1、1摘 要三翼自动旋转门作为自动门中的顶级产品，旋转门给人以亲切大方的感觉，同时营造出奢华的气氛，堪称建筑物的点睛之笔。该论文主要论述了三翼自动旋转门的设计过程，主要对门体、驱动系统、控制系统、安全系统做了详细的分析和设计，提出了采用铝合金和玻璃等组成门体框架。驱动部分由减速电机和齿轮箱减速机构组成，且安装在门中心顶部的华盖内。控制系统用 PLC 负责完成控制任务，由变频器来实现门体多种转速的调节功能。安全系统采用红外线传感器检测进出旋转门的人员流动，使用多个接触式和非接触式传感器及光电接近开关来确保通行安全。设计出了一种安全可靠实用的三翼旋转门。关键词： 旋转门 结构 系统 设计21 绪论1.
2、1 旋转门的课题背景自动旋转门是楼宇设备中的光机电一体化技术产品，它给人以亲切大方的感觉，同时营造出奢华的气氛，其全新的概念，宽敞的开放门面和高格调的设计，堪称建筑物的点睛之笔，立足于建筑时代大潮的最前端。大厦在需要持续不断的人流出入的同时，又要保持建筑物内良好的空气循环及环境的优美，这是建筑师所遇到的一大难题，而旋转门为大厦提供了理想的解决方案，它可有效地防风、防尘和隔音，从而改善了大厦入口附近的环境。旋转门的最大优点在于它“永远开门，又永远关门“，即对于行人来说，门总可以打开，可对于建筑物来说门又总是关着。自动旋转门由于其永远开启的同时又永远关闭的特点，使其动态密封效果较好。因此，自动旋转
3、门在功能方面具有独特的发展。自动旋转门的最大优点在于它“永远开门，又永远关门”，即对于人员来说，门总可以打开，可对于建筑物来说门又总是关着。因此，自动旋转门在保安功能方面具有独到的发展，但在人员流量方面自动旋转门却没有优势，因为门的转速是固定的，每个门翼之间可容纳的人员也是有限的。每种自动旋转门都有标定的人员流量数值。自动旋转门由于其永远开启的同时又永远关闭的特点，使其动态密封效果在经常使用的条件下相对于其他自动门要好。由于自动旋转门的人流量有限，通常在自动旋转门两侧另设自动或手动平开门，一方面增加通行能力，另一方面当自动旋转门出现故障时，不影响人的通过。但在静态密封效果方面，自动旋转门远不如
4、其他自动门，因为其门体运动方式决定着只能使用毛条密封。1.2 国内外旋转门发展现状1.2.1 国外旋转门发展现状自 1903 年宝盾公司在荷兰生产出第一座旋转门，旋转门至今已有一百年的历史，发展到今天，旋转门已具有可靠的安全系统和先进的驱动技术，其智能化高格调的设计为现代化楼宇建筑的确入口提供了完美的选择。国外著名厂家有：荷兰的 B00N EDAM 瑞典的 BESAM 德国的多玛、盖泽 日本的纳博克、寺冈等。由于国外自动旋转门发展较早，其技术也较为成熟。自动旋转门的传动系统技术具有节能、低噪声、传动平稳、寿命长、性能可靠等优点；控制系统采用数字化设计的系统作为控制中枢，有功能更强大，操作更简便
5、等优点；检测安全系统采用先进的红外与微波感应技术，用于感知物体的移动，操纵门体的3动行，使用各种安全检测传感器，实现防挤、防夹和防撞功能。与此同时某些厂家生产的自动旋转门还具有远程控制和液晶显示。利用当前先进的通信和网络技术，使自动门的维护不再受时间、地域和专业维护技术的限制，制造商可通过 internet 与设备进行实时交流，校正偏差，让自动门达到最佳运行状态。当出现异常时，可准确传回故障信息，实现远程维护，缩短维护、保养时间；采用液晶显示屏，进行可视化设计，全面显示门体转速、状态和故障等信息。1.2.2 国内旋转门发展现状我国旋转门技术的发展：我国的全自动旋转门技术来源于荷兰、瑞典、日本等
6、国。90 年代后期旋转门开始在我国建筑领域中得到迅速推广和广泛的使用。旋转门的厂家：国内专业厂家：北京有凯必盛、宝盾、青木、智辉、巨方圆、信步等。外省市有上海康育、广州盛维、沈阳金海、青岛帝盟等。旋转门在我国的市场前景：随着我国国民经济持续稳定地增长，2008 年北京申奥成功和 WTO 的加入。从本世纪开始，我国进入了全面建设小康社会的新阶段，创造美好生活环境是装饰业发展的巨大推动力。现代城市建筑物装饰装修中，将高科技应用到建筑物的外观形象上，使城市建筑的入口体现出智能化。对门的选择由单一的功用型向个性化、品位化发展，旋转门以其全新的概念，宽敞开放的门面和高格调的设计，自然成为当代的建筑装饰的
