Автоматизированная система раздвижных дверей

... ...

Введение
1. Описание установки (станка, устройства, изделия).
1.1.Анализ объекта подлежащего монтажу, наладке и эксплуатации (узла, элемента, элементов);
1.2.Описание процесса, где используется объект;
1.3.Условия эксплуатации, возможные внешние повреждения, помехи, человеческий фактор и пр.;
1.4.Перечень приборов, средств автоматизации, агрегатных и вычислительных комплексов АСУ ТП;
2. Выбор узла, элемента (элементов) автоматики (автоматизации) системы автоматического управления.
2.1.Анализ устройства технологического оборудования;
2.2.Анализ климатическихусловий, в котором находится технологическое оборудование (содержание влаги, пыли, наличие агрессивной среды, пожароопасных и взрывоопасных зон);
3. Монтаж узла, элемента (элементов) автоматики (автоматизации), подлежащего монтажу, наладке и эксплуатации системы автоматического управления.
3.1.Описание технологии монтажных работ и работ по испытанию смонтированной системы;
3.2.Производство приемки оборудования (приборов, средств автоматизации, щитов, пультов, агрегатных и вычислительных комплексов АСУ ТП), изделий и материалов от заказчика и ген.подрядчика;




3.3. Выбор проводов, кабелей, соединительных коробок, труб, щитов, пультов, исполнительных механизмов, защитных устройств и т.п.
4. Расчетная часть.
5. Выполнение мероприятий по охране труда и противопожарной безопасности.
Список литературы.

Введение

Автоматические двери это:
- удобство
- безопасность
- престиж
- гигиена
- приглашение войти
- управление проходом
В современном мире, необходимым атрибутом торговых, выставочных, деловых и прочих центров массового скопления людей, являются автоматические двери. Отличие автоматических дверей от открываемых вручную, состоит в том, что автоматические двери открываются и закрываются, с помощью автоматического привода, либо реагируют на приближение человека либо режим работы их, задан в рамках промежутка определенного времени. Кроме этого, открывание и закрывание автоматических дверей может управляться с пульта дистанционного управления- это может быть кнопка охраны, или даже непосредственно у посетителя (владельца). Так же автоматическое открывание двери может быть связано с определе нными настройками системы контроля доступа (к примеру, ключ-кнопка, отпечаток пальца, ввод кода и т.д.). Наибольшее распространение получили стеклянные автоматические двери. Однако бывают еще деревянные и металлические автоматические двери.
Дверная автоматика всегда требует специальные настройки. Это, к примеру, для наиболее часто применяемого типа дверей (раздвижные автоматические стеклянные двери)- здесь важными требованиями к настройке




являются установка сезонного режима открывания (летнего/зимнего), ограничения по открыванию по быстроте, ограничения на размер посетителя (птицы, собаки, кошки и др.) и прочие моменты, которые могут помешать эффективной работе всей системы автоматических дверей.

Изм.Лист№ докум.ПодписьДатаААааЛист1КП.МНиЭСАУ.220301.049.014.002Разраб..Проверил..Лит.Листов1БМТ 049 гр.Характеристики гарантируют безупречную работу привода для автоматических дверей при температуре -10+50 градусов С, для сенсора -20+50 градусов С. Автоматические раздвижные двери установлены по всей России - от Санкт-Петербурга до Петропавловска-Камчатского, от Байконура (температура +50) до Салехарда, Новосибирска (температура -45). Во всех климатических условиях автоматика для дверей NABCO работает безотказно.Изм.Лист№ докум.ПодписьДатаААааЛист1КП.МНиЭСАУ.220301.049.014.003Разраб.Проверил..Лит.Листов2БМТ 049 гр.Монтаж узла, элемента (элементов) автоматики (автоматизации), подлежащего монтажу, наладке и эксплуатации системы автоматического управления.Монтаж привода. Монтаж на стену.Требования по установке различаются в зависимости от материала основы, которая может быть каменной кладкой или стальной конструкцией. 