地坑升降式立體車庫設(shè)計(jì)說明書

1、工業(yè)大學(xué)地坑升降式立體車庫說明書三車位立體車庫2014-10-26目錄第1章緒論31 1機(jī)械式停車庫的基本概念31.2國外立體車庫的發(fā)展?fàn)顩r及前景31.2.1國外研究現(xiàn)狀31.2.2 國研究現(xiàn)狀41.3機(jī)械式停車庫的分類及特征5第2章 立體車庫總體設(shè)計(jì)72.1功能原理設(shè)計(jì)一一“黑箱法”72.2功能元的確定7第3章 地坑升降式停車庫的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)83. 1地坑升降式停車庫主要部分83. 2提升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)83. 2. 1設(shè)計(jì)原理83. 2. 2鋼絲繩的選擇113. 2.3卷簡的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及尺寸確定133.2.4卷簡軸的設(shè)計(jì)計(jì)算163.2.5 電動(dòng)機(jī)選擇173.2.6 減速器的選擇183. 2. 7 其他

2、標(biāo)準(zhǔn)零部件的選擇18第4章地坑升降式停車庫的控制系統(tǒng)分析184.1立體車庫控制系統(tǒng)的組成184.2 控制系統(tǒng)方案194.2. 1總體方案設(shè)計(jì)194.2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 194.2.3上位機(jī)的行為描述204.2. 4控制方式204.3小結(jié)22第1章緒論1.1機(jī)械式停車庫的基本概念隨著城市化進(jìn)程的加速，日益增多的汽車帶來了城市停車廠不足以及由此 引發(fā)的一系列問題，群毆是我們?cè)诔鞘兄芯o湊的地方對(duì)停車空間、停車方式進(jìn) 行新的探索。停車庫也有底面向地下、有單層向多層發(fā)展，停車方式亦由坡道 式向機(jī)械式發(fā)展。機(jī)械停車庫N是利用機(jī)械設(shè)備提高單位面積停車數(shù)量的停車方式，他是使 用機(jī)械設(shè)備作為運(yùn)送或既運(yùn)送且停放車輛

3、的汽車庫，分為運(yùn)送器和停車位兩部 分。運(yùn)送器是機(jī)械停車設(shè)備中承托和運(yùn)送汽車的總稱，它包括托架、托板和臺(tái) 車等。停車位是汽車為停放汽車而劃位，他由車輛本身的尺寸加四周必須的距 離組成。1.2國外立體車庫的發(fā)展?fàn)顩r及前景1.2.1國外研究現(xiàn)狀早在50多年前，立體停車就在國外有所發(fā)展，先后出現(xiàn)了針對(duì)家庭使用的 雙層停車設(shè)備；利用住宅空地建起2-4層升降橫移停車設(shè)備；適合城市中心商住 區(qū)使用的停車樓和停車塔；利用廣場(chǎng)、建筑物下面的空間建設(shè)地下車庫。自70 年代末起，世界經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，汽車逐漸普及，保有量不斷增加，迫使地少人多、 車多的國家、地區(qū)和一些發(fā)達(dá)國家積極開展了機(jī)械式停車技術(shù)的研究開發(fā)和制造 應(yīng)

4、用。以日本、美國、德國等為代表的發(fā)達(dá)國家在停車技術(shù)領(lǐng)域的研究處于世界 領(lǐng)先水平，國和我國的港、澳、臺(tái)地區(qū)的停車業(yè)也通過引進(jìn)一移植制造，得到了 蓬勃發(fā)展，較好地解決了本地區(qū)的停車難，并開始向外輸出技術(shù)和出口產(chǎn)品。目前世界停車產(chǎn)業(yè)正向多元化發(fā)展，其停車技術(shù)幾乎包含了當(dāng)今機(jī)械、電子、 液壓、光學(xué)、磁控和計(jì)算機(jī)技術(shù)等領(lǐng)域的所有成熟先進(jìn)技術(shù)。機(jī)械方面，應(yīng)用了 許多新材料、新工藝。設(shè)備結(jié)構(gòu)采用模塊化設(shè)計(jì)，便于組合使用，易于安裝拆卸。 鋼結(jié)構(gòu)選用新型優(yōu)質(zhì)鋼材，既提高了設(shè)備的強(qiáng)度和剛度，又使設(shè)備輕巧美觀，載 車板采用一次成型的鍍鋅板或彩涂板組裝，美觀、強(qiáng)韌、耐用。控制技術(shù)方面， 廣泛采用可編程序控制器和矢量變

