兩層機(jī)械式升降旋轉(zhuǎn)停車設(shè)備設(shè)計(jì)研究

樊全

摘要：為了能從根本上解決交通擁堵問題，將土地資源的價(jià)值發(fā)揮到最大化，合理應(yīng)用居住空間的優(yōu)勢，準(zhǔn)許停放更多車輛，加大對停車設(shè)備的開發(fā)力度。本文將兩層機(jī)械式升降旋轉(zhuǎn)停車設(shè)備設(shè)為為研究對象，概況總體方案設(shè)計(jì)內(nèi)容，提升、行走、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)各自設(shè)計(jì)要點(diǎn)等，以供同行參考。

關(guān)鍵詞：機(jī)械式升降旋轉(zhuǎn);停車設(shè)備;設(shè)計(jì)要點(diǎn)

引言

結(jié)合我國國情特征，因?yàn)槌鞘猩羁臻g狹小，停車位數(shù)目有限，導(dǎo)致原始的停車位已經(jīng)不能較好的滿足廣大車主的停車需求，設(shè)計(jì)應(yīng)用兩層機(jī)械式升降旋轉(zhuǎn)停車設(shè)備，能較好的處理停車空間不充足的問題，其應(yīng)用上下雙層獨(dú)立車位，以初有車庫為基礎(chǔ)增添車位，能夠在有限空間中成倍數(shù)提高車位數(shù)目，且上下各層車位取車時(shí)互不干擾，有應(yīng)用便捷、能耗少、費(fèi)用低等優(yōu)勢。

1、停車設(shè)備總體方案

1.1設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)構(gòu)成

本課題中開發(fā)的設(shè)備，作用主要是把單個(gè)地面車位拓展成上下兩個(gè)車位，進(jìn)而處理既往居民兩臺車的停車難問題，多數(shù)情況下，上、下層分別停放SUV、轎車。

圖1是該設(shè)備的構(gòu)成情況[1]。旋轉(zhuǎn)立柱為該設(shè)備的主體，作用以支撐機(jī)構(gòu)與各個(gè)部件為主。選用箱體結(jié)構(gòu)作為旋轉(zhuǎn)立柱機(jī)構(gòu)，利用橫筋、斜筋起強(qiáng)化作用，主要利用抗彎剛度去抵制側(cè)向力。地上的軌道與滾輪互嵌，作用以承重為主，以防有外力作用時(shí)出現(xiàn)側(cè)翻，利用地腳螺栓固定軌道與地面，作為銜接車庫與地基基礎(chǔ)的接口。利用自帶螺栓孔的法蘭盤連接旋轉(zhuǎn)立柱與行走小車，提升架有升、降載車板位置的作用。承載測量是載車板的主要功能，其設(shè)計(jì)情況影響設(shè)備的整體強(qiáng)度、剛度。

結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積較小、上下層互不影響等是該設(shè)備的主要優(yōu)勢。為達(dá)成以上實(shí)用功能，巨鼎將整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)成單立柱懸臂結(jié)構(gòu)，因結(jié)構(gòu)存在偏心問題，故而導(dǎo)致整機(jī)暴露出抗傾覆穩(wěn)定性不足的問題。

1.2確定總體參數(shù)與型號

布置在住宅區(qū)的停車設(shè)備，應(yīng)結(jié)合大部分人的數(shù)據(jù)，參照現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)，通?？梢詫⑵浞譃樾　⒅小⒋蟆⑻卮?、超大型5大種類。既往有調(diào)查資料顯示，前三種類型的車輛占比相對較高，在80.0%以上，故而依照大型車的設(shè)計(jì)便能較好的滿足大部分人的主觀需求。

1.3計(jì)算整機(jī)傾覆穩(wěn)定性

本課題設(shè)計(jì)出的停車設(shè)備為實(shí)現(xiàn)無避讓目標(biāo)，將整機(jī)設(shè)計(jì)成單立柱式。該結(jié)構(gòu)的抗傾覆穩(wěn)定性偏弱，為使整機(jī)的安穩(wěn)性得到保障，對基礎(chǔ)狀態(tài)提出較高要求。安裝本機(jī)安裝前要挖掘地面，二次澆筑砼基礎(chǔ)，基礎(chǔ)大?。ㄩL×寬×高）：5400mm×1500mm×500mm。

（1）測算停車姿態(tài)穩(wěn)定性

基礎(chǔ)承擔(dān)的垂直載荷、傾覆力矩分別是60770kN、51403nm;

測得偏心距為0.5m。

參照既有規(guī)范要求，當(dāng)偏心距受控于砼基礎(chǔ)接地寬度的1/3之內(nèi)時(shí)，能維持整機(jī)狀態(tài)的穩(wěn)定性。停車姿態(tài)，整機(jī)偏心距為 0.33m，低于0.5m，預(yù)示著停車姿態(tài)也符合傾覆穩(wěn)定性要求。