2A В случае каменной кладке: необходимо использовать дюбели для повышенной нагрузки. Дюбели не входят в комплект поставки. Наметьте отверстия, просверлите, вставьте дюбели, выровняйте монтажную пластину и прикрепите ее винтами с потайной головкой. В случае стальной конструкции: наметить отверстия, просверлить их, нарезать резьбу, выровняйте монтажную пластину и прикрепите ее винтами с потайной головкой. 3A Привод навесить на монтажную пластину, выровнять и надежно прикрепить. 4A Вставить крышки канала светового барьера и подключить кабели барьеров к системе управления.Установка в проеме при помощи алюминиевой балки.Требования по установке различаются в зависимости от материала основы, которая может быть каменной кладкой или стальной конструкцией. 2B В случае каменной кладки должны использоваться дюбели для тяжеловесного груза. Дюбели не входят в комплект поставки. Сделайте разметку группы отверстий, затем просверлите их и вставьте дюбели.В случае стальных конструкций: сделайте разметку группы отверстий, просверлите первое отверстие Ø6,8 мм и нарежьте резьбу М8, остальные отверстия Ø5 мм, и резьба М6. 3B Установите кронштейн на стену. 4B Вставьте четырёхгранные гайки в каналы профилей. Изм.Лист№ докум.ПодписьДатаЛист2КП.МНиЭСАУ.220301.049.014.003Затем алюминиевую балку с установленным на ней приводом нужно навесить на кронштейн, выровнять и крепко затянуть гайки.3.3. Выбор проводов, кабелей, соединительных коробок, труб, щитов, пультов, исполнительных механизмов, защитных устройств и т.п.Изм.Лист№ докум.ПодписьДатаААааЛист1КП.МНиЭСАУ.220301.049.014.003Разраб..Проверил..Лит.Листов2БМТ 049 гр.ПОДГОТОВКА ЭЛЕКТРОПРОВОДКИЭлектропроводка (Fig. A) должна соответствовать действующим нормам. Должны четко разделяться соединения питания от сети и служебныесоединения (фотоэлементы, чувствительные кромки, управляющие устройства и т.д.). Должны четко разделяться соединения питания от сети и соединения очень низкого безопасного напряжения. Закрепите токоподводящий кабель при помощи держателя на крышке трансформатора. Подсоедините токоподводящий кабель так, чтобы проводник заземления (желто-зеленый) оказался длиннее других проводников. Для подключения к сети используйте многожильный кабель минимального сечения 3x1.5 мм2 типа, предусмотренного упомянутыми ранее нормами (этот кабель должен прокладываться в коробе и быть по меньшей мере H05 VV-F сечением 3x1.5 мм2).Рис 11. Прокладка кабелей.Проводники с питанием очень низкого безопасного напряжения (24 В)Изм.Лист№ докум.ПодписьДатаЛист2КП.МНиЭСАУ.220301.049.014.003должны быть отделены от проводников с низким напряжением либо иметь дополнительный слой изоляции толщиной не менее 1 мм. Проводники должны быть соединены у клемм дополнительным креплением, например, хомутами.Расчетная часть.Изм.Изм.ЛистЛист№ докум.№ докум.ПодписьПодписьДатаААааДатаААааЛист1КП.МНиЭСАУ.220301.049.014.004КП.МНиЭ.220301.014.001Разраб.Разраб..Проверил.Проверил..Лит. Листов1БМТ 049 гр.БМТ 049 гр.Автоматические раздвижные двери могут быть одно-, двух и терхстворчатыми, с управлением как от кнопки или дистанционного пульта, так и от датчика объема, срабатывающего при появлении человека. Для обеспечения безопасного прохода в момент закрытия, двери немедленно вернутся в открытое положение в случае обнаружения препятствия, после чего возобновят закрытие на очень маленькой скорости, проверяя тем самым возможность беспрепятственного закрытия. В случае обнаружения препятствия на пути движения створок в момент открытия, дверь немедленно остановится и после некоторой задержки вернется в закрытое положение.