本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 基于plc的自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門設(shè)計(jì)

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1、攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 1 緒論 1 緒論 1.1旋轉(zhuǎn)門的課題背景 自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門是樓宇設(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案，它可有效地防風(fēng)、防塵和隔

2、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)速是固定的，每個(gè)門翼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

3、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)于其他自動(dòng)門要好。由于自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門的人流量有限，通常在自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門兩側(cè)另設(shè)自動(dòng)或手動(dòng)平開(kāi)門，一方面增加通行能力，另一方面當(dāng)自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門出現(xiàn)故障時(shí)，不影響人的通過(guò)。但在靜態(tài)密封效果方面，自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門遠(yuǎn)不如其他自動(dòng)門，因?yàn)槠溟T體運(yùn)動(dòng)方式?jīng)Q定著只能使用毛條密封。 1.2國(guó)內(nèi)外旋轉(zhuǎn)門發(fā)展現(xiàn)狀 1.2.1國(guó)外旋轉(zhuǎn)門發(fā)展現(xiàn)狀 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)代化樓宇建筑的確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

4、BESAM 德國(guó)的多瑪、蓋澤 日本的納博克、寺岡等。 由于國(guó)外自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門發(fā)展較早，其技術(shù)也較為成熟。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) 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)

5、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。 1.2.2國(guó)內(nèi)旋轉(zhuǎn)門發(fā)展現(xiàn)狀 ①我國(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。旋轉(zhuǎn)門的廠家：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。 ②旋轉(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)，2008年北京申奧成功和WTO的加入。從本世紀(jì)開(kāi)始，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

6、好生活環(huán)境是裝飾業(yè)發(fā)展的巨大推動(dòng)力?，F(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。 55 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論

7、文) 2 方案確定 2 方案的確定 旋轉(zhuǎn)門主要設(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。 2.1方案一的設(shè)計(jì) ①框架總成： 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、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)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處于密閉狀態(tài);門扉玻璃采用（3+3）夾膠玻璃或6mm厚鋼化

8、玻璃，曲壁玻璃一般采用（4+4）夾膠玻璃，安全可靠。 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)。 ③控制系統(tǒng)：由單片機(jī)、變頻器、功能開(kāi)關(guān)組成。由可編程控制器PLC、變頻器、功能開(kāi)關(guān)組成。 ④檢測(cè)系統(tǒng)：由紅外傳感器實(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。 ⑤安全系統(tǒng)：主要有接觸和非接觸安全感應(yīng)器。 旋轉(zhuǎn)門入口立柱均裝有安全膠條，防止行人夾傷，自動(dòng)門入口右側(cè)立柱膠條內(nèi)裝有內(nèi)藏式防夾感應(yīng)器，如受擠壓門扉即馬上停止運(yùn)轉(zhuǎn)。膠條恢復(fù)正常，門扉則自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng);每扇門扉底邊膠條內(nèi)裝有內(nèi)藏式防碰感應(yīng)器，碰到物體或行人門扉立即停止運(yùn)轉(zhuǎn)。膠條恢復(fù)正常，門扉則自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)。 2.2

9、方案二的設(shè)計(jì) ①框架總成：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、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。 ②驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：由一個(gè)三相交流電機(jī)提供動(dòng)力，用減速器帶動(dòng)中心門軸驅(qū)動(dòng)。 ③控制系統(tǒng)：由可編程控制器PLC、變頻器、功能開(kāi)關(guān)組成。 ④檢測(cè)系統(tǒng)：由紅外傳感器實(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。 ⑤安全系統(tǒng)：主要有接觸和非接觸安全