（2）測算取車姿態(tài)穩(wěn)定性

基礎(chǔ)承受的垂直載荷、傾覆力矩分別達(dá)到了60270N、46438Nm;

算出偏心距1.9m。

取車姿態(tài)下，整機(jī)偏心距是0.4m，明顯小于1.9m，表明該種工況能較好的滿足傾覆穩(wěn)定性要求。

2、停車設(shè)備的機(jī)構(gòu)設(shè)備

2.1提升機(jī)構(gòu)

和鋼絲繩、液壓缸升降方式相比較，鏈條傳動有空間占用率小、穩(wěn)定性強(qiáng)、成本低、生產(chǎn)及運(yùn)維過程簡單等特征，故而最后決定采用這種方式。

鏈條作為提升機(jī)構(gòu)的主要部件，提升載荷能整體作用在鏈條上，故而要認(rèn)真選擇鏈條，以使整機(jī)安全性得到保障。鏈輪驅(qū)動鏈條動作過程，鏈輪兩端鏈條的載荷有差異，左側(cè)載荷大于右側(cè)，故而選型設(shè)計(jì)時(shí)依照大載荷測算。

提升架上下輪運(yùn)作時(shí)會克服各載荷形成的力矩，故而會形成摩擦阻力，計(jì)算得最大摩擦阻力是107N，鏈條提升力最大值32.9kN。結(jié)合以上計(jì)算結(jié)果，在忽略鏈條自重的工況下，其抗拉強(qiáng)度應(yīng)高于230kN。參照既有標(biāo)準(zhǔn)，最后決定采用 LT100-2雙排鏈條。

選用TGS品牌的減速電機(jī)（PAF97Y112M-4），額定功率能達(dá)到108，輸出轉(zhuǎn)速13.2r/min，輸出扭矩3045Nm，使用系數(shù)1.5。

2.2行走機(jī)構(gòu)

見圖2。

減速電機(jī)能為整機(jī)運(yùn)行階段提供動力，在選擇電機(jī)型號時(shí)，需要測算出整機(jī)達(dá)穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的運(yùn)行阻力，主要包括摩擦、坡道及風(fēng)阻力，以上三項(xiàng)指標(biāo)的對應(yīng)值分別是1213N、110N、1530N，最后測得穩(wěn)態(tài)運(yùn)行阻力是2.8kN，減速機(jī)輸出轉(zhuǎn)速 33.5r/min，可以選擇TGS 品牌的減速電機(jī)（D57Y801-4）。

行走機(jī)構(gòu)選用了單排鏈，鏈條最大載荷是3.5kN，抗拉強(qiáng)度應(yīng)在23.7kN之上，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)要求，最后決定選用LT60單排鏈條。

2.3旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)

本機(jī)構(gòu)在運(yùn)作階段，控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)傳送存、取車信號，電動推桿接收到控制系統(tǒng)發(fā)來的指令時(shí)，便開始進(jìn)行推拉，利用偏心擺臂驅(qū)動轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動過程，旋轉(zhuǎn)角90°。

電動推桿的作用主要是為整機(jī)旋轉(zhuǎn)運(yùn)行提供動力，推桿選型時(shí)需要分別測算出整個(gè)設(shè)備的回轉(zhuǎn)阻力矩，其主要包括摩擦阻力矩、風(fēng)阻力矩，其中前者是軸承的轉(zhuǎn)動摩擦生成的，對應(yīng)值是68.7Nm，風(fēng)阻力矩774Nm，電動電動推桿推力11098N。結(jié)合以上以上測算結(jié)果，建議選用PSFE80電動缸，其額定推力、速度分別是12000N、160mm/s，電機(jī)的額定功率能夠達(dá)到1.5kW。

3、結(jié)束語

本文介紹了機(jī)械式升降旋轉(zhuǎn)停車設(shè)備的總體方案，主要構(gòu)成機(jī)構(gòu)的構(gòu)成與工作原理等，探究了起升鏈條鏈最大受力狀態(tài)及對應(yīng)的最大載荷，最后選定LT100-2作為起升鏈條。結(jié)合計(jì)算結(jié)果，選用了PAF97Y112M-4減速電機(jī)，PSFE80電動缸。

參考文獻(xiàn)

[1]陶佳柯，陳泓淵.雙通道升降旋轉(zhuǎn)式智能地下立體停車庫的研究[J].科技經(jīng)濟(jì)市場，2021，78（01）：14-15.

[2]劉航宇，張統(tǒng)煜，于豐鳴，等.旋轉(zhuǎn)式環(huán)形立體車庫的電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].工業(yè)技術(shù)與職業(yè)教育，2020，18（01）：16-19+33.

[3]浦廣益，盧學(xué)玉，紀(jì)凱鵬，等.新型升降旋轉(zhuǎn)式自行車自動停車裝置設(shè)計(jì)[J].機(jī)械工程師，2020，74（01）：8-11.

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