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1 第 1 章 緒 論 1.1 課題的來源、目的及意義 近年來，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，我國的城市化水平加快和人民生活水平的提高， 汽車的數(shù)量不斷增加。截至 2003 年底，我國個人汽車保有量為 12427672 輛。 其中，個人轎車 4890387 輛，比 2002 年增加 1462441 輛，增長率為 42.7%。 但與此同時，汽車停車場地的增長卻不能與之同步，汽車泊位與汽車數(shù)量嚴(yán)重 比例失調(diào)，由此帶來停車難，違章停車，停車管理困難等一系列問題。 機械式立體停車設(shè)備又名立體車庫，它占地空間小，并且可以最大限度的 利用空間，安全方便，是解決城市用地緊張，緩解停車難的一個有效手段。國 家記委已明確機械立體停車設(shè)備及城市立體停車場為國家重點支持的產(chǎn)業(yè)。 1998 年 1 月 1 日起執(zhí)行的國家記委 6 號令把機械式立體車庫和立體停車 場列入“國家重點鼓勵發(fā)展的產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)品和技術(shù)” 。國家海關(guān)總署對機械式停 車產(chǎn)品規(guī)定“國內(nèi)投資項目給予免征進口稅” 。上述措施為我國立體車庫產(chǎn)業(yè) 的成長提供了良好的條件，也為我國解決城市停車問題提供了機會。可以預(yù)見： 立體車庫具有廣闊的市場前景。 研究的目的就是開發(fā)一套實用，安全有效的垂直升降式停車設(shè)備，并進行 相應(yīng)的擴展研究。 本項目的研究與開發(fā)，為 21 世紀(jì)初期的城市交通系統(tǒng)提供實用的，具有 自主知識產(chǎn)權(quán)，國產(chǎn)化城市停車技術(shù)和裝備，對緩解城市用地緊張，解決城市 停車難的問題具有重要意義。 1.2 機械式立體停車庫的概述 使用車輛之外其他具有動力的搬運器，完成車輛的停放，存貯的整套設(shè)備， 2 稱為機械停車庫。以立體形式停放，存儲車輛的機械設(shè)備叫機械式立體停車庫。 它包含了當(dāng)前機械，光學(xué)，電子，液壓，磁控技術(shù)領(lǐng)域的成熟先進技術(shù)，是一 種技術(shù)密集型的光機電一體化設(shè)備。 在中華人民共和國機械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) JB/T 8713-1998 ：機械式停車設(shè)備類 別、形式、基本參數(shù)要目中，對機械式停車設(shè)備進行了劃分，其類別代號如下： 升降橫移類，代號為 SH，是指通過設(shè)備的垂直升降和水平橫移進行移動， 實現(xiàn)車輛存取功能的停車設(shè)備。 垂直循環(huán)類，代號為 CX，是指通過搬運器在垂直平面內(nèi)做連續(xù)的循環(huán)移 動，來實現(xiàn)車輛存取功能的停車設(shè)備。 水平循環(huán)類，代號為 SX，是指搬運器在水平平面內(nèi)排列成 2 列或 2 列以 上連續(xù)循環(huán)列尖轉(zhuǎn)換移動，實現(xiàn)車輛存取功能的停車設(shè)備。 多層循環(huán)類，代號為 DX，是指車輛搬運器在垂直平面內(nèi)排成 2 層或 2 層 以上做連續(xù)移動，兩端有升降機構(gòu)進行循環(huán)層間轉(zhuǎn)換移動，實現(xiàn)車輛存取的停 車設(shè)備。 平面移動類，代號為 PY，是指存車位與搬運器在同一水平面內(nèi)，通過搬 運器在水平面內(nèi)做往復(fù)移動，實現(xiàn)車輛存取功能的停車設(shè)備。 巷道堆垛類，代號為 XD，是指存車位在巷道一邊或兩邊多層布置，通過 搬運器在巷道內(nèi)做水平，垂直或水平垂直復(fù)合運動，實現(xiàn)車輛的存取功能的停 車設(shè)備。 垂直升降類，代號為 CS，是指停車位分布在井道周圍，通過升降搬運器 在專用升降通道內(nèi)做升降移動，時間車輛存取功能的停車設(shè)備。 簡易升降類，代號為JS，是指通過單一搬運器的升降，俯仰或二三層搬運 器的整體升降，俯仰，實現(xiàn)車輛二三層車輛存取功能的停車設(shè)備。 汽車升降機類代號為QS;是指搬運器運載車輛(或同時運載駕駛員)垂直升 降運行進行多層平層對位，從搬運器到存車位需要駕駛員駕車入位，實現(xiàn)車輛 3 存取功能的停車設(shè)備。 從上面對機械式停車設(shè)備的分類和定義可以看出，與以往的普通車庫相比， 機械式停車設(shè)備可以在同樣面積的土地上停放更多的車輛，大大的提高了土地 面積利用率，同時具有存車時間短，可使用性強等優(yōu)點，所以是解決城市停車 面積不足，停車?yán)щy的有效措施。 1.2.1 幾種機械停車設(shè)備的特點及比較 (一) 升降橫移式 升降橫移式立體車庫采用模塊化設(shè)計，每單元可設(shè)計成兩層、三層、四層、 五層、半地下等多種形式，車位數(shù)從幾個到上百個。此立體車庫適用于地面及 地下停車場，配置靈活，造價較低。 1. 產(chǎn)品特點： 1) 節(jié)省占地，配置靈活，建設(shè)周期短。 2) 價格低，消防、外裝修、土建地基等投資少。 3) 可采用自動控制，構(gòu)造簡單，安全可靠。 4) 存取車迅速，等候時間短。 5) 運行平穩(wěn)，工作噪聲低。 6) 適用于商業(yè)、機關(guān)、住宅小區(qū)配套停車場的使用。 （二）巷道堆垛式 巷道堆垛式立體車庫采用堆垛機作為存取車輛的工具，所有車輛均由堆垛 機進行存取，因此對堆垛機的技術(shù)要求較高，單臺堆垛機成本較高，所以巷道 堆垛式立體車庫適用于車位數(shù)需要較多的客戶使用。這種車庫自動化水平很高， 且全封閉式建造，存車安全性高。 （三）垂直提升式 垂直提升式立體車庫類似于電梯的工作原理，在提升機的兩側(cè)布置車位， 4 一般地面需一個汽車旋轉(zhuǎn)臺，可省去司機調(diào)頭。垂直提升式立體車庫一般高度 較高（幾十米） ，對設(shè)備的安全性，加工安裝精度等要求都很高，因此造價較 高，但占地卻最小。 （四）垂直循環(huán)式 產(chǎn)品特點： 1) 占地少，兩個泊位面積可停 610 輛車。 2) 外裝修可只加頂棚，消防可利用消防栓。 3) 價格低，地基、外裝修、消防等投資少，建設(shè)周期短。 4) 可采用自動控制，運行安全可靠。 基于上述比較，根據(jù)需要現(xiàn)選擇巷道堆垛式立體機械停車設(shè)備進行設(shè)計。 1.3 自動化立體車庫的控制系統(tǒng) 立體車庫自動化控制系統(tǒng)主要包含個子系統(tǒng)：自動收費管理、自動存取 車、遠程診斷、自動道閘和監(jiān)控安保。 1.3.1 自動收費管理系統(tǒng) 自動收費采用非接觸式卡,分長期卡與儲值卡兩種。對固定用戶，發(fā) 行長期卡，費用可在固定用戶交納管理費用時一并交納；對臨時用戶發(fā)行儲值 卡，用戶交納的費用存在卡內(nèi)，每次停車讀卡，費用自動從卡中扣除。 1.3.2 自動存取車系統(tǒng) 自動存取車系統(tǒng)一般由小型可編程控制器控制，包括卡號識別與 移動載車盤兩個過程。