【正文】 操作簡單、安全、可靠，存取車快捷 ,維護也很方便。 ④ 減少了因路邊停車而引起的交通事故 。 ⑤ 增加了汽車的防盜性和防護性。 ⑥ 改善了市容環(huán)境。 升降橫移式立體停車庫是全自動化的停車方式，也是今后停車改革的主要方向。 研究升降橫移式立體停車庫的意義 升降橫移式立體停車庫是一種比較典型的機電一體化產(chǎn)品形式，它主要涉及機械、電子、建工等多個領域，它需要各方面的專業(yè)技術人員協(xié)同工作 .在現(xiàn)代化大都市中，升降橫移式立體車庫己經(jīng)滲入到人們的各個生活領域，在機關、賓館酒店、醫(yī)院和居民區(qū)等許多地方，升降橫移式立體停車庫成了一道必不可少的基礎設施。隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，轎車擁有量的迅速膨脹，機械式車庫的現(xiàn) 有功能已落后于人們的要求。上海和北京等地現(xiàn)有的許多高質量的立體停車庫，都是運用大量的外匯從國外進口的，并且售后服務也得不到令人滿意的保障。 自動立體車庫模擬裝置的開發(fā) 11 第三章 升降橫移式立體停車庫模型的結構設計 概述 PSH7D升降橫移式立體停車庫的結構設計在整個車庫中 非常重要，主框架部分、載車板部分和傳動系統(tǒng)是 PSH7D升降橫移式立體停車庫的主要組成部分，主框架部分承擔著整個 PSH7D升降橫移式立體停車庫的總量，而且它的輕重、穩(wěn)定性和可靠性以及載車板部分還影響著整個立體停車庫的重量、材料和成本的多少以及安全性，傳動系統(tǒng)決定著 PSH7D升降橫移式立體停車庫運行的好壞，所以如何設計主框架部分、載車板部分和傳動系統(tǒng)成為影響整個立體停車庫的關鍵因素。傳動裝置的性能、質量及設計布局的合理與否，直接影響機器的 工作性能、重量、成本及運轉費用，合理擬定傳動方案具有十分重要的意義。 方案二：鏈傳動，平均傳動比準確，工作可靠，效率較高；傳動功率大，過載能力強，相同工況下的傳動尺寸??；可在惡劣環(huán)境中工作；易于實現(xiàn)較大中心距的傳動；結構輕便，成本低。 方案四：直齒輪傳動，傳動準確平穩(wěn)，承載能力高。故對更方案進行價值分析，由表 ]5[ 。 橫移傳動系統(tǒng)設計 橫移傳動系統(tǒng)的作用是使上升到位的搬運器平移到指定位置，其傳動主要是靠電機帶動鏈輪使 滾輪在軌道上移動。mmmm A D 處所受彎矩最大，所以對 D 剖面進行強度校核 ? ? mmMdbP 331?????? 小于估算軸徑，所以強度足夠。 鏈輪的齒數(shù)、鏈節(jié)數(shù)優(yōu)化設計 鏈傳動傳動設計公式為 Po≥ (KAp)/(KzKaKiKp) KW （ 1） 式中 ,Po 一特定條件下 , 單列鏈傳遞的功率 P—— 鏈傳遞的額定功率 KW KA—— 工作情況系數(shù) Kz—— 小鏈輪齒數(shù)系數(shù) Ki—— 傳動比系數(shù) Ka—— 中心距系數(shù) Kp—— 多列鏈系數(shù) 上述某些參數(shù)可按下述公式計算 Po=(t/)() KW (2) Kz=(Z1/19) (3) Ka=+≤ 3 時 (4) Ki=+（ ） i＞ 3 時 (5) Kj=+(1+i) (6) Kp= (7) 上述式中 Zi—— 小齒輪齒數(shù) Ni—— 