代永贊

（杭州大中泊奧科技股份有限公司，浙江 杭州 311200）

目前，我國(guó)機(jī)械式停車(chē)設(shè)備的主運(yùn)行機(jī)構(gòu)與停車(chē)位之間進(jìn)行存取載車(chē)板動(dòng)作的時(shí)候，不論采用何種機(jī)械結(jié)構(gòu)都只能實(shí)現(xiàn)單一縱向存取車(chē)或者單一橫向存取車(chē)方式，主要由于主運(yùn)行機(jī)構(gòu)上只能承擔(dān)獨(dú)立縱向或者獨(dú)立橫向存取車(chē)裝置。正是由于該種技術(shù)障礙，導(dǎo)致我國(guó)不論是升降橫移類、平面移動(dòng)類還是巷道堆垛類機(jī)械式停車(chē)設(shè)備，在主運(yùn)行機(jī)構(gòu)與停車(chē)位之間進(jìn)行載車(chē)板交換時(shí)都只能實(shí)現(xiàn)左右方向或者前后方向，對(duì)機(jī)械式停車(chē)設(shè)備的容車(chē)率造成極大影響。此次研究所設(shè)計(jì)的一帶多的高速升降橫移類機(jī)械式停車(chē)設(shè)備，能夠有效解決普通機(jī)械式停車(chē)設(shè)備上主運(yùn)行機(jī)構(gòu)單一存取車(chē)裝置，使機(jī)械式停車(chē)設(shè)備在4個(gè)方向均能存取車(chē)，提高了機(jī)械式停車(chē)設(shè)備的容車(chē)率。

1 高速升降橫移類機(jī)械式停車(chē)設(shè)備結(jié)構(gòu)和工作原理

1.1 結(jié)構(gòu)概述

該設(shè)備主要按照九宮格形狀設(shè)計(jì)，主要包括主升降機(jī)構(gòu)（主升降電機(jī)）、縱移載車(chē)板、橫移載車(chē)板。其中主升降機(jī)構(gòu)的主升降電機(jī)最高升降速度可達(dá)30 m/min，并且在主升降機(jī)構(gòu)上具有一個(gè)小電機(jī)，其能夠利用橫向同步軸、縱向同步軸（38）和傘形齒輪帶動(dòng)主升降機(jī)構(gòu)上的主動(dòng)輪進(jìn)行逆時(shí)針或者順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。如果導(dǎo)輪上有載車(chē)板，則會(huì)根據(jù)載車(chē)板下端的前后方向還是左右方向的導(dǎo)向桿的不同進(jìn)行左右橫移或者前后縱移運(yùn)行；在縱移載車(chē)板結(jié)構(gòu)后部設(shè)有縱移電機(jī)，能夠利用變頻調(diào)速達(dá)到30 m/min。當(dāng)縱移電動(dòng)機(jī)正反運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可以利用傳動(dòng)鏈帶動(dòng)傳動(dòng)軸運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)使安裝在同步軸兩端的主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)。之后使主動(dòng)輪利用皮帶帶動(dòng)其他從動(dòng)輪同步轉(zhuǎn)動(dòng)。在橫移車(chē)位結(jié)構(gòu)后部安裝的橫移電機(jī)能夠借助變頻調(diào)速達(dá)到30 m/min。當(dāng)橫移電機(jī)做正反運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)傳動(dòng)鏈帶動(dòng)傳動(dòng)軸運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)使安裝在同步軸兩端的主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)。然后主動(dòng)輪通過(guò)皮帶帶動(dòng)其他從動(dòng)輪同步轉(zhuǎn)動(dòng)。

1.2 工作原理

汽車(chē)通過(guò)升降機(jī)動(dòng)作到每層，稍微超出當(dāng)前層的高度后，車(chē)位的梳齒架橫移到升降井道中，升降機(jī)作下降動(dòng)作；此時(shí)升降機(jī)的梳齒架和車(chē)位的梳齒架作交錯(cuò)動(dòng)作，將升降機(jī)梳齒架上的汽車(chē)放置到車(chē)位的梳齒架上，此時(shí)升降機(jī)作下降動(dòng)作到地面，車(chē)位梳齒架作橫移動(dòng)做到車(chē)位處后即完成一個(gè)存車(chē)動(dòng)作。取車(chē)與之相反。具體流程如下：1）升降機(jī)下降到地面，車(chē)庫(kù)門(mén)打開(kāi)，司機(jī)將汽車(chē)開(kāi)到升降機(jī)上，司機(jī)離開(kāi)；車(chē)庫(kù)門(mén)關(guān)起。2）設(shè)備系統(tǒng)檢測(cè)到車(chē)空位，升降機(jī)上升到空位平層后，向上再走200 mm高度，停止。3）空位的梳齒架橫移到升降井道當(dāng)中，升降機(jī)做下降動(dòng)作。在做完交錯(cuò)動(dòng)作后，升降機(jī)作下降動(dòng)作，空位的梳齒架做橫移動(dòng)作，到達(dá)原始狀態(tài)。4）以上動(dòng)作后一個(gè)存車(chē)流程結(jié)束，取車(chē)與之相反。中途也可實(shí)現(xiàn)升降機(jī)直接至其他層車(chē)位取車(chē)的動(dòng)作。