用戶進入車庫時，在門口刷卡進入，讀卡機自動把數(shù)據(jù) 傳送到控制系統(tǒng)，系統(tǒng)通過判斷卡號，自動把對應(yīng)的載車盤移動 5 到人車交接的位置。存車時，司機按照指示燈信號指引入庫，只有當(dāng)車輛停放 在安全位置后，停車正常指示燈才會亮啟。存取車完成后，車庫門自動關(guān)閉。 移動載車盤時，系統(tǒng)嚴(yán)格按照各種檢測信號的狀態(tài)進行移動，檢測信號包括超 長檢測、到位檢測、極限位置檢測、人員誤入檢測、急停信號檢測等。若有載 車盤運行不到位或車輛長度超出車庫允許的長度，所有載車盤將不進行運作， 若檢測到急停信號，將停止一切運作，直至急停信號消失。除此之外，還可從 控制軟件中設(shè)置保護信號，比如時間保護，以保證因硬件損壞而導(dǎo)致信號失靈 時主體設(shè)備及車輛的安全。 1.3.3 遠程診斷系統(tǒng) 現(xiàn)場控制器可以通過網(wǎng)卡、等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與控制中心的局域網(wǎng)相連接， 實現(xiàn)遠程管理，監(jiān)測現(xiàn)場運行情況。當(dāng)現(xiàn)場出現(xiàn)故障時，在控制中心即可解決， 方便管理人員、安保人員異地辦公。 1.3.4 自動道閘 在車庫出入口處各設(shè)非接觸式讀卡器、感應(yīng)線圈及道閘，用戶在車庫出入 口處刷卡后，系統(tǒng)自動判別該卡是否有效。若有效，則道閘自動開啟，通過感 應(yīng)線圈后，自動?xùn)艡谧詣雨P(guān)閉；若無效，則道閘不開啟，同時聲光報警。 1.3.5 監(jiān)控安保系統(tǒng) 在停車樓各處安放的監(jiān)視器通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)街醒肟刂剖?，安保人員通過屏 幕監(jiān)視控制車庫現(xiàn)場的運行狀況。具有運動檢測、車牌識別、網(wǎng)絡(luò)連接、各種 類型的報警系統(tǒng)聯(lián)動等功能，可實現(xiàn)無人看守。 6 1.4 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 機械立體停車庫是解決大都市內(nèi)停車難問題的有效方法。土地資源緊張是 大都市的現(xiàn)狀，在亞洲各國大城市表現(xiàn)的尤為突出，所以機械式立體停車庫在 亞洲的應(yīng)用比較廣泛，目前統(tǒng)計結(jié)果表明，立體停車庫市場大多在亞洲的日本、 韓國、中國等地。 亞洲的停車設(shè)備技術(shù)起源于日本，日本從20世紀(jì)60年代開始從事機械停車 設(shè)備的開發(fā)、生產(chǎn)、銷售和服務(wù)，至今已有四十多年的歷史。目前在日本從事 機械式停車庫及其設(shè)備開發(fā)、制造的公司約有200多家，其中生產(chǎn)機械式停車 設(shè)備的公司約100多家，比較大的公司有新明和、石川島播磨、日精、三菱重 工等。從90年代起日本每年投入運行的機械停車泊位都在10萬以上。目前全日 本己經(jīng)投入使用的機械式停車位超過300萬個，其中以升降橫移式停車設(shè)備為 主。對于日本，優(yōu)勢在多層升降橫移類、垂直升降類、水平循環(huán)類、垂直循環(huán) 類、簡易升降類等產(chǎn)品上。韓國機械停車設(shè)備技術(shù)是日本技術(shù)的派生。產(chǎn)業(yè)從 20世紀(jì)70年代中期開始起步，80年代開始引進日本技術(shù)，經(jīng)過消化生產(chǎn)和本土 化，90年代開始進入使用階段。由于這幾個階段得到政府的高度重視，各種機 械停車設(shè)備得到普遍開發(fā)和利用，韓國近幾年增長速度都在30%左右。目前韓 國停車設(shè)備行業(yè)進入穩(wěn)步發(fā)展階段。 在歐洲，德國和意大利等歐洲國家從事停車設(shè)備開發(fā)和生產(chǎn)也比較早。較 好的公司有:意大利Sotefin, Interpark,德國Palis等。由于歐洲國家土地資 源比較富余，停車問題表現(xiàn)不很突出，停車設(shè)備應(yīng)用量不是很大。多數(shù)為巷道 堆垛式產(chǎn)品，多層升降橫移式產(chǎn)品應(yīng)用也很好。德國和意大利等歐洲國家的優(yōu) 勢主要在巷道堆垛類產(chǎn)品上。我國在20世紀(jì)80年代初開始研制和使用機械式停 車設(shè)備。80年代是起步階段，90年代以來，隨著汽車工業(yè)和建筑業(yè)的發(fā)展，尤 其是轎車進入家庭后，停車設(shè)備的應(yīng)用逐步推廣，已經(jīng)形成了新興的停車設(shè)備 行業(yè)，步入引進、開發(fā)、制造、使用相結(jié)合的初步發(fā)展階段，現(xiàn)在從事停車設(shè) 7 備制造的企業(yè)數(shù)約有100家，其中主機生產(chǎn)企業(yè)超過50家。 目前，立體停車設(shè)備的研究工作在國內(nèi)也得到逐步的重視，國內(nèi)許多研究 院所和高等院校都投入技術(shù)力量，對立體停車設(shè)備的各個方面.例如結(jié)構(gòu)設(shè)計、 控制系統(tǒng)、存取策略、可靠性分析、以及生產(chǎn)工藝等方面進行研究，取得了一 系列的成果。與此同時 ，國家也進一步發(fā)展和完善與停車產(chǎn)業(yè)相關(guān)的法規(guī)和 各項標(biāo)準(zhǔn)，先后制訂了多項停車設(shè)備的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范，加強規(guī)劃引導(dǎo)、 技術(shù)開發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)化工作。同時，從中央到地方，都頒布了一系列的法規(guī)條文， 對停車行業(yè)的發(fā)展進行規(guī)劃管理。從2004年起，國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局對 停車設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)進行許可證評審工作，規(guī)定在2005年3月31日前未取得生產(chǎn) 許可證的企業(yè)，不得從事停車設(shè)備的生產(chǎn)工作。 我國城市停車行業(yè)從80年代末起，經(jīng)過十幾年的發(fā)展，現(xiàn)在形成了一定的 規(guī)模，但是還處于初始發(fā)展階段，車庫建設(shè)尚在起步階段，在一些大城市中機 械化車庫仍然是空白。停車行業(yè)的發(fā)展仍存在著一些問題:第一，停車設(shè)備企 業(yè)己經(jīng)形成了一定的規(guī)模，但是發(fā)展不平衡，骨干的大中型企業(yè)在20家左右， 其它的則是中小企業(yè)居多，技術(shù)力量薄弱，缺乏自主開發(fā)能力，靠引進國外技 術(shù)圖紙。第二，產(chǎn)品的種類增多了，但是質(zhì)量、可靠性、安全性、耐久性均存 在著較大的問題，產(chǎn)品的技術(shù)水平和質(zhì)量難以保證。