双道闸门锁紧、解锁传动机构设计及优化

周健伟　马晓荣

【摘 要】对双道闸门的锁紧、解锁传动机构进行优化设计，介绍设计流程，分析设计细节并阐述经验反馈，供相似结构参考与借鉴，从而减少机械设计中的缺陷和疏漏。

【关键词】双道闸门；锁紧与解锁传动机构；设计

【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 设备概述

工程中存在一种用于人员通行的双道闸门设备，类似太空舱的加压、减压通道，为实现密封及压力平衡功能，需要设置两道门体。闸门内部通过机械传动机构驱动门体动作，并具有内、外门远端联动功能。

本文针对此种设备的门体锁紧、解锁传动机构设计进行介绍（文中简称门体锁紧传动机构），以供相似设备参考借鉴，促进设计改进与优化。

2 结构设计

2.1 基本结构功能

闸门为圆筒形结构，门体锁紧传动机构布置在闸门舱体内部，通过支座固定在闸门筒体靠近锁紧机构一侧的内壁上。电机的双出轴分别为内、外门体的电动解锁或锁紧提供动力。同时，通过手轮、链轮及转向器机构，实现在闸门内外均可手动操作内、外门解锁或锁紧的功能。具体结构见图1。

2.2 主要部件设计

2.2.1 电机

电机的两端输出轴分别为内门、外门的锁紧及解锁功能提供驱动力。

通过结构分析及计算，得到主传动轴计算负载扭矩约220N.m；转速约29转/min；所需功率约0.7kW。

考虑安全裕量，选择电机额定输出扭矩360N.m；输出转速29转/min；电机功率1.1kW。

设备制造完成后，通过力矩扳手实测驱动轴所需扭矩约240N.m。

由以上数据可知，设计阶段的理论计算负载基本符合实际情况，电机最终选型满足使用要求。

由于电机及自带减速机构的输出转速是固定的，为了可以调节驱动轴转速，在电控设备中设置变频器，以方便机电联合调试工作。

2.2.2 电磁离合器

电机的两侧输出轴上各设置一个电磁离合器。当需要电动操作某一侧的门解锁/锁紧时，电控系统使对应侧的电磁离合器通电吸合，从而实现单独控制内门或外门解锁、锁紧的功能。

电磁离合器为常开型，在未通电或失电的情况下脱开，可通过转向器上的手轮实现解锁/锁紧功能。

电磁离合器为传动部件，其额定扭矩应留有足够裕量。

2.2.3 转向器

设置带减速功能的三出轴转向器。转向器将电机、手轮及解锁/锁紧执行机构连接起来。配合电磁离合器、连接轴、链轮、链条等零部件，为解锁/锁紧执行机构提供两种动力源。一条动力源为电机；另一条为安装在转向器上的手轮。每个转向器上的手轮只能控制一侧门体的解锁/锁紧。选择适当的转向器减速比降低手轮操作力，保证手轮的可操作性。

2.2.4 安全离合器

通往内门解锁/锁紧机构、外门解锁/锁紧机构的传动轴上，分别设置安全离合器，设定适当的起跳扭矩，保证在解锁/锁紧机构遇到异物卡死时，机械零部件及电机不会过载损坏。

安全离合器的整定值不应大于电机额定载荷。

2.2.5 联动结构

为实现远端控制功能，需要在外门外侧控制内门锁紧；在内门内侧也可以控制外门的锁紧。

为此，在通往内门解锁/锁紧执行机构的传动轴上设置链轮及传动轴旁路，将动力传递至外门外侧手轮。从而实现在外门外侧手动控制内门解锁/锁紧的功能。通过同样的方式，实现在内门内侧用手轮控制外门解锁/锁紧的功能。

此处结构设计时需要注意，在以往工程中发现，由于门体锁紧/解锁执行机构的驱动轴与锁紧传动机构的驱动轴不在同一平面，设计人员简单的使用万向联轴节连接。此种连接方式，会导致运行过程中，传动轴卡涩、受力过大、主动轴与从动轴转速不同步、产生异响及变形等。根据机械设计手册及JB/T 5901-1991《十字轴万向联轴器》中所述，要保证主、从动轴之间保持同步转动， 主动轴与从动轴运行平稳，应选用双十字轴万向联轴器或两个单十字轴万向联轴