小齒輪轉速， rpm t—— 鏈節(jié)距， mm i—— 鏈傳動比， i=n1/n2, n2為大齒輪轉速， rpm K0—— 中心距的鏈節(jié)數(shù)， K0=a/t,a 為鏈傳動中心距 P—— 為鏈的列數(shù) 自動立體車庫模擬裝置的開發(fā) 17 （一） 數(shù)學建模 設計變量： 已知條件（ 1）傳動功率 p (2)小鏈輪轉速 n1 (3)傳動比 i (4)原動機類型 （ 5） 工作機的載荷性質 設計變量為 X=[x1,x2,x3]T=[Z,t,K0]T 為了讓鏈傳遞功率取最大值，約束函數(shù)如下： F(x)=p0K2KaKi 為了方便求解，講函數(shù)改為： F(x)=p0K2KaKi （求最小值） 式中各參數(shù)可用（ 2） —— （ 6）帶入。 該優(yōu)化方式能使橫移鏈傳動的功率得到很大提升。鋼絲繩傳動形式的升降傳動系統(tǒng)一般是由電機、減速系統(tǒng)、卷筒、滑輪、鋼絲組成。鋼絲繩一端與搬運器相連結，鋼絲繩另一端纏繞卷筒上 (搬運器的前端鋼絲繩與后端鋼絲繩必須同方向繞著卷筒轉動 )，當搬運器需要升降時，提升電機便會通過其正反轉來帶動卷筒順時針或逆時針旋轉實現(xiàn)搬運器的升和降。mmmmA D 處所受彎矩最大，所以對 D 剖面進行強度校核 自動立體車庫模擬裝置的開發(fā) 22 ? ? mmMdbP 73 20 331?????? 小于估算軸徑，所以強度足夠。 為了更高的使升降軸上的轉速傳遞到卷筒上，可在升降軸與卷筒之間增加鍵槽配合，提高接觸面與摩擦系數(shù)，大大減少由于長時間工作而導致卷輪或者升降軸變形的可能性。 安全制動設計 由于載車板上停有汽車，在升降電機停止工作時，電機會被倒拉反轉，使車板自動下落。經(jīng)過許多方案的設計和比較，得出較優(yōu)的設計，運用杠桿原理，靠摩擦使升降軸制動，從而阻止電機被倒拉。如圖 圖 電磁鐵結構原理圖 當電機不工作時，電磁鐵無電，桿左端由于重力使摩擦帶拉緊，從而阻止輪子轉動，輪子安裝于軸上，使軸也固定不動。由于該裝置采用杠桿原理，因此它制動使所要產(chǎn)生的摩擦力是可調的，只要調整中間皮帶固定的位置或桿的長度。但如果在現(xiàn)實中大型的車庫，就不能采用這種裝置了。這種結構體系通過結構構件的抗彎剛度來抵抗側向力的作用。在具體的設計過程中，所選的梁柱截面尺寸如果滿足了規(guī)范對層間位移的限制要求，構件的承載力一般也能滿足要求。 : 柱選用方鋼，橫截面積 2625mmA? ，許用壓應力 ? ? MPa170?? 柱橫截面上工作應力為 ? ??? ?MP aAF 754 226m a x ???? ? 滿足強度條件，故鋼柱的強度是安全的。梁主要受到的力是彎矩和剪力 , 許用正應力 ? ? MPa170?? ，許用切應力 ? ? MPa100?? (1)正應力 自動立體車庫模擬裝置的開發(fā) 24 圖 角鋼截面 由圖 所示的三個截面處抗彎截面系數(shù)分別為 cmWx ? ， 30 cmWx ? ， cmWy ? ，則 ? ??? ?MP aWMy 6 6m a xm a x ?? ??? ? ? (2)剪應力 先求出角鋼的靜矩 ? ???????? mmyAS iiZ ? ??? ?PadI SFZzS 12 165 4m a x,m a xm a x ??? ??? 