第三，停車行業(yè)的市場開 始發(fā)育，但是競爭太殘酷，目前總體能力過剩，價格偏低，有的產(chǎn)品已經(jīng)降到 行業(yè)平均成本價以下。 1.5 研究的主要內(nèi)容 本文在查閱國內(nèi)外大量資料的基礎(chǔ)上設(shè)計了一套有效而實用的智能全自動 立體停車庫系統(tǒng)。從理論上對立體停車庫的結(jié)構(gòu)以及控制系統(tǒng)進行了研究，并 完成了對立體車庫的整體結(jié)構(gòu)、存取車的形式及整體控制系統(tǒng)的設(shè)計，具體內(nèi) 容如下: 8 (1)立體車庫總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計 分析了目前國內(nèi)外同類立體車庫結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣，在對可靠性、經(jīng)濟性以及 技術(shù)可行性分析比較的基礎(chǔ)上設(shè)計了一套性能相對優(yōu)良的立體車庫系統(tǒng)。 (2)巷道堆垛式立體停車設(shè)備的存取機構(gòu)設(shè)計 在分析比較的基礎(chǔ)上，確定車庫的存取車形式，然后由此詳細設(shè)計停車位、 載車板和存取機構(gòu)。 (3)立體車庫運輸系統(tǒng)的設(shè)計 通過比較與分析，設(shè)計了一套運輸系統(tǒng)，并對運輸能力進行了計算與校核， 本系統(tǒng)完全滿足設(shè)計車庫的功能要求。為了提高運行速度和平層精度，運輸系 統(tǒng)采用變頻變壓調(diào)速電機，變頻變壓調(diào)速技術(shù)和矢量變換控制技術(shù)。 (4)立體車庫總體鋼結(jié)構(gòu)骨架的研究與設(shè)計 通過類比,設(shè)計了立體車庫的鋼結(jié)構(gòu)骨架，運用有限元方法對鋼結(jié)構(gòu)骨架 進行了各種工況的受力分析和變形分析，找出了鋼結(jié)構(gòu)骨架的最大應(yīng)力作用單 元和最大變形單元。驗證設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)滿足剛度和強度要求。在此基礎(chǔ)上，建立 鋼結(jié)構(gòu)骨架優(yōu)化設(shè)計模型，對鋼結(jié)構(gòu)骨架進行優(yōu)化設(shè)計，進一步降低材料的消 耗車庫整體重量，提高車庫的經(jīng)濟性。 1.6 課題的主要技術(shù)指標(biāo) 電梯升降速度:60m/min(矢量控制) 最大容車規(guī)格:5.05m (L) X1.75m (W) X 1.60m (H) 載車板橫移速度:15m/min 最大容車重量:2200kg 車庫標(biāo)準(zhǔn)層高：1.8m 平層精度要求： 5mm 消防設(shè)備：CO2和水 9 第 2 章 立體車庫總體結(jié)構(gòu)的研究及設(shè)計 2.1 機械立體車庫的總體方案確定 方案 1：一、根據(jù)轎車尺寸確定每個車位運輸機的長度寬度。設(shè)計運輸機的 形式計算校核運輸機的力學(xué)性能。 二、根據(jù)傳動結(jié)構(gòu)的分析和受力的分析選擇采用運輸機橫移。選擇鏈 輪和鏈，確定尺寸。選取發(fā)動機、減速器。對上述部件進行力學(xué)校核。 三、使用載車板輸送，采用雙車板交換法，減少了送回車板的動作， 從而減少了取車時間。 四、載荷均勻分布，機械效率高。 五、確定制動方案。選擇電磁接觸閥。 六、結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，拆裝維修方便。 七、考慮安全防護設(shè)計。 八、考慮環(huán)保設(shè)計。 九、經(jīng)濟性考慮。 方案 2： 一、根據(jù)轎車尺寸確定每個車位運輸機的長度寬度。設(shè)計運輸機的 形式計算校核運輸機的力學(xué)性能。 二、根據(jù)傳動結(jié)構(gòu)的分析和受力的分析選擇采用運輸機 移。選擇鏈 輪和鏈，確定其尺寸規(guī)格。選取發(fā)動機、減速器。然后對其校核。 三、采用履帶輸送，依靠減速電機驅(qū)動傳動履帶實現(xiàn)存取車，其所需 功率一般在 24kw，輸送速度在 1530m/min。 四、載荷均勻分布，機械效率高。 五、確定制動方案。選擇電磁接觸閥。 10 六、結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，拆裝維修方便。 七、考慮安全防護設(shè)計。 八、考慮環(huán)保設(shè)計。 九、經(jīng)濟性考慮。 綜合以上兩種設(shè)計方案，第二種方案比較適合本設(shè)計。整個機構(gòu)的傳動機 構(gòu)采用鏈傳動，在上面放置兩條循環(huán)鏈，兩條鏈通過一條通軸連接，而通軸上 的鏈輪由與減速器相連鏈帶動，實現(xiàn)轉(zhuǎn)動，從而帶動兩條循環(huán)鏈同步轉(zhuǎn)動，這 樣就保證了傳動的平穩(wěn)性。而第一種方案中，如果用鋼絲繩傳動也可實現(xiàn)機構(gòu) 的傳動，但是如果要實現(xiàn)第一種方案一樣的功能，傳動過程顯得就要麻煩一些。 因為要是實現(xiàn)同步轉(zhuǎn)動，必須選擇鏈與鋼絲繩同時使用才能達到同步傳動的效 果。 圖 1-1 提升機構(gòu)簡圖 本設(shè)計的傳動特點是： 自動化程度高，快速處理，連續(xù)出入庫，停車效率高。 實現(xiàn)了由百臺到上千臺規(guī)模的大容量停車。 組合式框架設(shè)計，保證了產(chǎn)品一致性， 安裝拆卸非常方便。 設(shè)有多重安全防護措施，確保人車安全。 操作簡便，既可集中管理，又可由客戶自己操作。 11 電機及所用電器元件采用進口名牌產(chǎn)品。 不排出汽車廢氣，清潔環(huán)保。 2.2 傳動機構(gòu)的主要參數(shù) 技 術(shù) 性 能 參 數(shù) 名稱：巷道堆垛式自動化立體車庫 型號：PXDDK 組車臺數(shù)：視現(xiàn)場情況而定 使用車尺寸：500018501550 驅(qū)動：5.5kw 電動機 速度：6m/min 車重：1700kg 控制方式：伺服定位控制 管理方式：專人管理方式 操作方式：觸摸屏操作 (說明：可根據(jù)實際需要提供九層及以下設(shè)備。) 2.3 升降驅(qū)動系統(tǒng) 在巷道堆垛式立體車庫的組成部分之中，升降驅(qū)動機構(gòu)是非常重要的一個 部分，它的設(shè)置形式非常重要，其結(jié)構(gòu)布置與技術(shù)含量將直接影響車庫的安全 性和可靠性。 目前巷道堆垛式立體車庫的升降驅(qū)動形式主要有曳引驅(qū)動和強制驅(qū)動兩種， 強制驅(qū)動形式又有鋼絲繩式(卷揚式)和鏈輪鏈條兩種形式。 在選定提升方式時，需要以安全可靠為第一原則，同時結(jié)合用戶需求、經(jīng) 濟性等考慮因素。 鋼絲繩卷筒驅(qū)動機構(gòu)在起重機械上被廣泛的運用，是使用上較為成熟的 技術(shù)。它布置靈活，起吊用的鋼絲繩可在空間內(nèi)變向設(shè)置。起吊鋼絲繩失效狀 12 況可以用肉眼觀察得到，預(yù)防性好。但是它的結(jié)構(gòu)尺寸較大，占用空間大，對 提升高度有一定的限制。而且鋼絲繩使用伸長量大，平層時會引起升降搬運器 上浮或者下沉現(xiàn)象。由于它自身結(jié)構(gòu)的限制，鋼絲繩式(卷揚式)在巷道堆垛式 立體車庫中沒有得到更廣泛的應(yīng)用。 