Привод раздвижных дверей в своей системе управления имеет микропроцессор со встроенным устройством самоконтроля, которое определяет любые сбои и неисправности и принимает необходимые меры для обеспечения безопасного функционирования. Конструкция представляет собой двигатель постоянного тока, блок автоматического управления, передаточный механизм — электронный аварийный блок и электромеханический замок по желанию заказчика — все собраны на несущей балке привода. Мотор при помощи зубчатого ремня или рейки приводит в движение створки. Дверные створки с интегрированными или отдельно монтируемыми адаптерами могут регулироваться по высоте и глубине посадки. Стальные ролики и рельса из высококачественной пластмассы дают исключительно гладкое и бесшумное движение.Выбор типа передачиИзм.Лист№ докум.ПодписьДатаААааЛист1КП.МНиЭСАУ.220301.049.014.004Разраб.Проверил.Лит.Листов1БМТ 049 гр..Передача движения от двигателей к створкам дверей данного мехатронного модуля может быть обеспечена с помощью различных преобразователей движения (передач), структура и конструктивные особенности которых зависят от типа двигателя, вида перемещения выходного звена и способа их расположения.Преобразователи движения предназначены для преобразования одного вида движения в другое, согласования скоростей и вращающих моментов двигателя и выходного звена. Для преобразования движения используют винтовые, реечные, цепные, тросовые передачи, а также передачи зубчатым ремнем, мальтийские механизмы. В связи с тем, что электродвигатели в основном высокооборотные, а рабочие скорости выходных звеньев мехатронных модулей невелики, в них для согласования скоростей используют понижающие передачи: зубчатые цилиндрические и конические, червячные, планетарные, волновые. Тип преобразователя движения выбираем, исходя из сложности конструкции, коэффициента полезного действия, люфта в передаче, габаритных размеров и массы, свойств самоторможения, жесткости, удобства компоновки, технологичности, долговечности, стоимости и т.п. Исходя из данных положений, а также технического задания выбираем реечную передачу.Реечная передача предназначена для преобразования вращательного движения шестерни в поступательное движение рейки и, наоборот, поступательного движения рейки во вращательное движение шестерни.Расчет реечной передачиИзм.Лист№ докум.ПодписьДатаААааЛист1КП.МНиЭСАУ.220301.049.014.004Разраб.Проверил..Лит.Листов13БМТ 049 гр..Основными звеньями реечной передачи (рис. 3) являются шестерня 1 и зубчатая рейка 2, представляющая собой сектор зубчатого цилиндрического колеса, диаметры делительной и однотипных соосных поверхностей которого бесконечно велики, вследствие чего эти поверхности являются параллельными поверхностями, а концентрические окружности — параллельными прямыми. Рис 12. Реечная передача.Геометрический расчет передачиРасчет геометрических параметров реечной передачи начинаем с определения делительного диаметра шестерни.Рассмотрим преобразование вращательного движения шестерни в поступательное движение рейки (рис. 4). Исходными данными для расчета передачи являются: сила сопротивления F2 = 200 (H) на рейке, перемещение H2 = 1 (м) и линейная скорость v2 = 1(м/с) рейки. В этом случае делительный диаметр шестерни 1 на основании условия (3.1) (3.1)равен, мм: (3.2)Передаточное отношение реечной передачи при преобразовании вращательного движения в поступательное рекомендуют принимать UВП = 10...200 1/м.Поэтому примем UВП =100, тогдаd1=2000/100=20(мм). (3.3)Делительный диаметр шестерни можно также найти из условия контактной прочности зубьев, мм: (3.4)где Кd = 1.12 – коэффициент прямозубых передач;F2 = 200 (H) – сила сопротивления на рейке;Изм.Лист№ докум.ПодписьДатаЛист2КП.МНиЭСАУ.220301.049.014.004KHβ = 1.03 – коэффициент, учитывающий неравномерность нагрузки по ширине зуба, определяемый по таблице 1. Данный коэффициент выбираем в соответствии с симметричным расположением шестерни относительно опор. Предположительно, материал с твердостью менее 350 НВ.Таблица 2. ψbd – коэффициент ширины зубчатого венца, равный 0,2…1,6. В мехатронных модулях желательно принимать ψbd = 0,2…0,8. Принимаем ψbd = 0,6.Епр = 200 (МПа) – приведенный модуль упругости материалов шестерни и рейки.