【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 . 根據(jù)前面的總體設(shè)計(jì)可知，旋轉(zhuǎn)門尺寸可按 90 系列的平開(kāi)門的尺寸進(jìn)行計(jì)算。 光企和勾起的長(zhǎng)度為： L=A2Lh 式 () =26132 2520 =2093mm 其中： L為光企或勾企的長(zhǎng)度， A 門凈高的高度 ， L 為門體上下所留的間隙，h為安裝門扇扁鋼的厚度。 上橫和下橫的寬度為： B=DW+B 式 () =1005+64 =1069 mm 其中： B 為上橫或下橫的寬度， L1 為門扇夾到金屬盤內(nèi)的距離。 而玻璃的長(zhǎng)度為 : L1=L2 b1+2 h1 式 () =20932 64+2 12 =1989mm 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。 玻璃的寬度為 : B1=B2 b1+2 h1 式 () =10692 64+24 =965mm 曲壁部分設(shè)計(jì) 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。 確定材料 由于曲壁上圓弧梁必須選用專用的鋁型材，根據(jù)中國(guó) 建材網(wǎng)選用 6063 專用弧形材，其截面如圖 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)文獻(xiàn) [6]選用 80 80180。 的角鋼。其截面形式如圖 所示。 圖 角鋼截面圖 圖 6063 鋁合金截面圖 由于曲壁玻璃必須做成圓弧形，必須選用專用玻璃。因此選用 8mm 弧形鋼化玻璃。 確定材料尺寸 根據(jù)表 查得四翼旋轉(zhuǎn)門直徑 198。 =3600mm，門出入口尺寸 C=2427mm,故對(duì)應(yīng)的圓 心角為： q =2arccos(C/2/198。 /2)=2arccos(2427/2/3600/2)=96 度。 則兩邊曲壁各對(duì)應(yīng)的圓心角應(yīng)為： 2 2曲 pqq = 式 () = 2 962p 84= 所以兩邊曲壁對(duì)應(yīng)的弧長(zhǎng)為： 2 3602rL 曲曲qp= 式 () 842 18 00 3. 143602 mm創(chuàng) ?== 則每扇曲壁的弧長(zhǎng)為： 42LLL 曲 角?= 式 () 131 4 102= m ?= 其中： L角 為角鋼的厚度， L曲 為曲壁的弧長(zhǎng)， r 為四翼旋轉(zhuǎn)門的半徑。 確定玻璃尺寸： 每一扇玻璃的弧長(zhǎng) ： 2 ( / 2 2 ) 360Lh 曲玻 qp= ? ? 式 () 842 (18 00 29 ) 4 4 103602? 創(chuàng) ?= 1320mm= 玻璃的高度為： h=A2 h22 h3 式 () =21632 752 12 =1989mm 其中： A 為門凈高度， h2 為 6063 鋁合金的截 面長(zhǎng)度， h3 為鋁合金夾玻璃的長(zhǎng)度。 80 80180。 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 可估算為 : h 角 =A+300+l 式 () =2163+300+230 =2693mm 其中： A 為門凈高度， l 為上下華蓋 的距離。 角鋼與 6063 專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 專用鋁合金與下華蓋也是通過(guò)螺釘連接的 華蓋的總體設(shè)計(jì) 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。 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) [6]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。 下華蓋的設(shè)計(jì)： 由表 查得旋轉(zhuǎn)門的外徑為 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 所示。 圖 下華蓋圖 上華蓋的設(shè)計(jì)： 由于旋轉(zhuǎn)門的外徑為 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)度來(lái)支撐電機(jī)的重量，則必須在鋼板上打鋼架。鋼架與鋼板通過(guò)焊接連接。由于電機(jī)的重量不大，故 根據(jù)文獻(xiàn) [10]選擇型號(hào)為 8 的熱軋槽鋼。具體尺寸如圖 所示。 圖 上華蓋圖 金屬盤與軸承支座的設(shè)計(jì) 金屬盤的設(shè)計(jì) 由表 查得旋轉(zhuǎn)門直徑 198。=3600mm， 單扇門半徑 DW=1005mm，故軸的直徑 D=198。2DWh=36002 100560=1530mm(其中 h 為門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)金屬盤，它一部分連接到軸上，一部分連接 到門體上，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 所示。 圖 金屬盤尺寸圖 為了讓門體固定在金屬盤上，需要使用兩根扁鋼，上下各一根。扁鋼的一部分與門體連接，另一部分與金屬盤連接。根據(jù)文獻(xiàn) [5]選用寬為 32，厚度為 10 的熱扎扁鋼。 軸承座的設(shè)計(jì) 旋轉(zhuǎn)門沒(méi)有固定軸承的地方，則需要設(shè)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 、 所示。 深8 圖 上軸承座圖 圖 下軸承座圖 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、 所示。 