張波波　王瑞　趙雄偉　薛文杰

摘要：隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)，私家車(chē)數(shù)量不斷增多，但目前我國(guó)城市老舊小區(qū)的停車(chē)場(chǎng)主要以平面為主，車(chē)主面臨著嚴(yán)重的“停車(chē)難”問(wèn)題。為此，設(shè)計(jì)了一種小型立體停車(chē)裝置。該立體停車(chē)裝置安裝在現(xiàn)有停車(chē)位上，由支撐框架與升降裝置兩部分組成，相較于市場(chǎng)上現(xiàn)有的立體停車(chē)裝置，其具有存取車(chē)效率高、占地面積小、安裝方便、空間利用率高等優(yōu)點(diǎn)。安裝該裝置后停車(chē)數(shù)量可在原有的停車(chē)面積基礎(chǔ)上增加到原來(lái)的3倍，極大地方便了人們的日常出行。

關(guān)鍵詞：立體停車(chē)裝置;機(jī)械設(shè)計(jì);支撐框架;升降裝置

0 引言

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，私家車(chē)數(shù)量不斷增多，與此同時(shí)，“停車(chē)難”問(wèn)題變得日趨嚴(yán)重[1]。目前，城市老舊小區(qū)的停車(chē)場(chǎng)主要以地面單層停車(chē)為主，不但占地面積大，且停車(chē)數(shù)量少，車(chē)位短缺誘發(fā)了不少車(chē)主亂停車(chē)行為，造成道路擁堵，出入不便。因此，使用立體車(chē)庫(kù)成為必然的發(fā)展趨勢(shì)[2]，對(duì)于老舊小區(qū)的停車(chē)場(chǎng)不能進(jìn)行大的改建，只能在現(xiàn)有基礎(chǔ)上進(jìn)行完善。

本文在現(xiàn)有停車(chē)位基礎(chǔ)上將其改造成立體停車(chē)裝置，約占用兩個(gè)停車(chē)位的面積，共分為3層，每層可停放兩輛汽車(chē)。第一層為原有停車(chē)位，第二三層設(shè)置在一層正上方，每層垂直高度均為2 m。第三層上方安裝有太陽(yáng)能電池板，為本裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)提供能源。本文主要是對(duì)立體車(chē)庫(kù)的支撐框架和升降裝置進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)。

1 立體停車(chē)裝置的工作原理

立體停車(chē)裝置的整體結(jié)構(gòu)如圖1所示，一層地面的中心和四角處各設(shè)有一根豎直承重柱，相鄰兩根豎直支撐柱的2 m和4 m高度處分別通過(guò)水平承重桿連接，即構(gòu)成二層和三層的水平支撐架，每層水平支撐架上裝有兩個(gè)大小不一的圓形軌道，旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)安裝在這兩個(gè)圓形軌道上，兩個(gè)大小相等的停車(chē)板并列放置在旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)上，并隨旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)一起旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)的動(dòng)力由電動(dòng)機(jī)提供，通過(guò)停車(chē)板的整體旋轉(zhuǎn)可以實(shí)現(xiàn)停放在第二層或第三層的兩輛汽車(chē)的位置互換，為下一步的存取車(chē)輛做好準(zhǔn)備。

2 立體停車(chē)裝置支撐框架的設(shè)計(jì)

立體停車(chē)裝置支撐框架的設(shè)計(jì)主要包括頂部能源系統(tǒng)、停車(chē)板、旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)、水平承重桿、豎直壓桿的設(shè)計(jì)。

2.1? ? 頂部太陽(yáng)能電池板的設(shè)計(jì)

綜合壽命與造價(jià)等方面考慮[3]，本裝置的頂部太陽(yáng)能采用單晶硅太陽(yáng)能電池。由于陜西省延安市的緯度為36.60°，所以選擇的傾斜角為30°，電池板實(shí)際安裝效果如圖2所示。

2.2? ? 停車(chē)板的設(shè)計(jì)

第二、第三層停車(chē)板材料均選用厚度為3 mm的圓豆形（YD）花紋鋼板與工字鋼焊接組合而成。停車(chē)板在上升或下降時(shí)受到傾覆力作用，其應(yīng)有堅(jiān)固的支撐框架來(lái)提高鋼板剛度[4]，如圖3所示。停車(chē)板如圖4所示。

2.3? ? 旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)的設(shè)計(jì)

旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)安裝在旋轉(zhuǎn)軌道與停車(chē)板之間，一個(gè)旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)上剛好可以并排放置兩個(gè)停車(chē)板。其下邊安裝有小圓輪，可以在旋轉(zhuǎn)軌道上跟隨電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，取兩輛車(chē)中的其中一輛時(shí)不受另一輛的限制，旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)設(shè)計(jì)效果如圖5所示。

3 存取車(chē)升降裝置的設(shè)計(jì)

