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自動平移門的機械結構

發布時間:2015/11/6 14:18:27

從機械結構上看,自動平移門的基本組件是導軌、滑輪及傳動皮帶。由于這三個部分與自動門的運行直接有關,是自動門正常使用條件下的易損件,其結構設計、材質、加工精度、安裝和調節精度決定了其維修保養要求和使用壽命。自動平移門電氣組件的壽命主要與不當使用和偶然事故有關.稍后再述。


(1)自動平移門的導軌及滑輪結構


長期以來,自動平移門滑軌的設計完全不同于非自動平移門滑軌的設計。后者通常有兩道水平方向的平行滑軌,兩個(或四個)滑輪通過中間的連接件與懸掛的***門體相連,***門體的重心恰好在兩道滑軌的***力之間,形成穩定的"正懸掛",這種穩定的結構可以達到很好的穩定性和靜音效果。但是,自動平移門的滑軌由于要兼顧與門框的固定、門體吊掛及調節、電氣組件的安裝和外飾蓋板的安裝等功能,所以最簡單的辦法就是將滑軌設計成單側滑道,門體在一側通過滑輪側向吊掛在滑軌上,形成側懸掛。這種設計的優點是安裝和調節門體方便、維修也容易。但是,這種設計有許多致命的弱點。***.因為是側懸掛結構,對門體向上的***力都在一條線上,門體重心由于安裝精度的誤差和風力的影響.使門體不僅形成靜態側擺也產生動態側擺。為此.這種動動門門體下部的導向塊,通常稱為"止擺塊",就使用一種軸承,軸承直徑小于門體下部導槽,使門體在兩方向擺動的條件下依然可以運行。這種側擺產生的震動在使用效果上表現為噪音,其后果必然導致滑輪和導軌的磨損。***,這種側懸掛結構使導軌和滑輪處于完全的開放狀態,因此必然容易積累塵土,積塵使導軌和滑輪之間產生嚴重磨損。所以使用這種自動門必須注意保養和維護。第三,滑輪與導軌上部間隙容易使門體滑落,使用的安全性得不到保證。所以選擇這種自動門必須注意自動門的抗風壓強度,第四,這種不穩定的運行使驅動器負載不斷變化,對電氣組件的使用壽命影響極大。


這種結構設計的自動平移門的質量取決于導軌鋁合金型材的材質、精度、強度、滑輪的材質及加工精度,以及門體吊掛件的設計和加工精度是否可以有效地減少安裝誤差。由此可以解釋為什么歐洲特別是德國的同類自動門產品比較可靠。因為那里的基礎工業.特別是鋁合金加工的平均水平較高。


這種結構的自動平移門安裝和調試的關鍵是提高精度,即導軌的平直度和水平度,門體的兩個吊掛點所形成的直線與導軌的平行度和垂直度,***限度地減少門體的靜態側擺。在自動門投入使用后,尤其是初期,經常調節門體,修正運行產生的誤差。另外,要嚴格***門體重量,不能超過自動門的額定負重。通常在三個月最多一年內要對自動門進行全面的清理和調整。


為了解決側擺的問題,歐洲高檔自動平移門的導軌采用了垂直雙導軌的結構設計。這種結構不僅有效地緩解了動態側擺的問題,同時也在一定程度上解決了門體安全性的問題。更重要的是,這種結構極大地減少了滑輪的動態磨損。這一點將在滑輪部分詳細論述。這種垂直雙導軌根據門體受力情況對截面曲線進行加強設計,可以使門機單扇門重量達到200公斤。


***的自動平移門導軌采用水平雙導軌設計.使門體重心處于水平雙導軌的兩個***點之間,形成正懸掛。導軌開口朝下,并配以雙側密封毛刷,形成密封式導軌.避免積塵對導軌及滑輪的磨損。這種結構設計的關鍵在于如何解決導軌安裝和傳動及電氣組件的固定問題。水平雙導軌的結構在使用效果上的***優點是靜音,因為它徹底解決了側擺的問題從而達到了運行中***的動態穩定性。實現了一定程度的免維修承諾。


