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一個良好的平衡系統，應該是在門運行過程中的任何位置，門的重量和平衡系統所產生的平
衡力都是相等的，即門應該始終處于平衡狀態。這樣，門應該可以停留在任何位置，在手動
運行時，用很小的力量就可以使門向上或向下運行。

在美國及歐洲的****，滑升門已經發展得相當成熟并且已經形成**。在選用**滑升
門時，可以采用查表的方式選用相應的平衡系統。各廠家的滑升門和平衡系統可以配套通用。
而在國內，由于滑升門還沒有形成統一的**，因此在配置平衡系統時，通常是根據經驗
來選用。在遇到問題時，缺乏理論的指導，不知道問題出在哪里，常常不能很好的把問題解
決。由于滑升門的平衡系統選用不當而使滑升門不能正常工作的情況更是隨處可見。這正是
我們與國外**的滑升門技術的差距所在。

這里以**提升門為例，**理論計算的方法，討論一下在選用平衡系統時應該注意的問題，
供大家參考，希望能對大家在選用平衡系統時有所幫助。

**提升門如圖所示，本文中所謂的**提升門是指：在門處在關閉狀態時，門體全部處于
垂直狀態；門一經開啟時，上部門體立即轉向水平狀態；在門處在全部開啟時，門體全部處
于水平狀態的滑升門。

假設：**滑升門為理想狀態，即未被關閉的門體部分呈水平狀態，所產生的重力
被門的水平軌道所承擔；而關閉的門體部分呈垂直狀態，所產生的重力**由平衡系統承擔；
處在彎軌處的門體部分忽略不計。

根據材料力學中的公式可得彈簧近似計算公式，

T≈KT·φ                                      公式1

T  ―― 彈簧在被扭轉變形后所產生的扭矩，單位為N·mm

KT  ―― 彈簧的扭轉剛度，當彈簧被扭轉時，每增加1°扭轉角所產生的扭矩，單位
為N·mm/(°)

φ   ―― 彈簧被扭轉的角度，單位為(°)

在彈性限度內，KT為常數，彈簧在被扭轉變形后所產生的扭矩T與彈簧被扭轉的角度φ
成正比。

設：**提升門門高為H，單位是mm，門的總重量是WD，單位是kg

設：門被部分關閉，關閉的高度為h，單位是mm

這時部分關閉的門體垂直部分所產生的重量W為

W＝WD·h/H                     公式2

而重量W所產生的扭矩TW為

TW＝W·g·r= [WD·h/H]·g·r        公式3

r――鋼絲繩輪在門被關閉高度為h時的半徑，單位是mm

g――重力加速度，約為9800，單位是mm/s²

當**提升門的平衡系統平衡時，彈簧在所產生的扭矩T應等于門體垂直部分的重力
所產生的扭矩TW，即：

KT·φ＝[WD·h/H]·g·r             公式4

當門全部開啟時，即h＝0時，滑升門全部處于水平狀態，這時門體垂直部分所產生的
重力為0，即平衡彈簧處于自由狀態，即φ＝0。

當門被部分關閉，關閉的高度為h時，平衡彈簧被扭轉的角度φ應該為長度為h的鋼絲
繩在鋼絲繩輪上纏繞的圈數乘以360°

  根據公式3我們可以看出：TW與h·r呈線性關系，而當r不變時，TW與h呈線性關系。

當r不變時，平衡彈簧被扭轉的角度

φ＝360°·h/2πr              公式5

π―― 圓周率，約為3.14

φ與h也呈線性關系

將公式5代入公式4即得到：

KT·360°·h/2πr＝[WD·h/H]·g·r     公式6

因此

KT＝2πr²·g·WD/（360°·H）         公式7

可以看出，彈簧的扭轉剛度KT與門的部分開啟高度h無關。因此，如果彈簧的扭轉
剛度KT按公式7計算，在彈簧的彈性限度內，如果WD、r及H不變，門無論開啟到任何位
置，門都會處于平衡狀態。而在**提升門確定之后，WD、r及H就已經確定，因此，計
算并加工出具有相應的彈簧的扭轉剛度KT的彈簧是至關重要的。

