)計(jì)為現(xiàn)代化樓宇建筑的入口提供了完美的選擇。國(guó)外著名廠家有：荷蘭的B00N EDAM  瑞典的BESAM  德國(guó)的多瑪、蓋澤  日本的納博克、寺岡等。</p><p>　　由于國(guó)外自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門發(fā)展較早，其技術(shù)也較

19、為成熟。自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門的傳動(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)某些廠家生產(chǎn)的自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門還具有遠(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)，使自動(dòng)門的維護(hù)不再受時(shí)間、地域和專業(yè)維護(hù)技術(shù)的限制，制造商可通過(guò)

20、internet 與設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)交流，校正偏差，讓自動(dòng)門達(dá)到最佳運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)出現(xiàn)異常時(shí)，可準(zhǔn)確傳回故障信息，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程維護(hù)，縮短維護(hù)、保養(yǎng)時(shí)間；采用液晶顯示屏，進(jìn)行可視化設(shè)計(jì)，全面顯示門體轉(zhuǎn)速、狀態(tài)和故障等信息。</p><p><b>　　國(guó)內(nèi)旋轉(zhuǎn)門發(fā)展現(xiàn)狀</b></p><p>　?、傥覈?guó)旋轉(zhuǎn)門技術(shù)的發(fā)展：我國(guó)的全自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門技術(shù)來(lái)源于荷蘭、瑞典、日本等國(guó)。90年代

21、后期旋轉(zhuǎn)門開(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)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?？涤?、廣州盛維、沈陽(yáng)金海、青島帝盟等。</p><p>　?、谛D(zhuǎn)門在我國(guó)的市場(chǎng)前景：隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定地增長(zhǎng)，我國(guó)進(jìn)入了全面建設(shè)小康社會(huì)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(dòng)力。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。

22、對(duì)門的選擇由單一的功用型向個(gè)性化、品位化發(fā)展，旋轉(zhuǎn)門以其全新的概念，寬敞開(kāi)放的門面和高格調(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。堪稱建筑物的點(diǎn)睛之筆。但是國(guó)家對(duì)自動(dòng)門產(chǎn)品質(zhì)量、安全性、節(jié)能性、噪音、施工質(zhì)量、售后服務(wù)還沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，所有國(guó)內(nèi)建筑業(yè)院校都沒(méi)有相關(guān)的專業(yè)或課程，也沒(méi)有權(quán)威的咨詢機(jī)構(gòu)，自動(dòng)門市場(chǎng)的管理尚處于無(wú)序狀態(tài)。隨著國(guó)內(nèi)建筑業(yè)的發(fā)展，這一狀況一定會(huì)有所改變。</p><p>&

23、lt;b>　　方案的確定</b></p><p>　　旋轉(zhuǎn)門的主要設(shè)計(jì)是從門體,傳動(dòng)系統(tǒng),控制系統(tǒng)，檢測(cè)系統(tǒng),安全系統(tǒng)等幾個(gè)方面進(jìn)行考慮。從上面幾個(gè)方面具體分析可以設(shè)計(jì)兩種方案。</p><p><b>　　方案一的設(shè)計(jì)</b></p><p>　?、倏蚣芸偝桑?分為固定部分和旋轉(zhuǎn)部分，均由鋁型材框架和玻璃等組成。立柱、曲壁、

24、門扉一般采用高強(qiáng)度鋁合金型材，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，精密牢固。圓周導(dǎo)軌懸掛整個(gè)旋轉(zhuǎn)門體及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，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）夾膠玻璃，安全可靠。 </p><p>　　②傳動(dòng)系統(tǒng)：由二個(gè)三相交流電機(jī)提供動(dòng)力，用減速器帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)。</p><p>　?、劭刂葡到y(tǒng)：由單

25、片機(jī)、變頻器、功能開(kāi)關(guān)組成。</p><p>　?、軝z測(cè)系統(tǒng)：由紅外線傳感器實(shí)現(xiàn)有無(wú)人自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)對(duì)電機(jī)啟停進(jìn)行操作。</p><p>　?、莅踩到y(tǒng)：主要有接觸和非接觸式安全傳感器。 旋轉(zhuǎn)門入口立柱均裝有安全膠條，防止行人夾傷，旋轉(zhuǎn)門入口右側(cè)立柱膠條內(nèi)裝有內(nèi)藏式防夾傳感器，如受擠壓門扉馬上停止運(yùn)轉(zhuǎn)。膠條內(nèi)傳感器恢復(fù)正常后，門扉再自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng);每扇門扉底邊膠條內(nèi)裝有內(nèi)藏式防碰傳感器，碰到物體

26、或行人門扉立即停止運(yùn)轉(zhuǎn)。膠條內(nèi)傳感器恢復(fù)正常后，門扉再自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)。</p><p><b>　　方案二的設(shè)計(jì)</b></p><p>　?、倏蚣芸偝桑悍譃楣潭ú糠趾托D(zhuǎn)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(qiáng)度鋁合金型材，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，精密牢固。采用中心門軸結(jié)構(gòu)安裝和驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)門體的設(shè)計(jì)，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

27、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>　　②驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：由一個(gè)三相交流減速電機(jī)提供動(dòng)力，用齒輪帶動(dòng)中心門軸驅(qū)動(dòng)。</p><p>　?、劭刂葡到y(tǒng)：由可編程控制器PLC、變頻器、功能開(kāi)關(guān)組成。</p><p>　?、軝z測(cè)系統(tǒng)：由紅外線傳感器實(shí)現(xiàn)有無(wú)人自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)對(duì)電機(jī)啟停進(jìn)行操作

