В техническом аспекте механизированных воротных систем безусловным является факт, что автоматика обеспечивает лишь комфорт контроля и управления воротами любого типа направления открывания, конструкции, варианта исполнения и места расположения полотна, пакета эксплуатационных свойств (см. подробнее в этом материале), а функциональность воротной системы, надежность и долговечность ее эксплуатации определяет привод автоматических ворот. По факту привод автоматических ворот является средством механизации и входит в качестве базового и ключевого компонента в системы автоматизации, уровень которых определяется задействованными технологиями и оборудованием (электроникой управления, логическими и физическими связями между компонентами, концевыми выключателями, фотоэлементами, датчиками давления, пультами ДУ/панелями управления, переключателями открывания, приемниками/передатчиками радиосигналов, коммутаторами-мультиплексорами для выхода в LAN сети и пр.), но работоспособность – приводом автоматических ворот.
Базовые компоненты, формирующие привод автоматических ворот.
В техническом аспекте привод автоматических ворот – устройство, преобразующее крутящий момент ротора (для асинхронных и синхронных двигателей переменного тока) или якоря (двигатели постоянного тока) электродвигателя в тяговое усилие физической связи между приводом автоматических ворот и полотном/полотнами воротной системы (кронштейн, рычаг, зубчатая рейка (откатные системы), канат, цепь, трос и пр.). Вместе с тем, блочно-модульное исполнение приводов автоматических ворот вместе с электродвигателями, а также применение в воротных системах интегрированных в привод электродвигателей – мотор-редукторов позволяет говорить о том, что привод автоматических ворот – системное решение для преобразования электрической энергии в механическую, причем вне зависимости от того прямое это преобразование и передача или происходит с промежуточными этапами трансформации энергии.
Справка: Получившие ограниченное распространение гидравлические (электрогидравлические) приводы автоматических ворот включают электродвигатель, где электрическая энергия преобразуется в механическую, насос, трансформирующий механическую энергию в кинетическую и потенциальную энергию потока жидкости, и гидравлический цилиндр, выполняющий обратное преобразование энергии потока жидкости в механическую энергию возвратно-поступательного движения штока. Электромеханический привод упрощенно состоит из электродвигателя и редуктора или мотор-редуктора (ротор или якорь электродвигателя является входным валом редуктора), где происходит прямое преобразование электрической энергии в механическую, а de facto – электродвигатель (постоянного или переменного тока, двухскоростной, со встроенным тормозом, сервомотор, гидромотор) с упругими элементами связи с входным валом редуктора (вариатор, муфты разного типа) и поддержкой частотного преобразователя или устройства плавного пуска, а также редуктор – червячный, планетарный, цилиндрический, конический, волновой (см. рис. ниже). Привод автоматических ворот, как правило, комплектуется червячным, цилиндро-червячным, иногда планетарно-червячным редуктором (или мотор-редуктором).
В блочно-модульном исполнении привод автоматических ворот включает:
- электродвигатель (постоянного или переменного тока, в том числе со встроенным тормозом) с преобразователем частоты или устройством плавного пуска (1 и 2 на рис. ниже);
Справка: Преобразователи частоты и устройства плавного пуска относятся к электронным средствам защиты электромеханических приводов, в том числе приводов автоматических ворот. Преобразователи частоты используются для асинхронных электродвигателей и позволяют формировать большой крутящий момент при малых оборотах ротора, задавать значительное ускорение, устранять проблемы механических резонансов, осуществлять подхват электродвигателя в случаях кратковременного обесточивания сети или провалов напряжения. Устройства плавного пуска и торможения применяют в системах с трехфазными асинхронными двигателями, и они дают возможность плавного пуска и останова двигателей, что снижает пусковые токи и пусковые моменты, а следовательно и нагрузки на входной вал редуктора, а также позволяют регулировать время пуска/остановки и величину пускового тока в обмотках.
- устройства механической защиты привода автоматических ворот от перегрузок – соединительные и предохранительные муфты (муфты предельного момента с разрушающимися элементами - втулочные со срезным штифтом, муфты зацепления (пружинно-кулачковые, кулачковые, шариковые), удерживаемые в зацеплении пружинами до появления критического крутящего момента, превышающего усилие пружинного механизма, фрикционные муфты, втулочно-пальцевые, обгонные муфты и т.д., которые обязательно насаживаются на входной вал редуктора и ротор электродвигателя.
Соединительные (1), предохранительные муфты (2) - муфты предельного момента и фрикционные вариаторы (3) для связи ротора/якоря электродвигателя с входящим валом редуктора – шлицевым с эвольвентными или прямобочными шлицами (4), цилиндрическим шпоночным (5), коническим шпоночным с внутренней резьбой (6), цилиндрическим с внутренними эвольвентными или прямобочными шлицами (7), коническим шпоночным с наружной резьбой (8), с внутренним цилиндрическим шпоночным отверстием (9).