5、頻變壓調(diào)速閉環(huán)控制技術(shù)，使運(yùn)行髙速平穩(wěn)， 節(jié)省電力，振動(dòng)和噪音也趨于最小。控制形式有，按鈕式、鎖匙式、IC卡式、 鍵盤式、觸摸屏式、遙控式等。安全元件采用各種光柵顯示屏、光電管、機(jī)械式 行程開關(guān)、磁性接近開關(guān)、光敏感應(yīng)開關(guān)等，安全保護(hù)裝置日臻完善，如汽車出 入聲光引導(dǎo)和定位、汽車尺寸和重量自動(dòng)識(shí)別、限速保護(hù)與多重機(jī)構(gòu)互鎖、停車 泊位自動(dòng)跟蹤、鏈條和鋼絲繩長度超圍報(bào)警和彈性變形自動(dòng)補(bǔ)償、汽車圖象攝影 對(duì)比安全檢測(cè)、自動(dòng)消防滅火系統(tǒng)等。日本是最早應(yīng)用機(jī)械式車庫的國家之一，其在上世紀(jì)60年代初就開發(fā)并使 用可最大限度的利用空間的機(jī)械式停車設(shè)備。當(dāng)時(shí)日本全國汽車保有量大約為 500萬輛，大多采用的是垂

6、直循環(huán)式停車設(shè)備。從80年代開始，日本開始向亞 洲地區(qū)的國、中國及地區(qū)出口產(chǎn)品及技術(shù)。國機(jī)械車庫技術(shù)是日本機(jī)械停車技術(shù) 的派生。其機(jī)械停車產(chǎn)業(yè)從20世紀(jì)70年代中期開始起步，80年代開始引進(jìn)日 本技術(shù)，經(jīng)過消化生產(chǎn)和本土化，90年代開始為供應(yīng)使用階段。由于這幾個(gè)階 段得到政府的高度重視，各種機(jī)械停車設(shè)備得到普遍開發(fā)和利用，國近幾年增長 速度都在30%左右。目前國停車設(shè)備行業(yè)進(jìn)入穩(wěn)步發(fā)展階段。1.2.2國研究現(xiàn)狀我國機(jī)械式車庫的早期研究開發(fā)工作是從80年代中期開始，90年代開始引 進(jìn)和生產(chǎn)停車設(shè)備，在、等地都有使用。參照日本等國標(biāo)準(zhǔn)制定的我國行業(yè)標(biāo) 準(zhǔn)也于近幾年出臺(tái)，目前停車設(shè)備生產(chǎn)廠已發(fā)展到幾

7、百家，生產(chǎn)各種類型的停車 設(shè)備，有些停車設(shè)備已開始出口。機(jī)械式立體車庫是一種具有綜合性能的建筑， 不僅包含了機(jī)械停車設(shè)備，其規(guī)劃建設(shè)涉及到區(qū)域整體景觀、交通疏導(dǎo)、建筑結(jié) 構(gòu)、供電照明、通訊監(jiān)視、通風(fēng)排水、環(huán)境保護(hù)、安全消防、收費(fèi)管理等各學(xué)科 領(lǐng)域，就停車設(shè)備本身而言，其機(jī)械結(jié)構(gòu)的發(fā)展已形成了停車設(shè)備獨(dú)有的技術(shù)特 征，需要多學(xué)科、多專業(yè)的復(fù)合型人才積極參與，把國外停車技術(shù)和各領(lǐng)域的成 熟技術(shù)移植到我國停車產(chǎn)業(yè)，開發(fā)出安全、經(jīng)濟(jì)、高效、節(jié)能、省地的產(chǎn)品，滿 足國外市場(chǎng)的需求。在我國的停車產(chǎn)業(yè)發(fā)展中還存在一些問題，如沒有統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；多數(shù)產(chǎn) 品是仿效或引進(jìn)國外技術(shù)制造，技術(shù)水平低；缺少具有一定規(guī)模

8、的企業(yè)，生產(chǎn)能 力不足；市場(chǎng)競爭無序，個(gè)別企業(yè)為搶占市場(chǎng)，采取低價(jià)競爭；缺少科研設(shè)計(jì)單位的參與，技 術(shù)創(chuàng)新能力嚴(yán)重不足；政策不配套，對(duì)停車產(chǎn)業(yè)發(fā)展和管理嚴(yán)重滯后等。解決上述 問題，需要我們?cè)谡呤袌?chǎng)、管理和技術(shù)多方面做出努力。政策方面應(yīng)參照發(fā)達(dá)國家的 有關(guān)政策法規(guī)，規(guī)劃確定出專用和公共停車位的合理數(shù)量，實(shí)現(xiàn)投資主體多元化, 確定車庫的管理屬性和停車收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，給予投資和經(jīng)營者相應(yīng)的優(yōu)惠政策，使其 有利可圖。市場(chǎng)方面應(yīng)建立車庫市場(chǎng)運(yùn)行機(jī)制，利用價(jià)格杠桿調(diào)高占路停車收費(fèi) 標(biāo)準(zhǔn)，逐步消除''路滿庫空”現(xiàn)象。鼓勵(lì)按市場(chǎng)規(guī)則經(jīng)營車庫，并實(shí)施政府監(jiān)督 和政策調(diào)控，使停車產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展。1.3機(jī)

