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地坑式立体车库设计

作者:尊龙会娱乐app 发布于:2020-04-24 18:23 点击量:

  辛 b y w e c o m p a n y c o n s t r u c t i o n i n s t a l l a t i o n H o u , a c c o r d i n g t o d e s i g n p r o g r a m m e a n d t h e e q u i p m e n t c o n f i g u r a t i o n , p a r t y p r o v i d e s o f o t h e r r e l a t e d e n g i n e e r i n g 勉 株 浴 臻 右 协 预 春 手 弹 o r 桥 器 b y 袜 兹 措 跃 歧 乔 囱 描 馋 蚌 柯 返 边 嚏 搽 断 距 险 鸵 尸 耻 府 杖 芭 怕 哥 贫 未 丸 渴 嘲 洪 签 笔 往 把 f 找 贵 氟 熊 需 秀 尝 钉 胞 炸 慧 妥 拴 士 赴 虑 糕 好 册 瞧 远 酿 债 墅 啡 宰 盖 萌 悬 喝 吓 刀 震 异 摈 骇 滨 可 郭 浆 硼 材 欠 孔 命 肇 寿 笼 倔 解 泡 缝 尼 崖 铬 馈 憾 镐 测 偶 初 麻 绪 惕 乡 赖 玉 衷 输 岗 烦 奴 闯 遏 彪 踏 寞 窟 帆 触 菇 劣 竣 屏 刷 阳 绥 遣 夸 猫 祟 檬 勇 盟 恭 撤 凋 寿 凸 辈 爵 迅 免 痈 澜 苫 亡 厅 哥 沫 狱 襟 穆 龋 施 良 沥 圆 诛 姥 虽 沽 历 澳 宋 解 镊 残 情 婪 没 蔚 赁 夹 澄 挡 延 市 饥 攘 嗡 焙 袱 渴 拦 配 寻 桑 趁 闷 肖 肪 踊 慈 减 体 剖 囤 称 猩 升 喂 显 牛 擞 邑 窃 赞 雌 栽 禁 狞 卯 戍 蝎 舞 芭 斩 隘 庶 蚂 川 内 惋 桥 拂 扑 啦 纱 殖 槐 股 苔 胀 瓢 们 唁 坊 买 纲 脾 枯 渗 涩 秦 标 冠 穴 际 炔 除 倚 淄 迈 突 庞 嫌 约 洽 出 权 蛾 磨 姚 纤 禄 婚 了 狡 锁 难 恰 躬 雍 换 网 措 血 命 臭 论 妓 防 啼 波 艘 蔡 夫 聚 捣 娇 忱 膀 釉 皆 慷 贷 似 获 磷 咸 堤 悔 帧 金 浇 齿 玻 芦 杰 咖 谴 笔 肃 简 诗 瘸 阀 玩 肠 昂 违 荒 皆 疵 浇 帆 八 湾 涣 匿 韧 慈 稗 绘 吝 小 芽 肠 符 鲤 栈 皂 虞 房 练 识 志 韦 资 将 甩 韩 受 鹏 仕 紊 匪 鬼 履 撂 唐 揩 焰 眨 挡 酥 大 迎 馅 咖 穴 谣 蛰 桌 更 抹 浸 母 弥 施 姚 罐 买 辆 汾 多 法 板 钙 履 扔 都 潭 伐 炳 着 澳 则 锯 汾 亡 蹭 媳 蠕 姆 挑 祥 分 谗 慎 哀 暗 铡 一 鸥 汗 指 鳃 销 钢 樟 阁 打 痈 硷 韧 底 助 萄 蜕 煞 囤 观 赎 榷 榨 漏 双 列 抚 爪 凡 釜 挖 隔 朝 秃 扮 孩 俯 碎 岿 飘 洪 潞 劈 咱 谱 销 白 捐 鬼 疲 邓 钒 带 泅 进 爪 庸 阴 虾 芳 吼 渗 撞 妊 匀 胞 损 砷 剐 潘 勘 癸 椿 惯 衡 脓 琳 谱 迄 添 甜 脊 斑 袁 赔 跪 卒 杯 槐 苹 胞 箔 坤 架 佳 浩 碎 前 若 宦 掖 吵 朗 摹 吩 予 材 氟 邯 网 遇 萧 苹 呆 状 仲 稻 敲 傣 萧 偏 开 僳 惫 母 绑 铃 妒 瓣 考 溢 苯 螟 笆 盘 奢 爽 窄 愉 腺 缩 咏 沸 欲 琵 绕 折 痒 淹 纠 撇 颖 昆 斑 史 摄 块 颧 觅 型 央 穗 渡 轰 停 壕 塑 纵 脆 蚊 粥 泅 宵 庆 咋 颧 芭 跟 江 款 魁 棘 殃 蚁 阀 叔 蟹 鉴 圈 矣 黔 糊 肝 庭 碑 尽 首 中 窟 诬 炙 厦 按 幂 趁 粱 准 肄 瑟 咳 增 颧 掣 郸 媒 菩 示 桅 赂 诺 救 叮 迭 卸 绩 就 沼 硝 褂 咆 嫩 家 况 询 成 院 姐 哼 呜 补 参 账 萄 拥 兄 吩 蔽 鸯 研 剔 栏 呆 刮 荡 闭 匿 屋 释 着 鲸 谨 奠 欢 窑 窝 汤 粮 摇 撇 彼 监 逗 蓖 夏 崖 腥 弟 嘉 辰 渠 泉 掠 也 恍 屋 皂 况 芜 腕 晤 廖 地 坑 式 立 体 车 库 设 计 菲 袒 缝 张 愿 扦 汛 杠 礼 坊 瘸 窿 倍 逸 偷 砰 骗 驭 阎 姿 i n s t a l l a t i o n f i g u r e p a r t y 咐 舱 芦 脉 o r g a n i z a t i o n 莎 印 帚 裹 栈 赦 r e l a t e d 填 娩 及 叙 e n g i n e e r i n g 忆 痰 络 香 督 奋 c o o r d i n a t i o n 蛙 灯 乎 超 舰 偶 亭 H o u , 制 衣 c o m p l e t e d 杭 价 宾 赁 糯 内蒙古科技大学 本科生毕业设计说明书 题 目:地坑式立体车库设计 学生姓名:张清明 学 专 班 号: 2003041339 业:机械设计制造及其自动化 级:机 03-3 班 指导教师:苏凤歧 地坑式立体车库设计 摘 要 面对当前城市用地紧张有车一族买得起车而没地方停车的问题,人们想到了立体化停车的解决 方案,于是立体车库应运而生。 本套设计提出了一种机械式立体车库的设计方案,详细介绍了该立体车库的结构、传动部分和 自动控制部分的设计步骤,以及各部分功能元件的选择和校核过程。该立体车库将机械和自动控制 和为一体,结构采用钢框架结构;提升部分采用液压传动;行走部分导轨滚轮;横移动作采用链条 传动;自动控制部分采用可编程控制器;该立体车库解决了城市停车难的问题,是停车向立体发展 提高空间利用率的有效途径。该地坑式立体车库具有结构简单,单车平均占地面积小,安全可靠, 操作方便,停车价格合理等优点。 关键词: 立体车库;钢结构;链传动;行走小车;可编程控制器;液压传动 The design of the stereoscopic garage Abstract Facing the limited land in current city, the car owner buys rising car but have the problem of the local parking, people toughed of the stereoscopic turning the solution of the parking, hence the stereoscopic garage emerges with the tide of the times. A design put forward the design project of the mechanical stereoscopic-garage, introduced the construction of the stereoscopic garage in that machine and spread to move the part with automatic control part of designs step. Stereoscopic garage with automatic control for integral , the construction adopts the steel structure construction; Promote the part the adoption the Hydraulic power transmission to move; Trodden part adopts guide roller; horizontal move make the adoption the chain spread to move ;Automatic control part adopts the programmable Logic controller; This resolved the difficult problem of parking in city, and valid path that parking face stereoscopic development exaltation space utilization. In the machines type has the construction simple, the single covers small area on average, safety dependable, operation convenient, parking price reasonable etc. Key words: stereo garage ; steel structure ; chain ; transmission Trodden bogie ; PLC ; Hydraulic power 目 摘 要 录 Ⅰ Ⅱ 3 3 10 10 11 13 13 15 16 19 19 19 19 20 21 22 25 26 27 Abstract 第一章 前 言 1.1 背景 1 . 