7、主流，无可质疑的必选设施。堪称建筑物的点睛之笔。但是国家对自动门产品质量、安全性、节能性、噪音、施工质量、售后服务还没有统一的标准，所有国内建筑业院校都没有相关的专业或课程，也没有权威的咨询机构，自动门市场的管理尚处于无序状态。随着国内建筑业的发展，这一状况一定会有所改变。42 方案的确定旋转门主要设计是从门体,传动系统,控制系统，检测系统,安全系统等几个方面进行考虑。从上面几个方面具体分析可以设计两种方案。2.1 方案一的设计框架总成： 分为固定部分和旋转部分，均由铝型材框架和玻璃等组成。立柱、曲壁、门扉一般采用高强度铝合金型材，结构简洁，精密牢固。圆周导轨悬挂整个旋转门体及其驱动设计，每扉
8、门三面安装密封毛条与地面天花及曲壁紧密接触，使门扉在任何位置均处于密闭状态;门扉玻璃采用（3+3）夹胶玻璃或 6mm 厚钢化玻璃，曲壁玻璃一般采用（4+4）夹胶玻璃，安全可靠。 传动系统：由二个三相交流电机提供动力，用减速器带动旋转转盘驱动。控制系统：由单片机、变频器、功能开关组成。由可编程控制器 PLC、变频器、功能开关组成。检测系统：由红外传感器实现有无人自动检测，自动对电机启停进行操作。安全系统：主要有接触和非接触安全感应器。 旋转门入口立柱均装有安全胶条，防止行人夹伤，自动门入口右侧立柱胶条内装有内藏式防夹感应器，如受挤压门扉即马上停止运转。胶条恢复正常，门扉则自动转动;每扇门扉底边胶
9、条内装有内藏式防碰感应器，碰到物体或行人门扉立即停止运转。胶条恢复正常，门扉则自动转动。2.2 方案二的设计框架总成：分为固定部分和旋转部分，均由铝型材框架和玻璃等组成。立柱、曲壁、门扉一般采用高强度铝合金型材，结构简洁，精密牢固。采用中心门轴结构安装和驱动旋转门体设计，每扉门三面安装密封毛条与地面天花及曲壁紧密接触，使门扉在任何位置均处于密闭状态;门扉玻璃采用（3+3 ）夹胶玻璃或 6MM 厚钢化玻璃，曲壁玻璃一般采用（4+4）夹胶玻璃，安全可靠。驱动系统：由一个三相交流电机提供动力，用减速器带动中心门轴驱动。控制系统：由可编程控制器 PLC、变频器、功能开关组成。检测系统：由红外传感器实现
10、有无人自动检测，自动对电机启停进行操作。安全系统：主要有接触和非接触安全感应器。 旋转门入口立柱均装有安全5胶条，防止行人夹伤，自动门入口右侧立柱胶条内装有内藏式防夹感应器，如受挤压门扉即马上停止运转。胶条恢复正常，门扉则自动转动;每扇门扉底边胶条内装有内藏式防碰感应器，碰到物体或行人门扉立即停止运转。胶条恢复正常，门扉则自动转动。2.3 方案选择 三翼旋转门采用方案二这种结构，即中心门轴通过轴承机构垂直安装于地面，三个呈发散式固定在中心门轴上，各门扇之间的角度相等。中心门轴的上方安装电动机及其他电气控制部件，再配以感应装置和安全装置，就成为一个完整的自动旋转门。但是，这种旋转门门翼与中心轴的
11、固定方式决定了门扇宽度不能太大，所以这种旋转门的直径最大只有约 4m。为了解决这一问题，工程师们将中心门轴设计成了门扇固定在大钢管上面，相对减小了门扇宽度，增加了电机对门中心的旋转作用力矩，使这种旋转门的最大直径扩大到 6m。这种结构是稳定性，使用的可靠性很高，使用寿命长。考虑到旋转门在停止时一定耍密封，所以三翼旋转门的每个分隔可以容纳更多的人，可是门的净开口宽度较小。而方案一由于采用两个电机驱动也给驱动系统带来了许多麻烦，同时也不利于节能。在控制系统上，由于单片机的程序设计和接口设计较为繁杂，只利于大批量生产，不适于单件设计。综合两种方案进行比较，可以看出第二种方案在具体设计中更具有实用性，
12、完善性。故选择第二种方案。63 门结构的设计三翼自动旋转门的尺寸可以根据 可以确定其尺寸，其具体尺寸如下7文 献所示；表 3.1 门体尺寸门旋转直径 3200mm门净高 A 2400mm门总高 B 2710mm门出入口尺寸 C 1430mm门外径 D 3360mm单扇门半径 DW 1315mm图 3.1 门体结构简图3.1 门结构材料的选用门体主要包括门体骨架的材料和门体玻璃。根据相关门体标准,可按 90 系列的推门进行设计。门体骨架采用 90 系列推7拉门专用铝型材，根据 中可以确定门体骨架铝型材；7文 献三翼旋转门门扇 左边框 选代号 L090704右边框 选代号 L090704上横 选代