9、械式停車庫的分類及特征機(jī)械停車場(chǎng)按停車位的空間配置方向大致可以分為垂直方向配置和水平方 向配置兩大類。此外，還可以根據(jù)汽車的駛?cè)胛恢?，汽車入庫后的?dòng)作形式分 類。常見的機(jī)械式停車場(chǎng)的種類如下：1. 垂直升降式運(yùn)行原理：該設(shè)備通過PLC控制系統(tǒng)，在垂直方向上垂直運(yùn)轉(zhuǎn)。汽車停在 托架上，托架隨傳動(dòng)系統(tǒng)作升降運(yùn)動(dòng)，車位輻射狀分布，以升降臺(tái)回轉(zhuǎn)；可將 所存取車位升降至地面實(shí)現(xiàn)立體存放機(jī)型特點(diǎn)：占地面積小，存車方便快捷；設(shè)置靈活；可在生活區(qū)建筑旁的間 隙安裝；運(yùn)行平穩(wěn)，無震動(dòng)噪音，符合環(huán)保要求；主要組成部分：回轉(zhuǎn)升降裝置、 高速提升裝置、平移裝置、整機(jī)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)以及一套完整的停車檢測(cè)系統(tǒng)、 安全保護(hù)

10、系統(tǒng)、自動(dòng)消防系統(tǒng)等。2. 多層升降橫移式運(yùn)行原理：該設(shè)備的頂層載車板可上下升降；二（三、四）層載車板既可 升降，又可橫移；二、三、四層和底層都有一個(gè)空位，可以通過橫移載車板變 換空位，使空位正上方的載車板下降到底層，完成存取車過程底層載車板上的 汽車可直接出車。機(jī)型特點(diǎn)：升降驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為鋼絲繩四點(diǎn)吊掛式，運(yùn)行平穩(wěn)可靠，保證車輛 升降安全；對(duì)有限的停車空間，可數(shù)倍停放車輛，可節(jié)省大量空間；PLC電腦 控制，操作簡單，存取方便。按鈕、觸摸屏、IC卡可任選；設(shè)有防墜落裝置, 使用安全可靠，避免發(fā)生墜落事故；光電檢測(cè)，控制車輛規(guī)格及停放位置，使 車輛有序停放；光電安全檢測(cè)，人員誤入運(yùn)行自動(dòng)停止，確保車

11、庫的安全性； 設(shè)有急停按鈕，非常情況下急停，避免發(fā)生意外事故；優(yōu)秀的鋼材及表面熱浸 鋅，且外表面雙層鍍鋅，電控元件全部進(jìn)口國際名牌，使產(chǎn)品具有髙度安全及 長久耐用的優(yōu)異品質(zhì)。3. 平面移動(dòng)（有托盤式）運(yùn)行原理：通過升降機(jī)的垂直升降和搬運(yùn)器的平面往復(fù)運(yùn)動(dòng)，將車輛自動(dòng) 移送到多層平面布置的停車區(qū)域的裝置，多稱平面移動(dòng)式。采用自動(dòng)倉儲(chǔ)原理, 透過升降機(jī)及搬運(yùn)小車，將載車板及車輛由入口地面層下降到地下指定層，在 由搬運(yùn)小車橫向移動(dòng)，將車子存（?。┑皆O(shè)定的車位上。特點(diǎn)：每層的搬運(yùn)器和升降機(jī)分別動(dòng)作，互不干擾，提高了車輛的出入庫 速度。停車規(guī)?？蛇_(dá)到80-120輛；采用人性化設(shè)計(jì)，提髙了舒適性。采取多重

12、保險(xiǎn)措施，安全性能卓越；采用變頻調(diào)速技術(shù)，運(yùn)行平穩(wěn)，定位準(zhǔn)確；設(shè)置多 種安全保護(hù)裝置，停車安全；配置高效，外形美觀。4. 多層循環(huán)式運(yùn)行原理：通過載車板左右移動(dòng)與升降的相互配合，使載車板循環(huán)運(yùn)動(dòng)， 從而實(shí)現(xiàn)車輛多層存放。根據(jù)需要，出入口可加設(shè)回轉(zhuǎn)盤，避免倒車麻煩，適 用于無法設(shè)置坡道的場(chǎng)所。特點(diǎn)：比自助停車方式空間利用效率髙達(dá)6倍，因此可以充分地利用擁擠 的地下空間；采用最新技術(shù)，安裝層數(shù)最高可達(dá)6層；采用髙速升降方式，縮 短了出入庫的時(shí)間；為置轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)（上部升入式），方便了前進(jìn)出入庫，采用數(shù) 字鍵操作方式，使用簡單；最適宜建于地形細(xì)長且面積只允許設(shè)置一個(gè)出入口 的場(chǎng)所。5. 電梯式運(yùn)行原理：

13、汽車專用升降機(jī)是專用于汽車升降的專用設(shè)備，可采用機(jī)械或 液壓兩種方式提升車輛，該設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)能耗小，安全可靠，用于停車場(chǎng)配套 建設(shè)。根據(jù)驅(qū)動(dòng)方式不同可分為卷揚(yáng)式、曳引式及液壓式三種。特點(diǎn)：機(jī)械室區(qū)隔設(shè)置、清除升降路操作之噪音；下降時(shí)無需驅(qū)動(dòng)油壓， 節(jié)省能源；采用無段變速設(shè)計(jì)，升降中平穩(wěn)安全；車臺(tái)結(jié)構(gòu)才懸背式設(shè)計(jì)，節(jié) 省升降之面積；外接遙控專職，在車即可全自動(dòng)操作；原裝進(jìn)口滑升門或特制 不銹鋼門，美觀快速；斷鏈防止下墜之節(jié)速器，安全可靠；LC控制回路，維修 快速，性能穩(wěn)當(dāng)；電梯式手動(dòng)操作面板，美觀耐用。第2章立體車庫總體設(shè)計(jì)2.1功能原理設(shè)計(jì)一一“黑箱法”“黑箱法”是根據(jù)系統(tǒng)的輸入、輸出關(guān)系來研