存取車(chē)升降裝置是立體停車(chē)裝置的主要組成之一，用于將載有小車(chē)的停車(chē)板取出或存進(jìn)立體停車(chē)裝置中，其主要由叉架、電動(dòng)推桿、升降套桿、鋼絲、滑輪、電機(jī)等組成，如圖6所示。

（1）叉架，材料選取40Cr鋼，截面為矩形。

（2）升降套桿，最外層升降桿選取型號(hào)為30a型槽鋼，最內(nèi)層升降桿選取型號(hào)為250×250型H鋼，內(nèi)外層套桿所留有的縫隙用相同材料的矩形鋼塊進(jìn)行填充，以進(jìn)一步加強(qiáng)升降套桿的安全性。

（3）鋼絲繩，選取型號(hào)為13 6×7-WSC 1570 B SZ（GB 8918—2006）的鋼絲繩。

（4）電動(dòng)推桿，查第六版《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知，圖6中推桿1采用型號(hào)為DYT Z-C 10000/40，其額定推力為9 800 N，額定行程為50～2 500 mm;電動(dòng)推桿2采用型號(hào)為DYT Z-C2500/90，額定推力為24 500 N，額定行程為50～2 000 mm[5]。

（5）驅(qū)動(dòng)電機(jī)，根據(jù)立體停車(chē)庫(kù)需要，本設(shè)計(jì)選用型號(hào)為MLHPS585的重載低速大扭矩電機(jī)。

升降裝置安裝在第一層停車(chē)位的外側(cè)，其為套層結(jié)構(gòu)，最內(nèi)層與中間層通過(guò)安裝在升降裝置后側(cè)的電動(dòng)推桿實(shí)現(xiàn)伸縮，第三層套桿的高度均為3 m，當(dāng)取第三層的車(chē)輛時(shí)，最內(nèi)層裝置升出高度可達(dá)到5 m。升降裝置可沿著第二層水平支承架上的滑軌前后移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了停車(chē)板的水平移動(dòng)。升降裝置上安裝有4個(gè)限位器，分別安裝在2 m、最內(nèi)層升出總高度達(dá)到4 m處。本裝置的操作基于PLC實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，人只需按下按鈕就可以存取車(chē)，充分體現(xiàn)了其高度自動(dòng)化優(yōu)勢(shì)。

4 結(jié)語(yǔ)

本設(shè)計(jì)主要有兩方面創(chuàng)新點(diǎn)：（1）占地面積小，容量大。城市空間有限，立體車(chē)庫(kù)相比地下單層車(chē)庫(kù)，在占地面積相同的情況下，能充分利用空間，停車(chē)量是原來(lái)的3倍。（2）存取車(chē)效率高。相比市場(chǎng)上目前的立體停車(chē)庫(kù)，一次只能取一輛車(chē)，而本設(shè)計(jì)采用叉架取車(chē)，設(shè)有上下兩層，可將第二、第三層車(chē)輛同時(shí)取出，節(jié)約時(shí)間，提高取車(chē)效率。

鑒于未來(lái)市場(chǎng)對(duì)車(chē)庫(kù)的需求，將會(huì)向兩個(gè)極端發(fā)展：一是價(jià)格的極端，以?xún)r(jià)格優(yōu)勢(shì)占領(lǐng)市場(chǎng);另一個(gè)極端是技術(shù)與性能的極端，要求停車(chē)設(shè)備操作方便、存取快捷[6]，而本設(shè)計(jì)均可滿(mǎn)足上述需求。雖然本設(shè)計(jì)主要針對(duì)老舊小區(qū)，但對(duì)新小區(qū)的高層建筑也可大面積推廣使用，存取過(guò)程可配備計(jì)算機(jī)設(shè)備實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化操作。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 吳鋒.淺談機(jī)械式立體停車(chē)庫(kù)的發(fā)展前景及推廣應(yīng)用[J].綠色環(huán)保建材，2018（1）：251.

[2] SAITOH T，TANO H.901 Vibration of car vehicle on the high mechanical parking equipment by earthquake[J].The Proceedings of Conference of Hokuriku Shinetsu Branch，2008：289-290.

[3] 關(guān)躍.太陽(yáng)能利用技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用調(diào)研[J].應(yīng)用能源技術(shù)，2018（9）：53-56.

[4] 侯博瑞.車(chē)庫(kù)用舉升架設(shè)計(jì)[D].佳木斯：佳木斯大學(xué)，2013.

[5] 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)：常用設(shè)計(jì)資料[M].6版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2017.

[6] 莫玲，張旭波.AGV搬運(yùn)立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].輕工科技，2018，34（11）：49-53.

收稿日期：2020-03-01

作者簡(jiǎn)介：張波波（1995—），男，陜西榆林人，研究方向：過(guò)程裝備設(shè)計(jì)。

通信作者：王瑞（1981—），女，陜西榆林人，碩士，副教授，從事過(guò)程裝備與控制工程專(zhuān)業(yè)的本科教學(xué)以及過(guò)程裝備控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究工作。