鏈條提升式具有結(jié)構(gòu)簡單、價格低等優(yōu)點，在低速電梯和低層的立體車庫 垂直升降或平面移動式)上都有應(yīng)用。用于巷道堆垛式立體車庫時，在車庫 的層數(shù)不多，提升速度要求不高時可以選用。 曳引式是一種被廣泛應(yīng)用于電梯上的提升方式。與卷揚式相比，它不僅具 有卷筒驅(qū)動的一些優(yōu)點，而且還克服了卷筒驅(qū)動機構(gòu)的不利因素，例如，與卷 筒相比，它的尺寸大大減小，同時提升高度要比卷筒高很多，可用于高層的車 庫，因而被廣泛的選用。 為了提高車庫的運行效率，立體車庫要求升降系統(tǒng)有較高的提升速度， 并具有良好的可靠性。在參照和比較現(xiàn)有成熟的電梯技術(shù)的基礎(chǔ)上，決定選定 曳引式升降驅(qū)動方式。動力源選用高效節(jié)能的圓柱齒輪減速曳引機。曳引電機 選用矢量控制方式變頻器，可根據(jù)載荷大小和運行方向改變升降速度，有效利 用電機的輸出功率，其調(diào)速性能和運行的平穩(wěn)性均能滿足停車庫的要求，平層 精度 5 mm. 2.4 車輛存取方式 利用機械裝置從提升機構(gòu)中將車輛送至泊車位或?qū)④囕v從泊車位取回至提 升機構(gòu)是利用機械裝置從提升機構(gòu)中將車輛送至泊車位或?qū)④囕v從泊車位取回 至提升機構(gòu)是巷道堆垛式立體車庫最重要的功能之一，也是它與普通汽車電梯 的根本區(qū)別所在。巷道堆垛式立體車庫的存取車方式主要有以下幾種: (1)滑叉載車式:在提升機構(gòu)上安裝一套多級滑叉機構(gòu)(多為3級滑叉)，存 車時，滑叉逐級滑出，將載車板送至停車位上方，再輕輕放下，然后收回滑又;取 車時，先將滑叉滑出至載車板下方，再略微抬起，當(dāng)載車板與停車位托架分離 13 后，將滑叉和載車板收回至提升機構(gòu)。 滑叉式的主要缺點是滑叉有一半空行程，影響運行效率;動作中有較大偏 載(尤其是將車位上的載車板抬高時)，會使導(dǎo)軌局部承受彎矩，影響提升機構(gòu) 運行的平穩(wěn)性，增大了運行噪聲。 (2)鏈傳動載車式:其基本原理是以鏈傳動的形式，通過一次微橫移和一次 橫向橫移來實現(xiàn)載車板的存取。存車時，第一次微橫移的作用是推動橫移機構(gòu) 連同載車板作短距離橫移，越過升降轎廂與停車位之間的間隙;第二級的作用 是通過每隔一定鏈節(jié)設(shè)置的加強鏈軸(兩排鏈軸聯(lián)結(jié)并加強)或拔叉(或在加強 的鏈軸上再加裝撥叉)隨鏈條轉(zhuǎn)動直線撥動載車板下部的擋板，使載車板平穩(wěn) 地轉(zhuǎn)移到停車位的托梁上，為了減少摩擦力，一般還安裝尼龍滾輪，在載車板 底部與托梁接觸的部位安裝尼龍條。 鏈傳動橫移裝置克服了多級滑叉式橫移裝置的缺點。但它對提升機構(gòu)的平 層精確度要求較高。目前一般采用變頻變壓調(diào)速方式及高精度傳感器來滿足平 層精確度的要求。 (3) 擺桿式:擺桿式橫移裝置是在升降轎廂底中部設(shè)置一個可正反向360。 旋轉(zhuǎn)的擺桿。在托盤下部靠近井道一側(cè)的適當(dāng)位置安裝擋塊，通過擺桿從不同 方向撥動擋塊以實現(xiàn)托盤的橫向移動。該方式在歐洲，尤其是德國使用較為常 見。日本也有類似的改進型產(chǎn)品。 在巷道堆垛式立體車庫的這幾種存取方式之中，鏈傳動式結(jié)構(gòu)緊湊，占用 空間位置小，在保證了提升機構(gòu)的平層精度蕊二巧。的情況下，是較理想的選 擇，因此選用鏈傳動式作為車庫的車輛存取方式。 車庫的鏈傳動橫移裝置安裝在提升轎廂上，設(shè)計成上下兩層，上層為存取 載車板用的橫移機構(gòu)，包括橫向推拉載車板電機和兩組橫移鏈條，其作用是存 取載車板。下層是微橫移機構(gòu)，包括兩條微橫移鏈條和微橫移電機，其作用是 使放置在它上面的橫移機構(gòu)往左或者往右越過轎廂和停車位之間的間隙。它同 時起到減少摩擦力和定位導(dǎo)向的作用。 14 車庫工作時，提升機構(gòu)首先將轎廂提升到指定層，然后微橫移機構(gòu)動作， 拖動上層橫移機構(gòu)和載車板稍微移動一段距離，靠近停車位，如果是存入車輛， 則上層橫移電機動作，帶動循環(huán)鏈條，通過鏈條上的銷拉動載車板及在上面的 汽車進入停車位，到位后銷與載車板的嚙合自動脫離。在取車時則相反，微橫 移機構(gòu)的動作使循環(huán)鏈嚙合載車板，然后橫移機構(gòu)拉動載車板到提升吊籠上。 存取車動作結(jié)束后，微橫移機構(gòu)動作，回到轎廂上。 2.5 巷道堆垛式立體停車系統(tǒng)的控制系統(tǒng) 15 圖 2-1 存車流程圖 圖 2-2 取車流程圖 巷道堆垛式立體車庫的控制系統(tǒng)有兩層;管理層和測控層。管理層負(fù)責(zé)日 常的一些例如計時收費、打印單據(jù)等管理工作，同時還和測控層實現(xiàn)通訊管理。 它以臺式電腦為核心，配備有打印機、通訊模塊等外部設(shè)備。 測控層則負(fù)責(zé)車庫存取車控制、位置檢測、安全檢測等底層操作，因而需 要高度的工作可靠性和快速響應(yīng)性。所以測控層選用PLC(可編程控制器)作為 控制系統(tǒng)的主控機。PLC有以下優(yōu)點:1、可靠性高，它采取了光電隔離、濾波、 穩(wěn)壓保護、故障診斷等多種手段，在工業(yè)現(xiàn)場中平均無故障時間達5萬10萬左 右。2、響應(yīng)快。3、小型，并采用模塊化的結(jié)構(gòu)、因而安裝容易。另外，除了 通用的模塊外，還選用了高速計數(shù)模塊、多點1/0模塊、通訊模塊等。 PLC工作時，首先開機自檢，確認(rèn)無故障報警后，判斷當(dāng)前是手動模式還 是自動模式。手動模式是用于設(shè)備調(diào)試或者故障處理情況。自動模式則由PLC 中的程序控制車輛的存取。 16 第 3 章 機械系統(tǒng)傳動設(shè)計 3.1 傳動鏈和鏈輪的選擇 起重鏈有環(huán)行焊接鏈和片式關(guān)節(jié)鏈。焊接鏈與鋼絲繩相比，優(yōu)點是撓性大， 鏈輪片齒數(shù)可以很少，因而直徑小，結(jié)構(gòu)緊湊，其缺點是對沖擊的敏感性大， 突然破斷的可能性大，磨損也較快。 另外，不能用于高速，通常速度小于 0.1 米/秒（用于星輪） ，速度小于 1 米/ 秒，用于光輪卷筒。片式關(guān)節(jié)鏈的優(yōu)點：撓性較焊接鏈更好，可靠性高， 運動較平穩(wěn)。缺點：有方向性，橫向無撓性，比鋼絲繩重，與焊接鏈差不多， 成本高，對灰塵和銹蝕膠敏感。 起重鏈用于起重量小，起升高度小，起升速度低的起重機械。為了攜帶 和拆卸方便，鏈條的端部鏈節(jié)用可拆卸鏈環(huán)。 片式關(guān)節(jié)鏈?zhǔn)怯杀偲凿N軸鉸接而成的一種鏈條。焊接鏈與片式關(guān)節(jié) 鏈選擇計算方法相同。 根據(jù)最大工作載荷及安全系數(shù)計算鏈條的破壞載荷 ,PF以 來 選 擇 鏈 條 ，max,PFs 破壞載荷（N） 鏈條最大工作載荷（ N）maxF 安全系數(shù)（按手冊 28.175 選?。㏒ 選擇片式關(guān)節(jié)鏈中的傳動用短節(jié)距精密磙子鏈 17 結(jié)構(gòu)和特點： 由外鏈節(jié)和內(nèi)鏈節(jié)鉸接而成。