可見，選用的角鋼同時滿足彎曲正應力與彎曲切應力強度條件。各車位內車輛的調入調出由 PLC 根據(jù)當前各車位的車輛存放情況，按照相應的調度策略調度車輛進出。弱電系統(tǒng)主要包括各種信號的采集、報警與控制輸出。強電系統(tǒng)包括載車板電機控制線路、控制電機正反轉接觸器、到位限位及載車板的上下行程限位。系統(tǒng)在面板處設有急停開關，當發(fā)生意外時，按下急停開關，斷掉所有電機的電源， 使載車盤無法繼續(xù)運行，以保護人員及設備的安全。 升降橫移式立體車庫是一種比較典型的跨學科機電一體化產(chǎn)品，集機械、電子、信息技術于一體。升降橫移式立體車庫的控制系統(tǒng)是整個車庫系統(tǒng)的重要組成部分，也是車庫系統(tǒng)的核心。它指揮著車庫的每個運作過程，并對整個系統(tǒng)的狀 態(tài)過程進行監(jiān)控。其系統(tǒng)控制原理框圖，如圖 所示。國內外現(xiàn)有的升降橫移式立體車庫，它們的系統(tǒng)控制形式大都采用可編程控制器控制，特別是應用在智能化要求程度高、多車尾、大容量的現(xiàn)代化升降橫移式立體車庫中。 PLC 的硬件系統(tǒng)結構框圖如圖 所示 ]9[ 圖 PLC 的硬件系統(tǒng)結構框圖 在升降橫移式立體車庫中，控制系統(tǒng)中主控單元的主要控制對象首先是車庫內的橫移電機和升降電機，控制系統(tǒng)就是使它們在不同的時間內實現(xiàn)正反轉 。為了保證載車板能橫移到預定位置以及載車板能上升或下降到指定位置，采用了行程開關。一般小型車庫選用按鈕操作，界面清楚，易于操作，但對于 大型車庫來說要用上位機來進行對其控制。 檢測點與控制點： (1)載車板上有無車檢測在每個載車板上的一條對角線上安放一套光電開關， 用于檢測載車板上有無車。 ( 3 )載車板升降是 否到位檢測 只有上層載車板有升降運動， 在每個載車板下方和框架下方分別安裝一只限位開關， 用于檢測載車板下降和上升是否到位。 ( 1 ) 一層載車板左右平移控制 一層載車板只有兩個， 每個載車板只有左右移動兩個動作， 采用帶自動抱閘的三相交流電機控制。 ( 3 )三層載車板升降運動控制 三層載 車板有三個， 每個載車板只有升降兩個動作， 采用帶自動抱閘的三相交流電機控制。 根據(jù)依據(jù)需要控制的電機、電磁鐵和檢測點等條件，建立電氣線路圖，見附錄。為了保證載車板能橫移到預定位置以及載車板能上升或下降到指定位置，采用了行程開關。同時在車庫中還采用了一些傳感器及安全預警裝置，其簡化接線圖見圖 ?？刂栖浖捎锰菪螆D語言編寫。需要說明的是， 載車板用鏈條 依靠載車板上的吊點懸吊在托架上， 在靜止狀態(tài)時， 防墜（安全）裝置止住載車板。即如果選擇第 3層載車板進出車， 可以使一層二層同時平移左移或右移，這樣， 控制系統(tǒng)能自動處理設備動作順序之間的聯(lián)鎖或雙重輸出， 而且控制系統(tǒng)的試運行及故障檢查非常方便， 可節(jié)約大量時間， 提高工作效率。用編程軟件支持的梯形圖邏輯語言編寫 ]10[ ，系統(tǒng)應用的程序框圖如圖 所示。每個載車板運動之前，需要先判斷目的地是否有空位，有空位才可以動作，前后動作互鎖。升降系統(tǒng)啟、停動作也是根據(jù)相應的 到位行程開關來確定； （ 3）故障報警程序故障報警程序能夠實時地采集設備異常信息，及時發(fā)出聲光報警自動立體車庫模擬裝置的開發(fā) 29 信號，提醒司機和管理人員進行處理。