2)導軌及滑輪的動態磨損


滑輪的動態磨損不僅指滑輪在導軌上做勻速運動條件下的磨損,而更重要的是指自動平移門短距離往返加速運動中滑輪的磨損。一般而言,滑輪在低勻速運動過程中,磨損極小,因為滾動磨擦系數比滑動磨擦系數小得多。但是自動平移門的運行特點是,在很短的時間里,從靜止狀態加速***每秒0.4-0.7M,然后再減速直到門停止在最終位置。由于門體運行是由固定在門機上的驅動電機通過傳動齒輪帶動皮帶來實現的,其情景非常類似于汽車的急速起動和剎車,前面或后面的滑輪會有很大的向下的壓力,因此加大了磨擦力。如果導軌上有積塵,滑輪的磨損就會更大。另外,因為自動平移門的行程是固定的,所以對滑輪的磨損部位也相對固定,長期未更換的滑輪會被磨損成三角弧形。門體在運行中形成上下跳動,產生很大噪音。這種情況如果繼續下去,鋁合金導軌就會成為波浪狀,開關門速度降低,電器部件負荷增大,直***門機徹底報廢。普通自動平移門如果安裝和維護不當,這個報廢過程可能在一年內就完成。鋁合金導軌的精度和強度較低。加上使用頻率高.會使報廢過程大幅度加快。



必須找到系統的解決方案才能徹底避免這一問題。首先必須提高鋁合金型材的質量,即保證導軌的強度.耐磨性和平直度:然后要選擇自潤滑性好的滑輪材質,因為導軌上下不能加潤滑劑,潤滑會加速灰塵的積累。高檔自動平移門的滑輪都采用特殊的尼龍滑輪,強度高、耐磨性好、自潤滑性好,同時還能有一定的減震效果。


然而,如何通過滑輪組合的結構設計從動態過程的角度提出根本性的解決方案是問題的關鍵。市場上最簡單的滑輪組合是單滑輪結構,即一個滑輪連接一個門體吊掛件,一個門體由兩個滑輪來懸掛和驅動,這種最原始當然也是最經濟的設計,完全不能解決滑輪和軌道的磨損問題;由兩個滑輪連接一個門體吊掛件,使-個門體由四個滑輪來懸掛和驅動,分散了磨擦力,提高了門體的穩定性,可以說提高了自動門的一倍使用壽命,但最多也只是解決了問題的一半。在垂直懸掛垂直雙導軌的結構設計中。每一個門體吊掛件有兩個滑輪懸掛在朝上的***導軌上,另有兩個滑輪與朝下的導軌相接觸,使-個門體由四個滑輪來懸掛和驅動,另有四個滑輪來穩定門體,進一步分散了磨擦力,避免類似汽車起動和剎車過程中前后輪的壓力不均,在水平和垂直兩個方向減少了門體的擺動和震動,這種結構較之側懸掛雙滑輪給構又提高了幾乎一倍的使用壽命、而且大幅度地降低了運行噪音。


在正懸掛水平雙導軌的結構設計中,每一個門體吊掛件有兩組各兩個滑輪懸掛在兩條朝上的***導軌上,使一個門體由八個滑輪來懸掛和驅動,進一步分散了磨擦力,這種設計使減小滑輪直徑從而減小門機體積成為可能。這一點的重要性在于可以為不同建筑風格***風格不同的窄型自動平移門。


(3)齒型皮帶


為了提高傳動的機械效率,自動平移門的傳動都采用齒型皮帶。低檔自動平移門傳動皮帶的齒型為直角,因此齒型高度有限、當皮帶張緊后以及門機加速度運行時,皮帶的齒距會產生變化,因而導致皮帶磨損。低檔自動平移門的皮帶是易損件,需定期更換:否則,不僅會提高功率損耗而且會導致皮帶斷裂。歐洲高檔自動平移門的皮帶直接采用汽車散熱器風扇傳動皮帶。極其耐用,現齒型截面為曲線設計,增加了齒型的高度,提高了皮帶與傳動齒輪的吻合度,從而提高了機械效率。皮帶底部采用尼龍線加強,減少了齒距變形,提高了使用壽命。