10、感應(yīng)器。 旋轉(zhuǎn)門入口立柱均裝有安全膠條，防止行人夾傷，自動(dòng)門入口右側(cè)立柱膠條內(nèi)裝有內(nèi)藏式防夾感應(yīng)器，如受擠壓門扉即馬上停止運(yùn)轉(zhuǎn)。膠條恢復(fù)正常，門扉則自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng);每扇門扉底邊膠條內(nèi)裝有內(nèi)藏式防碰感應(yīng)器，碰到物體或行人門扉立即停止運(yùn)轉(zhuǎn)。膠條恢復(fù)正常，門扉則自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)。 2.3方案選擇 三翼旋轉(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)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4

11、m。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，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)是穩(wěn)定性，使用的可靠性很高，使用壽命長(zhǎng)。考慮到旋轉(zhuǎn)門在停止時(shí)一定耍密封，所以三翼旋轉(zhuǎn)門的每個(gè)分隔可以容納更多的人，可是門的凈開(kāi)口寬度較小。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。

12、 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 3 門體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3 門結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 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； 表3.1 門體尺寸 門旋轉(zhuǎn)直徑 3200mm 門凈高 A 2400mm 門總高 B 2710mm 門出入口尺寸 C 1430mm 門外徑D 3360mm 單扇門半徑DW 1315mm 圖3.1 門體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 3.1門結(jié)構(gòu)材料的選用

13、 門體主要包括門體骨架的材料和門體玻璃。 ①根據(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； 三翼旋轉(zhuǎn)門門扇 左邊框 選代號(hào) L090704 右邊框 選代號(hào) L090704 上橫 選代號(hào) L090706 下橫 選代號(hào) L090707 圖3.2 L090706型鋁型材

14、 圖3.3 L090707型鋁型材 圖3.4 L090704型鋁型材 ②門體玻璃的選用 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(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。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。 3.2門結(jié)構(gòu)尺寸的確定 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)。 根據(jù)以上節(jié)點(diǎn),可以計(jì)算

15、單扇門的相關(guān)尺寸為： 左邊框和右邊框的高度為： 式(3.1) =2400-225 =2350mm 式中：為門扇邊框高度尺寸，為門凈高度。 上橫和下橫的寬度為： 式(3.2) =1315mm 式中：為門扇寬度。 玻璃的實(shí)際高度為： 式(3.3) 式中： 為玻璃外顯示尺寸，，玻璃上下門邊尺寸。 實(shí)

16、際寬度為： 式(3.4) =1315-264212 =1211mm 式中：門扇上邊框安裝玻璃的寬度，玻璃邊框?qū)嶋H尺寸。 3.3中間軸的設(shè)計(jì)與軸承的選用 ①中間軸的設(shè)計(jì) 軸的直徑為：= 式(3.5) =3200-21315-23-216 =532mm 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。 由于軸是用來(lái)安裝軸承

17、、齒輪、門扇的，并且在軸向受到力不大。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)交貨的半徑為532mm,壁厚為8mm,定尺長(zhǎng)度為3000mm,中間軸在安裝軸承的兩端要車削1mm，并且達(dá)到530mm，尺寸精度為普通級(jí)。 ②軸承的選用 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(hào)為35000型，代號(hào)為3519/530。 安裝在軸上的

18、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(shè)計(jì)一個(gè)凹型臺(tái)，防止軸的向下滑動(dòng)和安裝時(shí)防止其他雜質(zhì)進(jìn)入軸襯內(nèi)。 圖3.5 下軸承座 3.4曲壁部分設(shè)計(jì) 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。 ①材料的選用 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。 ②材料尺寸的

19、確定 由于圓的內(nèi)圓半徑為1600mm,門口對(duì)應(yīng)的圓角為 則兩邊曲壁各對(duì)應(yīng)的圓心角應(yīng)： 式(3.6) 所以兩邊曲壁對(duì)應(yīng)的弧長(zhǎng)： 式(3.7) 玻璃尺寸的確定 玻璃的弧長(zhǎng)： 式(3.8) 玻璃的高度： 式(3.9) 曲壁立柱（）角鋼尺寸確定： 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：