銷軸和外鏈板、套筒和內(nèi)鏈板為靜配合； 銷軸和套筒為動配合；磙子空套在套筒上，可以自由轉(zhuǎn)動，以減少嚙合時的摩 擦和和磨損，并可以緩和沖擊。 選擇單排短節(jié)距磙子鏈。 3.2 鏈的設(shè)計計算 1.鏈輪齒數(shù) 小鏈輪齒數(shù)取 =25，傳動比 i=2.51Z 大鏈輪齒數(shù) =i =2.525=62.5 取 622 2.實際傳動比 i= = =2.4821Z65 3.鏈輪轉(zhuǎn)速 初選小鏈輪線速度 =0.1m/s，1V 估選小鏈輪直徑 d=160mm， 則大鏈輪直徑 D=id=2.48160=396mm 由大鏈輪和小鏈輪在同一軸上，故大鏈輪上的線速度 = =0.12.48=0.248m/s，則與電機相連的小鏈輪的線速度2V1Dd = =0.248m/s3 18 則其轉(zhuǎn)速為 = = =30m/s1n2VR0.486 則大鏈輪轉(zhuǎn)速為 = = =12r/min21i3. 4.修正功率 cp 小鏈輪傳遞功率為 P=2.4kW 故 =2.41.41=3.36kWc 式中參數(shù)： 查機械設(shè)計手冊表 14.2-4，工況系數(shù) =1.4，1f 主動鏈輪齒數(shù)系數(shù) =12f 5.鏈條節(jié)距 P 由修正功率 =3.36kW 和小鏈輪轉(zhuǎn)速 =30r/min，根據(jù)機械設(shè)計手冊 2，cp1n 查取鏈節(jié)距 P=12A，即 P=19.05mm 6.初選中心距 0pa 因結(jié)構(gòu)上未限定，取 =35 7.鏈長節(jié)數(shù) 0X =2 + +0pa12z3opfa =235 +564.8 =114.49 取 =114 節(jié)，式中 = =34.680X3f25() 19 8.鏈條長度 L L= = =2.17m01Xp49.05 9.理論中心距 A A=P 021()aZK =19.05（ 2114-62-25）0.24645 =662mm 式中， =0.24645，由機械設(shè)計手冊 2 插值法求得a 10.實際中心距 = - =663-0.004662=659mmA 11.與電動機相連的鏈輪上鏈的轉(zhuǎn)速 =v160znp = 2539. =0.238m/s 12.有效圓周力 F F= = =10000N10pv2.438 13.作用于軸上的拉力 Q =1.21100001.20QAFK =12000N 14.潤滑方式的確定 根據(jù)鏈號 12A 和鏈條速度 V=2.1m/s，由圖 14.2-5，選用潤滑范圍 3 即油 池潤滑或油盤飛測潤滑， 15.鏈條標(biāo)記 根據(jù)計算結(jié)果，采用單排 12A 滾子鏈，節(jié)距為 19.05mm，節(jié)數(shù)為 114 節(jié)， 其標(biāo)記為：2A-1114.GB/T1243-1997 20 鏈條參數(shù)為： 節(jié)距： 19.05pm 滾子直徑： .d 內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬： 12.57b 銷軸直徑： .96dm 套筒孔徑： 35. 鏈條通道高度： 18.4h 內(nèi)鏈板高度： 2.0m 外中鏈板高度： 35.6h 過渡鏈節(jié)尺寸： 17.9l 2.4m0.1c 排距： .78tp 內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬： 21.5b 外鏈節(jié)內(nèi)寬： 37.8m 銷軸全寬： 46.9b 21 3.3 鏈輪的設(shè)計計算 3.3.1 設(shè)計鏈論尺寸 1. 鏈輪齒數(shù) 傳動機構(gòu)中大鏈輪齒數(shù) =62，2z 其他所用鏈輪尺寸與小鏈輪標(biāo)準(zhǔn)相同， =25；1z 2. 配用鏈條的節(jié)距、滾子外徑、排距 查機械設(shè)計手冊 2 表 14.2-2 配用鏈條的節(jié)距 P=19.05mm 滾子外徑 =11.91mmrd 排距 =22.78mmtp 3. 分度圓直徑 d = = =152mm1d018sinz80259.i = = =376mm20218sizp01862.i 4. 齒頂圓直徑 ad =maxD1.25rp9.01.64 22 minaD1.6()rpdz.52()9.05.18maxd1.rpd376259.01.38mmina2()rz1.637()9.051.8 可在 和 之間選取，但當(dāng)選 時，應(yīng)注意用展成法加工時admaxindmaxd 又可能發(fā)生頂切，故由 =164mm =158mm 取 =160mmaxDinaaD =388mm =378mm, 取 =380mmmadmidd 若為三圓弧一直線齒形，則 =p(0.54+ )a 018cotz 5. 齒根圓直徑 fd1fd521.940.rDm2f37.36.r 6. 分度圓弦齒高 ah 23 1maxh10.8(.625).5rpdz.(.)9.1.965086m1minah.().5(0.)3.57rpdm2ax2.0.6.rz .8(.5)19.051.96m2inh0.().(.)3.57rpdm 是為簡化放大齒形圖的繪制而引入的輔助尺寸， 相應(yīng)于 ，a maxhmaxd 相應(yīng)于 ，故 取介于 與 之間的數(shù)，即可取 =4mm, minhminadahmaxinh1 =5mm2a 7. 最大齒根距離 xL 奇數(shù)齒 =dx09coszrd 偶數(shù)齒 = =dxfr 由 =25 故 =1z1xL019cosrzd = 52.140m 24 =62 故 = = 2z2XLfd2r =372-11.91=360.09mm 360mm 8. 齒側(cè)凸緣（或排間槽直徑） gd h內(nèi)鏈板高，可由機械設(shè)計手冊 2 表 14.2-2018cot.4.76gzdp 查的，h=18.08mm 故0181t..gz =19.05 co.418.0761325m 02182tgzdph = 9.co.418.076356 9. 軸向齒廓及尺寸 (1)齒寬 1fb 則 2.7pf10.95b 查表 14.2-2 得 則2.7 = ，當(dāng) 時，若經(jīng)制造廠同意，亦可1fb10.95..5m12.7p 使用 時的齒寬。 內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬2.7p1b (2)齒側(cè)倒角 a =ab0.619.543pm 25 (3)齒側(cè)半徑 xr xr19.05pm (4)齒全寬 fb 排數(shù)，取單排鏈，故fm1()tfp1m 即 fb12f 10. 鏈輪公差 對一般用途的滾子鏈鏈輪，其輪齒經(jīng)機械加工后，齒表面粗糙度。 滾子鏈鏈輪齒根圓直徑極限偏差及量柱測量距極限偏差 （摘自 GB/T1243-1997） 尺寸段 上偏差 下偏差 備注 齒根圓極限偏 差 量柱測量距極 限偏差 127fd50f2fd00 0 -0.25 -0.301h 鏈輪齒 根圓直 徑下偏 差為負(fù) 值。它 可以用 量柱法 間接測 量，量 柱測量 距的工 稱尺寸 見下表 26 滾子鏈鏈輪的量柱測量距（摘自 GB/T1243-1997） 項 目 符號 偶數(shù)齒量柱測量距 奇數(shù)齒 RM 計算公式 =376+11.91=388minRMdm09icosRz1521.64 注：量柱直徑 =滾子直徑 ，量柱的技術(shù)要求為：極限偏差為 。