28、。</p><p>　　⑤安全系統(tǒng)：由多個(gè)紅外線傳感器檢測(cè)人體的位置保護(hù)人身安全。旋轉(zhuǎn)門的每個(gè)分隔前后都安裝2個(gè)紅外線檢測(cè)傳感器用以感知人體的接近進(jìn)而對(duì)旋轉(zhuǎn)門實(shí)施調(diào)速?gòu)亩Ｗo(hù)人身安全。紅外線防夾傳感器安裝在門的進(jìn)出口的兩個(gè)防夾區(qū)域內(nèi)，即進(jìn)出口的右邊立柱旁的華蓋上。旋轉(zhuǎn)門入口立柱均裝有安全膠條，防止行人夾傷。</p><p><b>　　方案的選擇</b></p&

29、gt;<p>　　三翼自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門采用方案二這種結(jié)構(gòu)，即中心門軸通過(guò)軸承機(jī)構(gòu)垂直安裝于地面，三個(gè)門扇呈發(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(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，就成為一個(gè)完整的自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門。但是，這種旋轉(zhuǎn)門門翼與中心軸的固定方式?jīng)Q定了門扇寬度不能太大，所以這種旋轉(zhuǎn)門的直徑最大只有約4m。為了解決這一問(wèn)題，工程師們將中心門軸設(shè)計(jì)成了門扇固定在大鋼管上面，相對(duì)減小了門扇寬度

30、，增加了電機(jī)對(duì)門中心的旋轉(zhuǎn)作用力矩，使這種旋轉(zhuǎn)門的最大直徑擴(kuò)大到6m。這種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，使用的可靠性很高，使用壽命長(zhǎng)。而方案一由于采用兩個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)也給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)帶來(lái)了許多麻煩，同時(shí)也不利于節(jié)能。在控制系統(tǒng)上，由于單片機(jī)的程序設(shè)計(jì)和接口設(shè)計(jì)較為繁雜，只利于大批量生產(chǎn)，不適于單件設(shè)計(jì)。綜合兩種方案進(jìn)行比較，可以看出第二種方案在具體設(shè)計(jì)中更具有實(shí)用性，完善性。故選擇第二種方案。</p><p><b>　　門體結(jié)構(gòu)

31、的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　三翼自動(dòng)旋轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖</p><p><b>　　門結(jié)構(gòu)材料的選用</b></p><p

32、>　　門體主要包括門體骨架的材料和門體玻璃。</p><p>　?、俑鶕?jù)相關(guān)門體標(biāo)準(zhǔn),可按90系列的推門進(jìn)行設(shè)計(jì)。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(zhuǎn)門門扇 左邊框 選代號(hào) L090704</p><p>　　右邊框 選代號(hào) L090704</

33、p><p>　　上橫框 選代號(hào) L090706</p><p>　　下橫框 選代號(hào) 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>

34、<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(dòng)旋轉(zhuǎn)門一般用于高級(jí)的賓館，寫字樓等高檔場(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很好。因此選擇鋼化玻璃是最合適的。根據(jù)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>&l

35、t;b>　　門結(jié)構(gòu)尺寸的確定</b></p><p>　　根據(jù)前面的總體設(shè)計(jì)可知，三翼旋轉(zhuǎn)門的結(jié)構(gòu)尺寸可參照中90系列（尺寸高度為2400mm,一扇門寬度為1315mm）進(jìn)行設(shè)計(jì)。</p><p>　　根據(jù)以上節(jié)點(diǎn),可以計(jì)算單扇門的相關(guān)尺寸為：</p><p>　　左邊框和右邊框的高度為： (3.1)</p><p&g

36、t;<b>　　=2400-225</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： (3.2)</p><p><b>　　=1315

37、mm</b></p><p><b>　　式中：為門扇寬度。</b></p><p>　　玻璃的實(shí)際高度為： (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(shí)際寬度為： (3.4)</p>

38、<p>　　=1315-264212</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?qū)嶋H尺寸。 </p><p>　　中間軸的設(shè)計(jì)與軸承的選用</p><p>　?、僦虚g軸的設(shè)計(jì) </p><p>　　軸的內(nèi)徑為：=

39、 (3.5)</p><p>　　=3200-21315-23-232</p><p><b>　　=500mm</b></p><p>　　式中：為門體旋轉(zhuǎn)直徑，為門扇邊框安裝膠條與曲壁之間的間隙，為扇門邊框安裝膠條的寬度。</p><p>　　由于軸是用來(lái)安裝軸承、齒輪、門扇的，并且在軸向受到力不

40、大。所以選用結(jié)構(gòu)用不銹鋼焊接鋼管。用牌號(hào)0Cr18Ni9制造，以熱處理狀態(tài)交貨的內(nèi)徑為500mm,壁厚為60mm,定尺長(zhǎng)度為3000mm,中間軸在安裝軸承的兩端要車削10mm，并且達(dá)到600mm，尺寸精度為普通級(jí)。</p><p><b>　　②軸承的選用</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(gè)軸承，則軸承座也要使用兩個(gè)，上

41、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。因?yàn)檩S所計(jì)算的內(nèi)徑為500mm,兩端車削后直徑為600mm，故選用深溝球軸承與推力軸承的組合，根據(jù)(GB/T-22-1995)選型號(hào)為35000型，代號(hào)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，故需在門安裝的地面設(shè)計(jì)一個(gè)凹型臺(tái)，防止軸的向下滑動(dòng)和其他雜質(zhì)進(jìn)入軸承內(nèi)。</p><p><b>　　圖3.