20、 式(3.10) 頂部圓周鋼材尺寸的確定： 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)圓弧長(zhǎng)為： 式(3.11) 式中：d為旋轉(zhuǎn)門的旋轉(zhuǎn)直徑。 則每段內(nèi)圓弧長(zhǎng)： 式(3.12) 3.5華蓋的設(shè)計(jì) 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版構(gòu)成一個(gè)圓柱形體。其主要安裝軸承，電機(jī)，控制裝置等。 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

21、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。 ①華蓋底部設(shè)計(jì) 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。 圖3.6下華蓋尺寸圖 ②上華蓋的設(shè)計(jì) 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)，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。由于電機(jī)的重量不大，故用一般方鋼。其具體尺寸如下圖所示：

22、 圖3.7 上華蓋尺寸圖 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 4 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4.1軸和軸承設(shè)計(jì)計(jì)算 4.1.1軸的尺寸設(shè)計(jì) 由于軸承還沒(méi)有缺定出來(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徑向力的作用，故可以選擇圓錐滾子軸承。根據(jù)文獻(xiàn)[5]中預(yù)選雙列圓錐滾子軸承，型號(hào)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： 圖4.1 軸的結(jié)構(gòu)圖

23、 軸的質(zhì)量計(jì)算：由公式W=0.02491(D-S)S 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）。 M=WL (L為鋼管的長(zhǎng)度) = 式(4.1) =152.73kg 4.1.2軸承的選擇與驗(yàn)算 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= ==850.6N 軸向力的確定：Fa=Mg = =(152.73+449) 10

24、 式(4.2) =3487.3N 設(shè)定工作時(shí)間為87600小時(shí)(10年365天24小時(shí)) 由中間軸兩端按軸承的地方車削后d=530mm，由文獻(xiàn)[5]中表6-2-80預(yù)選雙列圓錐滾子軸承，型號(hào)為3519。其中e=0.41，Y1=1.6，Y2=2.5，Y0=1.6，Cr =2390KN。 當(dāng)==4.1大于0.41時(shí) 當(dāng)量動(dòng)載荷 Pr =0.45Fr +YFa =0.45850.6+2.53487.3 式(4.3) =9101.02N 查文獻(xiàn)[3]中表10-5得Y=Y2=

25、2.5 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 根據(jù)式C= (fh fd fT) Pe =(21.10.9) 9101.2 式(4.4) =12557.8N 軸承Cr=2390000N>12557.8N，故合適。 4.2軸的校核 在確定軸承的支點(diǎn)位置時(shí)，由文獻(xiàn)[5]中查取值。對(duì)于雙列圓錐滾子軸承，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。

26、 圖4.2 中間軸受力圖 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)算出軸的受力情況： ①水平面的受力分析 支反力 式(4.5) ②垂直面受力 支反力 式(4.6) ③彎矩的計(jì)算 式(4.7) ④扭矩的計(jì)算 T=225.4 式(4.8) 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)

27、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 = 式(4.9) =4.68MPa 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。 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。 4.3電機(jī)的確定 4.3.1確定各扇門的質(zhì)量 由于轉(zhuǎn)軸中心兩端是對(duì)稱的，以一邊門體計(jì)算即可。 鋁型材密度： 代號(hào)為L(zhǎng)090704的線密度為0.966 代號(hào)為L(zhǎng)090706的線密度為0.836 代號(hào)為L(zhǎng)0

28、90707的線密度為1.152 每扇門框的質(zhì)量： =2.36020.966+1.1350.836+1.1351.152 式(4.10) =8.053kg 式中：，，分別為各鋁型材的密度。 單扇門玻璃的質(zhì)量： = 式(4.11) 式中：為玻璃的體積，為玻璃的密度。 單扇門的質(zhì)量： 式(4.12) =40.82+8.053 =49kg 式中：為單扇玻璃的質(zhì)量，單扇門框的質(zhì)量。 4.3.2各部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算 假設(shè)門