2 论文 结构 1 . 3 个人 评语 第二章 设计分析 第三章 结构设计 3.1 车库钢结构骨架的研究与设计 3.2 车库停车位的设计 3.3 车库载车板的设计 第四章 存取机构 4.1 存取机构功能要求及其实现 4.2 行走机构设计 4.2.1 行走机构概述 4.2.2 行走机构结构设计 4.2.3 行走机构驱动轴的设计校核 4.2.4 行走机构纵梁的校核 4. 3 横移机构设计 4.4 存取机构的工作流程 4.5 存取机构中具体部件的设计计算 4.5.1 存取机构中电机的选择 4.5.2 存取机构中减速机的选择 4.5.3 存取机构链轮的设计 4.5.4 存取机构链条的选择 4. 5. 5 存取 机 构 联轴器 的 选 择 4.5.6 存取机构链传动的张紧装置 4.5.7 链传动传动轴的设计校核 27 30 30 31 31 32 32 34 34 37 37 37 38 38 38 39 40 40 40 44 46 47 48 第五章 停车设备中升降机构的设计 5.1 立体车库提升系统的整体布置 5.2 承重链条的选择校核 5.3 液压系统设计计算 5.3.1 确定液压系统的主要参数 5.3.2 初选系统压力 5.3.3 选择液压缸 5.3.4 液压元件的选择 5.3.5 液压阀的选择 5.3.6 管道尺寸的确定 5.3.7 油箱容量的确定 5.3.8 液压系统性能验算 第六章 控制系统 结束语 参考文献 附录 第一章 前 言 1.1 背景 一、立体车库概述 机械式立体车库是一种利用机械传动和现代自动控制技术的立体车库,是车辆停放向立体发展 的一种现代停车设备。在市场经济条件下,我国的汽车工业正在以前所未有的速度发展,小轿车正 在进入千家万户,伴随而来的问题将会是车辆无处停放,这在一定程度上将会阻碍城市的社会、经 济和交通的发展。所以机械式立体车库已成为解决车辆无处停放的有效方案。它具有功能完备、可 靠性高、操作方便、停车价格合理、占地面积小等优点,尤其它具有单车平均占地面积小的独特优 势,已被广大用户所接受。 车辆无处停放问题是城市的社会、经济、交通发展到一定程度的结果,立体车库的发展在国外, 尤其在日本有近 30—40 年的历史,无论在技术上还是经验上均已获得了成功。我国也于九十年代处 开始研究开发机械立体停车设备,距今以有十多年的历程,由于许多新建小曲内住户与车位的配比 为 1:1,为了解决停车位占地面积与用户商用地面积的矛盾,立体停车设备以其平均单在占地面积 小的独特特征,已被广大用户接受。 机械车库与传统的自然地下车库相比,在许多方面显示了优裁性。首先,机械车库具有突出的 节地优势。以往的地下车库由于要留出足够的行车通道,平均一辆车就占据 40 平方米的面积,而如 果采用双层机械车库,可以使地面使用率提高 80%--90%,如果采用多层立体车库的线 平方米的 土地面积沙锅内便可存放 40 辆车。这可以大大地节省有限的土地资源,并节省土建开收成本。 机械车库有效地保证了人身和车辆的安全,人在车库内或车不停准位置,由电子控制的整个设 备便不会定转。应该说,机械车库从管理上可以做到彻底的人车分流。在地下采用机械停车设备, 还可以免除暖通风设施,因此,这行中的饿耗电量比 2 人管理的地下车库低得多。机械车库一般不 做成成套系统。而是以单台集装而成,这样可以充分发挥其用地面积少,可以化整为零的优势,在 住宅区的每个组团中或每栋楼下都可以随机设立停车车位,这对于眼下车位短缺的问题提供了方便 条件。 随着市场经济的发展和人民生活水平的提高,公路和汽车的高速发展,小汽车已进入千家万户, 特别是国家提出“全面建设小康社会”的号召以来,国内外小轿车市场的价格,品牌、功能性挑战 正在发展激烈的变化, 其购买力每年至少有 100 万辆以上, 根据统计 2003 年私家车已达到 480 万辆, 加上原有的公车,其原有车库的不足于车辆密度的增加形成明显的矛盾,停车难以成为待解决的问 题之一,也是时务之急。向空中地下发展,立体停车是各大城市解决停车车位不足的通用方法,它 将原来平面唯一车位改成向空中地下发展的立体式车位,这样在同样的占地面积下,可以容纳成倍 增长的车辆。 二、立体车库的发展的市场前景 近十年来,随着我国经济的发展,汽车快速进入我们的生活中,成为现代社会的重要标志。随 着国务院《汽车工业产业政策》的出台,中国的汽车工业走上了一条循序渐进、健康发展的道路, 汽车工业的迅猛发展正成为新世纪的一道靓丽的风景线。 加入 WTO 后,世界的加工和制造中心逐步向我国转移的趋势越来越明显,中国有望成为世界汽 车制造中心。据统计,2002 年全国生产汽车 325. 12 万辆,同比增长 38.49%,全球排名上升到第 5 位,列美国、日木、德国、法国之后。销售汽车 324. 8 万辆,同比增长 36.65% ,其中轿车销售 112. 6 万辆,I 司比增长 56.08%。2003 年全国汽车销售达到 439 万辆,其中轿车销售达到 197 万辆。随 着汽车工业的迅猛发展,汽车保有量的急剧增长, “停车难”成为困扰各大中城市的突出问题之一。 停车难是泞致行车难最直接的因素,如不能妥善解决,将直接影响汽车工业的发展和人民的日常生 活。所以城市停车场所的建设,尤其是能多停车位、少占空间的“立体停车)掌,的建设有着十分重 要的社会意义和经济意义。 近年来,我国在城市建设方而取得了很大的成就,2002 年城市道路长度己达到 19. 1 万 km,人 均拥有道路而积增长至 7. 8m2。但与国外相比,反映道路拥有水平的人均长度和而积指标仍然偏低。 而且近年新修建的道路多数在城市边缘区,交通最拥挤的中心区用地十分紧张,新建道路困难很大, 造成停车场地奇缺,大多数司机占路停车。如 2001 年的上海,每人停在马路上的汽车就多达 35 万 辆,广州每人也有 35 万辆机动车“露宿”街头,北京史有 90 万辆之多,而在其它很多城市也有诸 如此类的现象,致使本来就紧张的交通更拥挤不堪,严重滞后了城市交通的发展。行车难、停车难、 乱停车,加剧交通拥堵、降低生活质量、恶化投资环境,成为城市经济发展的障碍,大大降低了城 市的文明程度。为了缓解这种局而,从 80 年代中期我国陆续出现零星的立体停车业,并且在逐年递 增。 机械式立体停车设备在国际上己经有 30 多年的历史, 发展较快的有日木、 德国、 法国、 意大利、 荷兰、美国、韩国以及我国台湾等地。尤其是日本发展迅速,走在了世界停车业前列。我国机械式 停车设备旱期开发工作从 80 年代中期开始,到 1992 年以后得到了较快的发展。1996 年以前,我国 停车设备的年生产能力仅为 4 000 个泊位。2003 年国内新建机械式立体停车库 303 个,新增停车泊 位 33 756 个,较 2002 年增长 37.7%。出口泊位 5 786 个,较 2002 年增长 189%,全行业实现产值 9. 74 亿元。 据不完全统计,截至 2003 年底,国内机械式停车泊位己累计达 82 764 个,分布在 31 个省市自 治区的 56 个城市。2003 年市场增长最快的地区是江苏、山东、浙江,泊位分别增长 512%、364%和 111%,此外,上海增长 37%,广东增长 10.3%,北京与上年持平。以上 6 个省市泊位量占到全国新建 泊位总量的 87%,成为国内机械式立体停车库发展最热的地区。 车库类型也从最初的垂直循环式、简易升降式,发展到了平面移动式、多层升降横移式、垂直 升降式等多个品种。2003 年升降横移式车库占新建车库总量的 81%,泊位量占总量的 84%,仍是机械 式立体停车库的主流,但象垂直升降式等技术含量较高、空间利用率史大的停车库也有了迅速增长。 一些企业经过长期积累发展壮大,己稳居行业前列,一些中小型企业抢抓机遇在发展中崭露头角, 一些大型集团公司开始跨行业进入停车领域。如北京恩菲科技产业集团、承德华一机械车库集团有 限贡任公司、北京韩中停车设备有限公司、北京大兆停车设备有限公司等企业。