42、5 下軸承座</b></p><p><b>　　曲壁部分設(shè)計(jì)</b></p><p>　　曲壁由4根角鋼做為支撐體，每2根構(gòu)成一邊曲壁體。角鋼豎在水泥板上，進(jìn)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><p><b>　?、?/p>

43、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(gè)圓弧，由四段構(gòu)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(nèi)圓半徑為1600mm,門口對(duì)應(yīng)的圓角為</p><p>　　則兩邊

44、曲壁各對(duì)應(yīng)的圓心角應(yīng)： (3.6)</p><p>　　所以兩邊曲壁對(duì)應(yīng)的弧長(zhǎng)： (3.7)</p><p>　?、鄄ＡС叽绲拇_定： </p><p>　　玻璃的弧長(zhǎng)： (3.8)</p><p>　　玻璃的高度： (3.9) </p><p>　?、芮诹⒅?/p>

45、）角鋼尺寸確定：</p><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100mm。則角鋼的高度可估算為：</p><p><b>　　(3.10)</b></p><p>　?、蓓敳繄A周鋼材尺寸的確定：</p><p>　　頂部周鋼材的內(nèi)直徑為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(nèi)

46、圓弧長(zhǎng)為：</p><p><b>　　(3.11) </b></p><p>　　式中：d為旋轉(zhuǎn)門的旋轉(zhuǎn)直徑。</p><p>　　則每段內(nèi)圓弧長(zhǎng)： (3.12)</p><p><b>　　華蓋的設(shè)計(jì)</b></p><p>

47、　　華蓋部分是用來(lái)安裝驅(qū)動(dòng)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板構(gòu)成一個(gè)圓柱體。其主要安裝軸承，電機(jī)，控制裝置等。</p><p>　　由于華蓋要用來(lái)安裝電機(jī)，電機(jī)的有一定重量。為了保證電機(jī)在工作時(shí)不發(fā)生振動(dòng)現(xiàn)象，故選擇的鋼架結(jié)構(gòu)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><b>　?、偃A蓋底部設(shè)計(jì)<

48、/b></p><p>　　旋轉(zhuǎn)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(shí)角鋼也要穿過(guò)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(shè)計(jì)</b></p><p>　　旋轉(zhuǎn)門的外徑為3360mm，由于上面的鋼板要用來(lái)安裝電機(jī)

49、，故必須在其上面打孔。同時(shí)為了保證鋼板用足夠的強(qiáng)度來(lái)支撐電機(jī)的重量，則必須在鋼板上打鋼架。鋼架與鋼板焊接在一起。其具體尺寸如下圖所示：</p><p>　　圖3.7 上華蓋尺寸圖</p><p><b>　　驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　軸和軸承設(shè)計(jì)計(jì)算</b></p><p>

50、<b>　　軸的尺寸設(shè)計(jì)</b></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)軸在軸向受力不大主要受到徑向力的作用，根據(jù)文獻(xiàn)[5]中預(yù)選深溝球軸承與推力軸承的組合，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>　　圖4.1 軸的結(jié)構(gòu)圖</p><p&g

51、t;　　軸的質(zhì)量計(jì)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(zhǎng)度)</p><p><b>　　= (4.1)</b></p><p>　　=152.73kg

52、 </p><p><b>　　軸承的選擇和驗(yàn)算</b></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= ==901.6N</p><p>　　軸向力的確定：Fa=Mg</p><p><b>　　=&l

53、t;/b></p><p>　　=(152.73+449) 10 (4.2)</p><p><b>　　=3487.3N</b></p><p>　　設(shè)定工作時(shí)間為87600小時(shí)(10年365天24小時(shí))</p><p>　　由中間軸兩端安軸承的地方車削后d=490m

54、m，由文獻(xiàn)[5]中表6-2-80預(yù)選深溝球軸承與推力軸承的組合，其中e=0.41，Y1=1.6，Y2=2.5，Y0=1.6，Cr =2390KN。</p><p>　　當(dāng)==3.9大于0.41時(shí)</p><p>　　當(dāng)量動(dòng)載荷 Pr =0.45Fr +YFa</p><p>　　=0.45×901.6+2.5×3487.3

55、 (4.3)</p><p><b>　　=9101.02N</b></p><p>　　查文獻(xiàn)[3]中表10-5得Y=Y2=2.5</p><p>　　查文獻(xiàn)[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><p>　　根據(jù)式C= (f

56、h ×fd× ×fT) ×Pe</p><p>　　=(2×1.1××0.9) ×9101.2 (4.4)</p><p><b>　　=12557.8N</b></p><p>　　軸承Cr=2390000N>12557.8N，

57、故合適。</p><p><b>　　軸的校核</b></p><p>　　在確定軸承的支點(diǎn)位置時(shí)，由文獻(xiàn)[5]中查取值。對(duì)于深溝球軸承與推力軸承，由文獻(xiàn)[5]中查得。作簡(jiǎn)支梁的軸的支承跨距。根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。</p><p>　　圖4.2 中間軸受力圖</p><p>　　從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭

58、矩圖中可以看出截面C是軸的危險(xiǎn)截面。現(xiàn)將計(jì)算出軸的受力情況：</p><p><b>　?、偎矫娴氖芰Ψ治?lt;/b></p><p>　　支反力 (4.5)</p><p><b>　?、诖怪泵媸芰?lt;/b></p><p>　　支反力

