ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ПРИВОД ДЛЯ СЕКЦИОННЫХ ВОРОТ

E05F 15/00
Электромеханический привод для секционных ворот
Область техники.
Заявляемое техническое решение относится к области электромеханических приводов для промышленных секционных ворот. Предназначено для подъема и опускания секций ворот.
Предшествующий уровень техники.
Среди приводов секционных ворот известна группа устройств для вращения барабана подъемных ворот (а.с. СССР № 937701, МПК E05F 15/10, 1982). Известно техническое решение, содержащее редуктор, входной вал которого смонтирован на одной оси с валом электродвигателя, а также ручная лебедка, выполненная с возможностью вращения вала электродвигателя. При этом вал электродвигателя соединен с входным валом редуктора посредством упругой втулочно-кольцевой муфты. Ручная лебедка размещена между электродвигателем и редуктором и содержит втулку с пазом, сбоку которой размещено колесо с пальцами. Колесо приводится во вращение перекинутой через него цепью. Упомянутая втулка установлена так, что муфта размещена внутри втулки, а пальцы колеса выполнены с возможностью входить в зацепление с пазами муфты при перемещении втулки вдоль оси электродвигателя. Устройства для вращения барабана подъемных ворот также снабжены тормозным механизмом.
Недостатком этого решения является сложность конструкции, что приводит к снижению надежности устройства. Размещение ручной лебедки между электродвигателем и редуктором требует значительного расстояния между последними, что увеличивает длину валов двигателя и редуктора. Последнее приводит к повышению требований точности монтажа для обеспечения соосности валов. Невозможность практического удовлетворения таких требований приводит к необходимости соединения валов двигателя и редуктора посредством муфты. Это приводит к снижению надежности.
Кроме того, для снятия и установки ручной лебедки требуется снятие или редуктора, или электродвигателя, что увеличивает трудоемкость обслуживания устройства.
Кроме того, произвольность выбора типа редуктора приводит к необходимости использования дополнительного тормозного механизма, что также усложняет конструкцию устройства.
Повышение надежности конструкции по сравнению с ранее указанными аналогами выполнено в приводе для ворот, известном из патента на изобретение RU 2557731, МПК E05F 15/00, 2015. Как и в заявляемом техническом решении этот аналог содержит электродвигатель с самотормозящейся передачей, выполненной в виде червячного редуктора. В нем электродвигатель выполнен в виде редукторного электродвигателя. Ротор электродвигателя снабжен на конце червяком, который входит в зацепление с шестерней самотормозящейся передачи. Привод также снабжен разъединяющим устройством, предназначенным для отсоединения редукторного электродвигателя от приводного устройства.
Червячный редуктор обеспечивает самоторможение привода (выходного вала редуктора) при остановке двигателя, что снимает необходимость применения в приводе дополнительного тормозного механизма.
Применение редукторного электродвигателя повышает надежность и снижает сложность привода в части соединения редуктора и двигателя, но одновременно является недостатком, снижающим ремонтопригодность привода. Ввиду того, что редукторный электродвигатель является единым узлом, выход его из строя приводит к необходимости замены всего узла (если ремонт невозможен).
Наличие и конфигурация разъединяющего устройства приводит к тому, что нет необходимости применения в конструкции привода ручной лебедки. Однако наличие разъединяющего устройства усложняет конструкцию и ее эксплуатацию, снижает безопасность привода. Без ручной лебедки в расцепленном состоянии ворота можно поднимать и опускать вручную, однако для промышленных ворот это может оказаться для обслуживающего персонала непосильной задачей из-за значительного веса ворот.
Недостатками привода для ворот, известного из патента на изобретение RU 2557731, МПК E05F 15/00, 2015, являются:
- применение редукторного электродвигателя, снижающего ремонтопригодность привода, увеличивается время ремонта и его стоимость;
-  наличие и конфигурация разъединяющего устройства усложняет конструкцию и ее эксплуатацию, снижает безопасность привода;
-    сложность эксплуатации вызвана тем, что после каждого срабатывания разъединяющего устройства требуется проведение референтного («обучающего») прохода створок ворот для настройки положения отключения электродвигателя привода;
-     для промышленных ворот ручной подъем створок из-за отсутствия привода может оказаться непосильной задачей из-за их значительного веса, к тому же снижающей безопасность эксплуатации ворот.
Недостатки, связанные с наличием разъединяющего устройства по патенту RU 2557731, устранены в электромеханическом приводе ворот CAME C-BXT производства Came S.p.A., Италия (инструкция по монтажу, интернет-ресурс http://www.camerussia.com/upload/iblock/68e/cbx%20new.pdf, http://www.came.com/global/en/operators/industrial-closing-systems/cbx.html, 2008). Этот аналог содержит трехфазный электродвигатель с самотормозящейся передачей, выполненной в виде червячного редуктора. На электродвигателе закреплена ручная лебедка. Электродвигатель выполнен в виде редукторного электродвигателя.
