一种中小型平面风车式立体车库的结构设计

余万梓 车翠莲 田娜 山东英才学院

前言

随着社会的发展，城市汽车的数量呈指数增长，造成城市道路的拥挤，传统的停车方式占据道路资源并且提供的车位有限，造成停车难的问题，尤其是各种企业以及公司、商场急剧缺少停车位[1-4]。这种空间小，停车困难的情况急需更优质、安全性能好且成本低的立体车库。中小型平面风车式立体车库能有效解决中小型停车困难的窘状，这种车库采用平面十字风车式层层叠加方式进行建造，占据空间少，执行效率高，可以根据购买方的需求设计车库停车的数量，销售价格低，一些刚处于萌芽、成长的中小型企业也有足够的能力购买。对于同类的堆垛式立体车库，中小型平面风车式立体车库在安全保障下既美观，停车数量也美观。此立体车库可面向朝八晚五定向上班的中小型企业、商场、居民小区、学校。

1 车库总体设计

平面风车式立体车库是利用电力进行驱动的一种小型装置，最多可停放40辆小型车辆。车库中间使用大圆柱钢铁立架，分内环柱体和外环柱体，外环柱体承载车库停止的重力和车库运动所需的运动结构，内环柱体中心有驱动电机负责每层升降所需的动力，每层有四个车位，呈十字形紧扣在外环柱体，车位采用层层叠加式构造，每个车位可以旋转45°后上下垂直升降。车库整体简略模型如图1所示。

图1 车库总体设计

图2 层结构

2 车库部件设计

外环柱体直径为4800mm，厚度为400mm,总直径为5600mm；内环柱体空心部分直径为2000mm，厚度为200mm，总直径为2400mm，环形托架旋转装置厚200mm,螺纹杆长500mm；中心内外环柱体总长为15900mm(不包括嵌入地底下部分)，每层支架相差1900mm；支架上的车库长5000mm,宽2000mm,高1600mm，两车库之间距离为300mm，车库厚50mm。

2.1 外环柱体设计

首先车库采用平面十字风车式层层叠加，立体车库风车中间使用大圆环柱体钢铁立架，分内环外环，为能托起每层车库，内外环柱体钢铁深入地底保证强度足够,外环柱体承托每层十字车库，在车库停止时车库接近内环柱体的那部分前端会扣在外环车库的内壁。内环柱体外壁应装有环形托架旋转装置用于旋转十字支架。如简略图2，在进行临界载荷计算的前提下,采用足够的安全系数进行设计计算并校验。

2.2 内环柱体设计

内环柱体为半实心半空心柱体，半空心柱体上盛放带有升降车库链条、油泵和电机用于驱动环形托架旋转装置升降从而实现车库升降及实现车库以PLC命令的自动化电机。内环柱体外壁有环形托架旋转装置，环形托架旋转装置每隔90°有螺纹柱体是在进行停取车时与车库内带弹簧螺纹柱体相接带动整层车库上下运动。

2.3 车位支撑板设计

外环柱体主要在车库停止时承载所有车库重力，且外环柱体制造方面有三点，①每隔90°留下竖直间隙用于十字形车库上下升降。②外环柱体分层，每层留下间隙便于十字形车库旋转，③外环柱体与内壁上的托架嵌合好，保证每层车库不脱离且能承受车库装车后的重力。外环柱体建造如简略图3。

图3 外环柱

图4 载车结构

3 载车结构及停取车方案

每一层车库有四个长圆柱杆，长圆柱杆分为内外两部分，内部是带有弹簧的可伸缩螺纹柱体，外部圆柱连接外环柱体内壁车托形成支架，是紧固整个车库使其在静止时不发生变动。每一层每隔90°有一个支架，每一层四个支架围绕外环柱体内壁对称分布，为保证在运动时结构的稳定，取车时车辆所在的一层四个车库带弹簧柱体伸出，与环形托架旋转装置吻合相接形成统一的结构，整层旋转45°到运行轨道，此层整体下降，取出车辆。停放车辆与此相同，此层停放满之后，整层上升然后旋转45°至所在位置，内部带弹簧的螺纹柱体缩回。车库外部长圆柱与外环柱体内壁紧扣。如简略图4

内部带弹簧的螺纹柱体的存在，可以让车库的每一层自由升降，不受影响，停取车方便快捷。停取车利用PLC实现自动化，司机在存车之前，可在一定范围内，通过智能识别提醒，当车辆行驶到车库门前时，通过扫描车牌号就可以直接打开车辆所对应的车库的大门，车辆可以直接行驶进入车库，在车辆驶入的过程中，语音系统会提示车速以及车辆的安全位置，直到车辆完全驶入安全位置，语音系统直接提示司机停车完毕，即可下车，停车完毕司机在取车之前，直接通过PLC控制系统装置，可以提示车库取车的事件，使得车库可以直接将自己的车辆调配到一楼合适的位置，方便自己取车，当司机到达车库安全距离之内时，车库自动将进入车库的人员通道打开，方便司机进入，即可开车离开车库。取车完毕。

4 车库运动设计

每层十字车库靠近内环柱体端内都有带螺纹的可伸缩柱体，是在车库若要进行左右上下升降运动时与内环柱体上环形托架旋转装置带有螺纹的柱体连接进行运动。内环柱体内有驱动电机连接着环形托架运动从而带动着每层车库运动。环形托架旋转装置是带动整个车库运动的载体，当哪一层车库要进行车辆入库出库操作时，环形托架会运动到哪一层去连接十字车库内螺纹柱体两两紧扣，十字车库外会收到来自PLC控制的命令收回扣在内环壁上的支架从而使之运动。其余车库则紧扣在外环柱体内壁上。十字支架除内部带有螺纹柱体外其他采用实心钢铁保证能撑住双排车辆，且可以在每层每双排车库下建立左右的实心自动可伸缩钢铁支架托住整个车库，保证必要的安全系数。

5 总结

中小型平面风车式立体车库主要由钢结构骨架、驱动装置、机械传动系统、电气及自动控制系统、自动检测系统、IC卡自行收费系统、消防系统等部分组成。垂直旋转式立体车库采用轻钢结构，对称布置，受力合理，既能满足整体强度和稳定性要求，又降低整机重量。对市面上堆垛式、圆柱式、摩天轮式立体车库的比较分析，特化提升了立体车库占空较小，停取车方便快捷，停车数量可以根据需求从而制造出所需的停车空间。车库可以根据所需建造在室外室内都行，车辆存取均为无拐弯的直行方式，不倒车，所以该型车库的上车位尤其适合技术不太熟的新手停取车。产品为中小型企业、商场、部分学校使用。对于小型商场活动地带，可以设立立体车库按每个停车位停车时间进行收费。也可以在商场周围将每层的停车位卖给周围无停车位的居民，按每年每月每日每个停车位收费。