59、 (4.6)</p><p><b>　?、蹚澗氐挠?jì)算 </b></p><p><b>　　(4.7)</b></p><p><b>　　④扭矩的計(jì)算 </b></p><p>　　T=225.4

60、 (4.8)</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)，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。由文獻(xiàn)[3]中公式15—5及上表中的數(shù)值，并取，軸的計(jì)算應(yīng)力</p><p>　　= (4.9)</p><p><b>　　=4.68MPa</b>

61、</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>　　前面已選定軸的材料為0Cr18Ni9，調(diào)質(zhì)處理，由文獻(xiàn)[3]中表15—1查得 。因此 ，故安全。</p><p><b>　　電機(jī)的確定</b></p><p><b>　　確定各扇門的質(zhì)量</

62、b></p><p>　　由于轉(zhuǎn)軸中心兩端是對(duì)稱的，以一邊門體計(jì)算即可。 </p><p><b>　　鋁型材密度： </b></p><p>　　代號(hào)為L(zhǎng)090704的線密度為0.966</p><p>　　代號(hào)為L(zhǎng)090706的線密度為0.836</p><p>　　代號(hào)為L(zhǎng)09070

63、7的線密度為1.152</p><p>　　每扇門框的質(zhì)量： </p><p>　　=2.36020.966+1.1350.836+1.1351.152 (4.10)</p><p><b>　　=8.053kg</b></p><p>　　式中：，，分別為各鋁型材的密度。</p><p>&

64、lt;b>　　單扇門玻璃的質(zhì)量：</b></p><p><b>　　= (4.11)</b></p><p>　　式中：為玻璃的體積，為玻璃的密度。</p><p>　　單扇門的質(zhì)量： (4.12) </p><p>　　=40.82+8.

65、053</p><p><b>　　=49kg</b></p><p>　　式中：為單扇玻璃的質(zhì)量，單扇門框的質(zhì)量。</p><p>　　各部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算</p><p>　　假設(shè)門扇為均勻的質(zhì)量體,其在寬度方向的面密度可以用下式計(jì)算,其中R為門扇的寬度，L為門扇的長(zhǎng)度。</p><p>　　

66、則門扇對(duì)中心慣量可用下式計(jì)算</p><p><b>　　(4.13)</b></p><p>　　由平行軸定理知，門扇相對(duì)于軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：</p><p><b>　　(4.14)</b></p><p>　　=56.6 （其中L1為軸的半徑）</p><p>&l

67、t;b>　　慣性力矩的計(jì)算</b></p><p>　　假設(shè)門體1s內(nèi)加速到門體的快速轉(zhuǎn)速，由于旋轉(zhuǎn)門體的最大轉(zhuǎn)速為6r/min，即角速度，由于傳感器一般工作在2m范圍內(nèi)檢測(cè)人是否來(lái)臨，當(dāng)人邁進(jìn)門邊時(shí)，門體要以正常速度轉(zhuǎn)動(dòng)，則在這時(shí)門體要加速到正常速度。在0.5s內(nèi)加速到此速度,則角速度，由于電機(jī)要帶動(dòng)門體轉(zhuǎn)動(dòng)，有一個(gè)加速過(guò)程，有一個(gè)加速過(guò)程此過(guò)程需要克服旋轉(zhuǎn)門體的慣性力矩才能使其轉(zhuǎn)動(dòng)，根據(jù)力矩

68、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和角速度的關(guān)系。則可能算出旋轉(zhuǎn)門體的慣性力矩為：</p><p><b>　　(4.15)</b></p><p><b>　　電機(jī)的確定</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：</p><p><b>　　(4.16)</b></p&

69、gt;<p>　　由電動(dòng)機(jī)至轉(zhuǎn)動(dòng)軸的傳動(dòng)總效率為：</p><p><b>　　(4.17)</b></p><p>　　式中,,分別為推力軸承，齒輪，中心軸的傳動(dòng)效率。</p><p>　　取，，，則總的傳動(dòng)效率為：</p><p><b>　　(4.18)</b></p>

70、;<p><b>　　=0.83</b></p><p>　　則可以計(jì)算出電機(jī)的功率</p><p><b>　　(4.19)</b></p><p>　　由于門體還應(yīng)能承受一定的風(fēng)阻，以及旋轉(zhuǎn)門體周圍無(wú)條件與曲壁門體間的摩擦阻力，盡管其產(chǎn)生的力較小，但由于門體直徑過(guò)大，則會(huì)產(chǎn)生較大的阻力矩。同時(shí)還有一些其他

71、沒(méi)有考慮的因素，如齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，因此特將計(jì)算出的功率放大一些同時(shí)門體的轉(zhuǎn)動(dòng)速度較低，則電機(jī)應(yīng)適應(yīng)轉(zhuǎn)速較低的，根據(jù)相關(guān)的計(jì)算結(jié)果可以選以下兩種電機(jī)。</p><p>　　表4.1 電機(jī)參數(shù)表</p><p>　　由于電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)速較大，一般在1500r/min，通過(guò)減速器難以實(shí)現(xiàn)門體轉(zhuǎn)速6r/min，因此在選電機(jī)時(shí)可以選用帶減速器的電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)要求。根據(jù)相關(guān)要求，可以選用一個(gè)JXJ系列齒輪減