29、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。 則門扇對(duì)中心慣量可用下式計(jì)算 式(4.13) 由平行軸定理知，門扇相對(duì)于軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為： 式(4.14) =56.6 （其中L1為軸的半徑） 4.3.3 慣性力矩的計(jì)算 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

30、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： 式(4.15) 4.3.4電機(jī)的確定 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)中電機(jī)所需功率按下式計(jì)算： 式(4.16) 由電動(dòng)機(jī)至轉(zhuǎn)動(dòng)軸的傳動(dòng)總效率為： 式(4.17) 式中,,分別為滾子軸承，齒輪，聯(lián)軸

31、器的傳動(dòng)效率。 取，，，則總的傳動(dòng)效率為： 式(4.18) =0.83 則可以計(jì)算出電機(jī)的功率 式(4.19) 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)較底，則電機(jī)應(yīng)適應(yīng)轉(zhuǎn)速較底的，根據(jù)相關(guān)的計(jì)算結(jié)果 可以選以下兩種電機(jī)。

32、 表4.1 電機(jī)參數(shù)表 方案 型號(hào) 額定功率 (KW) 轉(zhuǎn)矩 (N.m) 同步 滿載 轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)速 r/min) 總傳 齒輪傳 減速器 動(dòng)比 動(dòng)比 1 JCJ71-0.55 0.55 23.5 1500 1440 240 21.8 11 2 JXJ1-35-0.37 0.37 82.0 1500 1440 240 6.9 35 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

33、以選用一個(gè)JXJ系列齒輪減速三相異步電機(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)。 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)，可見(jiàn)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(jī)。 表4.2 電機(jī)參數(shù)表 型號(hào) 額定功率

34、(KW) 轉(zhuǎn)矩 (N.m) 同步 滿載轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)速 r/min) 總傳 齒輪傳 減速器 動(dòng)比 動(dòng)比 JXJ1-35-0.37 0.37 67.9 1500 1440 240 6.9 35 圖4.3 電機(jī)尺寸圖 表4.3 電機(jī)尺寸表 P E M n-d D2 D3 D4 D b h B 4 9 129 4-12 290 260 230 45 8 31 576 4.4

35、齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 4.4.1選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) 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)）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。 4.4.2按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由設(shè)計(jì)公式進(jìn)行計(jì)算，即 式(4.20) ①確定公式內(nèi)的各計(jì)算參數(shù) 試選用載荷系數(shù)=1.25。 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 式(4.2

36、1) 由文獻(xiàn)[3]中表10-7選取齒寬系數(shù)=1。 由文獻(xiàn)[3]中表10-6查得材料的彈性系數(shù)。 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。 由根據(jù)應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 式(4.22) 式(4.23) 由文獻(xiàn)[3]中圖10-19查得接觸疲勞壽命系數(shù)：，。 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為1％，安全系數(shù)S=1，得 式(4.24) 式(4.25) ②計(jì)算

37、 試計(jì)算小齒輪的分度圓，代入[]中較小的值 式(4.26) 計(jì)算圓周速度v 式(4.27) 計(jì)算齒寬 由文獻(xiàn)[3]中表10—7取=0.6 式(4.28) 計(jì)算齒寬和齒高之比b/h 模數(shù)： 式(4.29) 齒高： 式(4.30) 式(4.31) 計(jì)算載荷系數(shù)

38、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； 直齒輪，假設(shè)。由文獻(xiàn)[3]中圖10—3查得 由文獻(xiàn)[3]中表10-2查得兩段的齒輪的使用系數(shù)， 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)， 式(4.32) 將數(shù)據(jù)代入后得 式(4.33) 由b/h=13.322,=2.79，查文獻(xiàn)[3]中圖10-13得=2.65 故載荷系數(shù) 式(4.34) 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

