Автоматические гаражные ворота

Летом 1999 года при строительстве гаража возник вопрос о конструкции ворот, хотелось установить автоматические ворота с электроприводом. В 1999 году был некий выбор автоматических гаражных ворот разных производителей, но цена на тот период была слишком высока, да и комплектация не совсем устраивала. В связи с эти возникла идея изготовить автоматические ворота в домашних условиях. Сразу хочу оговориться, на сегодняшний день цены на автоматические гаражные ворота намного доступнее чем в 99 году, на рынке представлены различные комплектации, подходящие для домашнего гаража. Заниматься конструированием автоматических ворот самому, купить готовый комплект или установить обычные распашные ворота, решает каждый сам за себя, данная статья для тех, кто выберет первый вариант. За основу я выбрал конструкцию, описанную в журнале Моделист-конструктор Моделист-конструктор №12’97 статья «ворота вверх!», автор В. Вишняков из Нижнего Новгорода. Конструкция Вишнякова, по моему мнению, довольно удачная, однако конструктивно мне пришлось внести ряд изменений, а также сконструировать не рассмотренные в статье МК узлы. Для уменьшения высоты конструкции, мною был изменен верхний направляющий профиль с прямого на ломаный, что позволило выиграть пару десятков сантиметров по высоте. Так же в целях экономии пространства пришлось отказаться от противовеса, это повлекло за собой увеличение мощности лебедки.

На рисунке 1 приведена компоновка моих гаражных ворот с электроприводом с размещением основных узлов. Как видно из рисунка лебедка закреплена на поперечной двутавровой балке, около боковой стены примерно посредине гаража, данная компоновка позволяет экономить внутреннее пространство гаража. В качестве электродвигателя лебедки применен автомобильный генератор постоянного тока Г8, включенный по схеме двигателя постоянного тока (ДПТ) с параллельным возбуждением. Для надежного возвращения ворот в штатное положение применены доводчики, которые еще выполняют функцию запорного устройства. Для привода механизма закрывания и открывания доводчиков используется ДПТ привода вентилятора автомобильной печки мощностью 40 Вт. За четкую работу механизмов ворот по заданному алгоритму, отвечает шкаф управления. Данный шкаф включает в себя; дежурный источник питания 12 В, 8А; сетевой источник питания постоянного тока 18 В, мощностью 0,6 кВт; блок автоматики; блок дистанционного управления по радио каналу; зарядное устройство для аккумуляторной батареи. Электрическую принципиальную схему с описанием работы шкафа управления, можно найти в закладке «Схемы и чертежи». Под шкафом управления размещается аккумуляторная батарея 6СТ-55 (можно использовать другую батарею, например от Вашего автомобиля). Достаточно мощный сетевой источник питания постоянного тока 18 В, предназначен для питания электродвигателя лебедки, остальная нагрузка запитана от дежурного источника питания, а в отсутствие напряжения в электросети вся нагрузка питается от автомобильной аккумуляторной батареи. При работе от АКБ время открывания ворот увеличивается на треть, но это неудобство вполне терпимо.

Рассмотрим отдельные узлы данной конструкции.

- Направляющий профиль.

На рисунке 2 приведены два варианта направляющих профиля конструкции Вишнякова и мой вариант, как упоминалось выше мною был изменен направляющий профиль под верхний ролик створки ворот с прямого на ломаный, что позволило выиграть в габаритах по высоте. В моём варианте высота в свету до нижней точки поднятых ворот несколько ниже проема ворот, этого недостатка можно избежать совмещением токи излома направляющего профиля под верхний ролик, с верхней частью направляющего профиля под нижний ролик, что потребует более высокой точности изготовления. С чертежом данного варианта направляющего профиля так же можно ознакомиться в закладке «Схемы и чертежи».

- Створка ворот.

Каркас створки сварен из стального уголка 50Х50 мм с толщиной полки 5 мм, в каркас встроены 4 деревянных бруска 50Х90Х2100, с наружи створка обшита вагонкой 25х125х2700. На левом и правом торцах створки установлены по два ролика, в верхней и нижней точках данной створки.

На рисунке 3 приведены два варианта установки и конструкции ролика, Вишнякова и мой вариант, в первом варианте используется точеный ролик с буртиком под направляющий профиль со скошенной полкой, ролик устанавливается на ось с зазором, от спадания фиксируется гайкой. Данная конструкция достаточно проста и вполне работоспособна, при наличии токарного станка легко реализуема, недостаток необходимость периодической смазки, для этого нужно просверлить отверстия и установить на ось (с право, по центру) тавотницу.