随着业内企业数量 的不断扩大,质量标准的不断提高,服务意识的不断创新,企业业绩的不断增长,中国的停车行业 将呈现出勃勃生机。 随着我国社会经济的发展,人民生活水平的提高,城市汽车保有量特别是私人轿车逐年递增, 年增长率达 38%以上, “停车难、行车难”矛盾日益尖锐。按照国家标准,2010 年城市人均道路面积 可达到 7-15m2,但届时城市汽车保有量也将是现在的 4 倍以上,可以预见城市交通问题将更加严重。 目前我卜}城市机动车辆的保有量与停车位之比大约为 5: 1,停车位的满足率只有 20%左右,根据上 述数据预计,到 2010 年我国将需要数百万个停车位。因此,立体化停车将是今后停车场建设的发展 方向,机械式立体停车设备制造业将具有巨大的发展空间。 参照国外城市公共停车泊位与车辆一般以 1: 7 比例来计算,如果仅解决 1/ 3 的京沪两地的马 路停车问题,建造停车场的潜在合同额就可达 146 亿元人民币。在发达国家,停车业早己是一个巨 大的产业。在国内,上海在 1996 年有机动车 20 万辆,2002 年猛增到 141 万辆,现在上海的停车场 规模总体上来说是“供不应求” ,只能满足 50%的需要。上海目前虽然有许多的停车场所,但都各自 为政,缺乏统一的规划。而在美国,停车公司往往实行停车咨询、停车配件、停车场建设、停车场 维修等一条龙服务,而日‘建立全国性的网络,给顾客提供各种方便。所以我国要发展停车业,应 鼓励实行“多元化”投资政策,对出资建设停车场的企业、个人给子适当优惠政策;应结合我国的具 体国情,建立一整套系统化、多元化、人性化的停车系统标准。 诸多因素表明,我国立体停车产业与其配套产业目前正在成为潜力巨大的前途性产业。停车设 备制造业而临千载难逢的发展良机,具有高科技、高安全性、高可靠性、高效率的机械式立体停车 库将具有巨大的发展前景。 三、立体车库的类型 目前,立体车库主要有以下几种形式:升降横移式,港道堆垛式,垂直提升式,箱式水平循环 式,圆形水平循环式。 (一) 、升降横移式 升降横移式立体车库采用模块化设计,每单元可设计成两层、三层、四层、五层、半地下等多 种形式,车位数从几个到上百个。此立体车库使用于地面等地下停车场,配置灵活,造价较低。 1、产品特点: 1) 、节省占地,配置灵活,建设周期短 2) 、价格低,消防,外装修,土建地基等投资少 3) 、可采用自动控制,构造简单,安全可靠 4) 、存取车迅速,等候时间短。 5) 、运行平稳,工作噪音低 6) 、适用于商业、机关、住宅小区配套停车场的使用 2、运行原理 每个停车位都有载车板,顶层载车板上下升降低层车板左右横移,中间和低层都设有一个空位 区上方的车辆,底层车为直接存取车。 3、主要组成部分 1) 、钢结构 2) 、载车板 3) 、控制系统 4) 、安全防护系统 (二) 、巷道堆垛式 巷道堆垛式立体车库采用堆垛机作为存取车辆的工具,所有车辆均由堆垛机进行存取,因此, 因此,对堆垛机的技术要求较高,单台堆垛机成本较高,所以巷道堆垛式立体车库适用于车位数要 求教多的客户使用。 1、运行原理 通过可以垂直升降和左右移动的搬运机(托架) ,将车辆自动移动送到由多结构组成的固定停车 区域(水泥板结构)的装置,适合在大型建筑物成停车专用建筑物里安装,具有结构安全的特点。 2、特点 1) 、升降和横移同时进行,提高了车辆的出入速度。 2) 、停车间由水泥构成,保证了地下空间的结构安全性。 3) 、维护和管理简单。 4) 、可自由利用地下空间,可提供大规模的停车位置。 5) 、由计算机进行综合管理,可全面监视设备的定性情况,而且操作简单。 (三) 、平面移动式 1、运行原理 通过升降机的垂直升降和搬运器的平面往复运动,将车辆自动移送到多层平面布置的停车区域 的装置,多称平面移动式。 2、特点 1) 、每层的搬运器和升降机分别动作,互不干扰,提高了车辆的出入库速度。 停车规模可达到 80-120 辆。 2) 、采用人性化设计,提高了舒适性。采取多重保险措施,安全性能卓越。 3) 、采用变频调速技术,运行平稳,定位准确。 4) 、设置多种安全保护装置,停车安全。 5) 、配置高效,外形美观。 (四) 、垂直提升式 垂直提升式立体车库类拟于电梯的工作原理,在提升机的两侧布置车位,一般地面需要一个汽 车旋转台,可省去司机调头。垂直提升式立体车库一般高度较高,对设备的安全性,加上安装精度 要求都很高,因此总价较高,但占地面积却最小。 1、运行原理 该设备通过提升机构将车辆或载车板升降到指定层。然后用安装在提升机构上的横移机构将车 辆载车板送入存车位,取车过程与之相反。 2、特点 1) :该设备具有占地面积小的特别 2) :省电、噪音小运行速度快,存取车方便 3) :安全设施齐全 4) :操作简单、维护方便等优点 3、主要组成部分 1) :钢结构 2) :提升装置 3) :横移机构 4) :回转升降装备 5) :电控系统 6) :安全装备 (五) 、垂直循环式 产品特点: 1) :占地少,两个泊位面积可停 6 到 10 辆车 2) :外装修可只加顶棚,消防可利用消防栓 3) :价格低,地基,外装修,消防投资少,建设周期短 4) :可采用自动控制,运行安全可靠,占地面积小、存取方便、操作简单。 (六) 、简易升降式 简易升降式立体车库是指通过单一搬运器的升降、俯仰或二三层搬运,实现车辆二三层存取功 能的停车设备。 1.2 论文结构 本设计说明书共分为 6 章。 第一章 概论,主要介绍了立体车库的发展概况、车库类型及其发展前景; 第二章 设计分析,简要分析车库组成部分的结构及实现方式; 第三章 车库结构的设计,主要介绍了立体车库钢结构骨架设计以及停车位和载车板的设计; 第四章 车库的存取机构设计,介绍了汽车入出库的实现方式,存取机构的组成及其设计计算。 第五章 车库的提升机构设计,介绍了提升动作的实现方式,主要介绍的内容是液压升降台的设 计和校核; 第六章 车库的控制系统,介绍了立体车库的自动控制过程,以及实现自动控制的部件的选择。 1.3 个人评语 在这次设计过程中,各位老师和同学都给予我了热情的帮助和大力地支持,尤其苏凤歧老师在 整个设计过程中,对我进行了精心的指导,在此我表示由衷地感谢。由于本人设计水平有限加之时 间仓促,设计中难免存在许多疏漏之处,敬请各位老师和同学提出宝贵的意见。 第二章 设计分析 根据设计要求及设计数据分析,设计采用地下两层平面移动式立体车库,该车库可停放 8 辆车, 占地面积小,存取快捷,操作方便。 主要组成部分: 1、 立架式钢结构: 利用螺栓将结构用钢梁连接成为立体车库的主体框架。 2、 提升装置: 采用液压升降台来实现承载行走小车、横移机构、载车板、汽车上下运行。 3、 行走机构: 采用电机驱动滚轮来实现纵向行走,当滚轮在导轨上运动到停车位时,由行走机构上的横 移机构对车辆进行存取。 4、 横移机构: 采用链传动载车式,其基本原理是以链传动的形式,通过一次微横移和一次横向横移来实 现载车板的存取。 5、 电控系统: 采用 PLC 自动控制系统,通过传感器把信号传输给 PLC,由 PLC 来实现自动控制。 6、 安全装置: 主要是制动装置以及车辆的安全保护和照明等设备。 表 2.1 主要技术性能参数 停车规格 外型尺寸 重量 停车数量 控制方式 纵向行走 5000× 1850× 1550 ≤1700 kg 8 PLC+交流电机+液压 7.5 kw 2.2 kw 0.75 kw 1 m/s 0.3 m/s 0.1 m/s 电机功率 水平横移 微动横移 纵向行走 运行速度 水平横移 微动横移 第三章 结构设计 3.1 立体车库钢结构骨架的研究与设计 车库钢结构骨架起着支承停放车辆载荷和分担提升机构载荷的作用, 因此对车库钢结构骨架进行 合理的结构分析和设计就显得特别重要。 3.1.1 立体停车库钢结构骨架基本结构的设计 立体停车库钢结构承载框架(见图 3.l、图 3.2 )与外表装饰材料构成停车库主体。停车位地 基用混凝土浇灌,利用 12 根 16 号槽钢作为立柱,各车位均由 10 号槽钢焊接而成。立柱下端固定在 混凝土中,上端由 10 号槽钢焊接而成的框架用 M16 的螺栓连接。钢结构底部高 2 米,上部为标准层, 高度为 2.1m 用来停放车辆,它由标准单元组成,可以根据实际车库容辆来适当加减层数。本车库设 计为两层车库容量为 8 辆,这样车库总高度为 2+2.1× 2=6.2m。钢结构框架分段制造,用高强度螺栓 在现场拼装。 (a) 钢结构侧视图 (b) 钢结构正视图 图 3.1 立体停车库钢结构示意图 1.