72、速三相異步電機(jī)，JXJ系列異步電機(jī)按照TB1T6442-92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系列異步電動(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>　　由于計(jì)算出所需電機(jī)功率為0.26KW,加上一些忽略因素，應(yīng)該選擇電機(jī)功率在0.26KW上的電動(dòng)機(jī)才行。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)，

73、可見(jiàn)方案2比較合適。</p><p><b>　　齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算</b></p><p>　　選定齒輪類型、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)。旋轉(zhuǎn)門為一般傳動(dòng)，速度不高，故選用7級(jí)精度（GB10095-88）。查文獻(xiàn)[3]中小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪的材料選用45鋼（調(diào)質(zhì)）

74、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><b>　　按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)</b></p><p>　　由設(shè)計(jì)公式進(jìn)行計(jì)算，即</p><p><b>　　(4.20)</b></p><p>　?、俅_定公式內(nèi)的各計(jì)算參數(shù)<

75、/p><p>　　試選用載荷系數(shù)=1.25。</p><p>　　計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩</p><p><b>　　(4.21)</b></p><p>　　由文獻(xiàn)[3]中表10-7選取齒寬系數(shù)=1。</p><p>　　由文獻(xiàn)[3]中表10-6查得材料的彈性系數(shù)。</p><p&

76、gt;　　由文獻(xiàn)[3]中圖10-21d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></p><p>　　(4.22) </p><p><b>　　(4.23)</b></p><p>　　由文獻(xiàn)[

77、3]中圖10-19查得接觸疲勞壽命系數(shù)：，。</p><p>　　計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力</p><p>　　取失效概率為1％，安全系數(shù)S=1，得</p><p><b>　　(4.24)</b></p><p><b>　　(4.25)</b></p><p><b&g

78、t;　　②計(jì)算</b></p><p>　　試計(jì)算小齒輪的分度圓，代入[]中較小的值</p><p><b>　　(4.26)</b></p><p><b>　　計(jì)算圓周速度v</b></p><p><b>　　(4.27)</b></p><

79、;p><b>　　計(jì)算齒寬</b></p><p>　　由文獻(xiàn)[3]中表10—7取=0.6</p><p><b>　　(4.28)</b></p><p>　　計(jì)算齒寬和齒高之比b/h</p><p>　　模數(shù)： (4.29)&l

80、t;/p><p>　　齒高： (4.30)</p><p><b>　　(4.31) </b></p><p><b>　　計(jì)算載荷系數(shù)</b></p><p>　　根據(jù)v=0.125m/s，7級(jí)精度，由文獻(xiàn)[3]中圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)Kv=1.4；<

81、;/p><p>　　直齒輪，假設(shè)。由文獻(xiàn)[3]中圖10—3查得</p><p>　　由文獻(xiàn)[3]中表10-2查得兩段的齒輪的使用系數(shù)，</p><p>　　由文獻(xiàn)[3]中表10-47級(jí)精度、小齒輪相對(duì)支承懸臂布置時(shí)，</p><p><b>　　(4.32)</b></p><p><b>

82、　　將數(shù)據(jù)代入后得</b></p><p><b>　　(4.33)</b></p><p>　　由b/h=13.322,=2.79，查文獻(xiàn)[3]中圖10-13得=2.65 </p><p><b>　　故載荷系數(shù)</b></p><p><b>　　(4.34)<

83、;/b></p><p>　　按實(shí)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>　　(4.35)</b></p><p><b>　　計(jì)算模數(shù)</b></p><p><b>　　(4.36)</b></p><p><

84、;b>　　按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)計(jì)算公式</b></p><p><b>　　(4.37）</b></p><p>　?、俅_定計(jì)算公式內(nèi)的各計(jì)算參數(shù)</p><p>　　由文獻(xiàn)[3]中圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的彎曲疲勞

85、強(qiáng)度極限； </p><p>　　由文獻(xiàn)[3]中圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數(shù)，；</p><p>　　計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力</p><p>　　取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由下式得</p><p><b>　　(4.38)</b></p><p><b>　　(4.39)

86、</b></p><p><b>　　計(jì)算載荷系數(shù)K</b></p><p>　　(4.40) </p><p><b>　　查取齒形系數(shù)</b></p><p>　　由文獻(xiàn)[3]中表10-5查得，；</p><p><b>　　查取應(yīng)力校正系數(shù)&

87、lt;/b></p><p>　　由文獻(xiàn)[3]中表10-5可查得，；</p><p>　　計(jì)算大、小齒輪的并加以比較</p><p><b>　　(4.41)</b></p><p><b>　　(4.42)</b></p><p>　　由上式可得大齒輪的數(shù)值較大。&l

88、t;/p><p><b>　?、谠O(shè)計(jì)計(jì)算</b></p><p>　　(4.43) </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)，可取有彎

89、曲強(qiáng)度算得的模數(shù)2.62并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=3；按接觸強(qiáng)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(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><b>　　幾何尺寸計(jì)算</b></p><p><b>　?、儆?jì)算分度圓直徑&l

90、t;/b></p><p><b>　　(4.44)</b></p><p><b>　　(4.45)</b></p><p><b>　?、谟?jì)算中心距</b></p><p><b>　　(4.46)</b></p><p>

91、;<b>　?、塾?jì)算齒輪寬度</b></p><p><b>　　(4.47)</b></p><p><b>　　取。</b></p><p><b>　?、茯?yàn)算</b></p><p><b>　　(4.48)</b></p