14、究實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能目標(biāo)的一種方法， 即根據(jù)系統(tǒng)的某種輸入及要求獲得某種輸出的功能要求，從中尋找出某種物理效 應(yīng)或原理來實(shí)現(xiàn)輸入-輸出之間的轉(zhuǎn)換，得到相應(yīng)的解決辦法。具體是立體車庫的輸入量：駛?cè)氲能囕v、電機(jī)電源、控制信號(hào)輸入。立體車庫的輸出量：駛出的車輛、主框架的升降、顯示信號(hào)輸出。黑箱的外界條件：停車庫溫度、濕度，車子重量等（來自外界影響）振動(dòng)、噪音（對(duì)外界的影響）2.2功能元的確定常用物理基本功能元有凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)、連桿傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、柔性方式傳動(dòng)。我們選 擇柔性方式傳動(dòng)，利用變向的滑輪實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)到車庫框架的升降。驅(qū)動(dòng)功能：電機(jī)驅(qū)動(dòng)與液壓驅(qū)動(dòng)的選擇。綜合考慮，做為一個(gè)小型的三層立體車 庫的設(shè)計(jì)和維護(hù)

15、，選用電機(jī)驅(qū)動(dòng)更經(jīng)濟(jì)合理。執(zhí)行功能：采用升降式?？刂乒δ埽簡?dòng)、停止，轉(zhuǎn)向，儀表顯示。輔助功能：照明，安全裝置。支承和聯(lián)接功能第3章地坑升降式停車庫的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1地坑升降式停車庫主要部分地坑升降式停車庫主要由主框架部分、提升機(jī)構(gòu)、安全防護(hù)裝置這三大部分組成。 地坑升降式停車庫的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在整個(gè)車庫中非常重要，主框架部分承擔(dān)著整個(gè)停車庫 的總量，而且它的輕重、穩(wěn)定性和可靠性影響著整個(gè)立體停車庫的重量、材料和成本 的多少以及安全性，提升機(jī)構(gòu)是整個(gè)車庫垂直運(yùn)行的主要部件。3. 2提升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)3.2.1設(shè)計(jì)原理提升機(jī)構(gòu)是使重物作升降運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，它是任何起重機(jī)必不可少和最重要最 基本的機(jī)構(gòu)。具體是由電

16、動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、制動(dòng)器、減速器、卷筒、導(dǎo)向滑輪、鋼 絲繩等組成。1電動(dòng)機(jī)2聯(lián)軸器3滅速器4卷簡電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)時(shí)，制動(dòng)器松開，通過帶制動(dòng)器的聯(lián)軸器帶動(dòng)減速器髙速 軸，經(jīng)減速器后由低速軸帶動(dòng)卷簡族轉(zhuǎn)，使鋼絲繩在卷筒上繞進(jìn)或放出，從而使 重物起升或下降。電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，依靠制動(dòng)器將高速軸的制動(dòng)輪剎住，使載 車板停止在空中。根據(jù)需要起升機(jī)構(gòu)上還可裝設(shè)各種輔助裝置，如起重量限制器、起升高度限 位器、速度限制器和鋼絲繩作多層卷繞時(shí)，使鋼絲繩順序排列在卷簡上的排繩裝 置等。在電動(dòng)機(jī)與卷簡之間通常采用效率較高的起重用標(biāo)準(zhǔn)兩級(jí)減速器。要求低速 時(shí)可采用三級(jí)大傳動(dòng)比減速器。為便于安裝，在電動(dòng)機(jī)與減速機(jī)之間常采用

17、具有 補(bǔ)償性能的彈性柱銷連軸器或齒輪連軸器。前者構(gòu)造簡單并能起緩沖作用，但彈 性橡膠圈的使用壽命不長；后者堅(jiān)固耐用，應(yīng)用最廣。齒輪連軸器的壽命與安裝 質(zhì)量有關(guān)，并且需要經(jīng)常潤滑。一般制動(dòng)器都安裝在髙速軸上，這樣所需要的制動(dòng)力矩小，相應(yīng)的制動(dòng)器尺 寸小，重量輕。經(jīng)常利用聯(lián)軸器的一半兼作制動(dòng)輪。帶制動(dòng)輪的半體應(yīng)安裝在減 速器髙速軸上。這樣，即使聯(lián)軸器被損壞，制動(dòng)器仍可把卷簡制動(dòng)住，以確保機(jī) 構(gòu)的安全。起升機(jī)構(gòu)的制動(dòng)器必須采用常閉式的。制動(dòng)力矩應(yīng)保證有足夠的制動(dòng)安全系 數(shù)。在重要的起升機(jī)構(gòu)中有時(shí)設(shè)兩個(gè)制動(dòng)器，而第二個(gè)制動(dòng)器可安裝在減速器髙 速軸的令一伸出端或裝設(shè)在電動(dòng)機(jī)的尾部出軸上。為使機(jī)構(gòu)布置方便

