Các phương pháp phổ biến hiện nay

Các thiết bị đóng và khóa cửa tầng là một hệ thống cơ khí hoàn chỉnh. Có thể chia thành hai loại theo cấu tạo là lò xo giãn hoặc một bo cố định. Động năng tạo ra do chuyển động của cửa tầng theo hướng mở được giữ dưới dạng thế năng bởi thiết bị tích lũy năng lượng (lò xo hoặc bo cố định) của hệ thống.

Thế năng này phải đủ lớn để thắng quán tính của toàn bộ khối lượng chuyển động và để đóng/khóa cửa. Để tạo ra đủ thế năng, cần một thiết kế thích hợp cho hệ thống tích lũy năng lượng. Nếu không, rủi ro về an toàn là không thể tránh khỏi.

Lò xo

Biểu đồ thể hiện mối tương quan giữa lực tác động và độ biến dạng của lò xo

1. Thiết kế lò xo

Lò xo kéo dãn lưu trữ năng lượng ở dạng đàn hồi. Trong điều kiện hoạt động mà chúng không vượt quá giới hạn biến dạng đàn hồi, lò xo sẽ ​​sử dụng năng lượng tích trữ để đóng các cánh cửa hoàn toàn với tổn thất năng lượng là tối thiểu. Cần xác định lực tối thiểu để đóng và khóa cửa tầng. Phương pháp phân tích động có thể được sử dụng cho tính toán này.

Để duy trì sự an toàn và bảo mật, các phép đo này nên được thực hiện ở cửa có độ rộng tối thiểu, cũng là khoảng cách tải trước tối thiểu trên lò xo. Thiết kế lò xo kéo dài sẽ khác nhau dựa trên tình trạng thiết bị và đặc điểm của lò xo. Trong thiết kế lò xo kéo, cần xác định độ dày của lò xo, đường kính ngoài của lò xo, chiều dài tự do, vật liệu làm lò xo, số lượng vòng xoắn, loại móc và phạm vi hoạt động của lực bên ngoài.

Với thông số thiết kế này, chúng tôi có thể đạt đến các giá trị lực giới hạn, hằng số lò xo, ứng suất tải tối thiểu và tối đa, lực tải trước cần thiết và chiều dài lò xo tối đa. Đối với các lực xác định và các đặc tính của lò xo, cần phải phân tích lại động lực học trong chương trình thiết kế. Giới hạn hoạt động của cửa tầng, giá trị lực ma sát và các đặc tính của lò xo được xác định trên bản phân tích. Với các khái niệm này, các kết quả có thể được tạo và diễn giải trước khi thực hiện các phương pháp thử nghiệm thông qua Biểu đồ thời gian – vị trí cánh cửa, Biểu đồ tốc độ cánh cửa – thời gian và Biểu đồ lực lò xo – thời gian.

Lò xo kéo dài được thiết kế và phân tích về mặt lý thuyết sau đó được kiểm tra thực nghiệm với một nguyên mẫu. Trong quá trình xác định hằng số lò xo thực nghiệm (k), lượng giãn ra ở một lực nhất định được kiểm tra thông qua hệ thống thử nghiệm lò xo không tải.

Lực tác dụng lên lò xo (F) được vẽ dưới dạng hàm của mức độ thay đổi chiều dài lò xo (x). Phương trình của đường nối các điểm này được hiển thị trên biểu đồ. Đường cong trong biểu đồ lực – độ giãn cho giá trị hằng số lò xo “thực nghiệm” (k = k’).

Để sử dụng lò xo một cách tối ưu trong đó thế năng đàn hồi của lò xo vượt qua lực ma sát trên cửa tầng và trọng lượng của cánh cửa thì cần xem xét các vấn đề được đề cập dưới đây:

– Chiều dài lò xo không được vượt quá giới hạn biến dạng đàn hồi

– Cần thực hiện đặt tải trước

– Cần xác định lực ma sát

– Xác định kết quả thiết kế cho lò xo được sử dụng

– Cần tính thế năng đàn hồi của lò xo

– Cần xác định vị trí lắp đặt phù hợp.

–  Công thức thế năng đàn hồi là: E = 1/2 k.x²

– Hằng số lò xo (k), cần được xác định dựa trên các đặc tính của lò xo.

– Mức độ giãn dài (x) cho biết năng lượng tích lũy trên lò xo trong trường hợp có khe hở nơi lò xo và cánh cửa được tải trước được giải phóng.

– Lực ma sát đối với các cánh cửa FS = kS .m .g

– Hệ số ma sát (kS), các phép đo biến thiên lực được thực hiện bằng thực nghiệm thông qua phân tích động lực học,

– Trọng lượng cánh cửa (m).