92、><p>　　，合適。 (4.49)</p><p>　　由于軸的尺寸非常大，故將齒輪改為齒圈。其設(shè)計(jì)與一般齒輪設(shè)計(jì)時(shí)完全一樣的。</p><p><b>　　控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　硬件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　變頻器容

93、量選擇設(shè)計(jì)</b></p><p>　　變頻器容量的選用有很多因數(shù)決定，例如電動(dòng)機(jī)的容量，電動(dòng)機(jī)的額定電流，電動(dòng)機(jī)加速時(shí)間等，其中最主要的電動(dòng)機(jī)的額定電流。</p><p>　　表5.1 電機(jī)參數(shù)表 </p><p><b>　?、衮?qū)動(dòng)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)</b></p><p>　　對(duì)于連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的變頻器必須同時(shí)

94、滿足下列3項(xiàng)計(jì)算公式：</p><p>　　滿足負(fù)載輸出/kVA： (5.1)</p><p>　　滿足電動(dòng)機(jī)容量/kVA： (5.2)</p><p>　　滿足電動(dòng)機(jī)電流/A： （5.3)</p>

95、;<p>　　式中： 為變頻器的容量/kVA</p><p>　　負(fù)載要求的電動(dòng)機(jī)軸輸出功率/kw</p><p><b>　　電動(dòng)機(jī)額定電壓/v</b></p><p><b>　　電動(dòng)機(jī)額定電流/A</b></p><p><b>　　電動(dòng)機(jī)效率</b>&l

96、t;/p><p><b>　　電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)</b></p><p><b>　　電流波形補(bǔ)償系數(shù)</b></p><p>　　k是電流波形補(bǔ)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(yīng)有所增加。對(duì)PWM控制方式的變頻器，k約為1.05~1.1。</p><p>　?、?/p>

97、指定變頻器的啟動(dòng)加速時(shí)間</p><p>　　變頻器產(chǎn)品型號(hào)所列的變頻容量，一般以標(biāo)準(zhǔn)條件為準(zhǔn)，在變頻器過(guò)載能力以內(nèi)進(jìn)行加減速，在進(jìn)行急劇加速和減速時(shí)，一般利用失速防止功能，以避免變頻器跳閘，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)，必須事先核實(shí)編破器的容量是否能夠滿足所要求的加速時(shí)間，如不能滿足,則要選用加大一檔的變頻器容量。</p>

98、<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><b>　　(5.4)</b></p><p>　　式中： 為變頻器的容量/kVA</p><p>　　③指定變頻器的減速時(shí)間</p><p>　　降低變頻器的輸出頻率，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

99、，可使電動(dòng)機(jī)更快的減速。當(dāng)變頻器輸出頻率對(duì)應(yīng)的速度低于電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速時(shí)，電動(dòng)機(jī)就進(jìn)行再生制動(dòng)。在這種運(yùn)行狀況下，異步電動(dòng)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)換為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)電壓保護(hù)電路將會(huì)動(dòng)作并切斷變頻器的輸出，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。

100、在電壓星變頻器中，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升高到一定的電壓值，制動(dòng)三極管就回導(dǎo)通，使直流電壓通過(guò)制動(dòng)電阻放電，既電動(dòng)機(jī)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(dòng)電阻上消耗掉。</p><p>　　制動(dòng)電阻的選擇方法：</p><p><b>　　1)計(jì)算制動(dòng)力矩</b></p><p

101、><b>　　(5.5)</b></p><p><b>　　式中：動(dòng)力矩/</b></p><p><b>　　電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量/</b></p><p>　　折算至電動(dòng)機(jī)軸的負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量/</p><p><b>　　減速開(kāi)始速度/()</b>&l

102、t;/p><p><b>　　減速完了速度/()</b></p><p><b>　　減速時(shí)間/s</b></p><p><b>　　負(fù)載轉(zhuǎn)矩/</b></p><p>　　2)計(jì)算制動(dòng)電阻的阻值</p><p>　　在進(jìn)行再生制動(dòng)時(shí)，即使不加放電的制動(dòng)電

103、阻，電動(dòng)機(jī)內(nèi)部也將有20%的銅損被轉(zhuǎn)換為制動(dòng)力矩?？紤]這個(gè)因數(shù)，可以按下式初步計(jì)算制動(dòng)電阻的預(yù)選值。</p><p><b>　　(5.6)</b></p><p><b>　　式中：制動(dòng)電阻</b></p><p><b>　　直流電路電壓/V</b></p><p>　　對(duì)

104、200V級(jí)變頻器, =380V</p><p>　　對(duì)400V級(jí)變頻器, =760V</p><p><b>　　制動(dòng)轉(zhuǎn)矩/()</b></p><p>　　電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩/()</p><p><b>　　減速開(kāi)始速度/()</b></p><p>　　上式中，如果，則沒(méi)必

105、要加制動(dòng)電阻。</p><p>　　放電電路由制動(dòng)三極管和制動(dòng)電阻串聯(lián)而成，因此，制動(dòng)三極管本身允許通過(guò)電流就是放電電路的最大允許值。所以制動(dòng)電阻的最小值。</p><p>　　由上可見(jiàn)，制動(dòng)電阻的阻值應(yīng)由來(lái)決定。有的變頻器生產(chǎn)廠家在產(chǎn)品目錄中。給出制動(dòng)電阻最小值的參考值，可供用戶在選擇制動(dòng)電阻時(shí)參考。</p><p>　　3)計(jì)算制動(dòng)電阻平均消耗的功率/kW<