Недостатком привода ворот CAME C-BXT является применение редукторного электродвигателя. Указанный недостаток снижает ремонтопригодность привода. Ввиду того, что редукторный электродвигатель является единым узлом, выход его из строя приводит к необходимости замены всего узла (если ремонт невозможен). Это повышает материалоемкость ремонта. В сочетании с тем, что редукторный электродвигатель является узкоспециальным изделием, ремонт привода дополнительно снижает доступность деталей, увеличивает время ремонта и его стоимость.
Электромеханический привод ворот CAME C-BXT является по совокупности существенных признаков наиболее близким аналогом того же назначения к заявляемому техническому решению. Поэтому он принят в качестве прототипа.
В предлагаемом техническом решении при выходе из строя редуктора необходимо заменить или ремонтировать только редуктор. При замене редуктора имеется возможность выбора из широкого модельного ряда общепромышленных редукторов, предлагаемых отечественной промышленностью. Единственным условием агрегатной замены редуктора является возможность сопряжения его с валом ворот. Аналогично и с электродвигателем. При выходе из строя электродвигателя необходимо заменить или ремонтировать только электродвигатель. При замене электродвигателя имеется возможность выбора из широкого модельного ряда общепромышленных электродвигателей, предлагаемых отечественной промышленностью.
Раскрытие заявляемого технического решения.
Задачей разработки технического решения является создание электромеханического привода для подъема и опускания секционных ворот с упрощенными эксплуатационными характеристиками.
Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемым техническим решением, является снижение времени, материалоемкости и трудоемкости ремонта.
Сущность заявленного технического решения состоит в том, что электромеханический привод для секционных ворот содержит ручную лебедку, червячный редуктор, электродвигатель, вал которого с одной стороны жестко соединен с входным валом червячного редуктора. Отличается тем, что с другой стороны вал электродвигателя соединен с упомянутой ручной лебедкой, а с валом червячного редуктора вал электродвигателя соединен разъемно. При этом червячный редуктор дополнительно соединен с электродвигателем посредством фланца.
Вышеуказанная сущность является совокупностью существенных признаков заявленного технического решения, обеспечивающих достижение заявленного технического результата.
В частных случаях допустимо выполнять техническое решение следующим образом.
Электродвигатель желательно выполнять трехфазным.
К электродвигателю целесообразно крепить монтажную пластину, к которой закреплена ручная лебедка.
Ручная лебедка предпочтительно снабжена конической зубчатой передачей, первая шестерня которой закреплена на валу электродвигателя, а вторая с возможностью скольжения установлена на валу лебедки, перпендикулярном валу электродвигателя. На валу ручной лебедки также закреплено колесо с надетой на него цепью.
Автором заявленного технического решения изготовлен опытный образец этого решения, испытания которого подтвердили достижение технического результата.
Краткое описание чертежей.
На фигуре 1 показан вид сбоку привода для секционных ворот, на фиг. 2 - внешний вид секционных ворот с установленным приводом.
Осуществление технического решения.
Электромеханический привод для секционных ворот (фиг. 1) содержит трехфазный электродвигатель (1), вал которого с одной стороны жестко разъемно соединен с входным валом червячного редуктора (2), а с другой стороны через монтажную пластину (3) соединен с ручной лебедкой (4).
Выходной вал (5) редуктора выполнен полым и предназначен для непосредственного насаживания на вал (6) подъема-опускания секционных ворот (фиг. 2).
Электродвигатель (1) разъемно закреплен к редуктору (2) с помощью фланца (7), также разъемно закрепленного на фланце редуктора. Применение фланца (7) способствует повышению технологичности ремонта привода и дополнительно обеспечивает соосность вала электродвигателя и входного вала редуктора, исключает биения при вращении, защищает вращающиеся валы и место их соединения от попадания пыли и других предметов, а также случайного доступа людей.
Ручная лебедка (4) имеет коническую зубчатую передачу (не показана), первая из шестерен которой закреплена на валу электродвигателя, а вторая установлена на валу лебедки, перпендикулярном валу электродвигателя (1). Вторая шестерня установлена с возможностью скольжения вдоль вала лебедки. На валу ручной лебедки также закреплено колесо с надетой на него цепью (8). Ручная лебедка (4) также снабжена механизмом отсоединения и электрическим выключателем. Механизм отсоединения предназначен для предотвращения движения цепи ручной лебедки при использовании электродвигателя и отключения электродвигателя при использовании ручной лебедки. Электрический выключатель является элементом электрической схемы привода и предназначен для размыкания цепи питания электродвигателя.