39、 式(4.35) 計(jì)算模數(shù) 式(4.36) 4.4.3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)計(jì)算公式 式(4.37） ①確定計(jì)算公式內(nèi)的各計(jì)算參數(shù) 由文獻(xiàn)[3]中圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限； 由文獻(xiàn)[3]中圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數(shù)，； 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由下式得 式(4.38)

40、 式(4.39) 計(jì)算載荷系數(shù)K 式(4.40) 查取齒形系數(shù) 由文獻(xiàn)[3]中表10-5查得，； 查取應(yīng)力校正系數(shù) 由文獻(xiàn)[3]中表10-5可查得，； 計(jì)算大、小齒輪的并加以比較 式(4.41) 式(4.42) 由上式可得大齒輪的數(shù)值較大。 ②設(shè)計(jì)計(jì)算 式(4.43) 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

41、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 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)。 4.4.4幾何尺寸計(jì)算 ①計(jì)算分度圓直徑 式(4.44) 式(4.45) ②計(jì)算中心距

42、 式(4.46) ③計(jì)算齒輪寬度 式(4.47) 取。 ④驗(yàn)算 式(4.48) ，合適。 式(4.49) 由于軸的尺寸非常大，故將齒輪改為齒圈其設(shè)計(jì)。其設(shè)計(jì)與一般齒輪設(shè)計(jì)時(shí)完全一樣的。 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 5 控制系統(tǒng)部分設(shè)計(jì) 5 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5.1硬件設(shè)計(jì)

43、 5.1.1變頻器容量選擇計(jì)算 變頻器容量的選用有很多因數(shù)決定，列如電動(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。 表5.1 電機(jī)參數(shù)表 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 額定功率（W） 額定電流（A） 額定電壓（V） 效率（%） 功率因素 電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Y881-4 550 1.51 380 73 0.76 2.2 0.0018 0.6 ①驅(qū)動(dòng)一臺(tái)電動(dòng)機(jī) 對(duì)于連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的變頻器必須同時(shí)滿足下列3項(xiàng)計(jì)算公式： 滿足負(fù)載輸出/kVA：

44、 式(5.1) 滿足電動(dòng)機(jī)容量/kVA： 式(5.2) 滿足電動(dòng)機(jī)電流/A： 式（5.3) 式中： 為變頻器的容量/kVA 負(fù)載要求的電動(dòng)機(jī)軸輸出功率/kw 電動(dòng)機(jī)額定電壓/v 電動(dòng)機(jī)額定電流/A 電動(dòng)機(jī)效率 電動(dòng)機(jī)功率

45、因數(shù) 電流波形補(bǔ)償系數(shù) 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。 ②指定變頻器的啟動(dòng)加速時(shí)間 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。 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。 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：

46、 式(5.4) 式中： 為變頻器的容量/kVA 電流補(bǔ)償系數(shù),對(duì)PWM控制方式的變頻器,k約為1.05~1.1 電動(dòng)機(jī)效率 電動(dòng)機(jī)功率因數(shù) 電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速/(r/min) 電動(dòng)機(jī)軸上的飛輪力矩/() 電動(dòng)機(jī)加速時(shí)間/s 負(fù)載轉(zhuǎn)矩/() ③指定變頻器的減速時(shí)間 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，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

47、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。 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。 制動(dòng)電阻的選擇方法： 1)計(jì)算制動(dòng)力矩

48、 式(5.5) 式中： 動(dòng)力矩/ 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量/ 折算至電動(dòng)機(jī)軸的負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量/ 減速開(kāi)始速度/() 減速完了速度/() 減速時(shí)間/s 負(fù)載轉(zhuǎn)矩/ 2)計(jì)算制動(dòng)電阻的阻值 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。 式(5.6) 式中： 制動(dòng)電阻 直流電路電壓/V 對(duì)200V級(jí)變頻

49、器, =380V 對(duì)400V級(jí)變頻器, =760V 制動(dòng)轉(zhuǎn)矩/() 電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩/() 減速開(kāi)始速度/() 上式中，如果，則沒(méi)必要加制動(dòng)電阻。 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。 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。 3)計(jì)算制動(dòng)電阻平均消耗的功率/kW 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：