2 高速升降橫移類機(jī)械式停車(chē)設(shè)備設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 載車(chē)架設(shè)計(jì)

在設(shè)備原有基礎(chǔ)之上利用裝備和檢修可視性優(yōu)勢(shì)，確保載車(chē)橫梁的強(qiáng)度和剛度。其次，原有載車(chē)橫梁吊點(diǎn)位置是通過(guò)倒車(chē)入庫(kù)實(shí)現(xiàn)，然而大多數(shù)駕駛員會(huì)傾向于正進(jìn)入庫(kù)，此時(shí)由于較長(zhǎng)車(chē)型車(chē)輛會(huì)遮擋車(chē)庫(kù)光電開(kāi)關(guān)，從而形成電氣保護(hù)，導(dǎo)致停車(chē)設(shè)備無(wú)法運(yùn)行。所以在設(shè)計(jì)期間需要應(yīng)用C型鋼拼焊載車(chē)架，并且結(jié)合車(chē)輛車(chē)型將吊點(diǎn)位置向后移動(dòng)30 cm，完整裝配之后使用薄板實(shí)施封閉操作。

需要注意的是制作載車(chē)架期間盡量采用C型鋼制作。若使用矩形管制作將會(huì)延長(zhǎng)工時(shí)消耗，應(yīng)用C型鋼制作只需要3 h工時(shí)左右。其次對(duì)于材料單價(jià)成本來(lái)說(shuō)，應(yīng)用矩形管制作的成本費(fèi)用顯著高于C型管制作成本，因此在設(shè)計(jì)期間需要注明采用C型管制作載車(chē)架。

2.2 防墜落裝置設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)期間由于涉及4個(gè)獨(dú)立電磁鐵式防墜落裝置，增加了故障點(diǎn)。當(dāng)前大部分立體車(chē)庫(kù)都是應(yīng)用電磁鐵帶2個(gè)安全掛鉤的一帶多電磁鐵防墜落裝置，如圖1所示。使用連桿連接2個(gè)電磁鐵。當(dāng)電磁鐵失電時(shí)，防墜鉤會(huì)憑借自身重量處于垂直狀態(tài)，避免載車(chē)板出現(xiàn)墜落情況。若電磁鐵動(dòng)作時(shí)，其會(huì)利用連桿帶動(dòng)安全掛鉤動(dòng)作，能夠有效保護(hù)4個(gè)獨(dú)立電磁鐵式防墜落裝置。

圖1 一帶多電磁鐵防墜落裝置示意圖

相比于獨(dú)立4個(gè)電磁鐵式防墜落裝置來(lái)說(shuō)，采用一帶多電磁鐵防墜落裝置因?yàn)闇p少電磁鐵數(shù)量，從而減少故障點(diǎn)，進(jìn)一步降低設(shè)計(jì)制作成本。然而該種防墜落裝置的中間連接件比較多，因此要確保連桿可靠穩(wěn)定連接。如果中間環(huán)節(jié)或者安裝問(wèn)題出現(xiàn)紕漏將會(huì)加大安全事故發(fā)生率。因此在采用一帶多電磁鐵防墜落裝置時(shí)，如果沒(méi)有在動(dòng)端增加動(dòng)作確認(rèn)信號(hào)，將會(huì)導(dǎo)致載車(chē)板3個(gè)角出現(xiàn)下降，并且被剩余一個(gè)角勾住，容易出現(xiàn)車(chē)板傾斜情況。

