一種垂直升降式立體鋼架停車臺設計

張志成

【摘?要】隨著中國的經濟以及科學技術的不斷發展，特別是在黨的十八大以來的五年我國在汽車制造這一方面的技術取得了很大的進步，汽車的產量飛速增長。為了解決“停車難”這一問題，機械式立體停車設備應運而生，而且不斷發展。由于立體停車設備有著安全系數高，自動化水平高，存取車效率高，以及土地利用率高等優點。

【關鍵詞】立體停車設備;平面移動;升降系統;主體鋼架

1?前言

我國的電梯式車立體停車庫的發展從20世紀90年代中期就開始了，在21世紀的時候開始引進并且生產立體停車設備。在目前，立體車庫在北京、上海、深圳等地。此外，盡管我國的立體車庫發展已經具有了自己的特色，但并不樂觀，為了解決以上這些問題，立體車庫順應時代的發展，由于其特殊的優點以及功能應運而生。本文特此進行設計。

2 工作原理以及結構組成

本設備通過升降電梯以及運載裝備對車輛進行存取。首先消費者通過刷卡等方式先進入大門，而后用戶將車開進升降電梯，由升降電梯將車輛運送到各層，然后各層由運載小車將車輛送到各個停車位，取車過程與存車過程相反。本次設計是在平面移動式的立體停車設備上進行一定的設計。采用了電梯設備與鋼架相結合的構造組成了整個停車設備的主體。

3 升降電梯的設計及數據計算

經過對市場上電機的調查與比較，以及查閱相關的文獻，我們選擇變頻變壓調速電機。經過對市面上的小型車輛進行調查，現在市場上的小型車輛的重量一般情況下不超過1800kg，本次設計將升降電梯的上升與下降速度定為1.5m/s即，。電梯本身的重量為700kg，而且由于升降過程中會有摩擦以及鋼絲繩的由于彈性產生的阻力，在這里取機械效率。取升降系統的平衡系數

提升電機功率計算公式：此公式中，Q-車輛重量（Kg）;V-曳引輪節徑線速度（m/s）;G?-升降電梯重量（Kg）i-曳引比;通常情況下為1;-設備總的機械傳動效率;-升降系統平衡系數。

得到電機的功率：

通過查閱機械設計手冊，選擇的電機型號為YZRDW250M-8/4，這種電機的額定輸出功率為30KW，額定轉速為1390rmp。本次設計中采用4根鋼絲繩，提升的總重量為升降電梯與提升車輛的重量之和，車輛的最大質量為1800kg，升降電梯的質量為700kg，因此，總質量為。平均作用在每根鋼絲繩上的最大拉力為6125N。鋼絲繩計算公式：，—鋼絲繩所允許的最小直徑;—鋼絲繩所受的最大拉力;—選擇系數（）。選擇系數計算公式：，—安全系數，這里取;—鋼絲繩充滿系數，這里取;—折減系數，這里取;—鋼絲公稱抗拉強度，。，因此在本次設計中，選擇直徑為的圓股鋼絲繩。

鋼絲繩校核：破斷拉力

鋼絲繩滿足工作要求。曳引輪直徑D與鋼絲繩的直徑d的比值不小于40，即，，從而得到，在本次設計中取。設備的運動行程相對較長，在這里取。

在本次設計中，取，因此當量動載荷

對于轉速比較高的軸承（）可以按照軸承的基本額定動載荷來確定軸承的選型。計算軸承基本額定動載荷公式如下：??c—基本額定動載荷計算值;p—當量動載荷;—壽命因數，這里取;—力矩載荷因數，這里取;—沖擊載荷因數，這里取;—速度因數，這里取;—溫度因數，這里取;—基本額定動載荷的標準值。

根據機械設計手冊本次設計中選用深溝球軸承6212，基本額定載荷，因此，接下來對軸承的壽命進行校核。軸承壽命校核公式：?此公式中，—軸承額定壽命;—滑輪轉速。。因此軸承校核成功，選擇合適。

配重塊計算公式：，—配重塊重量;—升降系統平衡系數，在這里取0.4;—升降設備自身重量;—額定車輛的重量;;配重塊選擇質量為1420kg的鉛塊。

4 設計鋼架結構

本次設計的的立體停車設備的每個橫梁都選擇的是HW200×200×8×12mm。鋼架之間的連接方式是通過螺栓連接，本次設計的停車設備一共有三層，因此整個設備的總體尺寸長×寬×高為28600×22000×5400mm。

停車位下方的起支撐作用的鋼架結構直接搭在這兩根橫梁上，因此主要校核的是這一部分的橫梁。根據公式，?此公式中，—截面彎矩;—力臂長度;—慣性矩，在這里取;截面彎矩計算公式：;此公式中，—作用力，本次設計中為2817.5N;;剪應力公式：?在此公式中，—剪力，在這里為3622.75N;—截面面積，在這里為;b—中心到邊線的距離;;得到。

所以選用這種類型的H鋼作為橫梁能夠滿足莫爾強度理論的條件，橫梁采用材料為Q345B的HW200×200×8×12能夠完成本次設計的應用條件。

在本次設計中，鋼架結構的主要連接方式選擇螺栓連接。

螺栓直徑確定的公式：，—螺栓的最小直徑，—受剪切面數，—擠壓強度，—作用力，在這里取，本次實驗中鋼架結構為靜載荷，所以計算公式：，—屈服強度，在這里;將各數據帶入公式（4.6）與（4.7）中得到，在本次設計中取螺栓直徑。

5 結論

本文對機械式立體停車設備的國內外現狀進行了調查，確定了機械式立體停車設備的種類，以及各類立體停車設備的特點以及應用環境。對立體停車設備的整體停車位的布局和鋼架結構等方面進行了分析與研究。

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（作者單位：東北大學機械工程與自動化學院）