– Gia tốc trọng trường (g)

Với những tính toán này, việc lựa chọn lò xo giãn thích hợp sẽ được xác định bằng thực nghiệm và lý thuyết.

2. Ưu và nhược điểm của lò xo

Mặc dù sử dụng lò xo cho thiết bị đóng cửa tầng rẻ hơn so với sử dụng bo cố định, nhưng sẽ rủi ro về mặt động lực học của cơ cấu cửa vì lực lò xo cũng thay đổi theo vị trí thay đổi của cửa theo hướng mở.

Thế năng tích lũy của lò xo khi cabin ở ngoài vùng mở khóa tạo ra lực tối thiểu cần thiết để đóng và khóa cửa tầng, như đã nêu trong Điều 5.3.9.3.4 của tiêu chuẩn EN 81-20. Khi cửa mở hoàn toàn, thế năng tích tụ trên lò xo tạo ra năng lượng lớn hơn nhiều so với lượng để đáp ứng các yêu cầu của tiêu chuẩn. Thế năng thay đổi theo hướng mở của cửa, ảnh hưởng đến động lực của bộ truyền động cửa cabin. Trong khi lực lò xo tác động lên bộ truyền động cửa cabin theo hướng ngược lại tăng lên trong quá trình chuyển động mở cửa, bộ truyền động cửa bị tác động lực một cách không cần thiết. Trong quá trình đóng cửa, lực lò xo giảm, làm tăng tốc độ đóng mở cửa một cách không cần thiết và gây khó khăn trong việc điều khiển bộ truyền động cửa cabin.

Trong Đồ thị 2, các kết quả thực nghiệm thu được trong các nghiên cứu R&D trước đây được đưa ra và các tác động động của việc sử dụng lò xo và bo cố định được thể hiện bằng số. Theo dữ liệu này, lực tạo ra bởi bộ truyền động cửa sử dụng lò xo cao hơn 24% so với lực do bộ truyền động cửa sử dụng bo cố định tạo ra.

Bo cố định

Bo cửa tầng

1. Thiết kế bo cố định

Bo cố định, được dịch chuyển song song với chuyển động của cửa tầng theo hướng mở, hoạt động chống lại lực hấp dẫn. Khi nó được thả ra, bo tiếp xúc với lực hấp dẫn sẽ cố gắng đóng các tấm cửa tầng. Vì lực tạo bởi bo cố định theo hướng đóng là như nhau ở mọi vị trí của cửa, nên việc xác định khối lượng bo cố định là thông số quan trọng duy nhất cho thiết kế. Để xác định thông số này, cần tìm giá trị của lực ma sát ngăn chuyển động của khối lượng toàn phần là đủ. Bo được tính bằng cách chia lực này cho gia tốc trọng trường sẽ cho giá trị nhỏ nhất cần thiết cho bo cố định.

2. Ưu và nhược điểm của bo cố định

Sử dụng bo cố định cho thiết bị đóng của cửa tầng là phương pháp thuận lợi nhất về mặt động lực học của hệ thống. Thay vì các lực biến thiên tác động lên bộ truyền động cửa cabin khi sử dụng lò xo, ở đây chúng ta có một lực cố định độc lập với vị trí của cửa theo hướng đóng hoặc mở. Ngoài ra, nó sẽ tốn kém hơn do bo cố định được tích hợp vào cơ cấu cửa. Lò xo được tích hợp bằng cách kết nối cơ học một đầu của lò xo với một điểm cố định trên cơ cấu và đầu kia với một bộ phận chuyển động trên cơ cấu trong khi các bố trí cơ học đơn giản sẽ không đủ để tích hợp bo cố định. Bo cố định di chuyển đồng thời với chuyển động của cửa phải được hướng dẫn trong kết cấu của cửa. Vì cần phải có thêm các thành phần khác, chi phí sẽ trực tiếp tăng lên.

Tác động của thiết bị khóa cửa lên kết cấu cửa

Cả hai phương pháp được sử dụng để đáp ứng các yêu cầu của tiêu chuẩn, có thể được thực hiện bằng các cách khác nhau trên mỗi hệ thống cửa, và có thể có các ý nghĩa khác nhau. Do đó, không có sự lựa chọn nào đúng tuyệt đối. Cần xem xét cả về mặt kỹ thuật và giá cả để lựa chọn phương pháp phù hợp. Tỷ lệ giữa lợi ích – chi phí của các phương pháp được áp dụng là chỉ tiêu cơ bản nhất để xác định lựa chọn nào phù hợp hơn. Theo nghiên cứu này chúng ta có thể tối ưu hóa thiết bị./. khóa cửa./.