Rdd 0.1 滾子鏈鏈輪齒根圓徑向圓跳動和端面圓跳動 項 目 要 求 鏈輪孔和齒根圓直 徑之間的徑向圓 跳動 不應(yīng)超過下列兩數(shù)值中的較大值 或 ，最大到(0.8.0)fdm.1576 軸孔到鏈輪齒側(cè)平直部 分的端面圓跳動 不應(yīng)超過下列計算值 ，(.90.8)fdm 最大值 1.4 11. 鏈輪材料及熱處理 材料選用 45 鋼，經(jīng)淬火，回火處理，齒面硬度在 4050HRC 之間，應(yīng)用 范圍：無劇烈沖擊震動和要求而耐磨損的主、從動鏈輪，根據(jù)實際情況選材符 合要求。 12. 鏈輪結(jié)構(gòu) 中等尺寸的鏈輪除表所列的整體式結(jié)構(gòu)外，也可做成板式齒圈的焊接結(jié)構(gòu) 或裝配結(jié)構(gòu)，輪輻剖面可用橢圓形或十字形，可參考鑄造齒輪結(jié)構(gòu)。 27 圖 3-1 鏈輪 圖 3-2 滾動鏈 28 3.3.2 確定鏈論結(jié)構(gòu) 1.輪轂厚度 h h= ，式中 ，60.1fdk160kdm280kd 常數(shù) ： d 150 k 3.2 4.8 6.4 9.5 2.輪轂長度 l ， ， ，故3.lhmin2.6h3l取 1603(9.5.152)63lhm280(9.5.17)80m 3.輪轂直徑 bd ， ， 見表 14.2-11hkmaxhgd16021d28734h 3.4 滾子鏈的靜強度計算 在低速重載的鏈傳動中，鏈條的靜強度占有重要地位，通常 v 1.337/0.92 1.45kw 選電機功率 1.5kwPP 3.7.2 微橫移機構(gòu)電機 橫移機構(gòu)的行程 0.2m ，微動時間 設(shè)定為2s,則速度2L2t / 0.lm/s。 2VL2t 所移動的質(zhì)量 2500kg，則所消耗的功率為2M * * * * 2500*9.8*0.2*0.1 0.49kw2PF2gV 鏈傳動的功率 0.920.96 ，取最小值計算，n 所需電機功率 0.49/0.92 0.53P 選電機功率 0.75 kw2 3.7.3 選用減速機 橫移機構(gòu)選用上海邁特傳動設(shè)備有限公司的行星齒輪減速機(N系列)，結(jié) 構(gòu)形式為普通雙軸伸式雙軸聯(lián)接型，安裝形式為臥式安裝。行星齒輪減速機采 用了行星齒輪形式，除具有常規(guī)特性外，還使結(jié)構(gòu)更加合理化，它不僅比單級 行星齒輪傳動具有更高的傳動效率和承載能力，還在結(jié)構(gòu)布局上縮小了空間位 置，同時在相近體積條件下，能獲得更大傳動比，更有利于設(shè)備的配置。 微橫移機構(gòu)則選用上海邁特傳動設(shè)備有限公司的斜齒輪硬齒面減速機(D系 列)，結(jié)構(gòu)形式為普通軸伸式，安裝形式為臥式安裝(W4)，它具有結(jié)構(gòu)緊湊、 體積小、工作平穩(wěn)、輸出轉(zhuǎn)速選擇范圍寬，通用性強的特點 36 3.7.4 存取機構(gòu)中聯(lián)軸器的選擇 在存取機構(gòu)中，鏈輪與其驅(qū)動軸、驅(qū)動軸與減速機之間都需要用聯(lián)軸器連 接。在存取機構(gòu)的場合中，鏈輪與軸、軸與減速機之間難以保證精確對中，要 選用有補償功能的聯(lián)軸器，同時又要結(jié)合成本方面考慮。 滾子鏈聯(lián)軸器是利用一條公用的雙排鏈條同時與兩個齒數(shù)相同的并列鏈輪 嚙合來實現(xiàn)兩半鏈軸器的聯(lián)接，為了改善潤滑并防止污染，一般都將聯(lián)軸器密 封在罩殼內(nèi)。它具有結(jié)構(gòu)簡單，采用標(biāo)準(zhǔn)件，工藝性好，制造容易，對安裝精 度要求不高，裝拆方便、具有一定補償能力，對環(huán)境適用范圍廣等結(jié)構(gòu)特性， 可用于連續(xù)運轉(zhuǎn)的一般水平傳動軸系。本設(shè)計中選用武漢正通公司的滾子鏈聯(lián) 軸器。 3.8 軸承的選擇 本產(chǎn)品的設(shè)計過程中，用到的軸承以軸向力為主，即主要承受軸向載荷， 故根據(jù)軸軸承的特點，可選用深溝球軸承，其主要特點如下： 主要承受徑向載荷，也可用來承受徑向和軸向聯(lián)合負(fù)載，在轉(zhuǎn)速很高，不 宜采用推力軸承時，可用來承受純軸向負(fù)載。允許內(nèi)圈軸線相對于外圈軸線 61, 3.9 軸的選擇 3.9.1 選擇材料 軸的常用材料是 35，45，50 碳素鋼。最常用的是 45 鋼。不重要的或受力 37 較小的軸，也可用 Q235 制造；對于受力較大，要求限制軸的尺寸和質(zhì)量，或 需提高軸徑的耐模性，或處于高溫、低溫以及處于腐蝕等條件下工作的軸，應(yīng) 采用合金鋼。 根據(jù)需要，軸可在加工前或加工后進行整體或表面熱處理，以及表面強 化處理， （如噴丸，滾壓等） ，以提高強度，尤其是疲勞強度和耐磨性。 在一般溫度下（低于 ）碳素鋼和合金鋼的彈性模量相差很小，故用02C 合金鋼并不能提高軸的剛度。有時改用強度較低的碳素鋼使軸徑增大，反而能 有效地軸的剛度。 球墨鑄鐵和一些高強度鑄鐵，容易鑄成復(fù)雜的形狀，而且吸振性能好， 對應(yīng)力集中敏感性低，常用于制造外型復(fù)雜的軸，如曲軸和凸輪軸等。 綜合以上因素選擇材料最廣泛的 45 鋼，熱處理為調(diào)質(zhì)，硬度 HBS 在 217255 之間，抗拉強度 ，屈服點 ，彎曲疲勞極限 ，扭轉(zhuǎn)疲勞650bMPa360sMPa1270MPa 極限 。1 3.9.2 初步估算軸徑 初步估算軸徑常用類比法，經(jīng)驗法及按許用切應(yīng)力估算法，初步估算軸徑 作為軸結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)。根據(jù)機械設(shè)計手冊表 15-2 公式初步估算軸徑，材料 為 45 鋼，有表簡明機械零件設(shè)計手冊， 33.6107.248PdAmn 3.9.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 軸的機構(gòu)和形狀取決于下列因素：軸上零件的類型、布置和固定方式，載 荷的性質(zhì)、大小、方向及分布情況。軸承的類型和尺寸，軸的毛坯、制造和裝 38 配工藝要求等。軸的結(jié)構(gòu)應(yīng)便于軸上零件的定位、固定和裝拆，盡量減小應(yīng)力 集中，受力合理，有良好的工藝性。對于要求剛度大的軸，還應(yīng)從結(jié)構(gòu)上考慮 減小軸的變形。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計入圖所示，根據(jù)軸的受力選取 3 系列深溝球軸承， 為了便于軸承的裝配，選取裝軸承處的直徑為 d=60mm,其他部分如圖所示。 圖 3-4 二軸 3.9.4 軸上的受力分析 鏈輪的圓周力：由前面計算知，鏈輪的有效圓周力為 ，10tFkN 鏈輪的徑向力： 3tan0.641392cos8rF 鏈輪的軸向力：由于鏈輪無軸向力，故 。x 1. 求支反力 由 ，且受力的對稱性知0AM152zBtRFN 在垂直面內(nèi)的支反力， 39 18462AyBrRFN 2. 作彎矩圖和轉(zhuǎn)矩圖 鏈輪的作用力在水平面內(nèi)的彎矩 501.758CzMm 鏈輪作用在垂直面內(nèi)的彎矩 846.269Cy N 該彎矩圖的作用平面不定，但當(dāng)其與合成彎矩圖共面時是最危險截面。