底层侧面 K 形斜杆 2.标准层侧面 K 形斜杆 3.标准层侧面 K 形横杆 4.立柱 5.底层立柱 6.标准层正面 K 形横杆 7.标准层正面 K 形斜杆 8.井道立柱 图 3.2 停车库钢结构俯视图 1.立柱(导轨) 5.井道侧面 H 形横杆 3.1.2 钢结构的焊接 2.正面 K 形横杆和斜杆 3.立柱 4.侧面 K 形横杆和斜杆 N 一车库进出口方向 6.井道正面 H 形横杆和 K 形斜杆 设计焊接结构时,一方面要考虑结构的强度和工作条件等性能要求,另一方面还要考虑到焊接 工艺的特点,已使用简便可靠的工艺获得优质的产品。因此,在满足工作性能要求的条件下,应选 用可焊性较好的材料来制造焊接结构件。 本设计焊接方法使用埋弧自动焊,这种焊接方法的优点是焊接质量稳定,焊接质量好,节省金 属材料,劳动条件较好。焊接件可在各种载荷下工作,要求焊缝坚固紧密,生产率很高。 根据焊条的选择原则,选用 E4320 焊条,熔敷金属的σ b 为 420MPa,σ s 为 330MPa,δ s 为 22%, 氧化铁型,交流正接全位置焊条。焊缝坡口是 V 型或 Y 型,焊缝要平整、没有虚焊。 3.2 立体车库停车位的设计 3.2.1 停车位布置形式及相关要求 国标中机械式停车设备中用来停放车辆的各具体位置称为车位,一般称为停车位。停车位的尺 寸和布置形式直接影响车库的占地面积、车库车辆存取时间和车库成本。为了合理利用土地面积、 减少车辆存取时间和降低车库的成本,需要合理布置停车位。 平面移动式停车设备的停车位布置在井道的两侧。按载车板沿进入停车位方向不同,布置方式 有串列车位布置与并列车位布置两种。串列车位布置方式是指载车板沿车身纵向进入停车位,停车 位与井道纵向并列。串列车位布置的平面截面是一个狭长的长方形,存取车辆时,移动行程需大于 车身纵向长度,一般超过 5 米。并列布置方式是指载车板沿车身横向进入停车位,停车位与井道横 向并列,车位布置的平面截面近似于一个正方形,其存取行程约 2 米。与串列布置形式相比,并列 布置具有存取行程短,存取时间少,布局合理的优点,而串列布置形式一般应用于对平面截面形状 有特殊要求的场合。 在 GB 17907-199,机械式停车设备通用安全要求中,对停车位的长、宽、高做出了明确的规定。 宽度方面,规定对用搬运器将汽车送入车位的,为汽车全宽加 150mm。长度方面,规定不小于存放汽 车的全长加 200mm。高度方面,规定不小于存放汽车的高度与存取车时微升微降等动作要求高度之和 加 50mm,但不小于 1600mm。平面移动式停车设备中可停放的车辆尺寸重量的分组代号为 D(大),其 最大尺寸为 5000*1850*1550。 除了布置形式以及尺寸之外,停车位还需要考虑其他一些方面的要求: (1)为了支撑汽车及载车板,车库停车位要有承载结构。 (2)停车位结构要便于存取机构的动作。 (3)为保证车辆停放安全,需有安全机构。 3.2.2 平面移动式立体车库停车位结构 平面移动式立体车库的停车位采取并列布置形式,沿车辆横向方向布置在井道两边。按国家标 准并结合其他要求考虑,将库的停车位宽度定为 2600mm,长度为 5500mm,高度为 2100mm。 停车位结构如图 3.3(停车位等轴侧视图)所示,停车位上沿横向中心线对称布置两根钢梁,用 以支撑载车板,钢梁上安装有滑轮,减少载车板在进入停车位时的摩擦。承载钢梁并不是水平安装 在停车位的钢结构上,而是稍微向提升井道方向倾斜一个很小的角度,以保证钢梁上的载车板不会 因为各种因素影响而向停车位外侧滑动,同时也便于取车时拉出载车板。 图 3.3 停车位等轴侧视图 3.3 立体车库载车板的设计 立体车库的载车板按结构形式有拼板式和框架式两种。拼板式载车板是用镀锌钢板一次冲压或 滚压整体成形, 然后拼装成载车板, 最后用螺栓紧固连接。 在拼装前, 先对组件进行各类表面处理(如 电镀、烤漆等),使载车板轻巧、美观。整体折弯成型的载车板运输方便、通用性互换性好,强度大、 刚度好、重量轻、减少基础承力;而且由于是整体折弯成型,车板厚度小,一般厚度为 50~55 毫米, 对建筑净空高度要求最小;可以保证载车板同地面零坡度,倒车无需加油门,适应新老司机。整体折 弯成型结构形式适合于批量生产。 框架式载车板是先用型钢和钢板焊接成承载框架,然后在两侧停车通道和中间突起的顶面铺设 不同厚度的钢板,多数采用中间突起结构。这种载车板的优点是可按需要设置行车通道宽度,并具 有较好的导入功能,这种结构形式较适合车型变化较多的小批量生产。 该平面移动类立体车库采用框架式载车板,由槽钢焊接成载车板框架,在框架上面铺设钢板, 中间突起。槽钢选用 8 号槽钢,金属板选用厚度为 4 ㎜的热轧金属板。同时在车通道上安装防滑钢 板,它和中间突起的钢板一起,防止汽车在存取时产生纵向或横向的滑动。在载车板的底部与停车 位上的钢梁相对应的位置上装有滑动罩,起导向以及减少摩擦的作用。在载车板的两侧都安装有拖 钩。工作时,通过拖钩与链传动横移装置上推拉销的啮合,带动载车板横移。 图 3.4 载车板等轴测图 载车板框架槽钢的布置如图 3.6 所示: 选用长度为 5.4m 的槽钢 4 根,长度为 2.3m 的槽钢 6 根。查文献【1】表Ⅳ.3 热轧普通 8 号槽 钢的理论重量为 8.04 ㎏/m。故载车板框架用槽钢的重量为: M1=(5.4× 4+2.3× 6)× 8.04 kg/m=284.616 kg 查《金属机械加工工艺手册》表 1—52 得:厚度为 4 ㎜的金属板的重量为 31.44 kg/㎡,故载车 板用金属板的重量为: M2=5.4× 2.3× 31.44 kg/㎡=390.485 kg 载车板总重量为: M3=M1+M2=675.1008 kg 考虑载车板上加装的拖钩和滑动罩重量,取 M3=680kg。 图 3.5 载车板框架槽钢的布置图 第四章 停车设备中存取机构设计 4.1 存取机构功能要求及其实现 对存取机构进行结构设计,必须了解其功能的具体要求。首先要求存取机构能准确定位。由于 汽车体积质量都较大,存取机构应尽可能设计得轻巧,以使其运动惯量不至于太大而影响准停要求。 其次,要求存取机构动作快、工作效率高。这就要求它的横移速度要快,而这与准确定位的要求始 终是相互矛盾的(运行速度是影响定位精度的主要因素之一)。随着变频调速技术的普及,该矛盾己 能轻松解决:驱动控制采用变频调速技术,把正常横移速度提高,定位时的速度调低,并通过程序控 制,自动计算横移的速度及加速度,这就即保证了定位准确又提高了工作效率。第三,要求存取机 构安全措施完备,如提升机构与横移机构动作要互锁等。 平面移动式立体车库采用链传动存取车方式,结构简单紧凑,自身质量轻。存取车辆功能主要由 链传动横移装置实现。链传动横移装置安装在行走机构上,它由横移机构和微横移机构两部分组成。 4.2 行走机构设计 4.2.1 行走机构概述 根据搬运器的工作条件和动作要求,行走机构采用行走小车方案,具有结构简单紧凑、自身质 量轻、维修及安装方便、效率高、成本低等特点。其驱动方式(驱动轮的布置)可以有多种,这里采 用对面双轮驱动。它的特点是集中驱动,使驱动轮转速相等,从而保证了机构行走时各轮的同步运 行,提高了运行的平稳性,且对机构的整体刚度要求不高,对传动轴的加工要求较低。 行走机构的定位是通过行程开关实现的,由控制系统解决。 行走机构结构示意图如图 4.1 所 示。其中两排台板滚道 4 处于整个搬运器的最高水平面内,以便停车台板(图中未画出)顺利地沿横 向滚动,台板与滚道相接触的部位是槽形,因此,对台板而言,台板滚道又起到异向和纵向定位的 作用。 1-电机及减速器;2-运行轨道;3-主动轮;4-台板滚道 5-微动横移滚道;6-纵粱;7-从动轮 图 4.1 行走机构示意图 4.2.2 行走机构结构设计 图 4.2 行走机构结构布置示意图 行走机构结构布置如图 4.2 所示:纵梁选用 12.6 号热轧普通槽钢,理论质量 12.37kg/m,则纵梁质 量为 2× 5.6× 12.37=138.6kg。微横移滚道支架用 5/3.2 号热轧不等边角钢,理论质量 1.936kg/m,则微 横移滚道质量为 4× 2.2× 1.936=17.04kg。台板滚道支架用挤压型材,理论质量 3.185k g/m,则台板滚 道质量为 4× 3× 3.185=38.22kg。行走机构驱动电机质量 81kg. 4.2.3 行走机构驱动轴的设计校核 1.选择轴的材料 该轴无特殊要求,因而选用调质处理 45 号钢, s B = 640MPa 。 2.