雙道閘門鎖緊、解鎖傳動機構(gòu)設(shè)計及優(yōu)化

周健偉　馬曉榮

【摘 要】對雙道閘門的鎖緊、解鎖傳動機構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計，介紹設(shè)計流程，分析設(shè)計細節(jié)并闡述經(jīng)驗反饋，供相似結(jié)構(gòu)參考與借鑒，從而減少機械設(shè)計中的缺陷和疏漏。

【關(guān)鍵詞】雙道閘門；鎖緊與解鎖傳動機構(gòu)；設(shè)計

【Abstract】Do the design and optimize work for the locking and unlocking transmission device of double door Airlock. Introduce the design process， detail and the Experience feedback. Expect this paper can be referenced by similar design works and make progress of the quality of design.

【Key words】Double door Airlock； Locking and unlocking transmission device； Design

1 設(shè)備概述

工程中存在一種用于人員通行的雙道閘門設(shè)備，類似太空艙的加壓、減壓通道，為實現(xiàn)密封及壓力平衡功能，需要設(shè)置兩道門體。閘門內(nèi)部通過機械傳動機構(gòu)驅(qū)動門體動作，并具有內(nèi)、外門遠端聯(lián)動功能。

本文針對此種設(shè)備的門體鎖緊、解鎖傳動機構(gòu)設(shè)計進行介紹（文中簡稱門體鎖緊傳動機構(gòu)），以供相似設(shè)備參考借鑒，促進設(shè)計改進與優(yōu)化。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 基本結(jié)構(gòu)功能

閘門為圓筒形結(jié)構(gòu)，門體鎖緊傳動機構(gòu)布置在閘門艙體內(nèi)部，通過支座固定在閘門筒體靠近鎖緊機構(gòu)一側(cè)的內(nèi)壁上。電機的雙出軸分別為內(nèi)、外門體的電動解鎖或鎖緊提供動力。同時，通過手輪、鏈輪及轉(zhuǎn)向器機構(gòu)，實現(xiàn)在閘門內(nèi)外均可手動操作內(nèi)、外門解鎖或鎖緊的功能。具體結(jié)構(gòu)見圖1。

2.2 主要部件設(shè)計

2.2.1 電機

電機的兩端輸出軸分別為內(nèi)門、外門的鎖緊及解鎖功能提供驅(qū)動力。

通過結(jié)構(gòu)分析及計算，得到主傳動軸計算負載扭矩約220N.m；轉(zhuǎn)速約29轉(zhuǎn)/min；所需功率約0.7kW。

考慮安全裕量，選擇電機額定輸出扭矩360N.m；輸出轉(zhuǎn)速29轉(zhuǎn)/min；電機功率1.1kW。

設(shè)備制造完成后，通過力矩扳手實測驅(qū)動軸所需扭矩約240N.m。

由以上數(shù)據(jù)可知，設(shè)計階段的理論計算負載基本符合實際情況，電機最終選型滿足使用要求。

由于電機及自帶減速機構(gòu)的輸出轉(zhuǎn)速是固定的，為了可以調(diào)節(jié)驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速，在電控設(shè)備中設(shè)置變頻器，以方便機電聯(lián)合調(diào)試工作。

2.2.2 電磁離合器

電機的兩側(cè)輸出軸上各設(shè)置一個電磁離合器。當需要電動操作某一側(cè)的門解鎖/鎖緊時，電控系統(tǒng)使對應(yīng)側(cè)的電磁離合器通電吸合，從而實現(xiàn)單獨控制內(nèi)門或外門解鎖、鎖緊的功能。

電磁離合器為常開型，在未通電或失電的情況下脫開，可通過轉(zhuǎn)向器上的手輪實現(xiàn)解鎖/鎖緊功能。

電磁離合器為傳動部件，其額定扭矩應(yīng)留有足夠裕量。

2.2.3 轉(zhuǎn)向器

設(shè)置帶減速功能的三出軸轉(zhuǎn)向器。轉(zhuǎn)向器將電機、手輪及解鎖/鎖緊執(zhí)行機構(gòu)連接起來。配合電磁離合器、連接軸、鏈輪、鏈條等零部件，為解鎖/鎖緊執(zhí)行機構(gòu)提供兩種動力源。一條動力源為電機；另一條為安裝在轉(zhuǎn)向器上的手輪。每個轉(zhuǎn)向器上的手輪只能控制一側(cè)門體的解鎖/鎖緊。選擇適當?shù)霓D(zhuǎn)向器減速比降低手輪操作力，保證手輪的可操作性。

2.2.4 安全離合器

通往內(nèi)門解鎖/鎖緊機構(gòu)、外門解鎖/鎖緊機構(gòu)的傳動軸上，分別設(shè)置安全離合器，設(shè)定適當?shù)钠鹛ぞ兀ＷC在解鎖/鎖緊機構(gòu)遇到異物卡死時，機械零部件及電機不會過載損壞。

安全離合器的整定值不應(yīng)大于電機額定載荷。

2.2.5 聯(lián)動結(jié)構(gòu)

為實現(xiàn)遠端控制功能，需要在外門外側(cè)控制內(nèi)門鎖緊；在內(nèi)門內(nèi)側(cè)也可以控制外門的鎖緊。

為此，在通往內(nèi)門解鎖/鎖緊執(zhí)行機構(gòu)的傳動軸上設(shè)置鏈輪及傳動軸旁路，將動力傳遞至外門外側(cè)手輪。從而實現(xiàn)在外門外側(cè)手動控制內(nèi)門解鎖/鎖緊的功能。通過同樣的方式，實現(xiàn)在內(nèi)門內(nèi)側(cè)用手輪控制外門解鎖/鎖緊的功能。

此處結(jié)構(gòu)設(shè)計時需要注意，在以往工程中發(fā)現(xiàn)，由于門體鎖緊/解鎖執(zhí)行機構(gòu)的驅(qū)動軸與鎖緊傳動機構(gòu)的驅(qū)動軸不在同一平面，設(shè)計人員簡單的使用萬向聯(lián)軸節(jié)連接。此種連接方式，會導致運行過程中，傳動軸卡澀、受力過大、主動軸與從動軸轉(zhuǎn)速不同步、產(chǎn)生異響及變形等。根據(jù)機械設(shè)計手冊及JB/T 5901-1991《十字軸萬向聯(lián)軸器》中所述，要保證主、從動軸之間保持同步轉(zhuǎn)動， 主動軸與從動軸運行平穩(wěn)，應(yīng)選用雙十字軸萬向聯(lián)軸器或兩個單十字軸萬向聯(lián)軸