***的傳動皮帶是經過數組鋼絲加強的尼龍皮帶,這種皮帶的齒表面附著一層尼龍布.便曲線狀的齒型表面不僅與傳動齒輪嚴格吻合,而且減少了滑動的可能性。尼龍皮帶內部的加強鋼絲幾乎避免了齒距變形,同時也避免了斷裂的可能性,使傳動皮帶成為不可損部件。


2.自動平移門的電氣組件


(1)變壓器


變壓器可以說是自動平移門中最簡單的電氣組件。但是高檔自動門在變壓器的輸出端加了一個保險管。在電機過載時對控制器***保護,提高了系統的安全性。


(2)驅動電機及其過熱保護


高檔自動平移門的驅動電機采用無刷調速電機。功率大、可調性高。為了保證門體開關速度的精度,驅動電機配有轉速編碼器。

電機的過熱保護裝置是延長門機使用壽命的關鍵。


(3)鎖


鎖功能是自動門實現門控和連接門禁系統的基本條件。自動平移門的鎖有兩種:普通自動平移門采用電磁鎖,通過鎖住齒型皮帶來實現鎖的功能:重型自動平移門采用機電鎖,直接鎖住門體吊掛件,鎖的關鍵在于,當門被鎖住后。要給控制器一個信號,使門內不會在門被鎖住的情況下再啟動,以免損壞門機。另外要實現與門禁系統的連接,控制器必須能夠使開門動作與開  鎖動作相協調,確保操作無誤。高擋自動門可以實觀在開門信號輸出之前1/1O秒輸出開  鎖信號,這種特性對于自動平開門特別重要,如果達不到這種水平的同時還要加鎖,就很容易引起故障。所以,一般低檔自動門在要求加鎖時,需加裝特殊的電路模塊。


(4)控制器


控制器是自動門的心臟,自動門控制器的發展與現代工業自動化和集成電路的發展同步,經歷了由模擬似電路到微處理器的發展過程。數字化程序控制使現代自動平移門在控制和使用的各個方面都產生了質的飛躍。


以下關于控制器的討論主要是基于集成電路控制器的各種功能。控制系統的基礎功能是其學習程序。因為不同規格的門體、不同的開啟寬度和不同的系統運行狀態都會對自動門的使用產生影響,因此高檔自動門的控制系統都設計有在正常使用前必須執行的學習程序,用以檢測整個系統的狀態、儲存系統的各種參數以確定運行數據。長期不使用、檢修、改選等情況都可能導致系統參數的改變,因此高檔自動門在每次通電后都自動執行學習程序。


系統狀態參數確定后,控制器必須能夠調節自動門的各種運行狀態,如開門速度、關門速度、保持開啟時間、關門力量等。高檔自動平移門的可調節功能可以達到30余種。比較特殊的狀態控制有以下幾種


①緊急狀態

這里所涉及的不是專為緊急狀態下工作的自動門。如防火通道門、緊急逃生門、可推開式自動門,而是指在緊急狀態(停電時的狀態)的公共區域的自動門,按防火要求,一般應能夠在斷電時保持開啟狀態,或能夠用手很容易地打開。使人員在緊急情況下可以順暢地逃離現場。高檔自動門都有一個開關,用以設定斷電時開門還是斷電時關門。


②門禁系統與緊急狀態

自動門加裝機械鎖有很多弊端。首先是降低了自動化程度,給使用者帶來不便,在大型公共場所,根本不能實現集中控制。最嚴重的是如果由于誤操作或其他原因使門機在鎖被打開前通電,門機在感應信號后開始驅動門體,就會形成過載。嚴重的可能燒毀電機。


門禁系統就是使鎖門實現自動化的處理方案。門禁系統是在非公共區域防止非授權開門,提高保安性。但是為了滿足防火要求。還必須要在緊急狀態時可以將門打開。在特殊條件下,例如:公室在下班鎖門后不希望不速之客的進入、而自動門在上班時又應具有斷電開門的緊急狀態功能,因此,自動門應達到這樣的水平:末鎖門的情況下,如果斷電,門即打開:一旦鎖住。斷電時門也要保持鎖門狀態。這樣就可以防止有人在未經授權的條件下,試圖利用斷電來打開門:所以,鎖功能如果不能在程序設計中予以合理的安排,就會發生偶然性開門,這是非公共區域所不允許的。因此,非公共區域的自動門應有消防人員能夠控制的緊急開門的鑰匙開關。這是自動門的保安性功能與緊急狀態功能的折中。


③自動反向功能與偶然狀態


高檔的自動平移門(包括全電動自動平開門)的控制器,都設有自動反向功能的程序:不管開啟或關閉過程中,當門體運動方向上遇到障礙物或人時,門體會自動向相反方向運動。這是一個非常重要的保護功能,在防止碰人或物的同時,保護自動門機不會因過載而燒壞。然后,門體在退回時自動執行學習程序,重新檢測并記錄系統參數,看上去就象是在檢查一下障礙物移開沒有。但是在執行學習程序時,不能有任何信號干擾:否則,微處理器將繼續執行學習程序。如果長時間未能恢復正常,就會出現故障或功能異常。