50、 式(5.7) =(5.76-0.22.2)1440 =0.802 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； 表5.2 變頻器參數(shù)表 變頻器型號(hào)JP6C

51、-T79 -0.75 適配電動(dòng)機(jī)功率/kW 0.75 額 定 電 流 額定容量/kVA 2.0 電壓/V 3相,380~440 額定頻率/Hz 50/60 額定電流/A 2.5 額定過(guò)載 短時(shí)間 額定電流的150%1min 電 源 相數(shù),電壓,頻率 3相,380~440,50Hz/60Hz 允許波動(dòng) 電壓10%~-15%,頻率5%~-5% 瞬間電壓降低范圍 310V以上,繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn) 所需電源容量/kVA 1.2

52、 輸 出 功 率 調(diào)整 最高頻率/Hz 50~400可變?cè)O(shè)定 基本頻率/Hz 50~400可變?cè)O(shè)定 啟動(dòng)頻率/Hz 0.5~60可變?cè)O(shè)定 載波頻率/Hz 2~6可變?cè)O(shè)定 精度 模擬設(shè)定 設(shè)定分辨率 模擬設(shè)定 控 制 電壓/頻率特性 用基本頻率可變?cè)O(shè)定320~440V 電矩提升 自動(dòng):按照負(fù)載轉(zhuǎn)矩,調(diào)整至最佳 手動(dòng)設(shè)定:0.1~20.0編碼設(shè)定 啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 150%以上(轉(zhuǎn)矩矢量控制) 制 動(dòng) 制動(dòng)轉(zhuǎn)矩 100%以上 可選使用時(shí) 150%以上(用DBR時(shí)) 直流制動(dòng) 可設(shè)定制動(dòng)開(kāi)關(guān)開(kāi)始頻率,時(shí)間等

53、 外殼防護(hù)等級(jí) IP40 冷卻方式 自冷 質(zhì)量/kg 2.4 5.1.2傳感器與安全系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ①檢測(cè)傳感器的選用 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)出開(kāi)門信號(hào)。紅外傳感器的選擇主要考慮檢測(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)，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]。 ②安全系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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)，那么就需要配置一定的安全系統(tǒng)。主

54、要采用以下方式。紅外線防夾安全感應(yīng)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)，感應(yīng)器與接近開(kāi)關(guān)信號(hào)同時(shí)生效,門扇應(yīng)馬上停止。防撞膠條安裝于入口右側(cè)門立柱上，膠條內(nèi)裝有內(nèi)藏式感應(yīng)器，如遇物體碰撞或受壓，門扇馬上停止轉(zhuǎn)動(dòng)，防止夾傷行人，膠條內(nèi)感應(yīng)器恢復(fù)正常后，轉(zhuǎn)門也隨之恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。每扇門扉底邊裝有全開(kāi)寬內(nèi)藏式感應(yīng)器，如碰到物體或受壓，門扇馬上停止轉(zhuǎn)動(dòng)，防止門扇打倒行人，膠條內(nèi)感應(yīng)器恢復(fù)正常后，轉(zhuǎn)門也隨之恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。此外，還采用了4只測(cè)量范圍為5mm 的電感式接近開(kāi)關(guān)。接近開(kāi)關(guān)用于防夾位置區(qū)域設(shè)定、直流制動(dòng)封門及鎖門定位。 1)防夾接近開(kāi)關(guān)的選用 由于在出入口兩個(gè)防夾區(qū)域

55、內(nèi)要安裝了防夾傳感器。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)，則接近感應(yīng)器發(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)此距離為接近感應(yīng)器感應(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]。 2)防夾傳感器的選用 防夾傳感器是用來(lái)檢測(cè)人是否在防夾區(qū)