[σ]H – допускаемое контактное напряжение, определяемое как (3.5)где индекс Н относится к контактным напряжениям, индекс F к изгибным.Расчет ведем по контактным напряжениям, т.е. по индексу Н.σlim b – предел выносливости поверхностей зубьев, соответствующий базовому числу циклов перемены напряжений, определяемый по таблице 3. Так как твердость зубьев менее 350 НВ, принимаем предел контактной выносливости σlim b = 2НВ+70 (МПа) и вид термообработки – нормализация, улучшение.Таблица 3.Изм.Лист№ докум.ПодписьДатаЛист3КП.МНиЭСАУ.220301.049.014.004S – коэффициент безопасности.При нормализации, улучшении и объемной закалке зубьев SH = 1,1.КС – коэффициент, учитывающий реверсивность нагрузки. Так как нагрузка реверсивная, то принимаем КС = 1,0.КL – коэффициент долговечности, учитывающий влияние срока службы и режима нагрузки передачи: (3.6)где m – показатель степени. При расчете на контактную прочность принимают m = 3.N0 – базовое число циклов изменения напряжений, определяемое из таблицы 4.Таблица 4. Изм.Лист№ докум.ПодписьДатаЛист4КП.МНиЭСАУ.220301.049.014.004N0 = 35 млн.циклов.NE – эквивалентное число циклов изменения напряжений. При переменных режимах нагружения вращающим моментом или осевой силой эквивалентное число циклов изменения напряжений за один технологический цикл определяемый по формулам: (3.6) (3.7) Рис 13. Переменные режимы нагружения переменным моментом.где С = 1 – число реек, находящихся в зацеплении с шестерней;Тi – вращающий момент на шестерне на i-ом участке циклограммы нагружения.;Тmax – максимальный вращающий момент на шестерне по циклограмме нагружения;Fmax – максимальная осевая сила на рейке по циклограмме нагружения;ni – частота вращения шестерни на i-ом участке нагружения;vi – линейная скорость рейки на i-ом участке нагружения;ti – длительность i-го участка нагружения;d1 – делительный диаметр шестерни;Изм.Лист№ докум.ПодписьДатаЛист5КП.МНиЭСАУ.220301.049.014.004k – число участков нагружения.За весь срок работы передачи: (3.8) (3.9)где Lh – долговечность работы передачи;tц – длительность одного технологического цикла: (3.10)При постоянном режиме нагружения формулы для определения эквивалентного числа циклов нагружения принимают вид: (3.11) (3.12)Изм.Лист№ докум.ПодписьДатаЛист6КП.МНиЭСАУ.220301.049.014.004Для зубчатых колес и реек из нормализованных и улучшенных сталей твердостью менее 350 НВ коэффициент доловечности находится в пределах КHL = 1,0…2,6.Тогда допускаемое контактное напряжение (3.5):Изм.Лист№ докум.ПодписьДатаЛист7КП.МНиЭСАУ.220301.049.014.004Рассчитываем делительный диаметр шестерни по формуле (3.4):Изначально делительный диаметр шестерни, рассчитанный по формуле (3.2), составил 20 (мм). Для обеспечения требуемого передаточного отношения необходимо, чтобы делительный диаметр шестерни, полученный по формуле (3.2), был больше делительного диаметра, найденного по формуле (3.4). Условие выполняется, следовательно, делительный диаметр и передаточное отношение шестерня-рейка выбраны верно.Вращающий момент на шестерне: , (3.13)Исходя из расчетов и вида обработки, выбираем материал рейки и шестерни по таблице 5.Изм.Лист№ докум.ПодписьДатаЛист8КП.МНиЭСАУ.220301.049.014.004238125346710Таблица 5.Выбираем сталь 45 с выделенными в таблице характеристиками материала.Определяем модуль зубьев из условия контактной прочности: , (3.14)где Кm = 6,6 – для прямозубых колес.ТогдаПолученное значение модуля зубьев округляем до стандартного значения из таблицы 6.Таблица 6. Выбираем значение модуля зубьев из первого ряда, как наиболее предпочтительного для мехатронных модулей, принимаем m = 2.Находим число зубьев шестерни: (3.15)Изм.Лист№ докум.ПодписьДатаЛист9КП.МНиЭСАУ.220301.049.014.004где cosβ = 0O – угол наклона зубьев. Тогда (3.16)По значению линейной скорости рейки назначаем степень точности реечной передачи (таблица 7)Таблица 7. Изм.Лист№ докум.