【文章內(nèi)容簡介】 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 : (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)。 18 (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。 課題的主要技術(shù)指標 電梯升降速度 :60m/min(矢量控制 ) 最大容車規(guī)格 : (L) (W) X (H) 載車板橫移速度 :15m/min 最大容車重量 :2200kg 車庫標準層高： 平層精度要求： ? 5mm 消防設(shè)備： CO2和水 19 第 2 章 立體車庫總體結(jié)構(gòu)的研究及設(shè)計 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 2~4kw，輸送速度在 15~30m/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。 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。 20 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 11 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。 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。 21 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： PXD□□ D— □ K 組車臺數(shù)：視現(xiàn)場情況而定 使用車尺寸： 5000 1850 1550 驅(qū)動： 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。 ) 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 絲繩失效狀況可以用肉眼觀察得到，預(yù)防性好。但是它的結(jié) 22 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. 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 23 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，當載車板與停車位托架分離后，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， 24 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。 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。 25 巷道堆垛式立體停車系統(tǒng)的控制系統(tǒng) 圖 21 存車流程圖 圖 22 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。管理層負責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。 測控層則負責車庫存取車控制、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 26 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 :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。 響應(yīng)快。 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，確認無故障報警后，判斷當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。 27 第 3 章 機械系統(tǒng)傳動設(shè)計 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 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)鏈是由薄剛片以銷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,PPFF以 來選擇鏈條， max ,PF F s? PF — 破壞載荷（ N） maxF — 鏈條最大工作載荷（ N） S — 安全系數(shù)（按手冊 2— — 75 選取） 選擇片式關(guān)節(jié)鏈中的傳動用短節(jié)距精密磙子鏈 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。 28 鏈的設(shè)計計算 小鏈輪齒數(shù)取 1Z =25，傳動比 i= 大鏈輪齒數(shù) 2Z =i 1Z = 25= 取 62 i= 21ZZ = 6225 = 初選小鏈輪線速度 1V =， 估選小鏈輪直徑 d=160mm， 則大鏈輪直徑 D=id= 160=396mm cp 小鏈輪傳遞功率為 P= 故 cp = 1= 式中參數(shù)： 查機械設(shè)計手冊表 ，工況系數(shù) 1f =， 主動鏈輪齒數(shù)系數(shù) 2f =1 P 由修正功率 cp = 和小鏈輪轉(zhuǎn)速 1n =30r/min，根據(jù)機械設(shè)計手冊 2，查取鏈節(jié)距 P=12A，即 P= 0pa 29 因結(jié)構(gòu)上未限定，取0pa=35 0X 0X =2 0pa + 122zz? + 3opfa L L= 01000Xp= 114 ? = A A=P 0 2 1(2 )