由此也可以證明為什么在**提升門的平衡系統中我們采用直徑不變的鋼絲繩輪。

因為2π、360°、g為常數，所以

我們所需要的平衡系統彈簧的扭轉剛度KT應與門的總重量WD及平衡系統鋼絲繩輪的
半徑r的平方成正比；與門的高度H成反比。

由此還可以看出，在門的總重量WD一定時，我們所需要的平衡彈簧的扭轉剛度KT與
門的寬度無關。

因此，在選用或采購**提升門的平衡系統彈簧時，必須要向彈簧生產廠家提供以
下參數，并根據這些參數計算彈簧的扭轉剛度。

1.      門的重量WD

2.      門的高度H

3.      平衡系統鋼絲繩輪的半徑r或直徑D

在彈簧做好以后，**以隨意改變這三個參數或未加以計算就用于其它的門。

而在實際應用中，**提升門并不是處于先前所假設的理想狀態，有以下幾個問題需要注意：

1.    在門剛剛開啟(或接近**關閉)時，上部門體并不是立即轉向水平狀態，而是經
過部分垂直的直軌然后經過彎軌（也許沒有直軌，直接經過彎軌）轉向水平狀態，
所以我們有時使用的鋼絲繩輪的**外邊一兩圈的繞線半徑是由大變小的，這是用來
平衡在開門后在洞口高度以上的部分垂直的直軌和彎軌上的門板所產生的重力。因
此這一兩圈鋼絲繩輪對于平衡門在接近關閉狀態部分是非常重要的。而在實際安裝
中，如果所用的鋼絲繩過長，有很多門在關閉狀態時仍有幾圈鋼絲繩纏繞在鋼絲繩
輪上，這時鋼絲繩輪的**外邊一兩圈就失去了作用。而這樣會造成如果門在接近地
面時門可以平衡，而門在開啟到上部時彈簧的力量就不足以使門保持平衡；如果門
在開啟到上部時門可以平衡，而門在接近地面時彈簧的力量就顯得過大。

2.    在門開啟到洞口高度時并不是全部門體都轉變為水平狀態，還有部分門體停留在
垂直狀態或停留在彎軌部分，仍需要彈簧來保持平衡；而且在門全部開啟時為保持
鋼絲繩仍處于繃緊狀態，彈簧也不能**處于自由狀態。根據國外的資料，一般取
彈簧處于1到1.25圈的盤緊狀態。因此在計算彈簧時，在門處于**關閉的狀態，
彈簧盤緊的圈數應為H/2πr＋1.25，而不是H/2πr圈。這在計算彈簧時應加以考慮。
在彈簧計算加工無誤的情況下，在安裝時，應先將門安裝好并使門處于**關閉狀
態。然后將彈簧盤緊H/2πr＋1.25圈，這時門在任何位置都應處于平衡狀態，且在
門**開啟時，彈簧仍處于1.25圈的盤緊狀態。

3.    如果水平軌道不**水平安裝，應該考慮水平軌道傾斜的角度。

4.    如果鋼絲繩較粗，在計算扭矩時也應該考慮鋼絲繩的半徑。

在彈簧計算時，還應該根據門的工作頻率考慮彈簧的工作載荷次數（彈簧的疲勞次數）
、彈簧的拉伸強度**限和許用彎曲應力，并綜合考慮彈簧的穩定性，這也是彈簧能夠長期穩定
工作的保證。

以此類推，我們還可以討論垂直提升門和高位提升門的平衡系統。所不同的是：垂直提
升門平衡系統中的鋼絲繩輪應采用圓錐型塔輪（即隨著門的提升高度變化，鋼絲繩輪的直徑也
隨之變化）；而高位提升門平衡系統中的鋼絲繩輪應采用圓錐型塔輪和平輪的相結合的組合輪
（即在門處于垂直提升狀態時，鋼絲繩輪應處于圓錐型塔輪部分而當門轉化為**提升狀態后，
鋼絲繩輪應處于平輪部分）。這些理論計算對鋼絲繩輪的設計也同樣具有指導意義。

本人并非從事機械設計，**知識有限，文中錯誤在所難免，希望讀者批評指正！

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