На выходных валах редуктора приводов автоматических ворот для защиты от перегрузок обычно используют срезные штифты или шпонки в зависимости от типа соединения с тяговой связью ворот (напрямую или через шестерню);
Выходные валы редукторов (и мотор-редукторов) привода автоматических ворот: 1 – цилиндрический шпоночный, 2 - конический шпоночный с внутренней резьбой, 3 - конический шпоночный с наружной резьбой, 4 - полый с симметрично расположенными шлицами, 5 - полый с несимметрично расположенными шлицами, 6 - полый с симметрично расположенным шпоночным пазом, 7 - полый с несимметрично расположенным шпоночным пазом, 8 - с трапециидальной резьбой.
Справка: Помимо механических средств защиты привода автоматических ворот, а также преобразователей частоты и устройств плавного пуска/останова ведущие производители мира используют электронные средства защиты от перегрузок - логические и температурные контроллеры, многофункциональные электронные счётчики, линейные энкодеры, оптические, ёмкостные, индуктивные и фотоэлектрические датчики, датчики потребляемого тока, скорости вращения двигателя и т.д., по факту – автономные устройства автоматики для защиты и повышения функциональности привода.
 |  |
Фотоэлектрические датчики Roger Technology.
- редуктор – червячный, цилиндро-червячный или планетарно-червячный с различным расположением передач.
Линейные приводы автоматических ворот с распашным типом открывания – червячные, часто с гипоидной передачей при несоосном расположении ротора двигателя и вала редуктора, в том числе при моноблочном исполнении привода автоматических ворот в виде мотор-редуктора, или же цилиндро-червячные.
Рычажные приводы автоматических ворот с распашным типом открывания – цилиндро-червячные, иногда планетарно-червячные, а в очень редких случаях – с волновой передачей.
 |  |
Рычажный привод автоматических ворот распашного типа с мотор-редуктором Roger Technology.
Превалирующее большинство приводов автоматических ворот с откатным типом (направлением) открывания и щитовыми полотнами построено на базе цилиндро-червячных, иногда планетарно-червячных или планетарных редукторов (или мотор-редукторов).
 |  |
В приводах автоматических ворот секционного типа – подъемных, складных, откатных с горизонтальным движением полотна – используются цилиндро-червячные или планетарно-червячные, иногда цилиндровые или планетарные редукторы, или мотор-редукторы.
Основные критерии выбора редуктора/мотор-редуктора привода автоматических ворот.
При возможности выбора привода автоматических ворот следует помнить, что:
- привод автоматических ворот на базе мотор-редуктора надежней, экономичней и долговечней, чем блочно-модульный привод из электродвигателя и редуктора, валы которых соединены муфтами;
- для передаточных чисел привода автоматических ворот i> 40 цилиндро-червячные или планетарно-червячные мотор-редукторы, или электродвигатели с цилиндро-червячными или планетарно-червячными редукторами в 2 – 4 раза долговечнее червячных одноступенчатых редукторов (мотор-редукторов) и имеют на 10 – 20 % больший КПД, что делает их экономически целесообразными;
- если привод автоматических ворот эксплуатируется с частыми пусками/остановками и неравномерной нагрузкой (ветровое давление импульсного характера и большой величины), то цилиндро-червячные или планетарно-червячные мотор-редукторы, или электродвигатели с цилиндро-червячными или планетарно-червячными редукторами надежней и долговечней червячных редукторов (мотор-редукторов);
- надежность и долговечность привода автоматических ворот увеличивается со снижением передаточного отношения (оптимально i в пределах 4 – 25);
- привод автоматических ворот с очень большим сроком эксплуатации (по мотор-редуктору или редуктору) дорогой и экономически невыгодный при использовании – целесообразнее при выработке мотор-редуктора (редуктора) с меньшими сроками замена червячной пары/шестерен;
- привод автоматических ворот блочно-модульного исполнения из электродвигателя и редуктора должен иметь соединение валов ротора/входного вала редуктора через предохранительные муфты или фрикционные вариаторы, а выходные валы редуктора блочно-модульных приводов и мотор-редукторов следует соединять с исполнительными механизмами/тягами предохранительными муфтами или с помощью срезных штифтов/шпонок, что позволит избежать нарушений целостности зубьев передачи, а также компенсировать возможные перекосы осей;
- привод автоматических ворот большой мощности должен обязательно комплектоваться устройствами электронной защиты от перегрузок.