18、并增大補(bǔ)償能力，在電動(dòng)機(jī)與減速機(jī)之間可用浮動(dòng)軸連 接，浮動(dòng)軸的兩端為半齒輪連軸器。由于卷筒與減速器低速軸之間的連接型式很多。本卷揚(yáng)機(jī)的卷筒與低速軸的 連接為帶齒輪接盤的結(jié)構(gòu)型式，卷筒軸左端用自位軸承支撐于減速器輸出軸的腔 軸承座中，低速軸的外緣制成外齒輪，它與固定在卷筒上的帶齒輪的接盤相嚙合, 形成一個(gè)齒輪連軸器傳遞扭矩，并可以補(bǔ)償一定的安裝誤差。在齒輪聯(lián)軸器外側(cè), 即靠近減速器的一側(cè)裝有剖分式密封蓋，以防止聯(lián)軸器的潤滑油流出來和外面的 灰塵進(jìn)入。這種連接型式的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，軸向尺寸小，分組性好，能補(bǔ)償減 速器與卷筒軸之間的安裝誤差。卷筒的直徑一般盡量選用允許的較小值，因?yàn)殡S著卷筒直徑的增加

19、，扭矩和 減速傳動(dòng)比也增大，引起整個(gè)機(jī)構(gòu)龐大。但在起升高度較大時(shí)，往往用增大卷筒 直徑的方法以減小其長度。起升機(jī)構(gòu)計(jì)算是在給定了設(shè)計(jì)參數(shù)，并將布置方案確定后進(jìn)行的，通過計(jì)算 選用機(jī)構(gòu)中所需要的標(biāo)準(zhǔn)零部件，如電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器、減速器和聯(lián)軸器等。對(duì)于 非標(biāo)準(zhǔn)零部件需進(jìn)行單獨(dú)設(shè)計(jì)。3.2.2鋼絲繩的選擇3. 2. 2. 1鋼絲繩的種類和構(gòu)造鋼絲繩的種類.根據(jù)鋼絲繩中鋼絲與鋼絲的接觸狀態(tài)不同又可分為：1. 點(diǎn)接觸鋼絲繩 點(diǎn)接觸鋼絲繩繩股中各層鋼絲直徑均相同，而外各層鋼 絲的節(jié)距不同.因而相互交叉形成點(diǎn)接觸。其特點(diǎn)是接觸應(yīng)力高.表面粗糙，鋼 絲易折斷，使用壽命低。但制造工藝簡單，價(jià)格便宜。在實(shí)際中常發(fā)現(xiàn)這

20、種鋼絲 繩在受拉、尤其是受彎時(shí)由于鋼絲間的點(diǎn)接觸、造成應(yīng)力集中而產(chǎn)生嚴(yán)重壓痕， 由此導(dǎo)致鋼絲疲勞斷裂而使鋼絲繩過早報(bào)廢。2. 線接觸鋼絲繩線接觸鋼絲繩繩股由不同直徑的鋼絲統(tǒng)制而成，每一層 鋼絲的節(jié)距相等，由于外層鋼絲位于層鋼絲之間的溝槽，因此外層鋼絲間形成線 接觸。這種鋼絲繩的層鋼絲雖承受比外層鋼絲稍大的應(yīng)力，但它避免了應(yīng)力集中, 消除了鋼絲在接觸處的二次彎曲現(xiàn)象，減少了鋼絲間的摩擦阻力。使鋼絲繩在彎 曲上有較大的自由度，從而顯著提高了抗疲勞強(qiáng)度，其壽命通常高于點(diǎn)接觸鋼絲 繩。由于線接觸鋼絲繩比點(diǎn)接觸鋼絲繩的有效鋼絲總面積大，因而承載能力高。 如果在破斷拉力相同的情況下選用線接觸鋼絲繩，可以采

21、用較小的滑輪和卷筒直 徑，從而使整個(gè)機(jī)構(gòu)的尺寸減小。我們優(yōu)先選用線接觸鋼絲繩。3. 2. 2. 2鋼絲繩直徑的選擇卷筒多層纏繞.鋼絲繩受力比較復(fù)雜。為簡化計(jì)算，鋼絲繩選擇多采用 安全系數(shù)法，這是一種靜力計(jì)算方法。鋼絲繩的安全系數(shù)按下式計(jì)算：心屮式中Sp整條鋼絲繩的破斷拉力，N；/-卷揚(yáng)機(jī)工作級(jí)別規(guī)定的最小安全系數(shù)；Fj鋼絲繩的額定拉力，N；設(shè)計(jì)時(shí)，鋼絲繩的額定拉力為已知，將額定拉力乘以規(guī)定的最小安全系數(shù) n,然后從產(chǎn)品目錄中選擇一種破斷拉力不小于FrM）的鋼絲繩直徑。鋼絲繩直徑不應(yīng)小于下式計(jì)算的最小直徑"min=" J Ftnax式中F鋼絲繩最大靜拉力（N）。由起升載荷（額