Ввиду того, что вал электродвигателя жестко соединен с входным валом редуктора, вращение ручной лебедкой вала электродвигателя обеспечивает необходимое вращение входного вала редуктора, обеспечивая подъем или опускание секций ворот. Крепление ручной лебедки на другом конце вала электродвигателя способствует повышению технологичности ремонта, так как, с одной стороны, для снятия и установки не требует разборки соединения редуктор-электродвигатель, а, с другой стороны, не препятствует доступу к редуктору и проведению с ним ремонтных или регламентных работ.
Монтажная пластина (3) выполнена из черного металла толщиной 5 мм, содержит резьбовые отверстия и закреплена к электродвигателю (1). На монтажной пластине (3) закреплена ручная лебедка (4).
Электрическая реверсивная схема управления привода построена на магнитных пускателях и реле, содержит двухкнопочный выключатель (9) и концевой выключатель (10). В качестве концевого выключателя (10) возможно применение, например, выключателя типа ВП-15 или ВК-200, выпускаемого отечественной промышленностью.
Концевой выключатель (10) установлен на кронштейне (не показан) в нижней части проема ворот и срабатывает по достижению нижней частью створок ворот уровня пола, отключая электродвигатель (1).
В качестве электродвигателя (1) желательно применение трехфазного асинхронного электродвигателя общего назначения 220/380В серии АИР или АИРМ по ГОСТ-Р 51689-2000 по схеме "звезда/треугольник". В этом случае соединение вала электродвигателя и входного вала редуктора шпоночное. В сравнении с однофазными электродвигателями, трехфазный обеспечивает больший крутящий момент при той же мощности, меньшие пусковые токи. Как следствие, в сравнении с однофазными двигателями повышается энергоэффективность и КПД привода, уменьшается токовая нагрузка на сеть.
В качестве редуктора (2) допустимо применение червячного редуктора общего назначения серий NRV, 7Ч-М или 9Ч.
Описание работы.
Монтаж привода заключается в следующем:
- на валу (6) секционных ворот устанавливается заявленный привод. При этом полый выходной вал редуктора (5) надевается на вал (6) секционных ворот;
- привод с помощью кронштейна (не показан) крепится к несущей стене или другой конструкции здания или сооружения, в котором установлены ворота. При этом к кронштейну закрепляется редуктор (2) или электродвигатель (1);
- на ручную лебедку (4) устанавливается цепь (8) ее вращения;
- в нижней части ворот закрепляется концевой выключатель (10);
- в удобном месте закрепляется блок управления, содержащий двухкнопочный выключатель (9), магнитные пускатели и реле;
- укладываются провода (11) электрического соединения блока управления, электродвигателя и концевого выключателя.
Привод не требует какой-либо дополнительной настройки.
Первая и вторая шестерни конической передачи ручной лебедки в начальном состоянии не зацеплены друг с другом.
При нажатии и удерживании кнопки "вверх" на блоке управления обеспечивается подъем секций (12) ворот до достижения требуемой высоты подъема, контролируемой человеком. Опускание ворот производится по однократному нажатию кнопки "вниз". Автоматическое отключения привода произойдет при достижении нижней кромкой ворот уровня пола и срабатывании концевого выключателя (10).
Благодаря тому, что выходной вал (5) червячного редуктора (2) находится в постоянном зацеплении с валом (6) ворот, обеспечивается возможность движения секций ворот только при вращении входного вала редуктора. При попытке вращения выходного вала редуктора происходит торможение за счет конструкции червячного редуктора. Этим обеспечивается невозможность открытия или закрытия ворот при воздействии на секции ворот или на вал ворот, в том числе при попытке несанкционированного доступа.
При приложении тянущего усилия к цепи (8) это усилие вращает колесо, соединенное с валом лебедки. При этом механизм отсоединения:
- выключает электрический выключатель, что приводит к прекращению и/или невозможности подачи электропитания на электродвигатель. В целях обеспечения безопасности это позволяет избежать случайного включения электродвигателя;
- вводит первую и вторую шестерни ручного привода в зацепление.
Вращение колеса передается на вал электродвигателя, а через него - на входной вал редуктора и далее на вал ворот. Секции ворот поднимаются или опускаются.
При снятии тянущего усилия с цепи колесо прекращает вращать вал лебедки и механизм отсоединения выводит первую и вторую шестерни из зацепления и включает электрический выключатель, позволяя включать электродвигатель.
Промышленная применимость.
Заявляемое техническое решение реализовано с использованием широко выпускаемых промышленностью комплектующих и материалов, может быть изготовлено на любом промышленном предприятии и найдет широкое применение в области электромеханических приводов ворот.