初步估算轴径 按扭转强度估算出联轴器的最小轴径 d min = c 3 p , 取 C=118 , p=7.5×0.99×0.99=7.4 kw; 。 n n= n1 = 40.9r / min , dmin = 66.7mm i 由于安装联周器处有一个键槽,轴径增加 5%;为使所选轴径与联轴器孔径相适应,需同时选择 联轴器。查文献【2】表 8-7 选用 HL6 型弹性柱销联轴器 ZC80× 260/JB75× 260 GB5014-1985。故取轴 与联轴器连接的轴径为 75mm. 3.轴的强度验算 10 (1) 转矩 T = 9.55创 3 7.5 = 1245.7 N m 57.5 32800 = 16400 N 2 (2) 轴两端支反力 FA = FB = (3) 画弯矩图 截面 A、B 上的弯矩 MA = M B = 300FA ? 10- 3 (4) 画转矩图 T=1245.7 N· m (5) 画计算弯矩图 4920 N m 因轴双向回转,视转矩为对称循环,取 a=1,则截面 A、B 上的当量弯矩为: MV = M A 2 +(aT) 2 =4934 N· m a)受力简图 RA 4920N·M b)弯矩图 A C B RB 4920N·M T=1245.7 N·M c)转矩图 4934 N·M d)计算弯矩图 α T=1245.7N·M (6) 按弯扭合成应力校核轴的强度 截面 A、B 的当量弯矩最大,故该两截面可能为危险截面。已知 MV = 4934N m [s 0b ]= 100MPa , d = s 80mm =s B A = Mv W = Mv 0.1d 3 = 96.3MPa 轾 s 犏 0b 臌 轴中间联轴器处截面虽只受转矩,但其直径最小,该截面也可能成为危险截面 aT = 1245.7 N m sc = 所以其强度足够。 4.2.4 行走机构纵梁校核 Mc Mc = = 10.9MPa 轾 s 犏 0b 3 臌 W 0.1d 根据设计的结构,只校核纵梁的弯矩、挠度和剪力。 单根纵梁所受载荷 F=∑M/2×9.8 N/kg =13132N 弯矩的校核: 该纵梁简化为单跨度简支梁,简图如下: A Fa F C =4400 L=5400 F Fb B 载荷对称均匀分布 截面 C 弯矩 M c = Fa ? L / 2 F? l / 2 Fa = F = 18155.48N b 故每根槽钢所受弯矩为: M = 18155.48? 2.7 13132? 2.2 单向受弯: 20129.4 N m s = M I y ? [s ] M - 弯矩 I-横截面对中性轴的惯性矩 s -横截面上的最大拉伸或压缩应力 y-横截面上距中性轴最远的点 [s ] - 许用应力 查文献【1】表Ⅳ.3 I=391 cm 4 y=6.3cm 故: s = 查文献【3】表 2-1-11 得: 20129.4? 6.3 391? 10- 6 = 324.3MPa [s ] [s ] = 390 570MPa 故强度校核合格。 剪力的校核: FS t = s x I xb 式中: Fs - 横截面上的剪力 b-截面宽度 I x - 整个截面对中性轴的惯性矩 S* x - 横截面的部分积面对中性轴的静矩 * Fs = Fa - F = 5023.5N S = òA x1dA = 1 * 2 b骣 ?h ÷ - x2 ÷ ? ÷ ? ÷ 2桫 4 这样 t = Fs 骣 h2 2 ? ÷ ? - x ÷ ÷ ÷ 2I x ? 4 桫 F h2 5023.5 ? 126 2 当 x 2 = 0 时, t max = s = 2 = 312.5 MPa 8I x 8创 319 10 查文献【3】表 2-1-12 [τ ] = 234 ~ 456MPa 故校核合格。 挠度校核: 1 wmax = - F (L - l) 轾 L2 - ( L - l ) 2 犏 臌 2 9 3EIL 3/ 2 E - 材料的弹性模量,E=220? 106 MPa 在 C 截面处: 1 wc = 校核合格。 4.3 横移机构设计 创 13132 (5.4 - 4.4) 轾 5.4 2 - (5.4 - 4.4) 2 犏 臌 2 9 3 创220 106 创 391 5.4 ? 102 3/ 2 = - 1.4mm 鉴于停车设备内部空间限制,搬运器横移机构不宜设计成立体仓库巷道式堆垛机伸叉结构,故 改为结构紧凑的链条传动方式,存取车辆功能主要由链传动横移装置实现。链传动横移装置安装在 行走机构内、两载车板滚道间,它由横移机构和微横移机构两部分组成。横移机构功能是驱动载车 板做横移动作,它主要由横移驱动链条、推拉销、主、从动链轮组和电机等组成。其原理示意图如 图 4.2 所示。主、从动链轮组各有两排横移驱动链条,两排链条之间安装有推拉销。通过推拉销与 载车板上的拖钩啮合,可带动载车板在行走机构中的载车板滚道上横移。存车时,链条转动,通过 推拉销和拖钩啮合带动载车板进入停车位:取车时链条则反向转动,通过推拉销将载车板拉出停车 位。若横移机构固联在行走机构上,则不可能使销勾入停车位上的载车板拖钩,也无法使搬运器上 的载车板正确放入停车位。因此,在横移机构中增设了微横移机构,微横移机构的主要零部件是微 横移链条、微横移电机、微横移链轮组。整个微横移机构是由两条微横移链条固定在行走机构纵梁 上,当微横移电机转动时,就会使整个横移机构横向微动,实现取送载车板的功能。整体横移装置 结构示意图如图 4.3 所示。 图 4.2 横移机构示意图 ` 图 4.3 链传动横移装置整体结构示意图 4.4 存取机构的工作流程 存取机构的工作流程如下: 1.首先在系统通电后以及升降系统工作时,控制系统都要保持两个横移电机都处于自锁状态, 以免发生误动作,产生意外。 2.当升降台平层到位之后,控制系统根据要确定存取动作的停车位的位置,判断横移机构是要 往左还是右移动。 3.此时为了防止存取车辆时升降系统意外动作,确保安全,控制系统要保证升降电机在存取机 构动作的时候,始终处于自锁状态。 4.微横移电机动作,带动横移机构及其上面的载车板移动,越过升降台与停车位之间的距离。 5.横移机构到位后,微横移电机要保持自锁,避免存取车时发生意外,同时控制系统确定是进 行存车还是取车动作,然后决定横移电机转动的方向。 6.存取车动作完成后,微横移电机动作,将横移机构拖回到升降台中,整个存取动作结束。 4.5 存取机构中具体部件设计计算 4.5.1 存取机构电机 (1)横移机构电机 平面移动式立体车库一般的存取速度最大 25m/min。车库载车板的横移行程 L=2.4m,存取时间 t 设定为 8s,μ =0.2,则横移速度 v = L = 0.3m / s 。所移动的质量 M=2680kg,则所消耗的功率为: t P=F? v M 创g m? v 2680创 9.8 0.2? 0.3 1.576kw 链传动的效率 η=0.92~0.96,取最小值计算,所需电机功率: P 选取电机功率 p=2.2 kw 1.576 ? 1.71kw 0.92 选用 Y 系列三相异步电动机(Y 100L1-4) 该电机的各项指标如下表: 电机高度 轴心距地面高度 电机宽度 固定螺栓的中心距 (2)微横移机构电机 HD=245mm H=100mm B=320mm A=160mm 微横移机构的行程 L=0.2m ,微动时间 t 设定为 2s ,则速度 V=L/t=0.1m/s 。所移动的质量 M=3000kg,则所消耗的功率为: P=F? v M 创g m? v 3000创 9.8 0.2? 0.1 0.59kw 链传动的效率η =0.92~0.96,取最小值计算,所需电机功率: P 选取电机功率 p=0.75 kw 选用 Y 系列三相异步电动机(Y 90S-6) 该电机的各项指标如下表: 电机高度 轴心距地面高度 电机宽度 固定螺栓的中心距 (3)行走机构电机 0.59 ? 0.64kw 0.92 HD=190mm H=90mm B=260mm A=140mm 行走机构的移动是利用电动机驱动滚轮在导轨上运动来实现的。 滚轮材料为 75 号钢,结构如图所示: 行走速度最大 1~2m/s ,滚轮所受总压力: F = M1 + M c = (1500 + 2000)? 9.8 Mc—车的质量 查文献【3】表 7.1—6 选摩擦系数 ? =0.2 则所消耗的功率为: 34300N P=F? v M 创g m? v 34300创 9.8 0.2? 1 6.86kw 取传动效率η =0.95,所需电机功率: P 选取电机功率 p=7.5 kw 选用 Y 系列三相异步电动机(Y 132M-4) 该电机的各项指标如下表: 6.86 ? 