1、產(chǎn)品背景:
當(dāng)前自動門電動門發(fā)展迅猛,各種款式的伸縮門、伸縮平移門、直線門、懸浮門、懸浮折疊門等,以為廣大用戶提供了眾多的出入口產(chǎn)品的選擇。但是,對于一些特殊單位的大門需求,國內(nèi)眾多生產(chǎn)廠家由于自身的種種原因,未能讓這一部分特殊用戶得以滿足。
這些特殊部門對大門的需求,歸納起來有以下幾點(diǎn)需求:
1-1門體主結(jié)構(gòu)部分要求強(qiáng)度大,對阻攔效果要求絕對的有效,不得使用軟結(jié)構(gòu)。這個需求剔除了伸縮門等這一類軟結(jié)構(gòu)大門產(chǎn)品。
1-2大門使用高度往往在3.5米~5.5米間,使用寬度在5米~8米之間。
1-3大門組成的通道廊側(cè)面封板,頂部防雨雪,通道廊一端接與建筑物墻面,另外一端安裝快速空降閘,同時(shí)安裝車牌識別系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)無人化智能車輛進(jìn)出管理。
1-4大門縱向及橫向安裝防爬安防系統(tǒng),同時(shí)安裝有運(yùn)行警示系統(tǒng),以防運(yùn)行時(shí)對行人產(chǎn)生傷害。
1-5大門通道廊出入口安裝的空降閘與主門體互為AB互鎖聯(lián)動控制,同時(shí)可以接入消防聯(lián)動控制,一旦出現(xiàn)火警,空降閘自動開啟,大門自動運(yùn)行至縮合狀態(tài),以便人員及車輛逃生。
1-6大門要求抗風(fēng)抗壓,滿足國內(nèi)北方地區(qū)的大風(fēng)大雪等極端天氣下的正常使用。
2、設(shè)計(jì)方案:
針對上述客戶的具體要求,廣東金嘉豪智能科技有限公司采用定制化設(shè)計(jì),選擇伸縮平移門結(jié)構(gòu)作為大門承載主體,側(cè)面全封沖孔板,頂部為全鋼焊制整體框架,與兩側(cè)的主門體構(gòu)成龍門整接化桁架,頂部高度按照使用高度以160mm高度差逐節(jié)遞加,保證了縮合狀態(tài)下的最小占位。頂部及側(cè)面封板均采用2mm鋁板,在增加整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的同時(shí),增加了產(chǎn)品的抗腐蝕能力。(見圖一)
(圖一)
3、具體實(shí)施:
3-1門體結(jié)構(gòu):材質(zhì)6063-T5鋁合金,主框型材83×140×4,龍門架型材100×100×3.0,門排橫料76×25×1.5。門排內(nèi)片封鋁板t=3,也可根據(jù)用戶需求安裝各種格柵,或者鋁合金花件造型。
3-2頂棚結(jié)構(gòu):采用80×80×1.5不銹鋼或80×80×2鍍鋅方管分格整體焊接,封鋁板t=3。頂棚分為左右片拼裝連接,插入門體立柱內(nèi),高強(qiáng)度不銹鋼螺釘緊固。
3-3行走系統(tǒng):驅(qū)動機(jī)頭部分3×3實(shí)心鋁合金高輪轂高耐磨主動輪分布,輪徑φ125;三輪串聯(lián)同步鏈驅(qū)動,防止打滑及空轉(zhuǎn),保證高效動力輸出。門片行走底板為t=5鋼板經(jīng)激光切割、數(shù)控折彎所制,使用φ125實(shí)心鋁合金輪轂高耐磨行走輪,單個行走輪承載負(fù)荷750kg。運(yùn)行軌道采用20×20方鋼、不銹鋼或鋁合金方軌,也可采用8號輕軌,可根據(jù)用戶要求進(jìn)行地平面或者下沉式平地安裝。
3-4驅(qū)動系統(tǒng):采用750W雙機(jī)頭電機(jī)平行驅(qū)動,對于5米通過寬度以上的產(chǎn)品采用1000W雙機(jī)頭電機(jī)驅(qū)動。