56、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。因此可以選擇紅外垂直防夾傳感器。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?；谝陨蠗l件,可以選用型號(hào)為BX15M-TFR。其性能參數(shù)見(jiàn)文獻(xiàn)[16]。 3)直流制動(dòng)接近開(kāi)關(guān)選用 由于當(dāng)電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)時(shí)，門要停在指定的位置，而門停轉(zhuǎn)時(shí)，電機(jī)要先

57、停轉(zhuǎn)而門體有一定慣性而使得門無(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)門靠近門停位置時(shí)，就產(chǎn)生信號(hào)發(fā)出制動(dòng)信息，使門體在這個(gè)位置。接近開(kāi)關(guān)的感應(yīng)距離過(guò)大，會(huì)使門制動(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，則使門停超過(guò)門應(yīng)停的位置。根據(jù)相關(guān)自動(dòng)門產(chǎn)品類型，可選用CR系列電容圓柱型接近開(kāi)關(guān)為8mm的型號(hào),PNP輸出。其性能參數(shù)見(jiàn)文獻(xiàn)[16]。 4)鎖門接近開(kāi)關(guān)的選用 當(dāng)鎖門時(shí)，為了讓門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)鎖門位置的臨近，發(fā)出鎖門信號(hào)使門體精確停在這個(gè)位置便于我們上電磁鎖和機(jī)械鎖，而無(wú)需人再來(lái)推門體使其準(zhǔn)確停位。接近開(kāi)關(guān)的感應(yīng)距離過(guò)小都

58、到不了門體的精確停位，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)門產(chǎn)品類推，可選用5mm感應(yīng)距離高周波振動(dòng)角柱型接近開(kāi)關(guān)?？蛇x擇型號(hào)為PS12-4DN，常開(kāi)觸點(diǎn)，PNP輸出，三線連接。其性能參數(shù)見(jiàn)文獻(xiàn)[16]。 5)防碰撞傳感器的選用 防碰傳感器主要時(shí)為了防止人和門的速度不一致時(shí)，旋轉(zhuǎn)門翼打到行人；而防撞傳感器則是為了防止人因不小心撞在門體的立柱上，而引起旋轉(zhuǎn)門體旋轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)撞傷行人。其采用接觸式傳感器防夾安全帶來(lái)實(shí)現(xiàn)，它是以向其施加垂直壓力致使觸帶內(nèi)的導(dǎo)電體互相接觸，這導(dǎo)致電阻和電流改變而產(chǎn)生開(kāi)關(guān)信號(hào)的。防碰傳感器安裝在兩扇旋轉(zhuǎn)門翼的底部，而防撞傳感器安裝在門體的立柱上。選用型號(hào)AS

59、R-001。其性能參數(shù)見(jiàn)文獻(xiàn)[16]。 6)接近開(kāi)關(guān)的選用 而鎖門接近開(kāi)關(guān)則時(shí)為了看門翼是否靠近門的鎖門位置，因此應(yīng)該安裝在門安裝電子鎖的位置附近。選用型號(hào)ASR-002。其性能參數(shù)見(jiàn)文獻(xiàn)[16]。 5.1.3控制系統(tǒng)功能特點(diǎn) ①變速功能 旋轉(zhuǎn)門設(shè)有低速，中速，高速三種旋轉(zhuǎn)速度，分別對(duì)應(yīng)殘疾，middle和high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。 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)速動(dòng)轉(zhuǎn)，15s時(shí)無(wú)人進(jìn)出，則自動(dòng)停轉(zhuǎn)并封門。 ③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。

60、行人離開(kāi)防夾區(qū)，門自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)。 ④防撞功能 行人緊靠右側(cè)立柱或遇到物體碰撞右側(cè)立柱,則旋轉(zhuǎn)門馬上停轉(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,自動(dòng)門恢復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)。 ⑤防碰功能 行人在旋轉(zhuǎn)門內(nèi)通行過(guò)程中，如遇到門扇碰到行人腳后跟，則門立即停轉(zhuǎn)，以防止碰傷行人。行人離開(kāi)門扇，門自動(dòng)恢復(fù)旋轉(zhuǎn)。 ⑥鎖門功能 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。 ⑦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)。 ⑧暫停功能(STOP鈕) 與急停功能相當(dāng)，不同的是按STOP鈕后，必須用殘疾，middle和high三個(gè)按鈕中的一個(gè)進(jìn)行