22、定起重量，鋼絲繩懸掛部 分的重量，滑輪組及其它吊具的重量）并考慮滑輪組效率相倍率來確定; c鋼絲繩選擇系數(shù)，它與機(jī)構(gòu)的工作級(jí)別、鋼絲繩是否旋轉(zhuǎn)以及吊運(yùn) 物品的性質(zhì)等因素有關(guān)。車庫停滿車總重約為4噸，用四個(gè)滑輪，經(jīng)計(jì)算得，每根承受載荷Fmax=4. 72×2÷8=1. 18× IO4 N工作級(jí)別選為M7,鋼繩系數(shù)選擇c = 0. 123。dmin=c jnax =13. 36 所以鋼絲繩選擇d=14 mmO按鋼絲繩所在機(jī)構(gòu)工作級(jí)別來選鋼絲繩直徑時(shí)，所選的鋼絲繩拉斷力應(yīng)滿足下式：Fo n FmaX式中Fo-所選用鋼絲繩最小拉斷力，N；n 安全系數(shù)，查手冊(cè)選n=7所以F

23、o7×l. 18× 104=82. 6 kN又鋼絲繩最小拉斷力總和等于鋼絲繩最小拉斷力×1. 134 （纖維芯）或X1.214 （鋼芯），所以鋼絲繩最小拉斷力總和為93. 668 kN鋼絲繩型號(hào)選擇：鋼絲繩 6×19 （a）類 14NATFC-1470ZS-10279. 53. 2. 3卷筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及尺寸確定3. 2. 3. 1卷筒的分類按照鋼絲繩在卷筒上的卷繞層數(shù)分，卷筒分單層繞和多層繞兩種。一般起重 機(jī)大多采用單層繞卷筒。只有在繞繩量特別大或特別要求機(jī)構(gòu)緊湊的情況下，為 了縮小卷簡的外形尺寸，才采用多層繞的方式。本設(shè)計(jì)采用單層繞。3232卷筒繩槽的

24、確定卷筒繩槽槽底半徑R,槽深C槽的節(jié)矩t其尺寸關(guān)系為:R二(0. 540.6) d (d為鋼絲繩直徑)繩槽深度：標(biāo)準(zhǔn)槽:CI= (0.2504) d深槽:C嚴(yán)(0. 60.9) d繩槽節(jié)距：標(biāo)準(zhǔn)槽:r1=d+ (24)深槽:r2=d+ (68)卷筒槽多數(shù)采用標(biāo)準(zhǔn)槽，只有在使用過程中鋼絲繩有可能脫槽的情況才使用深槽，本設(shè)計(jì)選用標(biāo)準(zhǔn)槽，鋼絲繩直徑選用14 mm,R= (05406) d=7. 568. 4 nun取 R=8 mm(3-12)C= (02504) d =3. 55. 6 nun取 c=4 mm(3-13)所以t = d÷ (2、4) =16 mm3233卷筒的設(shè)計(jì)3. 2.

25、 3. 4卷筒節(jié)徑4設(shè)計(jì)卷筒的節(jié)徑即卷簡的卷繞直徑，由設(shè)計(jì)知q不能小于下式:DOmin = hdh 與機(jī)構(gòu)工作級(jí)別和鋼絲繩結(jié)構(gòu)有關(guān)的系數(shù)，根據(jù)工作環(huán)境級(jí)別 為M?,查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)h=28 mm；d 鋼絲繩的直徑，mm。按式計(jì)算：2）min = hd =392 mm所以選取D0 =400 mm3235卷筒的長度設(shè)計(jì)卷筒按照轉(zhuǎn)矩的傳遞方式來分有端側(cè)板周邊大齒輪外嚙合式和簡端或簡 齒輪嚙合式，其共同特點(diǎn)是卷簡軸只承受彎矩，不承受轉(zhuǎn)矩。本設(shè)計(jì)卷筒采用齒 輪嚙合式。卷筒的設(shè)計(jì)主要尺寸有節(jié)徑U、卷筒長度L、卷筒壁厚0采用雙卷筒方案，先設(shè)計(jì)一邊卷筒，有兩根鋼繩，如圖所示，卷筒白勺長度厶=2（厶1 +厶2）+

26、厶0 +厶3式中L卷筒總長度，mm；厶一繩槽部分長度，其計(jì)算公式為:r Ha 厶=+ n tI叫丿 其中H最大起升高度，mm；d 滑輪組倍率；卷筒卷繞直徑，mm；t 繩槽節(jié)矩，mm；n -附加安全圈數(shù)，使鋼絲繩端受力減小，便于固定，通常取 n=1.5'3 圈；厶一固定鋼絲繩所需要的長度，一般取1=3t, mm；人一兩端的邊緣長度（包括凸臺(tái)在），根據(jù)卷簡結(jié)構(gòu)而定，mm；人一卷筒中無繩延伸部分。H = 400mm； =l; DO = 400mm； n = 2; t = 16=82. 96 mmo1 =3t=48 mmI2 =20 mm /3 = 382m所以厶=60OnInl選取標(biāo)準(zhǔn)卷筒長

