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摘要：基于现有的立式空调器的滑动门组件都是齿轮齿条传动结构，结构较复杂等问题，本文提出了一种上翻转式滑动门组件，通过导轨连杆机构实现滑动门的由闭合到向上翻转到水平打开状态。并在导轨顶端和底端各有一个接触开关，保证打开和关闭的严密性，同时实现滑动门异常位置的复位。
关键词：空调；滑动门；控制
前言
近年来，市场上越来越多的柜机采用滑动门结构，外形上更加简洁美观[1]。这种滑动门机构基本是通过齿轮齿条传动结构实现，组件零件较多，而且需要保证在出风口下方留用一定的空间满足多齿轮、手柄、导轨、连接板等零件[2]。上翻转式滑动门组件通过滑动门的下端的导轨短轴与两侧导轨相连，滑动门的上端的连杆短轴与连杆相连，当连杆在电机的驱动下，滑动门上端随连杆翻转，同时其下端在导轨内向上运动，实现了滑动门由竖直闭合到向上翻转到水平打开的过程。导轨顶端和底端各有一个接触开关，当滑动门关闭严实时，底端的接触开关触发；完全打开时，顶端的接触开关触发。整个上翻转式滑动门机构，结构简单、有效简易地利用空调器上部空间；两个接触开关保证了滑动门运行中的可靠性。
1.上翻式滑动门机构
1.1工作原理
滑动门组件分为上翻转滑动门、导轨、驱动装置、接触开关及出风框。滑动门下方两侧的导轨短轴与短轴支撑一体成型，并与导轨中的滑槽相配合，导轨短轴在导轨中可竖直上下运动；滑动门上方两侧的连杆短轴与短轴支撑一体成型，并与一体连杆上的圆柱孔相配合，形成一对插销副；导轨安装在出风框中的导轨安装槽中，用螺钉连接；而接触开关就固定在导轨的顶端和底端；驱动装置的步进电机及安装板由螺钉安装在出风框顶部的电机底座上，步进电机动力输出轴直接与一体连杆上配合孔相连，而一体连杆的底端与滑动门连杆短轴相连，如图1所示：1—滑动门，2—导轨，3—一体连杆，4—步进电机，5—出风框，6—接触开关（底端），7—接触开关（顶端）。
图2 滑动门组件打开过程示意图
1.2运动学及动力学分析
电机作为上翻式滑动门的原驱动力，直接驱动一体连杆转动，连杆通过连杆短轴驱动滑动门转动，同时滑动门导轨短轴在导轨中向上移动，当一体连杆转动到一定角度，滑动门则达到水平状态。因此，当滑动门尺寸、一体连杆尺寸及步进电机安装位置确定后，步进电机的驱动角度可以确定，其各个运动件简化后的运动简图如图3所示；而电机的驱动力矩直接关系到是否能带动滑动门打开和关闭，在上翻式滑动门打开到关闭的过程中，当滑动门完全打开，滑动门对支点的扭矩最大，负载也最大，则此时需要电机力矩也是最大的。故把滑动门完全打开状态时分析电机所需输出力矩进行分析，其受力简图如3所示。
滑动门机构运动简图如图3所示，电机驱动一体连杆转动到一定角度θ，滑动门由竖直到水平状态，其中滑动门长度ab为L1，滑动门顶端到连杆短轴的距离ae为L2，导轨短轴到滑动门平面距离bc为L3，连杆短轴到滑动门平面距离de为L4，连杆长度od为L5。θ角在三角形△odd1中，同时边dd1在梯形e1fdd1中，求得
图3 滑动门机构运动简图及水平状态的受力简图
2.滑动门控制逻辑
由于电机与连杆、连杆与活动门的配合间隙及零件的制造误差，或者运动过程中人为掰动滑动门，使得电机刚好转动θ角，滑动门总存在关闭或打开不严实情况[4]；因此在导轨顶端和底端各有一个接触开关，当滑动门完全关闭到位时，滑动门导轨短轴刚好触发导轨底端接触开关，控制主板接受触发信号，同时确认是否接受到遥控器的关机信号，确认后发出指令让步进电机继续动作3秒，以消除电机与连杆、连杆与活动门的配合间隙，保证关闭的严密性；当滑动门完全打开到位时，滑动门导轨短轴刚好触发导轨顶端接触开关，控制主板接受触发信号，同时确认是否接受到遥控器的开机信号，确认后发出指令让步进电机继续动作3秒，以消除间隙。同时在空调整机通电时，检测接触开关的触发情况，若滑动门由于人为或其它外力因素处于半打开状态，此时上下两个接触开关都未触发，控制主板发出指令使滑动门回复到关闭状态，重复关闭动作。控制流程图如图4所示。
图3 控制流程图
3.结语
基于现有的立式空调器的滑动门机构齿轮齿条结构较复杂，安装空间有一定要求等问题，本文提出了一种上翻转式滑动门组件。
对滑动机构进行运动学和动力学分析，确定了电机驱动角度θ及连杆的运动轨迹，同时对滑动门负载最大状态下的受力分析，确定了电机的驱动力矩T。
保证滑动门打开和关闭的严密性，以导轨两端的接触开关触发信号基准，同时与控制主板接收信号校对，确定了滑动门控制逻辑。
参考文献：
[1]孟宪运.柜式空调器滑动门机构设计与技术分析[J].日用电器，2014（5）：45-47.
[2]邱晓宏，何锐雄.基于Pro/Enginerr的柜式空调器全新滑动门设计与仿真[J].价值工程，2010（15）：205-206.
[3]成大先.机械设计手册[M].北京：化学工业出版社，2007.
[4]杨春生，占庆仲.壁挂式空调闭合导风板机构设计与可靠性分析[J].家电科技，2015：76-79.
论文作者:李运志
论文发表刊物:《防护工程》2019年11期
论文发表时间:2019/9/20
标签：滑动门论文; 连杆论文; 导轨论文; 电机论文; 机构论文; 简图论文; 空调器论文; 《防护工程》2019年11期论文;