Важно: Заявленный производителем крутящий момент (Тпр) на выходном валу редуктора (мотор-редуктора) привода автоматических ворот – расчетная проектная величина, но в действительности эксплуатационный крутящий момент Тэ = Тпр/Кэ, где Кэ - эксплуатационный коэффициент коррекции с учетом фактических условий эксплуатации и режимов работы редуктора – Кэ = К1·К2·К3·К4·К5·К6·К7:
- К1 - коэффициент режима эксплуатации;
| Время работы в сутки | 4 часа | 8 часа | 16 часа | 24 часа | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Частота пусков в час | <10 | 10-100 | >100 | <10 | 10-100 | >100 | <10 | 10-100 | >100 | <10 | 10-100 | >100 | |
| Характер
нагрузки | Равномерная | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1.1 | 1 | 1.1 | 1.2 | 1.1 | 1.2 | 1.3 |
| Средние
толчки | 1 | 1.1 | 1.3 | 1.1 | 1.2 | 1.3 | 1.2 | 1.3 | 1.4 | 1.4 | 1.4 | 1.5 | |
| Сильные
толчки | 1.2 | 1.3 | 1.4 | 1.3 | 1.4 | 1.5 | 1.4 | 1.6 | 1.6 | 1.5 | 1.6 | 1.7 | |
- К2 – температурный коэффициент;
| Температура окружающей среды, °С | Продолжительность включений (ПВ), % | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| 100 | 80 | 60 | 40 | 20 | |
| 10 | 1.0 | 0.9 | 0.8 | 0.7 | |
| 20 | 1.0 | 0.9 | 0.8 | ||
| 30 | 1.2 | 1.15 | 1.1 | 1.0 | 0.9 |
| 40 | 1.4 | 1.3 | 1.2 | 1.1 | 1.0 |
| 50 | 1.6 | 1.4 | 1.3 | 1.2 | 1.1 |
Примечание: ПВ = tн/60·100%, где tн – среднее время работы редуктора под нагрузкой в течение часа в минутах, при работе редуктора/мотор-редуктора более часа ПВ принимают 100%
- К3 – коэффициент смазки;
| Тип смазки | К3 |
|---|---|
| Синтетическая с присадкой | 0,9 |
| Синтетическая | 1,0 |
| Минеральная | 1,2 |
| С присадкой, залечивающей питтинг | 0,8 |
- К4 – коэффициент наличия упругих элементов (муфт, фрикционных вариаторов) на соединениях;
| Наличие упругих элементов | Частота пусков в час | |||
|---|---|---|---|---|
| На входном валу | На выходном валу | До 10 | От 10 до 50 | Свыше 50 |
| Да | Да | 1,0 | 1,05 | 1,1 |
| Нет | Да | 1,1 | 1,15 | 1,2 |
| Да | Нет | 1,15 | 1,2 | 1,3 |
| Нет | Нет | 1,2 | 1,3 | 1,4 |
| Гидродинамическая муфта | 1,0 | |||
| Устройство плавного пуска и торможения | 1,0 | |||
- К5 – коэффициент реверсивных пусков;
| Наличие реверсивного движения | К5 |
|---|---|
| Реверсивные пуски отсутствуют | 1,0 |
| Реверсивные пуски эпизодические | 1,0 |
| Реверсивные пуски при тех же нагрузках | 1,2 |
| Реверсивные пуски при повышенных нагрузках | 1,3 |
| Реверсивные пуски после остановки менее 2-х сек | 1,3 |
| При наличии гидродинамической муфты | 1,0 |
- К6 – коэффициент режима ввода редуктора (мотор-редуктора) в эксплуатацию;
| Режим ввода в эксплуатацию | К6 |
|---|---|
| При ступенчатом повышении нагрузки от 0,7 до 1,0
Т2 в течение 16–24 часов | 1,0 |
| Сразу на требуемую номинальную нагрузку Т2 | 1,1 |
- К7 – коэффициент долговечности.
| Заявленная
долговечность редуктора/ мотор-редуктора, тыс. ч | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 | 35 | 40 | 45 | 50 | 55 | 60 | 65 | 70 | 75 | 80 | 85 | 90 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| К7 | 1,0 | 1,2 | 1,4 | 1,6 | 1,7 | 1,9 | 2,0 | 2,1 | 2,2 | 2,3 | 2,4 | 2,5 | 2,6 | 2,7 | 2,8 | 2,9 | 3,0 |
Примечание: Для червячных редукторов или мотор-редукторов дополнительно используется коэффициент К8 - расположения червячной передачи в пространстве при расположении червячной пары выходной ступени.
| Червяк под колесом | Вал колеса вертикальный | Червячный вал вертикальный | Червяк над колесом |
|---|---|---|---|
| 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,1 |