27、度為60Omm3. 2. 3. 6卷筒壁厚設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)為了延長鋼絲繩的壽命，采用鑄鐵卷筒，對(duì)于鑄鐵卷筒可按經(jīng)驗(yàn)公式 初步確定，然后進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。對(duì)于鑄鐵筒壁5 = 0.02D+(6 10) mm(3-18)根據(jù)鑄造工藝的要求，鑄鐵卷筒的壁厚不應(yīng)小于12 mm,所以J = ISrnm 所以卷筒的參數(shù)選擇為：繩槽節(jié)距t = 16mm、槽底半徑q=4卷簡節(jié)距D。= 400 mm、卷筒長度L=600 mm、卷筒壁厚 = 15nm03.2. 3. 7卷筒強(qiáng)度計(jì)算及檢驗(yàn)卷筒材料一般采用不低于HT200的鑄鐵，特殊需要時(shí)可采用ZG230-450、 ZG270-500鑄鋼或Q235-A焊接制造。本設(shè)計(jì)的卷筒五特

28、殊需要，額定起重重量 不是很大，所以選擇HT200的鑄鐵制造。一般卷筒壁厚相對(duì)于卷筒直徑較小，所以卷簡壁厚可以忽略不計(jì)，在鋼絲繩 的最大拉力作用下，使卷筒產(chǎn)生壓應(yīng)力、彎曲應(yīng)力和扭曲應(yīng)力。其中壓應(yīng)力最大。 當(dāng)3D0時(shí)彎曲應(yīng)力和扭曲應(yīng)力的合成力不超過壓應(yīng)力10%,所以當(dāng)L3D0時(shí)只計(jì)算壓應(yīng)力即可。本設(shè)計(jì)中L=755 mm D二40Onmh符合L <3D0的要求，所以只計(jì)算壓應(yīng)力即當(dāng)鋼絲繩單層卷繞時(shí)，卷筒所受壓應(yīng)力按下式來計(jì)算:(3-19)其中 Or為鋼絲繩單層卷繞時(shí)卷筒所受壓應(yīng)力，MPa；FmaX為鋼絲繩最大拉力，N；5為卷筒壁厚，mm；A為應(yīng)力減小系數(shù)，一般取A=O. 75 %為許用壓力，

29、對(duì)于鑄鐵%二牛h為鑄鐵抗壓強(qiáng)度極限所以 -A jfeJ36. 88 MPa查教材機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知 195MPa,所以K39MPao所以 <bc經(jīng)檢驗(yàn)計(jì)算，卷筒抗壓強(qiáng)度符合要求。3.2.4卷筒軸的設(shè)計(jì)計(jì)算由于卷筒軸的可靠性對(duì)卷揚(yáng)機(jī)安全、可靠的工作非常重要，因此應(yīng)十分重視 卷筒軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度、剛度計(jì)算。卷筒軸的結(jié)構(gòu)，應(yīng)盡可能簡單、合理，應(yīng) 力集中應(yīng)盡可能小。卷筒軸不僅要計(jì)算疲勞強(qiáng)度，而且還要計(jì)算靜強(qiáng)度；此外， 對(duì)較長的軸還需校核軸的剛度。本設(shè)計(jì)以計(jì)算出的參數(shù)有：繩的額定拉力Fr =1.18× 104kN,卷筒直徑 D=400 mm,鋼絲繩的直徑J=14 mm,外齒軸套齒輪分度圓直

30、徑D=224 mm,查 機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)，軸的材質(zhì)選擇45鋼，調(diào)制處理，B = 650 Mpa ,5 = 360 MPa, J= 300MPa,feo = lOOMPa。該卷筒軸用軸端檔板固定于卷筒上，是不動(dòng)的心軸。計(jì)算時(shí)應(yīng)按鋼絲繩在卷 筒上兩個(gè)極限位置分別計(jì)算。根據(jù)受力分析可知，當(dāng)鋼絲繩位于右極限位置時(shí)， 心軸受力較大，因此應(yīng)按有極限位置進(jìn)行軸的強(qiáng)度計(jì)算。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)、機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)、起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)，初步得到心軸各段 直徑和長度，本設(shè)計(jì)心軸左右兩邊選用調(diào)心滾子軸承圓柱孔圖22216C型。Da=80mm, Dh= 1 OOmm T Dt=115mm, Dd= 11 OmmII=I6=30I