在通過人員的***的環境中,自動反向功能可以作為安全性功能來防止碰人和夾人,但在大人員流量的公共區域。安全性功

能應該特殊考慮。


④互連鎖功能


在隔離外部環境要求較高的區域(如密封車間)的入口處通常安裝雙層自動平移門。為了防止兩道門同時打開,就會提出互連鎖的功能要求,即只有當一扇門關閉以后,另一扇門才能開啟。過去實現這種功能。需要設計特殊的連接電路。集成電路控制器中通常已設計了該功能的程序,并留有備用接線端子。***的集成電路控制器可以在兩道自動平移門之間互連期端子連接后,根據需要選擇或取消此功能。該功能也可以用于自動門與風幕的連接。


集成電路的控制器都有系統狀態檢測功能。過去狀態檢測的結果用四個顯示燈以長短閃亮的順序組合的編碼來顯示,最多可以顯示15種系統故障。最近的發展是以數字化顯示,可顯示系統故障達40余種,實現了對自動門系統的全面監測,保證了及時方便地排除障。防止門機"帶傷工作",從而延長使用壽命。模擬電路實現功能改變的辦法是設置電橋,各接線端子多頭接線的機率較高。因此要求自動門安裝調試人員必須具有極高的弱電知識和經驗,而且還必須接受專門的培訓。數字化控制的集成電路控制器各種附加功能程序化并具有專用的預留端子,減少了接線錯誤的可能性。


(5)程序控制器


程序控制器是用戶根據需要對自動門運行狀態進行選擇的裝置。自動平移門的運行狀態有全自動狀態:即當人接近自動門時,門就打開,人離開后,門自行關閉;保持開啟或常開狀態;鎖門狀態。高檔自動門還有單向出即只出不進狀態,對有時間***的公共場所非常適用。冬季半開門狀態對大型建筑外門非常實用,在冬季門只開啟全開口寬度的-半,達到減少進風的目的。


最簡單的程序控制器是三位雙控開關,自動/常開/斷電。開關式程序控制器最多可見到控制5種狀態,即自動、常開、鎖門、單向出和窄開門狀態。更復雜的程序控制鍵可以配系統監測顯示燈,通過一組連線將檢測結果顯示出來。


國際上程序控制鍵朝著實現功能調節的方向發展。最初,程序控制鍵上安排了如開門速度等簡單參數的調節按鈕,但是如果長此發展下去,程序控制鍵的復雜程度會越來越高、連線越來越高,徹底的解決方案是放棄開關式程序控制器,采用總線控制,使程序控制鍵能夠實現輸入指令及展示輸出結果的功能。***的程序控制器已經可以實現所有控制、調節和顯示功能。


既然程序控制器己達到了極高的可操作性,防止無關人員的非授權操作、鎖定程序控制器成為必需。旋鈕的開關式程序控制器采用鎖芯鑰匙代替旋鈕,實現了鎖定。而***的數控式程序控制器是通過觸點信號封閉程序控制鍵的操作功能,同時又不影響狀態顯示,觸點信號可以通過觸點鎖或按鈕來實現。


3、自動平移門的門體密封


自動平移門體解決密封性的問題比較復雜,密封隔熱效果較好的是有框中空玻璃門扇。目前***的有框中空玻璃門扇對密封問題進行了系統的解決。***,盡量減少門扇上邊緣與滑軌之間的縫隙:***.固定扇邊緣和***扇外緣都加裝鋁合金型材,實現壓式接觸。固定扇邊緣的鋁合金型材除了用于安裝密封膠條外,還可安裝安全光柵:第三,雙扇***門體的接觸邊,設計了對插式密封膠條:第四,***扇底部設密封毛條。為了解決無框玻璃門美觀但下密封的矛盾,歐洲***研制出了全隱框中空玻璃門扇。這種門體的特點是將所有門體固定和密封裝置都通過特殊的粘膠技術夾在兩抉平板玻璃之間。


4、自動平移門的安全配置


在歐洲,有許多標準都對自動門的安全性功能進行了細致且明確的規定,這些安全性功能的目的是防止自動門在按預設程序動作時不能對特殊情況作出適當反應,從而發生傷人情況。自動平移門的安全配置就是紅外安全光柵,安裝在兩側固定扇的門框上,當門中間有人停留時,紅外線接收器收不到發射器的紅外線時,控制器識別為門中間有人,于是停止關門。