ПодписьДатаЛист10КП.МНиЭСАУ.220301.049.014.004Так как передача прямозубая и скорость рейки 1 (м/с), то назначаем 9 пониженную степень точности, которая применяется для тихоходных передач с пониженными требованиями к точности.Независимо от степени точности зубчатых колес, реек и реечных передач устанавливается шесть видов сопряжений в реечной передаче A, B, C, D, E, H и пять допусков на боковой зазор Tjn, обозначаемых буквами a, b, c, d, h (таблица 8).Изм.Лист№ докум.ПодписьДатаЛист11КП.МНиЭСАУ.220301.049.014.004Таблица 8.Виды сопряжений и гарантированные боковые зазоры.Выбираем вид сопряжения – В;Вид допуска на боковой зазор – b.Для шестерни диаметр окружности вершин зубьев: (3.17)Диаметр окружности впадин зубьев: (3.18)Толщина зуба шестерни по делительной окружности, равная толщине зуба рейки по средней прямой: , (3.19) S1 = S2 = 0,5·3,14·2;S1 = S2 = 3,14 = 3,1 (мм).Нормальный шаг зубьев шестерни и рейки: , (3.20)Р1 = Р2 = 3,14·2;Р1 = Р2 = 6,28 = 6,3 (мм).Изм.Лист№ докум.ПодписьДатаЛист12КП.МНиЭСАУ.220301.049.014.004Минимальная длина нарезанной части рейки: (3.21)Минимальное число зубьев рейки: , (3.22)Округляем число зубьев рейки до целого числа, т.е. 162 зуба.Уточняем минимальную длину нарезанной части рейки: , (3.23)Ширина зубчатого венца рейки: , (3.24)b2 = 0.6*20;b2 = 12 (мм).Ширина шестерни: , (3.25) Примем значение b1 до 15 (мм).Изм.Лист№ докум.ПодписьДатаЛист13КП.МНиЭСАУ.220301.049.014.004Расчет зубчатого редуктора.Зубчатые передачи – наиболее распространенные механизмы приборов, автоматических систем и мехатронных модулей. Основную массу составляют механизмы с постоянным передаточным отношением. Зубчатые передачи обладают рядом существенных достоинств: имеют относительно малые габариты, в любой момент передаточное отношение поддерживается постоянным (круглые колеса) или изменяется по заданной зависимости (некруглые колеса), кпд передач достаточно высок.Зубчатая передача, в данном случае, выполняет только кинематические функции, так как необходимо передать движение от двигателя к шестерне рейки с определенным передаточным отношением, то рассчитаем ее геометрические размеры исходя из значения модуля, выбранного по некоторым критериям. А именно, разместим, рассчитываемую шестерню редуктора на валу двигателя, а роль колеса будет выполнять шестерня реечной передачи. В выше рассчитанной речной передаче для шестерни рейки был получен модуль m = 2 и делительный диаметр шестерни рейки d1 = 20 (мм).Предварительно выбранный двигатель постоянного тока имеет номинальное значение частоты вращения ротора 3000 об/мин или 50 об/с. По техническому заданию скорость рейки 1 м/с, передаточное отношение рейка/шестерня составляет 100 (1/м), т.е. 100 оборотов шестерни рейки, для перемещения рейки на 1 м. Тогда передаточное отношение шестерня/ колесо должно составлять ½, т.е необходимо рассчитать мультипликаторную передачу.Изм.Лист№ докум.ПодписьДатаААааЛист1КП.МНиЭСАУ.220301.049.014.004Разраб..Проверил.Лит.Листов2БМТ 049 гр. Исходя из передаточного отношения и делительного диаметра шестерни рейки d1 = 20 (мм), найдем делительный диаметр колеса редуктора, т.е.d2 = d1*u; (3.26)d2 = 20*2;Изм.Лист№ докум.ПодписьДатаЛист2КП.МНиЭСАУ.220301.049.014.004d2 = 40 (мм).Определяем межосевое расстояние: (3.27)aw = 20/2+40/2;aw = 30 (мм).Ширина колеса: (3.28)где ψа = 0,5 для передач с симметричным расположением,тогда b2 = 0,5*30;b2 = 15 (мм).Суммарное число зубьев: (3.29)где cosβ = 1 угол наклона зубьев,тогда Сделаем проверку для шестерни рейки по формуле: (3.30)z1 = 30/(2+1) = 10.Материал колеса принимаем тот же, что и для рейки-шестерни, т.е. сталь 45. Термическая обработка - нормализация.Выбор подшипников.Т.к. редуктор устанавливается внутри помещения, то с целью уменьшения габаритных размеров редуктора и простоты конструкции выбираем цилиндрические подшипники скольжения, изготовленные из какого-либо антифрикционного материала.