31、nnh l2=l=6Omm、 13=35Omm, 15=7OinmO3. 2. 5電動(dòng)機(jī)選擇正確選擇電動(dòng)機(jī)額定功率的原則是：在電動(dòng)機(jī)能夠滿足機(jī)械負(fù)載要求的前提 下，最經(jīng)濟(jì)、最合理地決定電動(dòng)機(jī)功率。本設(shè)計(jì)地坑式升降立體車庫屬于非連續(xù)制工作機(jī)械，而且起動(dòng)、制動(dòng)頻繁。 因此，選擇電動(dòng)機(jī)應(yīng)與其工作特點(diǎn)相適應(yīng)。所以動(dòng)力源采用三相交流異步電動(dòng)機(jī)。根據(jù)吊車行業(yè)的工作特點(diǎn)，電動(dòng)機(jī)工 作制應(yīng)考慮選擇短時(shí)重復(fù)工作制S3和短時(shí)工作制S.并優(yōu)先選用YZR（繞線轉(zhuǎn) 子）、YZ（籠型轉(zhuǎn)子）系列起重專用電動(dòng)機(jī)。多數(shù)情況下選用繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)；在 工作條件較輕，接電次數(shù)較少時(shí)，亦可采用籠型轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)。對(duì)于小噸位卷揚(yáng)機(jī), 考慮到

32、多方面因素，其電動(dòng)機(jī)工作制也允許選擇連續(xù)工作制S-本設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)工 作制度為斷時(shí)工作制，因此不用考慮電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱計(jì)算。機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所需靜功率按下式計(jì)算:(3-41)N ,o+"7100077式中 Q-額定起升載荷，N；Qfi-吊具自重，N；可取Q)= (0. 020.04) Q；V 起升速度，m/s； 機(jī)構(gòu)總效率，它包括滑輪組的效率、導(dǎo)向滑輪效率、卷筒的機(jī)械效率和傳動(dòng)機(jī) 構(gòu)的機(jī)械效率。初步計(jì)算時(shí)，對(duì)于圓柱齒輪減速器傳動(dòng)的起升機(jī)構(gòu)，可取 =0.850.9。所以Nj=&889 kN計(jì)算電動(dòng)機(jī)功率 Ne KdNj考慮到工作環(huán)境，對(duì)于中小型起重機(jī)其系數(shù)Kd=O.8,所以 Ne 0.8&#

33、215;& 889=7. Ill選用：YZ系列冶金起重專用三項(xiàng)異步電機(jī)，型號(hào)：Y160L8,額定電壓：380V,額定功率：IIKW轉(zhuǎn)速：750轉(zhuǎn)/分效率：82.4%基準(zhǔn)工作制為S3-40%3.2.6減速器的選擇按額定轉(zhuǎn)速初定總傳動(dòng)比，總傳動(dòng)比按下式計(jì)算：i = 乂(3-42)式中/-機(jī)構(gòu)的總傳動(dòng)比；nd 一電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速，r / min；H0一卷筒轉(zhuǎn)速，r / min<>電機(jī)轉(zhuǎn)速：750轉(zhuǎn)/分輸出卷筒轉(zhuǎn)速：9. 55轉(zhuǎn)/分所以Z =78. 5輸出扭矩：4720Nm查減速器手冊(cè)選擇相應(yīng)型號(hào)：ZSY224<>傳動(dòng)比 i=80,輸入 =750 rmin,輸出轉(zhuǎn)速 n2

34、=9. 4 r / min0輸出軸選用雙輸出軸，使得兩邊對(duì)稱，則Ll=L2=355mm3.2.7其他標(biāo)準(zhǔn)零部件的選擇制動(dòng)器、聯(lián)軸器等的選用以及防墜機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。第4章地坑升降式停車庫的控制系統(tǒng)分析4.1立體車庫控制系統(tǒng)的組成立體車庫控制系統(tǒng)由上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)和下位機(jī)PLC控制系統(tǒng)組成。車庫主控單元采用PLC (PrOgranlmabIe LOgiC COntrOller)控制，PLC是一種數(shù)字 式的電子裝置，它使用可編程序的存儲(chǔ)器以及存儲(chǔ)指令，能夠完成邏輯、順序、定時(shí)、 計(jì)數(shù)及算術(shù)運(yùn)算等功能，并通過數(shù)字或模擬的輸入、輸出接口控制各種機(jī)械或生產(chǎn)過 程。采用上位機(jī)技術(shù)，上位PC機(jī)向PLe發(fā)出控制指令，再由PLC控制車庫執(zhí)行 機(jī)構(gòu)的運(yùn)作，從而完成上位機(jī)對(duì)整個(gè)升降橫移式立體車庫系統(tǒng)的控制與管理，達(dá) 到全自動(dòng)化的控制水平。上位機(jī)與PLC的通信是應(yīng)用上位機(jī)信軟件對(duì)串口狀態(tài)及串口通信的信息格 式和協(xié)議進(jìn)行設(shè)置，以實(shí)現(xiàn)上位機(jī)串行口和PLC上的通訊單元之間的通訊連接。4.2控制系統(tǒng)方案4.2.1總體方案設(shè)計(jì)根據(jù)要求，可查看車庫泊位狀態(tài)(即固定叉梳上是否停有車輛)，修改存取車輛的密碼，并實(shí)時(shí)監(jiān)控下位控制器的運(yùn)行狀態(tài)；設(shè)計(jì)存取車輛出入口，可加快車主存取車輛的 速度，在出入口處放置一臺(tái)觸摸屏，車主輸入操作密碼即可存取自己的車輛；下位機(jī)為 PLC,通過信號(hào)的輸入輸出，檢測(cè)存取的車輛和車位板是否