3-5控制系統(tǒng):本產(chǎn)品為雙機(jī)頭并聯(lián)驅(qū)動控制,由一側(cè)的控制盒控制兩臺電機(jī)聯(lián)動運(yùn)行,控制方式為人工按鈕線控或者手柄遙控、臺式遙控。機(jī)頭一體化安裝的重型空降閘為獨(dú)立控制,分段式平移門的控制與空降閘的控制為AB式互鎖聯(lián)動,即空降閘運(yùn)行時(shí),過渡門為鎖閉停止運(yùn)行控制,反之,過渡門運(yùn)行時(shí),空降閘為鎖閉停止運(yùn)行控制。該控制方式保障了過渡門門體運(yùn)行與空降閘運(yùn)行間的誤操作,保證了過渡門運(yùn)行的安全性和可靠性。
3-6安防系統(tǒng):本產(chǎn)品在頂部和兩側(cè)方向獨(dú)立設(shè)計(jì)安裝有紅外對射聲光報(bào)警系統(tǒng),以防止非法出入。同時(shí)可根據(jù)用戶需求在空降閘上安裝人臉識別系統(tǒng)和車牌識別系統(tǒng),可智能化管理人員及車輛的進(jìn)出。
4、工程案例:
根據(jù)本產(chǎn)品的定制設(shè)計(jì),廣東金嘉豪智能科技有限公司通過實(shí)際生產(chǎn)加工制作,不斷修正實(shí)際加工過程中出現(xiàn)的問題,最終將本特制訂單完成安裝、調(diào)試及交付驗(yàn)收,得到客戶的充分肯定。(見圖二)
(圖二)
5、 技術(shù)分析:
我們按照最大使用尺寸進(jìn)行計(jì)算。設(shè)定H1=5.5米,B=8米,L按照(見表一)長度數(shù)據(jù),取最大值15米見光寬度,總長度=20.8米。分節(jié)基準(zhǔn)長度=5.8米,機(jī)箱分段節(jié)長=6.3米進(jìn)行強(qiáng)度分析。(見圖三)
方案一
(表一)
(圖三)
5-1承重分析:
根據(jù)所設(shè)定的門體尺寸,兩側(cè)主門體重量為:650kg×2=1300kg=12.75(KN);頂部重量為:(650kg+285kg)×5=4675kg=45.86(KN)??傆?jì):58.61(KN)。主動輪及從動輪為φ125實(shí)心鋁合金輪轂,外覆高耐磨改性順丁橡膠,單輪承重750kg=7.36(KN),每個主門體單體兩側(cè)均布8對φ125輪,單門承重:117.76(KN),龍門分布兩樘單門,總承重:235.52(KN)>門體總重量58.61(KN)。
從動輪使用6205軸承,共計(jì)32副,經(jīng)查6205軸承額定動載荷Cr:14(KN),額定靜載荷Cor:7.85KN,因此軸承總承重為251.2(KN)>門體總重量58.61(KN)。
經(jīng)上數(shù)據(jù)分析,門體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)需求。
5-2牽引力分析:
設(shè)計(jì)所選驅(qū)動電機(jī)為1000W兩臺,電機(jī)牽引力計(jì)算如下:
F=P/v,F=牽引力,P=功率=1000W=1000Nm/s,v=牽引速度=12~14m/s(國標(biāo)值)
則:F=1000/14=71.43N,總牽引力:71.43×2=142.86N。傳動效率0.8~0.9,傳動牽引力:114.3N。傳動牽引力作用于φ125直徑輪子上的牽引力:114.3×1000/125=914.40N。干燥混凝土地面摩擦系數(shù)0.6,則有效牽引力:914.40×0.6=548.64N。
所選大門的轉(zhuǎn)動力矩:58.61KN×0.125/32=228.95N<548.64N。
經(jīng)上數(shù)據(jù)分析,選定電機(jī)滿足設(shè)計(jì)需求。