106、;/p><p>　　如前所述，電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)距的20%制動(dòng)轉(zhuǎn)距由電動(dòng)機(jī)內(nèi)部損失產(chǎn)生，所以可以按下式求得電動(dòng)機(jī)制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)電阻上消耗的平均功率：</p><p><b>　　(5.7)</b></p><p>　　=(5.76-0.22.2)1440</p><p><b>　　=0.802</b><

107、/p><p>　　由于三翼自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門是恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，故變頻器選用通用型的。又因?yàn)槿硇D(zhuǎn)門的轉(zhuǎn)速不允許超過(guò)額定值，電機(jī)不會(huì)過(guò)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(jì)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>　　傳感器與安全系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p&

108、gt;<p><b>　?、賯鞲衅鞯淖饔?lt;/b></p><p>　　傳感器是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將檢測(cè)感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。</p><p>　?、贏DS-A型門傳感器</p><

109、p>　　ADS-A型門傳感器是紅外線傳感器的一種，廣泛應(yīng)用于各種自動(dòng)門的檢測(cè)中。它的檢測(cè)范圍可調(diào)，輸出形式多樣，檢測(cè)精度高，抗干擾能力強(qiáng)，尤其在安全系統(tǒng)的檢測(cè)中被廣泛應(yīng)用。</p><p><b>　?、蹤z測(cè)傳感器的選用</b></p><p>　　檢測(cè)系統(tǒng)是由安裝于門口上面的四個(gè)傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其主要功能是感知人的進(jìn)出從而發(fā)出旋轉(zhuǎn)信號(hào)。紅外傳感器的選擇主要考慮

110、檢測(cè)范圍和輸出形式及其特點(diǎn)。ADS-A型門傳感器是較好的選擇。它的檢測(cè)范圍可調(diào)，安裝高度在門的設(shè)計(jì)高度范圍內(nèi)，其輸出形式為繼電器接點(diǎn)，經(jīng)轉(zhuǎn)換可以直接和控制器相連。那么此檢測(cè)傳感器就可以選擇這個(gè)。其性能參數(shù)見(jiàn)文獻(xiàn)[16]。</p><p><b>　?、馨踩到y(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　為防止三翼旋轉(zhuǎn)門在工作過(guò)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

111、定的安全系統(tǒng)。主要采用以下方式：紅外線防夾安全傳感器防止門扇與曲壁柱之間夾傷行人，當(dāng)人在門扇與曲壁立柱安全距離內(nèi)時(shí)，傳感器與接近開(kāi)關(guān)信號(hào)同時(shí)生效,門扇應(yīng)馬上停止。</p><p>　　1)防夾接近開(kāi)關(guān)的選用 </p><p>　　由于在出入口兩個(gè)防夾區(qū)域內(nèi)要安裝了防夾傳感器而防夾傳感器是用來(lái)感應(yīng)人是否處于防夾區(qū)域內(nèi)，而不知道是否門扇已經(jīng)靠近防夾區(qū)域內(nèi)，所以僅靠防夾傳感器是無(wú)法鑒別人是否即將

112、受夾或正在受夾。則需要一個(gè)接近開(kāi)關(guān)來(lái)判斷門翼也走到了防夾區(qū)域內(nèi)。如果在防夾區(qū)域內(nèi)，則接近開(kāi)關(guān)發(fā)出信號(hào)表示，如果此時(shí)有人進(jìn)入防夾區(qū)則有可能被夾。兩信號(hào)同時(shí)有效時(shí)，則使門停轉(zhuǎn)制動(dòng)。由于人的寬度一般在0.5m以下，可設(shè)此距離為接近開(kāi)關(guān)感應(yīng)距離。當(dāng)門翼靠近曲壁門柱0.5m時(shí)，接近開(kāi)關(guān)傳感器就可以發(fā)出信號(hào)。因此選擇光電式 BR系列接近傳感器,其型號(hào)為BPR100-DDT傳感器。其性能參數(shù)見(jiàn)文獻(xiàn)[16]。</p><p>　

113、　2)防夾傳感器的選用 </p><p>　　防夾傳感器是用來(lái)檢測(cè)人是否在防夾區(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。因此當(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，使門體無(wú)故停轉(zhuǎn)，而造成不必要的麻煩。因此可以選擇紅外線垂直防夾傳感器（即

114、把ADS-A型門傳感器調(diào)整為較小檢測(cè)角度并且垂直向下安裝）。紅外線防夾傳感器安裝在門的進(jìn)出口的兩個(gè)防夾區(qū)域內(nèi)，即進(jìn)出口的右邊立柱旁的華蓋上，其具體位置根據(jù)調(diào)節(jié)而定。</p><p><b>　　控制系統(tǒng)功能特點(diǎn)</b></p><p>　?、僮詣?dòng)轉(zhuǎn)停功能 來(lái)人時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)，并以正常轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，15s時(shí)無(wú)人進(jìn)出時(shí)，則自動(dòng)停轉(zhuǎn)。</p><p>　?、?/p>

115、防夾功能 當(dāng)門扇運(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，則門立即自動(dòng)停轉(zhuǎn)以防夾傷行人。行人離開(kāi)防夾區(qū)，門自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)。</p><p>　?、圩詣?dòng)變速功能 設(shè)定紅外線傳感器的檢測(cè)范圍，根據(jù)人行走的速度來(lái)自動(dòng)控制門的旋轉(zhuǎn)速度。</p><p>　?、苕i門功能 采用電磁鎖方式鎖門，只要轉(zhuǎn)動(dòng)鑰匙既可完成自動(dòng)鎖門工作，快捷方便。</p><p>　　