61、恢復(fù)。 ⑨殘疾優(yōu)先功能 當(dāng)按下殘疾按鈕后，30s內(nèi)門始終以2r/min的速度低速運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)按middle和high鈕無(wú)效，以確保殘疾人安全通過(guò)。30s后來(lái)人，門自動(dòng)以正常速度運(yùn)轉(zhuǎn)。 ⑩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)。 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，門停轉(zhuǎn)并報(bào)警( 指示燈閃爍)，延時(shí)3s自動(dòng)復(fù)位。 漏電保護(hù)。 5.1.4 控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)控制原理 ①電氣控制系統(tǒng)接線方案 圖5.1 控制系統(tǒng)接線圖 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，

62、感應(yīng)行人進(jìn)入門體，門扇馬上以正常的速度旋轉(zhuǎn)。紅外線防夾安全感應(yīng)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)生效，門扇馬上停止。防撞膠條安裝于入口右側(cè)門立柱上，膠條內(nèi)裝有內(nèi)藏式感應(yīng)器，如遇物體碰撞或受壓，門扇馬上停止轉(zhuǎn)動(dòng)，防止夾傷行人。膠條內(nèi)感應(yīng)器恢復(fù)正常以后，轉(zhuǎn)門也隨之恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。沒(méi)扇門扉底邊裝有全開(kāi)內(nèi)藏式感應(yīng)器，如碰到物體或受壓，門扇馬上停止轉(zhuǎn)動(dòng)，防止門扇打倒行人。膠條內(nèi)感應(yīng)器恢復(fù)正常后，轉(zhuǎn)門也隨之運(yùn)轉(zhuǎn)。此外，還采用了四只測(cè)量范圍為5mm的電感式接近開(kāi)關(guān)。接近開(kāi)關(guān)用于防夾位置區(qū)域設(shè)定，直流制動(dòng)封門及鎖門定位。 5.1.5 PLC系統(tǒng)控制分析及地址分配設(shè)計(jì)

63、 ①節(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)，輸出接點(diǎn)共8個(gè)。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30個(gè)，輸出接點(diǎn)至少要10個(gè)。 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)：3015=450 開(kāi)關(guān)量輸出字節(jié)數(shù)：108=80 系統(tǒng)推斷定時(shí)器/計(jì)數(shù)器字節(jié)數(shù)：81=8 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。 由以上可得，同時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)性原則。 PLC產(chǎn)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

64、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。 表5.3 PLC性能參數(shù)表 性能指標(biāo) COM1-CPU11-E 程序存儲(chǔ)容量 3.2KB 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量 1KB I/O電數(shù) 128位 指令類型 117種指令 基本指令執(zhí)行時(shí)間 0.5us~1.5us 擴(kuò)展I/O模塊數(shù)量 7塊

65、記時(shí)/記數(shù)區(qū) 512記時(shí)器/記數(shù)器 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、middle、high、殘疾開(kāi)關(guān)，選擇普通按鈕開(kāi)關(guān)LA系。Middl、high、殘疾、開(kāi)關(guān)為L(zhǎng)A2，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）。 ③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)電流是輸入口短接時(shí)產(chǎn)生的最大電流(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

66、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),需另配專用電源供電。 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,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。 ⑤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。 ⑥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。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)電流的能力較強(qiáng)，且有隔離作用。但繼電器有舢點(diǎn)；壽命較短，且響應(yīng)速度較慢，適用于動(dòng)作不頻繁的交直流負(fù)載。當(dāng)驅(qū)動(dòng)