圖 下防塵蓋 圖 上防塵蓋 3 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 整個(gè)門體的傳動(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 ,而金屬盤將門扇與軸相連接，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。 各扇門的質(zhì)量計(jì)算 由于四翼旋轉(zhuǎn)門的四扇成對(duì)稱分布，其質(zhì)量完全一樣 ,所以計(jì)算一扇門的質(zhì)量，再乘以四就是整個(gè)門體的質(zhì)量。由文獻(xiàn) [7]查得鋁合金的線密度為 。 則每扇 門框的質(zhì)量為： m1=σ l 式 () =σ (2 L+2 B) = (2 +2 ) = 單扇門玻璃的質(zhì)量： m2=V 玻 ρ 式 () =1. 98 9 0. 96 5 0. 00 6 25 00創(chuàng) ? =29kg 單扇門的質(zhì)量： m=m1+m2 =29+ = 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。 各部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算 假設(shè)門扇為均勻的質(zhì)量體 ,其在寬度方向的面密度 s 可以用下式計(jì)算 , mRLs= 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： 22 2 221 02 12R mRJ r d m Lr d r r d rss= = = =蝌 ? 由平行軸定理知，門扇相對(duì)于軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為： 21()1 2 2m R RJ m L= + + 式 () 2 23 4 . 3 1 . 0 6 9 1 . 0 6 93 4 . 3 ( 0 . 7 3 3 )1 2 2180。= + ? = 其中： L1為旋轉(zhuǎn)門的中心到門扇的距離， R 為門體總的長(zhǎng)度。 旋轉(zhuǎn)門體的最大轉(zhuǎn)速為 6r/min,則角速度 26 /6 0 5w ra d spp180。==。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)門邊時(shí) ,門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 秒。所以電機(jī)的加速時(shí)間設(shè)為 秒。在 內(nèi)加速到 6m/min 速度 ,則角加速度 2 /5 rad spa = ,由于電機(jī)要帶動(dòng)門體轉(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 :mJa= .則可以算出旋轉(zhuǎn)門體的慣性力矩為 : 4MJa= 24 5 8 .5 3 6 9 .2 /5 Nmp= 創(chuàng) = 式 () 選擇電機(jī) 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)中電機(jī)所需功率按下式計(jì)算 : ()1000MWP kwa ah= 式 () 由電動(dòng)機(jī)至轉(zhuǎn)動(dòng)軸的傳動(dòng)總效率為： 431 2 3ah h h h= 創(chuàng) 式 () 式中 1h ， 2h ， 3h 分別為滾子軸承，齒輪，聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率。 取 1 = ， 2 = ， 3 = ，則 總的傳動(dòng)效率為： 430. 98 0. 97 0. 99ah = 創(chuàng) = 則可以計(jì)算出電機(jī)的功率： 3 6 9 .2 0 .4 51 0 0 0 0 .8 3P kwa ==180。 由于一般電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)速較大 ,一般在 1500r/min 左右。門體的最大轉(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 TB1T644292 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)。 由上面計(jì)算出所需電機(jī)功率為 。但是門體還應(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 .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 以上的電動(dòng)機(jī)才行。根據(jù)文獻(xiàn) [4]有以下幾種電機(jī)符合要求： 表 電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)方案 方案 型號(hào) 額定功率 (KW) 轉(zhuǎn) 矩 () 同步轉(zhuǎn)速 （ r/min) 滿載轉(zhuǎn)速 總傳動(dòng)比 齒輪傳 動(dòng)比 減速器 動(dòng)比 1 1500 1440 240 11 2 1007 1500 1440 240 43 3 1500 1440 240 59 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 擺線針輪減速器三相異步電機(jī)。其具體參數(shù)如圖 所示。 表 電動(dòng)機(jī)的參數(shù) 方案 型號(hào) 額定功率 (KW) 轉(zhuǎn)矩 () 同步轉(zhuǎn)速 （ r/min) 滿載轉(zhuǎn)速 總傳動(dòng)比 齒輪傳 動(dòng)比