這 時其彎矩為二者之和，則截面 的最大合成彎矩為C 2225871693CzyMNm 3.9.5 軸的強度校核 1. 確定最危險截面 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)尺寸及彎矩圖，轉(zhuǎn)矩圖，截面處較大，且有軸承配合引起的 應(yīng)力集中，截面 E 處彎矩較大，直徑較小，又有圓角引起的應(yīng)力集中截面 D 處 彎矩最大，且有齒輪配合與鍵槽引起的應(yīng)力集中，故屬危險截面，現(xiàn)對 D 截面 進行強度校核。 2. 安全系數(shù)校核計算 由于減速機軸的轉(zhuǎn)動，彎矩引起對稱循環(huán)的彎應(yīng)力，轉(zhuǎn)矩引起的為脈動循 環(huán)的切應(yīng)力。 彎曲應(yīng)力幅為 623104.DaMPaW65858 式中 W抗彎截面系數(shù)，由表 19.3-7 查的3324..10cm 由于是對稱循環(huán)應(yīng)力，故平均應(yīng)力 ，根據(jù)式0m19.32 40 1mSK 6270.3.981.5 式中 鋼彎曲對稱循環(huán)應(yīng)力時的疲勞極限，由表 查得14 19. ；1270MPa 正應(yīng)力有效應(yīng)力集中系數(shù)，由表 按鍵槽查得 ，按K 19.361.5K 配合查得 ，故取 ；2.62.K 表面質(zhì)量系數(shù)，軸經(jīng)車削加工，按表 查得 ； 80.92 尺寸系數(shù)，由表 查得 。19.3.1 切應(yīng)力幅為 6120.mpTPaW6.3 式中 抗扭截面系數(shù)，由表 查得p19.35360.1.0PWcm 根據(jù)式（19.3-3） 1mSK 66501.89.31.2.31002 5.4 式中 鋼扭轉(zhuǎn)疲勞極限，由表 19.1-1 查得 ；1 15MPa 41 切應(yīng)力有效應(yīng)力集中系數(shù)，由表 按鍵槽 ，按配K19.361.62K 合 ，故取 ；1.89.8K 同正應(yīng)力情況；, 平均應(yīng)力折算系數(shù)，由表 查得 ；19.30.21 軸 D 截面的安全系數(shù)由式 確定(.) 22.548.7S 由表 19.3-5 可知， ，故 ，該軸 D 截面是安全的。1.3S 3.10 板式輸送機 3.10.1 板式輸送機主要部件的結(jié)構(gòu)形式 1. 板帶裝置的主要結(jié)構(gòu)形式 42 圖 3-5 板帶裝置簡圖 3. 驅(qū)動系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)形式 驅(qū)動系統(tǒng)一般包括驅(qū)動裝置和頭輪裝置(或二級齒輪傳動頭輪裝置)兩大部 分。板式輸送機根據(jù)板帶運行速度和牽引力的大小，驅(qū)動系統(tǒng)主要有 、、3 種結(jié)構(gòu)形式。 型：電動機帶輪副行星擺線針輪減速器十字滑快聯(lián)軸器頭輪裝 置。 型：電動機帶輪副行星擺線針輪減速器鏈傳動頭輪裝置。 型：電動機帶輪副齒輪減速器二級齒輪傳動頭輪裝置。 3. 尾輪張緊裝置 板式輸送機的尾輪張緊裝置主要有兩種結(jié)構(gòu)形式。 （1） 剛性螺旋張緊裝置 剛性螺旋張緊裝置由兩個尾部鏈輪和一根尾輪 軸及一對張緊螺桿組成。每個尾部鏈輪均以雙滾動軸承支承于尾輪 軸上，這不但可以降低牽引鏈節(jié)距之積累誤差引起兩牽引鏈不同步 時，使鏈輪輪齒與牽引鏈的正確嚙合，避免一條鏈張力大，一條鏈 張力小，從而提高每條鏈的許用牽引力。該裝置已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。 （2） 彈簧螺旋張緊裝置 彈簧螺旋張緊裝置由兩個尾輪、一根尾輪軸及 一對張緊螺桿和壓縮螺旋彈簧組成。兩個鏈輪中，一個用鍵固定在 軸上，一個空套在軸上，以解決因制造誤差所引起的兩鏈輪輪齒不 43 同步的問題。由于彈簧的作用，該裝置可以使?fàn)恳湹膹埦o力自動 調(diào)整。它適用于遠距離、重載荷、運行速度超過 0.25m/s 的板式輸 送機。 4. 支架與軌道 支架包括頭輪支架、尾輪支架、中間支架、凸弧段支架和凹弧段支架。各 種支架多由角鋼、槽鋼制造。重型頭輪支架可用鋼板拼焊而成。 圖 3-6 板式輸送機 3.10.2 主要參數(shù)的選擇與計算 1板帶寬度 （1）輸送散狀物料板帶寬度計算 1）無側(cè)板的板帶寬度 B)4.0tan(648CvQ 2 )有側(cè)板的板帶寬度 )4.0tan(2)4.0tan(2)4.0tan(9 2 Chhv 板帶寬度（m）;B 44 輸送機生產(chǎn)率（t/h）;Q 板帶運行速度（m/s）;v 物料堆積體積質(zhì)量（t/m ）;3 物料靜態(tài)安息角（ ）; 輸送機傾斜安裝時物料堆積斷面修正系數(shù);C 側(cè)板高度（m）;H 側(cè)板高度利用因數(shù)， =0.650.8 （2）輸送塊狀物料板帶寬度計算 物料中有 10的大塊物料時 +200（mm）Ba7.1 當(dāng) 100為大塊物料時 +200（mm）.2 兩式中 大塊物料的最大尺寸（mm）a （3）輸送成件物品時板帶寬度的計算 成件物品在輸送機板面上的布置 1）對于無側(cè)板的輸送機 +(50100)(mm)Bb 2）對于有側(cè)板的輸送機 +(100150)(mm) 45 圖 3-7 裝料尺寸 被輸送的成件物品的最大橫向尺寸 ，根據(jù)輸送機的裝料方式選定。帶b 有自動裝料裝置的輸送機，可以保證物品在底版上處于一定的位置，此時可按 圖中選用；采用人工無規(guī)則裝料時，尺寸 應(yīng)按圖中 選定。 2側(cè)板高度 (1)當(dāng)輸送散狀物料時，被輸送物料的塊度尺寸越大，側(cè)板高度應(yīng)越高。 (2)當(dāng)輸送成件物品時，側(cè)板高度應(yīng)保證成件物品在底版上的位置可靠，此 高度一般不超過 100160mm。 計算所得的板帶寬度和側(cè)板高度，按四舍五入選取標(biāo)準(zhǔn)值，高度應(yīng)與寬度 相匹配，可按表選取。待速度選定后，將 、 、 值一同代入計算式，校核Bhv 生產(chǎn)率。 3運行速度 板帶運行速度根據(jù)板帶寬度、用途及生產(chǎn)要求，按表規(guī)定的速度系列，在 0.011.00m/s 的范圍內(nèi)選取。v 一般用途的板式輸送機 0.10.4m/s 。牽引鏈節(jié) 250400mm，鏈maxvp 輪齒數(shù) 6 的板式輸送機， 0.3m/s。za 運輸用的板式輸送機，在底板寬度尺寸已經(jīng)選定的情況下，其運行速度應(yīng) 與規(guī)定的生產(chǎn)率相適應(yīng)。 用于工藝處理的板式運輸機，根據(jù)生產(chǎn)過程的節(jié)拍和工藝要求（如烘干或 冷卻） ，可在 0.050.2m/s 的范圍內(nèi)選定。對于鑄造車間運送熱鑄件的鱗板運輸 機，其速度在更低的范圍內(nèi)選取，一般為 0.0150.1m/s。v 46 圖 3-8 運輸車 47 第 4 章 立體車庫提升系統(tǒng)的設(shè)計 巷道堆垛式立體停車庫的車輛存取方式采用鏈傳動方式，車庫的整個存取 結(jié)構(gòu)包括停車位、載車板和鏈傳動橫移裝置。