5-3抗風(fēng)分析:
作為伸縮平移門款型的龍門架式過渡門,在需要抗風(fēng)和抗壓的使用環(huán)境中,建議在此類條件下,需將大門縮合。現(xiàn)就大門抗風(fēng)抗壓狀態(tài)下的力學(xué)分析如下。(見圖四)
門總重G=58.61KN,翻轉(zhuǎn)力臂L=9.71米,取總重一半計(jì)算翻轉(zhuǎn)力矩:
G/2×L=58.61/2×9.71=284.55KNm
風(fēng)壓計(jì)算:
根據(jù)伯努利方程,風(fēng)的動壓為:
wp=0.5×r0×v2
其中wp為風(fēng)壓(KN/m2);r0為空氣密度(kg/m3);v為風(fēng)速(m/s)
由于空氣密度(r0)與重度(r)的關(guān)系為:
r=r0×g,因此r0=r/g,得wp=0.5×r×v2/g,繼而得wp=v2/g
(圖四)
10級大風(fēng)風(fēng)速為24.5~28.4m/s,得風(fēng)壓wp=0.51(KN/m2)
圖四中F1按照門體高度的2/3計(jì),F(xiàn)1=0.51×5.8×5.82×0.65(沖孔板面積系數(shù))×2/3=7.46KN
F1'=F1×cosθ=12.91×cos55°=12.91×0.5735=7.41KN,
F2按照門體高度1/3計(jì)算,該風(fēng)力為增重風(fēng)力,不計(jì)入。
門體按照5節(jié)總計(jì):7.41KN×5=37.05KN,得風(fēng)力矩=37.05×9.71=359.76 KNm>284.55KNm,則大門翻轉(zhuǎn)。當(dāng)門體縮合時(shí),得風(fēng)力矩=7.41×9.71=71.95 KNm<284.55KNm。則大門不會翻轉(zhuǎn),有著n=3以上的安全系數(shù)。
5-4抗壓分析:
抗壓主要是指在北方寒帶地區(qū),冬季積雪承重。積雪密度在0.05~0.3g/cm3之間。寒帶地區(qū)按照30cm厚度計(jì)算,則每平方米積雪重量在15kg~90kg間,取最大值90kg,換算為0.88KN/m2。則每節(jié)頂棚積雪重量:0.88×8×5.8=40.83KN,積雪總重:204.15KN;在第1項(xiàng)承重分析中,門體總承重值為235.52KN,積雪總重204.15KN加上門體本身重量:58.61KN,總值為262.76KN>235.52KN,由此得出:暴雪天氣下,應(yīng)將門體開啟縮合抗壓。
綜上所述,本產(chǎn)品在大風(fēng)寒帶地區(qū)使用時(shí),在遭遇極端天氣時(shí),采用開啟大門,縮合抗風(fēng)抗壓。
6、 市場前景:
本產(chǎn)品為特種非標(biāo)定制,采用有軌安裝。產(chǎn)品強(qiáng)度及運(yùn)行靈敏度和使用可靠度均表現(xiàn)優(yōu)良。大門后固定部位采用接線盒方式接電,主門體為具備獨(dú)立行走系統(tǒng)的伸縮平移門,因此用戶單位可以一門多用,只需在轉(zhuǎn)場地,臨時(shí)安裝同尺寸間距軌道通電即可。大門斷電后,可依靠自身的行走系統(tǒng),轉(zhuǎn)場使用。
本產(chǎn)品所具備的這些特點(diǎn),對于特殊用戶,如公檢法系統(tǒng)、部隊(duì)單位、政府機(jī)關(guān)等,具有很大的實(shí)用價(jià)值,即:只要有電源,可以在極短時(shí)間內(nèi)設(shè)置一個具備無人值守智能過渡通道,極大地提高了使用單位的門禁效率。
整個產(chǎn)品為剛性結(jié)構(gòu),在抗沖擊、抗風(fēng)、抗壓的環(huán)境下,均具備較高的可靠性。產(chǎn)品使用維護(hù)簡單,美觀度高。市場前景可觀。