機(jī)械式停車(chē)設(shè)備的防墜落裝置設(shè)計(jì)需要按照如下設(shè)置要求進(jìn)行設(shè)計(jì)：第一，注重汽車(chē)長(zhǎng)度尺寸，如果超過(guò)停車(chē)輛尺寸，機(jī)械將無(wú)法動(dòng)作并報(bào)警。一般來(lái)說(shuō)可以在前后設(shè)計(jì)2個(gè)光電開(kāi)關(guān)。第二，阻車(chē)裝置：沿著車(chē)輛行進(jìn)方向，將高度為25 mm的阻車(chē)裝置設(shè)計(jì)在載車(chē)板上，也可以應(yīng)用其他阻車(chē)設(shè)施。第三，警示裝置：在設(shè)備運(yùn)行期間需要提供光電警示信號(hào)或者聲音警示信號(hào)，并且在顯眼處設(shè)置適宜停車(chē)輛尺寸和質(zhì)量標(biāo)志牌。

2.3 霍爾效應(yīng)傳感器組合的設(shè)計(jì)和應(yīng)用

圖2為霍爾元件傳感器組結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，在圖2中所標(biāo)識(shí)的A、B、C、D屬于4組兩套上下投影面對(duì)稱的霍爾元件傳感器。圖2 中E表示永磁鐵，主要固定在F軸上。隨著載車(chē)板上下運(yùn)行，E會(huì)聯(lián)同F(xiàn)在霍爾元件組合檢測(cè)區(qū)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)水平滑移。在空氣隙中，隨著E移出會(huì)降低磁感應(yīng)強(qiáng)度。若傳感器探頭磁場(chǎng)強(qiáng)度超過(guò)限定值后，其內(nèi)部觸發(fā)器會(huì)發(fā)生翻轉(zhuǎn)，也會(huì)相應(yīng)翻轉(zhuǎn)霍爾開(kāi)關(guān)的輸出電平狀態(tài)，點(diǎn)亮指示燈，輸出信號(hào)呈高電平。反之信號(hào)燈滅，輸出信號(hào)呈低電平。

圖2 霍爾元件傳感器組的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

在圖3中，載車(chē)板在達(dá)到上限之前，其會(huì)與橫梁下部止擋裝置發(fā)生碰撞，提升鏈條拉動(dòng)端部固定彈簧，壓縮彈簧，帶動(dòng)F聯(lián)同E一起向AC方向移動(dòng)。此時(shí)AC傳感器接收到較大磁場(chǎng)，會(huì)點(diǎn)亮指示燈，并且中斷電動(dòng)機(jī)供電。此時(shí)載車(chē)板停止運(yùn)行，上行到位。

如果載車(chē)板處于下限之前，行至地面時(shí)會(huì)提升鏈條，并且使壓縮彈簧恢復(fù)伸長(zhǎng)，F(xiàn)連同E向BD方向移動(dòng)，此時(shí)BD傳感器接收到較大磁場(chǎng)，會(huì)點(diǎn)亮指示燈，并且中斷電動(dòng)機(jī)供電。此時(shí)載車(chē)板停止運(yùn)行，下行到位。

圖3 載車(chē)板上限時(shí)霍爾元件傳感器組合工作簡(jiǎn)圖

在對(duì)F進(jìn)行調(diào)節(jié)固定能夠提升鏈條端部彈簧張力，當(dāng)彈簧處于壓縮狀態(tài)時(shí)會(huì)使E達(dá)到AC傳感器能夠檢測(cè)的鉛垂面上；如果彈簧處于松弛狀態(tài)時(shí)，此時(shí)載車(chē)板行至地面，彈簧只需要承擔(dān)鏈條自重，并且使E達(dá)到BD傳感器能夠檢測(cè)的鉛垂面上。其余位置E位于ABC傳感器均不能檢測(cè)到中間位置，能夠合理設(shè)置載車(chē)板上限和下限。其次，為了確保電氣安全裝置的穩(wěn)定性，進(jìn)一步加強(qiáng)車(chē)庫(kù)系統(tǒng)安全性，需要在可編程邏輯控制器程序當(dāng)中，對(duì)比AC傳感器和BD傳感器的電壓。如果AC/BD傳感器出現(xiàn)電位變化情況，則表示安全。在設(shè)計(jì)系統(tǒng)電氣安全裝置時(shí)應(yīng)用霍爾元件傳感器進(jìn)行比較檢測(cè)，能夠提升系統(tǒng)安全性。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，此次研究主要是圍繞一帶多的高速升降橫移類機(jī)械式停車(chē)設(shè)備進(jìn)行分析和研究，詳細(xì)介紹了載車(chē)架設(shè)計(jì)、防墜落裝置設(shè)計(jì)以及霍爾效應(yīng)傳感器組合的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，希望能夠通過(guò)此次研究分析對(duì)相關(guān)設(shè)計(jì)人員起到參考性價(jià)值。