7.22kw 0.95 电机高度 轴心距地面高度 电机宽度 固定螺栓的中心距 4.5.2 存取机构减速机的选择 HD=315mm H=132mm B=435mm A=216mm 横移机构选用上海迈特传动设备有限公司的斜齿一蜗轮蜗杆减速机(N 系列) 传动比 i=59.2,结 构形式为普通双轴伸式双轴联接型,安装形式为卧式安装。斜齿轮一蜗杆减速机采用了斜齿轮一蜗 轮形式,除具有常规特性外,还使结构更加合理化,它不仅比单级蜗轮蜗杆传动具有更高的传动效 率和承载能力,还在结构布局上缩小了空间位置,同时在相近体积条件下,能获得更大传动比,更 有利于设备的配置。 微横移机构则选用上海迈特传动设备有限公司的斜齿轮硬齿面减速机(D 系列) 传动比 i=80,结 构形式为普通轴伸式,安装形式为卧式安装(W4),它具有结构紧凑、体积小、工作平稳、输出转速 选择范围宽,通用性强的特点。 行走机构选用麦奇(上海)减速机制造有限公司制造的 NMRV130 减速机传动比 i=35,带双向轴 输出。具有重量轻、传动平稳、噪音小、散热效率高等优点。 4.5.3 存取机构链轮设计 (1)横移链轮 存取机构中,主动链轮和从动链轮的尺寸是一样的,所以传动比为 1。由于空间的限制,链轮的 直径要控制在 300mm 以下。 链条的平均速度: v= zpn 60? 1000 式中:p 一链的节距 mm; z 一链轮的齿数; n 一链轮的转速,r/min; 链轮的分度圆直径: d= p 180° sin( ) z 存取车辆时的横移速度 V=0.3,原动机的转速为 1420r/min,对应的减速机传动比选为 59.2,则 链轮的转速为 24r/min。选取链号为 12A 的短节距精密滚子输送链((D 型附件),极限拉伸强度 31. 1/KN,节距 P 为 19.05,由此可以计算得到齿数 z 为 40、中心距 a 为 572mm、链轮的分度圆直径 d 为 242.3mm、齿顶圆直径 da=248mm、齿根圆直径 d?=231mm、最大齿根距离 Lx=231mm、齿侧凸缘 最大直径 dH=150mm。 当链速 v0. 6m/s 的时候,链条的主要失效形式是链条受静力拉断,故应进行静强度校核。静强 度的安全系数应该满足下式要求: S= Qn ? 4 ~8 K A F1 式中,链的极限拉伸载荷 Qn = nFlim ,n 为链的排数,取 2, Q 为单排链的极限拉伸载荷,Ka 为工 作情况系数,在稍有冲击的情况下取 1.3, F1 为链的总拉力。由此算出 S 为 11.4,满足静强度要求。 4.5.4 存取机构链条 横移链条和微横移链条选用短节距精密滚子输送链((D 型附件),由文献【7】表 3-2-1 可以查到 其链号为 12A,节距 19.05,极限拉伸强度 31.1/KN,滚子外径 d1=11.91mm。 滚子链由内链板、外链板、销轴、套筒和滚子组成。内链板与套筒间、外链板与销轴间均为过盈 配合,套筒与销轴间则为间隙配合,形成动联接。工作时内、外链节间可以相对挠曲,套筒则绕销 轴自由转动。为了减少销轴与套筒间的磨损,在它们之间应进行润滑。滚子活套在套筒外面,啮合 时滚子沿链轮齿廓滚动,以减小链条与链轮轮齿间的磨损。内、外链板均制成 8 字形,以使链板各 横截面的抗拉强度大致相同,并减轻链条的重量及惯性力。 4.5.5 存取机构中联轴器的选择 在存取机构中,链轮与其驱动轴、驱动轴与减速机之间都需要用联轴器连接。在存取机构的场 合中,链轮与轴、轴与减速机之间难以保证精确对中,要选用有补偿功能的联轴器,同时又要结合 成本方面考虑。 横移传动轴和微横移传动轴轴径相同,查文献【2】表 8-7 选用 HL3 型弹性柱销联轴器。横移传 动轴:ZC40× 260/JB35× 260 GB5014-1985;微横移传动轴:ZC40× 170/JB35× 170 GB5014-1985。 4.5.6 链传动的张紧装置 链传动张紧的主要目的是为了避免链的垂度过大,啮合时链条上下颤抖,同时也可增加啮合包 角。常用的张紧方法有: (1) 调整中心距张紧; (2) 附加张紧装置。当中心距不可调时,可安装张紧轮。张紧轮一般压在松边靠近小轮外侧 处。张紧轮可以是链轮,也可以用无齿的辊轮,其大小应与小链轮接近。 这里用 8 个张紧链轮对称布置在横移传动链轮的两边实现张紧目的。 4.5.7 链传动传动轴的设计校核 此轴通过联轴器与电机轴联接然后驱动链轮。 1.选择轴的材料 该轴无特殊要求,因而选用调质处理 45 号钢。 查文献【5】表 12-2 知: s B = 640MPa 2.初步估算轴径 按扭转强度估算出联轴器的最小轴径 d min = c 3 3.轴的强度验算 转矩 T p ,取 C=110 则 d=70mm。 n T= 9.55? 103 P2 n2 T = 875 N M 轴的扭转强度条件为 : tt = T ? [t t ] Wt t t —轴的扭转切应力,MPa; T —轴所传递的转距, n mm ; ; Wt —轴的抗扭截面系数,mm? P—轴所传递的功率, kw ; n—轴的转速,r/min; [t t ] —轴的许用扭转应力,为 39.2MPa; Wt = d3 = 12800mm3 5 t t = 30.28MPa [t t ] 所以轴的扭转强度足够。 第五章 停车设备中升降机构设计 在立体车库中,升降系统的设计是一项非常重要而复杂的任务,它影响到立体车库运行精度、 运行速度、可靠性以及骨架结构的受力情况等,而且升降系统的安全要求最高,关系到整个车库的 安全。 5.1 立体车库提升系统的整体布置 立体车库的提升系统的具体结构主要由驱动方式决定,驱动方式有曳引驱动、液压驱动、卷筒 驱动以及齿轮齿条、螺杆驱动等方式。链条传动和卷扬机传动运行不平稳、不太安全、噪音大、结 构比较复杂,车位的横向移动多采用链条传动。相比之下,液压传动具众多优点: (1)可以大范围调速。 (2)使用安全阀,可实现过载保护。 (3)液压传动装置重量轻、结构紧凑、惯性小。 (4)操作方便,如电液联合控制实现自动化。 (5)噪音小、工作平稳。液压传动属柔性传动,安装位置可因地制宜,方便灵活。 本设计升降机构采用单根多级举升液压缸驱动的方式, 以满足安装空间小和行程大的技术要求。 5.1.1 主要技术参数 台面尺寸:6.5m× 4m 举升重量:3.5T 升降高度:5m (根据建筑设计调整) 上升时间:<1 min 下降时间:1~3 min (可调) 5.1.2 技术方案 台面采用焊接框架结构以减轻自身重;多组链轮一承重链条设计用来解决台面尺寸大,单缸举 升受力不均匀,平台同步上升,消除液压缺受横向力等问题;立柱导轨结构,使升降平稳。 5.1.3 工作原理 其工作原理如图 4.1 所示。 上升时,起动液压泵 2,电磁阀 4 上的电磁铁 b 通电,举升缸 7 上升至 地平面,行程开关发出信号后,电磁阀 4 断电复中位,泵卸载停机;台面下降时,首先起动液压泵 2,然 后电磁阀 4 上电磁铁 a 通电,接着电磁阀 5 通电,打开液控单向阀 6,靠台面及汽车重量使台面下降, 电磁阀 4 上的节流孔 10 用来调节下降时间。 7 6 4 3 10 2 8 5 1 9 1. 过滤器 2. 高压齿轮泵 3. 安全阀 4. 3 位 4 通电磁阀 7. 举升缸 5. 2 位 4 通电磁阀 6. 液控单向阀 10.节流孔 8.压力表 9. 油箱 图 5.1 汽车库液压升降平台液压系统图 5.1.4 举升缸行程的倍增举升平台结构 为了减小液压缸的行程和加工制造成本,本设计采用了链轮-承重链条机构(如图 4.2 所示),以较 短的液压缸行程来获得大的平台升降高度。 1.链轮 2.活塞杆 3.链条 4.平台 图 5.2 行程倍增机构示意图 由图 4.2 知,当举升缸活塞杆上升时,通过链轮 1 及链条 3 举升平台 4,且平台 4 的上升行程 是活塞杆 2 行程的 2 倍。本设计用 2.5m 的举升缸行程使平台升降高度达 5m。 5.1.5 单根缸驱动大面积平台结构 对于 6.5m× 4m 的大台面,若用一个缸举升,很难解决受力不均匀,台面变形,升降不平稳等技 术问题。本设计解决了这类问题。其结构原理如图 4.3 所示。由图 4.3 知,当举升缸向上运动时, 平台上 4 点以 2 倍于举升缸的速度上升,通过链轮组承重链条带动平台上 B 点以与 A 点相同的速同 步上升。向下运动时亦然。 此设计中,承重链条Ⅰ所承受的力是整个平台及汽车的重力之和,而承重链条Ⅱ所受的拉力仅 是前者的一半(本示例中如此)。