其功能是在存車時，將載車板及 其上的車輛送入停車位，然后退回到提升轎廂上;在取車時，鏈傳動橫移裝置 從停車位上將載車板及車輛取出，移動到提升轎廂上。由于停車庫內(nèi)部空間限 制，整個存取結(jié)構(gòu)應(yīng)結(jié)構(gòu)緊湊，并在滿足安全可靠的前提下，盡量減輕重量， 降低成本。 4.1 立體車庫提升系統(tǒng)的整體布置 立體車庫的提升系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)主要由驅(qū)動方式?jīng)Q定，驅(qū)動方式有曳引驅(qū) 動、液壓驅(qū)動、卷筒驅(qū)動以及齒輪齒條、螺桿驅(qū)動等方式。對于高層車庫，受 上下行程的限制，主要采用的驅(qū)動方式包括曳引驅(qū)動和卷筒驅(qū)動兩種。卷筒驅(qū) 動是一種早期的電梯驅(qū)動方式，這種方式存在以下方面的問題: (1)提升高度低: (2)額定載重量低; (3)行程不同時，必須配用不同的卷筒; (4)導(dǎo)軌承受的側(cè)向力大; (5)鋼絲繩有過繞或反繞的危險; (6)能耗大. 因此，目前巷道堆垛式立體車庫普遍采用的驅(qū)動方式為曳引驅(qū)動。曳引驅(qū) 動就是借牽引鋼絲繩與曳引輪槽之間的摩擦來傳輸牽引升降吊籠及對重垂直運 行的傳動力。這種驅(qū)動方式具有很大的適應(yīng)性，可以只將曳引鋼絲繩的長度改 變就能適應(yīng)不同的提升高度的要求，同時與卷筒式相比，還可以使曳引鑰絲繩 48 的根數(shù)增多，加大了傳動的可靠性. 本設(shè)計采用曳引電機下置的曳引驅(qū)動方式。 4.2 曳引系統(tǒng)研究分析 4.2.1 提升系統(tǒng)曳引力的分析計算 提升系統(tǒng)的垂直升降運動是靠曳引繩和曳引輪之間的摩擦力來實現(xiàn)的。 這種力就稱為曳引力。要使系統(tǒng)能夠被提升，曳引力就必須大于或等于曳引繩 中較大載荷 1P與較小載荷 2之差, 即:12T 。 曳引力是靠曳引繩和曳引輪繩槽之間的摩擦力產(chǎn)生的，因此必須保證曳 引繩在曳引輪繩槽中不打滑，增大曳引力的方法有: （1） 選擇合適形狀的曳引輪繩槽; （2） 增大曳引繩在曳引輪上的包角; （3） 選擇耐磨且摩擦系數(shù)大的材料制造曳引輪; （4） 曳引繩不能過度潤滑; （5） 使平衡系數(shù)達到0.40.5，提升系統(tǒng)不能超過額定載荷。 4.2.2 與曳引力有關(guān)的因素及其分析 曳引鋼絲繩與曳引輪繩槽之間的摩擦作用是一種柔體與剛體間的摩擦，曳 引輪兩邊的曳引繩的張力與鋼絲繩繞過曳引輪的包角有 如下關(guān)系: 49 12/ KfTe 圖4-1 曳引繩的張力圖 式中 : e自然對數(shù)底數(shù)； 曳引繩在曳引輪上包角； k 繩槽形狀對摩擦系數(shù)的修正值； f 鋼絲繩與繩槽之間的摩擦系數(shù)。 由關(guān)系式可以看出k,f e越大，曳引能力也就越大。而且曳引力與以下幾 點因素有關(guān): 曳引輪繩槽形狀； 曳引繩在曳引輪上包角大??； 曳引繩與繩槽的潤滑狀態(tài)。 圖4-2 曳引輪繩槽 曳引繩與不同形狀的繩槽接觸時，所產(chǎn)生的摩擦力是不同的。目前曳引 輪繩槽的形狀主要有四種:半圓槽、V形槽、凹形槽與帶切口的V形槽。 當(dāng)曳引輪繩槽為半圓形時，鋼絲繩幾乎有半個圓周接觸在槽面上，其接 觸面大，使用壽命較長，但摩擦力小，使得曳引力也小。 50 當(dāng)曳引輪繩槽為V形時，有較大的摩擦力(減小V形槽的角度，就會增加摩 擦力)而得到較大的曳引力。但在運轉(zhuǎn)時磨損較大，同時也使得槽形因磨損而 變形。 凹形槽結(jié)合半圓槽與V形槽的優(yōu)點，將槽做成圓弧狀，同時底部開有一個 切口。這樣不僅摩擦力大，而且可使得曳引繩在槽內(nèi)運行自如，有接觸面大、 使用壽命長的優(yōu)點，能獲得較大的曳引力。 當(dāng)曳引輪繩槽為帶切口的V形槽時，也能獲得較大的摩擦力，但鋼絲繩的 壽命要比凹形槽低。 對于不同的槽形，其中的摩擦系數(shù)的修正系數(shù)K也不同。 對于半圓槽: 4/1.27k 對于V形槽:k=2.925.76 對于凹形槽:k=1.82.17 另外 ，曳引力的大小和與曳引繩與繩槽的潤滑狀態(tài)有關(guān)，當(dāng)兩者表面輕 微潤滑時， =0.090.1;當(dāng)表面充分潤滑時， =0.06;當(dāng)兩者表面基本上是f f 干燥狀態(tài)時， =0.15。后兩種情況一般都不可取，通常采用第一種情況，只 依靠鋼絲繩芯絲部所含的油，在運行時被擠出由內(nèi)向外潤滑鋼絲繩。 車庫選用的是凹形槽繩槽的曳引輪，保證有較大的摩擦力，同時又有較長 的使用壽命。曳引鋼絲繩的潤滑采用表面輕微潤滑，即靠鋼絲繩本身所含的油 脂潤滑。在經(jīng)一段使用時間后，鋼絲繩如果變舊，表面出現(xiàn)輕微銹跡時，可適 當(dāng)在表面添加薄質(zhì)油，但其目的是補充鋼絲繩內(nèi)部的含油量，加油后表面多余 的潤滑油應(yīng)該抹干，避免因表面過渡潤滑而使曳引比降低而導(dǎo)致打滑。 4.3 系統(tǒng)曳引能力的驗算 在通過各種措施提高系統(tǒng)的曳引能力之外，還必須對系統(tǒng)的曳引能力進行 51 驗算，以保證曳引系統(tǒng)在任何條件下都能夠有足夠的曳引力。在曳引條件為不 打滑的情況下驗算時，一般采用公式 kfeT21/ 式中 ， 1曳引繩轎廂一邊的張力(N),2 曳引繩對重一邊的張力(N), 繩 槽 形狀對摩擦系數(shù)的修正值，對于凹形槽，取20k 曳 引 繩與繩槽的摩擦系數(shù)，取0.1f1T 按汽車最大載重量(2200kg)、車庫提升轎廂重量(1000kg)和載車板重量 (500kg)之和計算，對重重量為2500kg。鋼絲繩在曳引輪的包角為 180，根據(jù) 公式，計算得:12(015)9.8/ 4T7.)4.3.(ekf 可見系統(tǒng)有足夠的曳引力。 4.4 安全機構(gòu)的設(shè)計 在車庫的使用過程中，由于各種不確定因素的影響，在運行中可能會出現(xiàn) 一些不安全問題，歸納起來，主要有以下幾種: (1)失控超速運行。在提升過程當(dāng)中，一旦制動器失靈，或者減速器的輪 齒、軸、鍵、銷折斷，或者曳引繩嚴(yán)重打滑或斷裂情況發(fā)生，就會使提升轎廂 52 失去控制，運行速度超過極限速度。 (2)終端越位。當(dāng)平層控制電路出現(xiàn)故障，轎廂運行到頂層或底層，就會 超出正常位置，或者繼續(xù)運行，造成沖頂或者蹲底。 (3)帶故障運行。提升系統(tǒng)在限速器失靈，或者電動機斷相、錯相情況下 的運行，稱為帶故障運行。 (4)突然停駛。由于控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，或者是電網(wǎng)停電等原因，會造成 提升系統(tǒng)突然停止運行。 為了保護車庫設(shè)備和停放車輛的安全，杜絕安全事故的發(fā)生，需要設(shè)計 和選用各種安全機構(gòu)。 針對上述各種不安全因素，車庫采用主要安全策略有: 1)超速保護系統(tǒng):限速器、安全鉗。 2)撞底緩沖裝置:緩沖器。 3)超越上下限工作位置時的保護裝置:強迫減速開關(guān)、終端限位開關(guān)、終 端極限開關(guān)。 4)供電系統(tǒng)斷相、錯相保護裝置:相序保護繼電器。 5)針對突然停駛，曳引機