該程序完整而高效的完成了升降平移式車庫全部動作，具有安全可靠性。 控制程序采用模塊化編程形式， 車位運行過程中只需調用子程序模塊， 這樣大大降低了程序的復雜程度， 方便了程序的修改， 而且為車位的拓展提供了便利條件。 程序所用狀態(tài)元件、定時器及數(shù)據(jù)存儲器均選用具有掉電保護功能的元件， 當系統(tǒng)掉電時元件保持掉電前的狀態(tài)， 以保存現(xiàn)場信息， 待上電后繼續(xù)完成被中斷的動作當發(fā)生意外情況時， 按下急停按鈕中止系統(tǒng)的運行并保存現(xiàn)場斷點信息當出現(xiàn)電氣或機械故障時， 如電機過載、過熱時自動中止系統(tǒng)運行， 并發(fā)出 聲光報警， 同時系統(tǒng)轉人手動方式進行故障處理。因為本系統(tǒng)是對開關量控制的應用系統(tǒng)，并對控制速度要求不高，選用一般的可編程序控制器，其具有的自診斷功能和采用的循環(huán)掃描工作方式完全能滿足要求。輸出端需要控制 9 臺電機 (4 臺橫移電機和 5 臺升降電機 )，加上一些用于人機交流及安全檢測的 數(shù)字量輸入輸出，如數(shù)字鍵盤輸入、 LED 數(shù)碼顯示、安全檢測、及各種操作按鈕等。我們在分配輸入輸出點時按照控制功能分段，相同功能的輸入板和輸出板組成一組。分配好后，按系統(tǒng)配置的通道與接點號分配給每一個輸入信號和輸出信號。升降橫移式立體停車庫的輸入點、輸出 點的具體分布可按表 進行。其中手動方式主要用于調試維修或應急情況，也就是通過 PLC實現(xiàn) “點動 ”，即當選擇了車位號后，再按下 “上 ”、 “下 ”、 “左 ”、 “右 ”鍵，就可以把載車板調整到預定的位置。在立體停車庫的控制系統(tǒng)中，最主要的是要解決載車板的問題，如當車輛要從某一載車板取下時，我們要移開它下面的所有載車板，這樣就涉及到怎樣移開的問題，怎樣移動才能使得所花的時間最少，移動的方式最簡單，同時車位的移動引起的車位變化也需要我們用計算機進行記憶，等下一次存取車的時候我們才能重新 進行車位的移動，不至于引起混亂。當車位從層數(shù)或排數(shù)上增加時，只需就其中的一個子程序和主程序進行相應的改動，而其它的子程序基本不必改動，大大減輕了以后重新編程的任務。為了減少進出車的時間，軟件在設計不同層處理程序時采用 “并行分支與匯合 ”的技巧，即如果選擇三層載車板的進出，可以使一層和二層同時平移，這樣可以節(jié)約大量的時間，提高效率。在主程序中有自動程序和手動程序的轉換開關 。有正常運行時的運行指示燈，當有人進入車庫時，由于人擋住了光電開關，運行燈停止，車庫自動停止運行 。 自動立體車庫模擬裝置的開發(fā) 33 結 論 1. 本項目立體車庫系統(tǒng)采用鋼架結構， PLC 結合人機界面控制， 有完善的自檢測、自診斷、自保護功能，因而十分安全可靠。 3. 整個系統(tǒng)穩(wěn)定性較好，控制柔性較好。 [2] 中國重型機械工業(yè)協(xié)會，停車設備管理委員會編，機械式立體車庫，海洋出版社， 2021； [3] 任伯森等，機械式立體車庫 .海洋出版社， 2021 [4] 中華人民共和國機械工業(yè)部，機械行業(yè)標準《機械式停車設