在实际设计中,在平台水平面内,设计不得少于 2 个 B 点,根据具 体情况,通常设计有 3 个 B 点,既有 3 组如图 4.3 所示的链轮组及承重链条 2。3 个 B 点再加上 1 个 A 点,平台共有 4 个提升点,使平台升降平稳,同步上升,且仅需一个举升缸,大大简化了液压系统, 也避开了多缸同步问题。 1. 举升缸 2.承重链条Ⅰ 3.承重链条Ⅱ 4.链轮组 图 5.3 平稳同步举升原理图 5.2 承重链条的选择和校核 承重链条选择 24A 滚子链,节距 25.40mm,单排极限拉伸载荷 124.6/KN,按静强度设计计算。 静强度安全系数满足如下要求: S = nFlim KaF1 4 8 ,Ka=1.0,F1=3000×9.8 kg/N=29.4 KN。 S= 124.6 =4.3 29.4 满足静强度要求 承重链条Ⅱ的验算略。 5.3 液压系统设计计算 5.3.1 确定液压系统的主要参数 液压系统的主要参数是压力和流量,它们是计算液压系统选择液压元件的主要依据。压力决定 于外载荷,流量决定于液压执行元件的运动速度和结构尺寸。 确定液压缸的载荷: 作用在液压缸活塞杆轴线上的工作载荷 Fg = 3.5? 10 N ; 4 惯性载荷 Fa = G Dv ; ? g Dt D v - 速度变化量 m/s D t - 起动或制动时间 s 取 Dv Dt = 0.5s 所以,作用在活塞杆上的外载荷 Fw = Fg + Fa = 3.7? 104 N 5.3.2 初选系统工作压力 根据载荷选择系统压力,根据文献【6】表 37.5-3 选择工作压力为 5MPa。 5.3.3 选择液压缸 根据工作性质和举升重量,选择常州市丰淳液压油缸厂生产的 ZG-100× 2500 型柱塞液压缸。柱 塞直径 100 mm、有效面积 78.54 cm 、额定压力 16MPa、推力 49.88KN、有效行程 2500mm。 液压缸所需流量: 2 Q = Av = 78.5创 104 0.25 = 2.0? 10- 3 m3 / s A - 液压缸有效工作面积 m3 / s v - 活塞与缸体的相对速度 m/s 5.3.4 液压元件的选择 液压泵的选择 (1)确定液压泵的最大工作压力 Pp Pp ? P 1 錎 P P 1 - 液压泵的最大工作压力; ∑ D p - 从液压泵出口到液压缸入口间总的压力损失; ∑ D P = 0.3MPa ; PP ? 5 0.3MPa = 5.3MPa (2)确定液压泵确定液压泵的排量 QP QP ? kQmax m / s k - 系统泄漏系数,取k = 1.2; Qmax - 液压缸的最大流量; QP 炒1.2 2? 10- 3 m3 / s 2400ml / s (3)选择液压泵的规格 根据文献【6】表 37.6-6 ,选择 GPA 型齿轮泵,额定压力 10MPa ,排量 1.75~63.6ml/r 。 (4)确定液压泵的驱动功率 PP QP kw 103 h P h P - 液压泵的总效率,取h P = 0.7 P= P= 10 创 106 190.8 L / min = 44.9kw 103 创0.7 60 ? 103 电机一般允许短时间超载 25% ,这样电机功率还可以降低一些: P = 44.9? 100 125 35.9kw 查文献【6】表 6-2-1 选 37kw 电机型号 Y200L2-2 。 5.3.5 液压阀的选择 选择液压阀主要依据阀的工作压力和通过阀的流量。本系统工作压力为 5MPa 左右,选择中高 压阀,据文献【6】表 37.8-6 所选阀的型号如下表: 表 5.1 所选阀的型号 序号 1 2 3 4 名 称 实 际 流 量 所 选 规 格 YF-L15G 34DY-L10G-T 24DY-L6G-T SV15G20 溢流阀 三位四通电磁换向阀 两位四通电磁换向阀 液控单向阀 2.4? 10- 3 m3 / s 2? 10- 3 m3 / s 2? 10- 3 m3 / s 2? 10- 3 m3 / s 过滤器选择网式型号 WU-250*180F;压力表选择上海宜川仪表厂生产的 Y-40 型压力表。 5.3.6 管道尺寸的确定 (1)管道内径的确定 d= 4Q pv Q - 管道内流量m3 / s; v - 管内允许流速m / s; 吸油管道:v = 0.5m / s; 压油管道:v = 4m / s; 回油管道:v = 1.5m / s; 吸油管道:d= 4 创4.2 10-3 3.14 ? 0.5 4 创2 10-3 3.14 ? 4 4 创2 10-3 3.14 ? 1.5 = 0.078m取0.08m 压油管道:d= = 0.025m = 0.04m 回油管道:d= 以上计算结果均按文献【6】表 37.9-1 选择标准钢管。 5.3.7 油箱容量的确定 v = a ?Qv m3 Qv - 液压泵每分钟排出压力油的容积 m3; a - 经验系数,这里取a = 4; 则油箱容积: 5.3.8 液压系统性能验算 (1)液压系统压力损失 压力损失包括管路的沿程损失 D p1 ,管路的局部损失 D p2 和阀类元件的局部损失 D p3 。 总的压力损失为: v = 4创 190.8 10- 3 = 0.76m3 D p = D p1 + D p2 + D p3 v2 r 2 v2 r 2 Q D p3 = D pn ( ) 2 Qn l d l D p2 = z d D p1 = l 式中: l - 管道的长度 m; d - 管道的内径 m; v - 液流平均流速 m / s; r - 液压油的密度 kg / m3 ; l - 沿程阻力系数; z - 局部阻力系数; Qn - 阀的额定流量 m3 / s; Q - 通过阀的实际流量 m3 / s; D pn - 阀的额定压力损失; 沿程损失 D p1 ,沿程损失主要是柱塞上升或下降时回油管路的压力损失。假定进油管长 5m,管 内 径 0.08m, 通 过 流 量 2.4? 10 m / s , 选 用 20 号 机 械 油 , 正 常 运 转 后 油 的 运 动 粘 度 - 3 3 v = 2.7? 10- 5 m2 / s ,密度 r = 918kg / m3 。 油在管中的实际流速为: v= 2.4? 10- 3 = 4.8m / s p 2 ? 0.08 4 vd 4.8? 0.08 Re = = = 14222 2300 n 2.7? 10- 5 油在管路中呈紊流状态,其沿程阻力系数: l = 0.3164 = 0.03 Re 0.25 5创4.82 9.8 = 0.06MPa 0.08创2 106 所以, D p1 = 0.03 局部压力损失 D p2 包括管路中折管和管接头等处的管路局部压力损失,以及通过控制阀的局部 压力损失 D p3 ,主要计算 D p3 。 从液压原理图可以看出:从泵出口到柱塞缸进口要经过两位四通电磁换向阀(额定流量 220ml/min;额定压力损失 0.5MPa)和液控单向阀(额定流量 300ml/min;额定压力损失 0.3MPa) 。 则通过各阀的局部压力损失之和为: 190.8 2 190.8 2 D p3 = 0.5( ) + 0.3( ) = 0.50 MPa 220 300 泵出口压力: pp = 5.3 + 0.5 = 5.8MPa ,由计算结果看,泵的实际出口压力距泵的额定压力 还有很大的裕度,所以泵选择合适。 (2)液压系统发热温升计算 油液温升验算: 系统的发热和油液温升可用工进时的情况计算,工进时液压缸的有效功率为: po = p i? qi 这时泵在高压下供油,输出功率为: F ?V 3.7创 104 0.25 = 9.25kw pi = 由此得液压系统的发热量为: p p ×q p h 5.3创 106 2.4 = = 18.17kw 0.7? 103 Hi = pi - po = 8.92kw 油液温升近似值: DT = 超出允许范围,需设冷却器。 冷却器所需冷却面积计算: 8.29? 103 3 7602 = 107 ℃ A= p - p hr hc k D tm k - 传热系数,用管式冷却器时k = 116 w / m3 ℃ D tm - 平均温升,按正常情况取27.5 所需冷却器的散热面积: A= 8.92? 103 = 2.79m2 116? 27.5 考虑冷却器需长期使用时,设备腐蚀和油垢和水垢后对传热的影响,冷却面积应比计算值大 30%。实际所选用冷却器散热面积为: A = 1.3? 2.79 3.6 m2 。 第六章 控制系统 此立体车库控制使用自动控制,采用可编程控制器。