一种机械式停车设备导轨缺口通过装置的设计

葛新锋，张荣安

(1．许昌学院电子信息工程学院，河南许昌461000;2．清华机械厂，山西 长治046000)

伴随着人民生活水平的不断提高，社会上汽车的保有量越来越多，城市普遍存在停车难问题，汽车停放向空间发展已经成为必然趋势，机械式停车设备应运而生［1，2］．在国外，机械式停车设备已有近40年的历史，无论在技术上还是在经验上都已经成熟．我国也于上世纪90年代初开始研究开发机械式立体停车设备．按照国家标准，新建小区内住户与车位的配比为1∶0．8［3］，为了解决停车位数量和占地面积的问题，立体机械停车设备已被广泛的应用．机械式停车设备与传统的地下车库相比，有诸多方面的优势．首先，机械式停车设备占地空间少，传统的地下车库要有行车道，一辆车平均要占用40 m2，选用双层机械车库，能使地面使用率提高80%-90%［4］．其次，机械式停车设备比地下车库更能保证车辆和行人的安全，人在车库内或车停不到位置时，整个停车设备不会工作，机械式停车设备可以做到人车分流．

与此同时，随着客户需求的不断变化，全智能平面移动式机械车库的市场保有量不断提高．由于国家现有行业规范规定机械式立体停车库的停车数超过50辆时应设防火墙或防火隔墙进行分隔，而平面移动机械车库的单库停车位数经常大于50辆，这样停车位和停车巷道内应设置防火卷帘门［5］，该防火卷帘门会将搬运台车的巷道导轨打断，使导轨存在一个缺口，当搬运台车沿着导轨横移的时候，可能会造成很大的冲击．为了解决这个问题，需要将该导轨上的缺口填上，使导轨平稳通过该缺口，开发了导轨缺口通过装置．

1 机械式停车设备的机械结构和工作原理

1．1 机械结构

图1是机械式停车设备，巷道移动式机械车库的机械部分主要包括移动平台和搬运台车，移动平台的主要作用是实现车辆在不同方向的移动，其中可以通过升降设备来实现车辆在垂直方向上的运动．其中搬运台车的主要功能是存放载车板，一般情况下是两层或多层，其主要构成为钢架，此外还有一些辅助部件，主要有保险钩以及承载滚道等．

图1 机械式停车设备

1．2 工作的原理

存车流程:按下存车按钮选择车位，移动平台就会在电机的驱动下沿着轨道横向移动，到达指定的位置后，提升电机开始正转，提升架垂直向上运动，到位之后横移电机进行反转，到达指定位置后，推拉销在横移链轮的带动之下做圆周运动，在此过程中实现推拉销的上下垂直运动，并且实现了和推拉钩的啮合．当推拉销运动到链轮顶端之后开始做水平运动，带动推拉钩以及移动台车水平方向上运动，到达位置后，驱动提升电机反方向运动，移动台车垂直向下运动，到达位置之后，移动台车驱动电机反转，实现横向反方向运动，到达指定位置后电机停止，移动台车移出．汽车停到移动台车后，横移机构开始运动，到位后停止运动，然后进行垂直方向和横向的运动，最终回到原来的位置，完成存车的过程．

取车流程:按下取车按钮后，系统就会按照上述步骤进行反向操作，实现车辆的取出过程．

2 机械式停车设备导轨通过装置的组成和原理

导轨缺口通过装置主要由电动推杆，电动推杆固定架、中间活动轨道、插销、弹簧、轨道滑块、侧面止挡板、钢丝绳等组成．电动推杆和弹簧提供动力，轨道滑块为形成中间活动轨道的滑动轨道，侧面止挡板对中间活动轨道起侧向支撑作用．钢丝绳是为了防止中间活动轨道被弹射出后伤人．该装置的组成如图2所示．

导轨缺口通过装置通过插销、侧面止挡板、轨道滑块的相互作用，将中间活动轨道安装在两端的固定轨道上．当处于平常状态时，中间活动轨道将轨道缺口堵上，保证轨道面平整，使搬运台车走行轮能够平稳通过;当车库内发生火灾时，消防装置报警，传感器起作用，电动推杆拉动插销，插销被拉开后，中间活动轨道被弹簧弹射出来，留出轨道缺口，使防火卷帘门能通过轨道缺口毫无阻碍的下降到底部，将停车位区域隔开，形成防火分区．

图2 导轨通过装置结构组成

3 导轨缺口通过装置的设计计算

从图1可以看出，该机构计算中间活动轨道与固定轨道的摩擦力、弹簧弹力、插销与中间活动轨道的摩擦力、电动推杆拉力．主要设计如下．

(1)活动块与导轨之间的摩擦力计算

中间活动轨道重量为G1=29．5*9．8=289．1 N．查表得［6］，中间活动轨道与导轨之间的摩擦系数为 0．15(钢与钢)．中间活动轨道的摩擦力F1=G1*0．15=289．1*0．15=43．3 N．

(2)弹簧弹力

压缩弹簧采用弹簧中径D=28 mm，材料直径d=3 mm，总圈数32，有效圈数30，弹簧刚度P=1．21 N/mm．初始压缩长度为180 mm．

因此初始压缩弹簧弹力为T1=180*1．21=217．8 N．

(3)弹簧对插销的摩擦力

弹簧压力T1=217．8 N．

插销与中间活动轨道的摩擦因数［7］为0．15．

插销与中间活动轨道之间的摩擦力为F2=217．8*0．15=32．67 N．

(4)电动推杆

从上面可以知道，若选择合适的电动推杆，则要求电动推杆的拉力大于插销与中间活动轨道之间的摩擦力即可．因此可选某品牌的电动推杆，保证至少安全系统为2倍．

4 结语

以上是导轨缺口通过装置的基本组成和设计说明，该装置在平常状态时能够保证搬运台车的顺利通过，当发生火灾时能够让卷帘门顺利落到地下，形成防火分区．为了降低成本，该装置的动力机构还可以采用电磁铁，不过由于电磁铁在初始阶段的拉力较小，必须要求电磁铁的额定拉力是插销与中间活动轨道之间的摩擦力的5倍以上．

［1］ 郑兴忠．机械式立体车库的火灾特点分析及危险性研究［J］．山东理工大学学报:自然科学版，2012，26(2):103-105．

［2］ 付翠玉，关景泰．立体车库发展的现状与挑战［J］．机械设计与制造，2005(9):156-157．

［3］ 中华人民共和国建设部．2000年小康型城市住宅示范小区规划设计导则［S］．北京:中国建筑工业出版社，2000．

［4］ 丑 洋．机械式立体车库应用及发展前景［J］．西安文理学院学报:自然科学版，2012，15(3):81-83．

［5］ GB50067-2014汽车库、修车库、停车场设计防火规范［S］．北京:中国计划出版社，2014．

［6］ 成大先．机械设计手册［M］．北京:化学工业出版社，2008．

［7］ 张质文．起重机设计手册［M］．北京:中国铁路出版社，1998．