13、号 L090706下横 选代号 L090707图 3.2 L090706 型铝型材图 3.3 L090707 型铝型材8图 3.4 L090704 型铝型材门体玻璃的选用 门扉玻璃一般有几种选择，一是防弹玻璃，二是夹胶玻璃，三是钢化玻璃。由于自动旋转门一般用于高级的宾馆，写字楼等高档场所,一般无特殊要求。由于防弹玻璃价格较为昂贵，并且无多大实际用处，而夹胶玻璃它安装的透光性不是较好。因此选择钢化玻璃是最合适的。根据参考其他相关产品的选择情况，可以选 6mm 的钢化透明玻璃。 3.2 门结构尺寸的确定根据前面的总体设计可知，三翼旋转门的结构尺寸可参照 中 90 系7文 献列（尺寸高度为 2400
14、mm,一扇门宽度为 1315mm）进行设计。根据以上节点,可以计算单扇门的相关尺寸为：左边框和右边框的高度为： 式(3.1)A2H边 框 门 体 上 下 的 间 隙=2400-2 25=2350mm式中： 为门扇边框高度尺寸， 为门净高度。H边 框上横和下横的宽度为： 式(3.2)BDW横=1315mm式中： 为门扇宽度。DW玻璃的实际高度为： 式(3.3)21Hlb边 框 上 横 下 横2350.8764m式中： 为玻璃外显示尺寸， ， 玻璃上下门边尺寸。l边 框 b上 横 下 横9实际宽度为： 式(3.4)212b玻 横 边 框=1315-2 64 2 12=1211mm式中： 门扇上边框
15、安装玻璃的宽度， 玻璃边框实际尺寸。 b横 b边 框3.3 中间轴的设计与轴承的选用 中间轴的设计 轴的直径为： = 式( 3.5)D轴 22Wll间 隙 胶 条=3200-2 1315-2 3-2 16=532mm式中： 为门体旋转直径， 为门扇边框安装胶条与曲壁之间的间隙， 为l间 隙 l胶 条扇门边框安装胶条的宽度。由于轴是用来安装轴承、齿轮、门扇的，并且在轴向受到力不大。所以选用结构用不锈钢焊接钢管。用牌号 0Cr18Ni9 制造，以热处理状态交货的半径为532mm,壁厚为 8mm,定尺长度为 3000mm,中间轴在安装轴承的两端要车削 1mm，并且达到 530mm，尺寸精度为普通级。
16、轴承的选用为了使轴承能很好的固定，必须使用轴承座。由于要使用两个轴承，则轴承座也要使用两个，上下各一个。对于轴承座，其内径为轴承的外径，其厚度必须满足强度要求。因为轴所计算的直径为 532mm,两端车削后直径为 530mm，故选用双列圆锥滚子轴承，根据(GB/T-22-1995)选型号为 35000 型，代号为3519/530。 安装在轴上的轴承主要受轴向力。并且轴承受到的轴向力比较大，故需在门安装地面设计一个凹型台，防止轴的向下滑动和安装时防止其他杂质进入轴衬内。10图 3.5 下轴承座3.4 曲壁部分设计曲壁由 4 根 角钢做为支撑体，每 2 根构成一边曲壁体。角钢竖7510在水泥板上，进
17、出口各布置 2 根，然后顶部又用一圆形角钢将 4 根角钢固定在一起。形成曲壁的整体框架，然后安装铝合金玻璃壁。曲壁由 2 块相同的圆弧玻璃组成。材料的选用曲壁上圆弧梁选用 6063 专用弧形材。顶部用 的角钢弯曲成一个501圆弧，由四段构成，便于加工。玻璃的选用 8mm 弯钢化玻璃。材料尺寸的确定由于圆的内圆半径为 1600mm,门口对应的圆角为 48则两边曲壁各对应的圆心角应： 式(3.6)360213曲所以两边曲壁对应的弧长： 式( 3.7)21.L曲934.m玻璃尺寸的确定 玻璃的弧长： 式( 3.8)1322(160).4560L玻98.玻璃的高度： 式(3.9) 475.897hm曲壁立柱（ ）角钢尺寸确定：7510由于要保持角钢的稳定性，预埋在地下的角钢尺寸为 100mm。则角钢的高度可估算为：式(3.10)242710Hm角顶部圆周钢材尺寸的确定：顶部周钢材的内直径为 3200mm,分为两半圆角钢用螺栓固定在立柱角钢上,则圆周角钢内圆弧长为：式(3.11) 3.142048Ld全式中：d 为旋转门的旋转直径。则每段内圆弧长： 式( 3.12)85m半3.5 华盖的设计