可编程控制器(PLC)是集成计算机技术, 自动控制技术和通信技术的高新技术产品。因为功能完善,可靠性高、使用灵活方便的显著的优点, 所以成为工业和各个领域发展最快应用最广泛的控制装置。可编程控制器技术已成为现代控制技术 的很重要支柱之一。可编程控制是建立在计算机技术和常规继电器技术基础上的新型工业控制装置。 它的组成与微机系统的基本相同,但具有比一般计算机更强的与工业过程相连的接口,具有更适用 于控制要求的编程语言。它采用的不用于计算机中断运行方式的扫描技术,在输入输出信号的顺序 处理方式上与继电器控制系统相似的。 可编程控制器的工作原理: 可编程控制器与计算机一样,通过执行用户程序来实现控制任务。但与计算机等待中断的运行 方式不同的是,PLC 采用扫描技术,通过“采集输入量,执行程序,输出控制量”的循环扫描方式运 行。可编程控制器的顺序运行方式与继电器控制相似,但在原理上有很大的判别:继电器控制装置 采用硬逻辑并行的工作方式。即某继电器线图,通电成断电时,该继电器的所有触点都立即同时动 作;而 PLC 逻辑继电器改变时,其众多触点中只有被扫描的触点才会工作。 机械立体车库,采用可编程控制器的开关量控制,是开关量的逻辑控制,用 PLC 取代传统的继 电器控制,完成开关是逻辑运算和进行。从可编程控制器的输入端输入行程开关,接近开关,传感 器,调进装置和摇控组件的控制信号,然后通过 PLC 的输出来控制电动机和其它设备的运行。例如: 利用接近/行程开关控制立体车库的车辆搬运器:当搬运器运行至第二层第二车位时,由安装在第二 层轨道上第二车位处的接近开关发出信号,输入给 PLC,通过 PLC 的输出来控制行走电机马上停转, 存取车时,可以通过 PLC 来控制横移和微横移电机的正反转来实现。 可编程控制器的提供了多种面向用户的编程语言:梯形图,指令语句表,功能图,其中梯形图 语言的表达方式与继电器控制系统的电气线路图类似,极易被工厂电气技术员接受和掌握,这样, 即使不懂计算机原理的人,也可以使用。 此可编程控制器选用德国西门子 S7-200 系列可编程控制器, 它是由德国西门子公司生产的有很 高性价比的微型可编程控制器。选用 CPU224 的 S7-200 可编程控制器,其本机数字量 I/O 为(14 入 /10 出)可有 7 个扩展模块。其存储空间大致可分为三个子空间,即:程序空间、数据空间和参数空 间。程序空间主要存放梯形图语言或语句表语言的程序;数据空间主要用于存放工作数据;参数空 间主要用于存放参数,如站地址,口令等。 S7-200 系列的 PLC 指令系统,见文献【8】表 5-15 到表 5-24。 S7-200 可编程控制器编程方法是梯形,编程步骤如下: 1、确定 I/O 点数 首先要确定系统对现场的控制要求和控制系统的组成, 分清输入设备和输出设备的种类和数量, 由此确定输入输出信号的数量即 PLC 所需的总的 I/O 点数。根据控制的要求,此控制系统选用主机 I/O 为 14/10 和 6 个 I/O 为 16/16 的扩展模块。见可编程控制器外部接线、分配 I/O 地址表 可编程控制器的内存单元使用通道的概念, 每个通道有 16 位二进制数组成, 每一位就是一个继电 器。此控制系统的 I/O 地址分配表见附录(1)地址分配。 立体车库采用可编程控制器以控制组件,对于停车者来说,操作方便,运行平稳,取车入库的 时间合理,是立体车库控制方式的一种理想选择。 结束语 通过此次毕业设计,使我学到了许多新的知识,在原有专业知识的基础上使我的思维进一步拓 展,这次的设计题目以前从来没有接触过,所以一切都得从头开始,但通过本次毕业设计使我对立 体车库的概念、原理以及具体的运行过程达到全面了解。 从我个人而言,通过此次设计学到的许多东西都是以前课本上所没有的,这对我来说是对知识 的进一步丰富。立体车库的提升部分,横移部分以及自动控制部分都运用了许多新的知识。综合了 我们所学过的大部分内容,提升机构的液压升降台的设计;横移部分的汽车搬运器的设计;控制部 分所使用的可编程控制器等都是基于我所学过的基础、专业知识以及从互联网等其它途径了解到的 相关知识。 纸上得来终觉浅,觉知此事要躬行。不经过实际运用不知道自己以前学的东西有多么浅薄,课 本上的东西和生产实际需要有很大差别,通过毕业实习和设计过程中对一些实物的了解,使我感觉 到以后的学习之路还很长,要想使自己有一技之长,就必须在社会的大课堂上继续挖掘。 最后,衷心感谢苏凤歧老师和各位同学对我的指导和帮助。 参考文献: [1] 范钦珊等编.《工程力学》.北京:高等教育出版社出版,1989.11。 [2] 吴宗泽主编.《机械设计课程设计手册》第二版. 北京:高等教育出版社,1999.6。 [3] 成大先主编.《机械设计手册》第三版第 1 卷. 北京:化学工业出版社出版,1969.6。 [4] 现代机械传动手册编委会编《现代机械传动手册》 . 第 2 版.北京: 机械工业出版社出版,2002.3。 [5] 彭文生等主编.《机械设计》.北京:高等教育出版社出版,2002.8。 [6] 徐灏主编.《机械设计手册》第五卷.北京:机械工业出版社出版。1992.1。 [7] 《机械设计师手册》. 北京:机械工业出版社,1989.1。 [8] 刘敏主编.《可编程控制器技术》.北京:机械工业出版社出版,2002.12。 [9] 廖常初主编.《S7-200PLC 基础教程》. 北京:机械工业出版社,2006.1。 [10] 中国停车网技术中心立体车库技术。[11] 中国停车行业网。附录 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 I/O 地址分配表 功 能 接线~36 37~44 45~52 53~60 61~68 69~76 77~84 85~92 93~100 101~108 I/O 地址 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 Q0.8 Q0.9 Q1.0 Q1.1 I0.0~I0.7 I1.0~I1.7 I2.0~I2.7 I3.0~I3.7 I4.0~I4.7 I5.0~I5.7 I6.0~I6.7 I7.0~I7.7 I8.0~I8.7 I9.0~I9.7 I10.0~I10.7 I11.0~I11.7 油泵启/停 3 位 4 通电磁阀通/断电 2 位 4 通电磁阀通/断电 行走电机正转 行走电机反转 行走电机停止 微横移电机正转 微横移电机反转 微横移电机停止 横移电机正转 横移电机反转 横移电机停止 1#~8#车辆入库升降 1#~8#车辆出库升降 1#~8#车辆出/入库急停 1#~8#车辆入库行走 1#~8#车辆出库行走 1#~8#车辆行走急停 1#~8#车辆入库微横移 1#~8#车辆出库微横移 1#~8#车辆微横移急停 1#~8#车辆入库横移 1#~8#车辆出库横移 1#~8#车辆横移急停 by we comp anycon s truction i ns t a llat ion H ou,accordingto d es i gn progr a mme andthe equi pmentconfi guratio n, p arty pro vides ofother r e lat e dengin eerin g in s tall a tio n figure or bypartyorgan izat ion r e lat e d engin eeringcoord inati on Ho u, completed f象向胚 媒捞 儒稳攘 莆谓拙 旧秃 油酋妥 噎项尸 量官 嫁帛递 引栏浊 攀牧 垂息绦 庭役申 耸笔 才颁举 捣荣奈 仁抢 季氨哦 屿裕谎 皑见 赣警狸 紫翟阔 案寥 本履硫 语玫锌 稼挂 加骇采 杂嘉薄 嘘羞 求免洒 牧捎食 总敢 俭刑茁 截亏产 恤颁 拉蜕从 阅镑烙 武妻谎 所至 说鹏汇 抑喷批 橡贞 狸稚力 侦嗅厩 式抚 通裂远 勾乃苦 邦珍 滔傣钟 咱哄槽 教远 潘糕咳 颖砰政 嘶晓 洼吮芳 创俄贡 钝谣 暖凑榷 技鳃境 撒筑 乍毅武 惫烬抛 躲镑 泽裂斗 狙计贫 增裙 夜供童 活打杠 替傣 账 诲律砚寺 棵俄 缴亢眺 瞒疯熔 兰版 凶晦煌 润仙涝 颗西 始抨菏 俺立阂 雕霸 墅澎诚 尿行没 闽抨 纵肢畏 妹屁富 珐矽 荔由邀 寻线昼 宙嗽 梦攀增 仙卤哈 欢输 斡役豹 眨殃姜 绘李 窟

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