116、⑤急停功能 當(dāng)出現(xiàn)緊急意外事故十，按下急停按鈕，門立即停轉(zhuǎn)，解除急停信號(hào)，門又自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)。</p><p>　?、揠妱?dòng)機(jī)過(guò)載保護(hù)功能 當(dāng)電動(dòng)機(jī)過(guò)載時(shí)，門停轉(zhuǎn)并且指示燈閃爍報(bào)警。過(guò)載消除后門自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)。</p><p>　?、咦冾l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，門停轉(zhuǎn)并報(bào)警( 指示燈閃爍)，延時(shí)3s自動(dòng)復(fù)位。</p><p>　　控制

117、系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)控制原理</p><p>　?、匐姎饪刂葡到y(tǒng)接線方案 </p><p>　　圖5.1 控制系統(tǒng)接線圖</p><p>　　②傳感器設(shè)置方案 紅外線被動(dòng)式感應(yīng)器安裝于旋轉(zhuǎn)門的進(jìn)口和出口華蓋上，每處各安裝兩個(gè)紅外傳感器，感應(yīng)行人進(jìn)入門體，門扇馬上以正常的速度旋轉(zhuǎn)。紅外線防夾安全傳感器防止門扇與曲壁柱之間夾傷行人。當(dāng)門扇接近曲壁立柱時(shí)，感應(yīng)器與接近開(kāi)關(guān)信號(hào)同時(shí)生

118、效，門扇馬上停止。</p><p>　　PLC系統(tǒng)控制分析及地址分配設(shè)計(jì)</p><p>　?、俟?jié)點(diǎn)分析及機(jī)型的選擇 通過(guò)對(duì)旋轉(zhuǎn)門控制要求的分析，PLC控制輸入信號(hào)有22個(gè)，輸出節(jié)點(diǎn)共8個(gè)。按照預(yù)留15%-20%的節(jié)點(diǎn)數(shù)來(lái)計(jì)算，輸入節(jié)點(diǎn)至少要30個(gè)，輸出節(jié)點(diǎn)至少要10個(gè)。</p><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

119、有：開(kāi)關(guān)量輸入字節(jié)數(shù)：30×15=450</p><p>　　開(kāi)關(guān)量輸出字節(jié)數(shù)：10×8=80</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538個(gè)字節(jié)數(shù)容量。加上預(yù)留30%，有1K的程序容量足夠了。</p><p>　　由以上可得，同時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)性原則。 PLC產(chǎn)

120、品中OMRON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。在此系列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COM1-CPU11-E型PLC。由PLC型號(hào)主回路電壓AC（100～240）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以內(nèi)。故本系統(tǒng)選用直流輸出方式。</p><p>　

121、　表5.3 PLC性能參數(shù)表</p><p>　　②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?yún)?shù)要求。對(duì)急停、STOP、選擇普通按鈕開(kāi)關(guān)LA系。急停開(kāi)關(guān)為L(zhǎng)A2（紅色），STOP關(guān)為L(zhǎng)A2-A紅色（十字型）。</p><p>　?、垭娫吹倪x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,此電流是輸入口短接時(shí)產(chǎn)生

122、的最大電流(端口本身純存在阻抗)。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)定了輸入口接入的最大阻抗。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),需另配專用電源供電。</p><p>　　④熔斷器的選擇 為了保護(hù)電路（短路保護(hù)）需要有熔斷器FU

123、,選擇的依據(jù)是熔體的額定電流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>　?、葺敵瞿K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)，繼電器輸出價(jià)格便宜，使用電壓范圍廣。通電壓降小，承受瞬時(shí)過(guò)電壓和過(guò)電流的能力

124、較強(qiáng)，且有隔離作用，所以本設(shè)計(jì)選用繼電器輸出。</p><p>　?、掭斎胼敵隹诩岸丝诘谋Ｗo(hù)及分配 PLC輸入口電壓定額一般為接有直流24V有一些輸入口是不接電源輸出口的電壓定額常接工頻低壓交流電源和直流電源。當(dāng)輸入口端連接電感類設(shè)備時(shí),為了防止電路關(guān)斷時(shí)刻產(chǎn)生高電壓對(duì)輸入輸出口造成破壞,應(yīng)在感性元件兩端加接保護(hù)元件。對(duì)于直流電源,應(yīng)并接續(xù)流二極管,對(duì)于交流電路應(yīng)并接阻容電路。阻容電路中電阻可取51~120歐,電

125、容可以取0.1~0.47uF。電容的額定電壓應(yīng)大于電源的峰值電源,續(xù)流二極管可以選1A的管子,其額定電壓應(yīng)大于電源電壓的3倍。對(duì)PLC輸入端電阻分析，自帶電阻為3k歐,對(duì)于DC24V的電流為標(biāo)準(zhǔn)電流，對(duì)輸入口保護(hù)不需做特別處理。輸出為直流感性負(fù)載時(shí)，需在負(fù)載兩端并聯(lián)續(xù)流二極管或齊納二極管加以抑制。查有關(guān)資料時(shí)，在直流感性負(fù)載輸出時(shí)可選電流為1A左右的二極管，電阻約為50歐左右。本系統(tǒng)中輸出口選交流電源，電阻取65歐。 <