ВЕТРОВОЙ ЭФФЕКТ В РАСПАШНЫХ ВОРОТАХ

Предполагается, что :
створка закрыта
ветер дует перпендикулярно створке в направлении против открытия
Так как ветер воздействует на створку равномерно по всей площади, то можно эквивалентную
Силу ветра Fv приложить к центральной части ворот:
Fv = A x pv где
pv = давление ветра (по Шкале Бефорта)
A = площадь поверхности створки (при 100% заполнении, длина x высота)
Распашные ворота
Fv

Плечо вращения полотна на петлях :
Fv x B = Fo x b [1]
Поскольку рычаг приложения силы ветра заведомо больше рычага приложения силы привода, то следует принять, что
B > > b
И как следствие Fo >> Fv
ВЫВОД:
Таким образом, так как привод работает с меньшим рычагом прикладывания силы, то для того, чтобы открыть створку он должен развивать силу Fo, значительно большую, чем сила ветра Fv.
B = L/2
b
Fv
Fo
ЛИНЕЙНЫЙ ПРИВОД

При увеличении длины створки, увеличивается рычаг В.
Для сохранения баланса сил, сила ветра, которую преодолевает привод при открытии створки
должна уменьшаться
(Fv)max = Fo / 5
(Fv)max = Fo / 7.5
(Fv)max = Fo / 10

Принимая во внимание, что : Fv = A x pv
и предполагая, что параметр А увеличивается пропорционально длине створки, при максимуме ветрового давления (pv)max (эквивалентная сила ветра) , получаем что для открытия створки приводом, необходимо уменьшать площадь полотна ; ( при удлинении створки вдвое, максимально допустимое давление ветра составит ¼ от первоначального).
(pv)max = Fo / 10
(pv)max = Fo / 40
A=4
A=2
A=3
(pv)max = Fo / 22.5

Принимая во внимание трение в петле, модифицируем [1] учитывая, что реальный рычаг приложения силы привода Fo будет равен b’ < b.
Очевидно, что при реальных условиях привод прикладывает большее усилие, нежели в идеальных условиях (без учета трения в петлях).
В действительности пропорции Fo и Fv при учете трения изменяются незначительно.
Вывод:
В распашных воротах основным параметром для выбора привода является эффективная площадь полотна створки. Вес створки не является значимым параметром, так как трение в петле не влияет на вращающее усилие привода, приложенное к системе.
Fv
Fo
b’
Место трения

Шкала для расчета электропривода по ветровой нагрузке
0 – баллов; скорость до 1 м/с
Давление – 0,086 кг/м2
1 – балл; скорость 1,5-2 м/с
Давление – 0,34 кг/м2
2 – балла; скорость 3-4 м/с
Давление – 1,37 кг/м2
3 – балла; скорость 4.5-6 м/с
Давление – 3,08 кг/м2
4 – балла; скорость 6,5-8 м/с
Давление – 5,48 кг/м2
5 – баллов; скорость 8,5-10 м/с
Давление – 8,56 кг/м2
6 – баллов; скорость 10,5-12 м/с
Давление – 12,32 кг/м2
7 – баллов; скорость 12,5-14 м/с
Давление – 16,78 кг/м2
8 – баллов; скорость 14,5-17 м/с
Давление – 24,75 кг/м2
9 – баллов; скорость 18-20 м/с
Давление – 34,25 кг/м2
10 – баллов; скорость 21-23 м/с
Давление – 45,30 кг/м2
11 – баллов; скорость 24-30 м/с
Давление – 77 кг/м2
12 – баллов; скорость >40 м/с
Давление – ~140 кг/м2

Сопоставляя каждому приводу коэффициент K, и зная длину створки L можно определить :
МАКСИМАЛЬНУЮ ПЛОЩАДЬ СТВОРКИ A , ЗАДАВШИСЬ ДАВЛЕНИЕМ ВЕТРА pv.
или
МАКСИМАЛЬНОЕ ДАВЛЕНИЕ ВЕТРА pv , ЗАДАВШИСЬ СОПРОТИВЛЕНИЕМ ПОВЕРХНОСТИ A
Максимальная площадь створки A[m2]
Длина створки L[m]
Давление ветра pv [Kg/m2]
Максимальное давление ветра pv [Kg/m2]
Длина створки L[m]
Площадь поверхности створки A[m2]
Методика быстрого расчета

ПРЕДЕЛЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
Привод 411 LS 230 V( усилие 200 [daN]) с упорами на открытие и закрытие.
Рекомендуемые установочные размеры (a=b=14[cm]) для угла открытия 90°
Считаем ветер перпендикулярным плоскости закрытой створки.
Формулы справедливы в случае использования створки со 100% заполнением. В случае неполного заполнения (A=LHµ). где µ- коэффициент заполнения.
Максимальная площадь створки A[m2] Длина створки L[m]
Давление ветра pv [Kg/m2]
Максимальное давление ветра pv [Kg/m2] Длина створки L[m]
Площадь поверхности створки A[m2]
411 LS

ПРЕДЕЛЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
Привод 390 (усилие 250 [Nm])
Установочные размеры A=21[cm] B=12[cm] C=70[cm]
( если A=6[cm] B=12[cm] C=73[cm], то K станет 46 )
( если A=36[cm] B=12[cm] C=67[cm], то K станет 76 )
Угол открытия 90° вовнутрь
Считаем ветер перпендикулярным плоскости закрытой створки.
Формулы справедливы в случае использования створки со 100% заполнением. В случае неполного заполнения (A=LHµ). где µ- коэффициент заполнения.
Максимальная площадь створки A[m2] Длина створки L[m]
Давление ветра pv [Kg/m2]
Максимальное давление ветра pv [Kg/m2] Длина створки L[m]
Площадь поверхности створки A[m2]
390

ПРЕДЕЛЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
Привод 422 CBAC ( усилие 690 [daN])
Рекомендуемые установочные размеры (a=b=12[cm]) угол открытия 90°
Считаем ветер перпендикулярным плоскости закрытой створки.
Формулы справедливы в случае использования створки со 100% заполнением. В случае неполного заполнения (A=LHµ). где µ- коэффициент заполнения.
Максимальная площадь створки A[m2] Длина створки L[m]
Давление ветра pv [Kg/m2]
Максимальное давление ветра pv [Kg/m2] Длина створки L[m]
Площадь поверхности створки A[m2]
422 –CBAC

В некоторых случаях для рассмотрения действующей силы привода, удобно рассматривать эквивалентную силу, приложенную к краю створки. В этом случае:
Fe x L = Fo x b [3]
Сила Fe имеет плечо B=L, однако при увеличении предела Fv вдвое (при этом B=L/2).
Чтобы определить Fe в [Kgf] необходимо коэффициент К уменьшить вдвое.
B=L
b
Fe
Fo
ЭКВИВАЛЕНТНОЕ УСИЛИЕ НА КРАЮ СТВОРКИ

Рассмотрим пример на основе привода 412 24 Vdc ( K=53 ).
Створка: длина L=1.8[m] высота H=2[m], заполнение 40% , то есть µ=0.4.
Примем рекомендованные установочные размеры (a=b=14.5[cm]) и угол открытия 90°.
Какое максимальное давление ветра допустимо для привода при такой створке ?
Какое максимальное эквивалентное усилие может быть создано приводом на краю створки ?
Поверхность сопротивления : A=LHµ=1.8x2x0.4=1.44[m²]
Считаем, что ветер перпендикулярен плоскости закрытой створки.
Полученный результат соответствует силе ветра в 8 баллов по шкале Бофорта.
3. Эквивалентное усилие на краю створки будет :
Пример

Ветровой эффект в сдвижных воротах

Для перемещения створки привод должен развивать усилие Fo, большее, чем трение в роликах и потери в передаче.
Соотношение баланса привода при:
Fp x µv = Fo x R
R радиус шестерни , µv фрикционный показатель, Fp вес створки.
ВЫВОД: Усилие, необходимое приводу для перемещения створки пропорционально ее весу.
R
µv
Fo
Fp
Fp
Сдвижные ворота
Ветровой эффект незначительно сказывается на работе привода .
Действие ветра компенсируется прижимными роликами.
Fp