5、自動重疊門與圓弧門


從原理上自動重疊門、自動圓弧門與自動平移門是相同的。自動重疊門只比自動平移門多了一套滑輪導軌系統:圓弧門不過是將自動平移門的鋁合金軌道進行了彎弧加工,再對傳動皮帶做些輔助性固定。電氣部分完全相同。但是這兩種門有各自的特點,在安裝調試及使用過程中有特殊的要求。


自動重疊門的創意在于要在固定扇寬度較小的條件下,獲得較大的開啟寬度。自動平移門***扇的***要求固定扇不能小于***扇的門寬,自動重疊門由于單向雙***扇的結構設計,解決了這個問題。應該注意的是***扇的增加,降低了門扇的抗風強度,所以,當門的開啟寬度越過2M后應使用連續地導軌。另外。在德國,門的開啟寬高超過2米以后,每側必須安裝兩個雷達感應器。自動圓弧門的導軌彎弧必須***限度地減少變形,才能保證運行的精度,自動固弧門的安裝必須嚴格控制門體的垂直度和導軌的水平度,側擺對圓弧門的影響要比平移門大得多。


6、緊忽逃生門與緊急打開門


緊急逃生門與緊急打開門是兩種與消防有關的自動平移門。緊急逃生門用于公共場所或消防逃生通道。在停電時,這種自動門無論處于何種狀態,都能以極快的速度在瞬間將門打開,目的是防止在緊急狀態下由于恐慌造成對門的誤操作而阻礙人員撤離建筑物。在歐洲的消防規范中對這種自動門有詳細而明確的規定。


緊急打開門要求自動平移門的門扇可以隨時像普通平開門一樣打開,大型公共場所入口的自動平移門通常有這種要求。這種緊急打開門看上去很簡單,于是人們認為僅僅制作一個特殊的門夾和一個可以做地軸使用的導軌滑塊就可以達到目的,甚***電路都無需特殊的安排,但是,如果沒有穩定的平開門扇的固定件,如果在控制器中沒有相應的設計程序。門扇的不穩定會在短期內先損壞門夾.然后引發電氣故障,導致自動門機停止工作,因此,選擇緊急打開門時,必須審查門扇在平開狀態時的穩定性,尤其是其在動態過程中的穩定性:另外還必須審查控制器對平開狀態的程序設計。目前,我國在這方面沒有標準,一些大型項目所選用的這類自動門的質量不過關,***都不得不改回普通的平移門扇。


原則上講,當門機的所有功能設計都完善以后,門體的制作及安裝的質量在一定程度上決定了那些功能是否能夠正常實現。國內門體的制作技術,檢測手段都無明確標準。


7、大型公共場所的自動平移門


從結構上看公共場所的自動平移門并不是一種特殊的自動門,只是其使用頻率過于頻繁所以值得單獨討論。因為任何自動門的使用頻率和使用壽命都有限。有些建筑或場所:如機場、大型超市和醫院外門的人員流量每天可達數千甚***上萬人次,或者在特定時間段里集中通過大量人員:在這種情況下,要使用自動門就必須進行綜合考慮。例如增加門的數量,加大門扇寬度,實行單向出入等,但最終還必須考慮自動門本身的性能。所有有經驗的自動門生產廣家,對超大人員流量的項目都非常謹慎,并視為檢驗或者顯示自己產品綜合質量的機會,困為一但發生失誤不僅為用戶帶來損失和不便,更重要的是有損自己的品牌形象。


首先,對于自動平移門來說有重型自動門與輕型自動門之分。雖然自動門的重型與輕型通常指門體重量,但在選擇自動門時,如果是公共區域,盡管門體可能不太重,由要選擇重型自動門。重型本身就有重負荷及高使用率兩種含義。


從機械角度講,各部件的材質、加工精度、形狀及強度的設計決定著門機的使用性能和壽命:一般而言,只有各方面都進行了加強設計的自動平移門才能用于人流量巨大的大型公共場所。從電的方面看,自動平移門有一個特點,就是保持開啟的時間不能太長。因為保持開啟時間是預先設定的,如果長時間不能關門.就會導致程序混亂甚***燒壞電路板或電機,一般高檔自動門在電路或電機上都設有過熱保護裝置。以防止過度使用而造成電氣部件負荷過大。歐洲自動平移門***版本的控制器開發了一個自動功能,當人流在一定時間內過多,也就是保持開啟時間過長時,自動門便自動轉換***常開狀態,由此在保護自動門的同時不影響使用。所以,在電路上采取這種特殊設計的自動門才可以用于大型公共場所。


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