В моём варианте направляющий профиль с прямой полкой и в качестве ролика используется шариковый радиальный подшипник в закрытом исполнении. Подшипник посажен с натягом на обрезок вала от вышедшего из строя электродвигателя. Данный обрезок вала крепится к стальному уголку с помощью электросварки. С внутренней стороны, верхней части створки, симметрично приварены два кронштейна для крепления компактного дышла предназначенного для распределения усилия от троса лебедки. Полная масса створки составляет 132 кг. Максимальная нагрузка приходиться на нижние ролики она достигает 400 кг на каждый ролик, это обстоятельство нужно учитывать при выборе конструкции ролика и материалов, из которых изготавливаются детали конструкции.

- Доводчик запорный.

На рисунке 4 приведен фрагмент конструкции с доводчиком. На виде сверху видно, что доводчик установлен под углом к плоскости направляющего профиля. Доводчик свободно качается на оси кронштейна приваренного к нижней плоскости направляющего профиля под углом 7,5° к оси профиля. Данный угол необходим для отвода доводчика (при открывании) за траекторию движения створки ворот. Усилие от привода к доводчику передается тросом ручного тормоза автомобиля ВАЗ 2121 «Нива». При открывании доводчик отпускается под собственным весом, для чего под креплением наконечника приводного троса закреплен дополнительный груз массой 0,6 кг. В качестве прижимного ролика используется шариковый радиальный 203 подшипник в закрытом исполнении. Привод доводчика настроен таким образом, чтобы верхний угол между линией, проведенная через ось качания и ось вращения ролика доводчика и плоскостью створки был в пределах 84°-87°. Привод доводчика выполнен по схеме линейного привода (актуатора). На фото мой вариант привода в закрытом положении доводчиков. Привод доводчиков закреплен с обратной стороны (от створки ворот) поперечной двутавровой балки не далеко от лебедки привода ворот.

В моём случае привод доводчиков состоит из ДПТ 40 Вт х12 В, одноступенчатого цилиндрического редуктора и винтовой передачи (от автомобильного домкрата), для передачи крутящего момента от редуктора к винтовой передачи используется специальная муфта с демпфером (возможно применение простой фланцевой муфты). При вращении винта, по направляющим перемещается подхват, на котором крепятся два троса от левого и правого доводчиков, а так же флажок. На левой опоре привода установлен неподвижный кронштейн с микровыключателями (датчик закрытого положения доводчика) , на правой опоре установлен подвижный кронштейн с микровыключателями (датчик открытого положения доводчика). Микровыключатели установлены парами для повышения надежности работы системы управления приводом. В закрытом положении флажок размыкает контакт датчика закрытого положения, а в открытом датчика открытого положения соответственно.

- Лебедка привода ворот.

лебедка привода собрана на базе одноступенчатого червячного редуктора Ч-80 с цилиндрическим тихоходным валом, на котором закреплен приводной барабан, для передачи крутящего момента от электродвигателя к редуктору применена клиноременная передача. В качестве электродвигателя лебедки применен автомобильный генератор постоянного тока Г8, со штатным двух ручьевым шкивом.

Как уже говорилось, в моей конструкции отсутствует противовес, что значительно увеличило крутящий момент на валу приводного барабана, соответственно и КПД привода также будет ниже. При использование правильно подобранного противовеса энергоемкость лебедки будет значительно ниже, но значительно вырастут габариты и сложность конструкции, считаю, что выбирать кинематическую схему нужно отдельно для каждого конкретного случая. Учитывая, что время открывания ворот немного больше 30 секунд, вопрос энерго-эффективности привода в расчет не брался при выборе своей схемы я руководствовался прежде всего компактностью конструкции, конечно на сколько это оказалось возможным при том, что створка ворот получилась достаточно массивная. Другим не маловажным фактором считаю, возможностью сохранения работоспособности всех узлов конструкции при пропадании напряжения в питающей сети. Данная конструкция, как и конструкция Вишнякова, имеет свои преимущества и недостатки, по моему мнению, обе конструкции вполне работоспособны и имеют простор для модернизации. При создании подобных конструкций необходимо выполнять расчеты на прочность конструктивных элементов автоматических ворот, для чего нужно определить максимальные нагрузки, как по величине, так и по точкам приложения, максимальное разрывное усилие на канате нужно для правильного подбора каната и расчета приводной лебедки. Правильный расчет позволит избежать различных неприятностей при эксплуатации конструкции.

2011-01-20

Следующая тема раздела Читать далее

Используются технологии uCoz