某PPY型智能立体车库出入口转盘对中装置故障分析

陈力华 王达 赵崴 胡寿栋

摘 要：深入分析了某PPY型智能立体车库出入口转盘对中装置在多尘及雨雪天气情况下的常见故障，结合该故障的常规解决方案，提出了通过对PPY型智能立体车库出入口对中装置结构设计进行改进的建议，该改进建议可以更好地解决转动阻力过大甚至辊子卡死的技术问题，以降低设备故障率，延长对中装置关键零部件使用年限，节约运维与人力资源成本，提升用户体验效果。

关键词：智能立体车库;PPY;对中装置;故障;改进

0 引言

随着人们生活水平的日益提高，我国的汽车保有量正迅速增长，城市中停车难的现象愈演愈烈，已成为日益凸显的社会问题[1]。为了更好地利用城市空间，智能立体车库应运而生。智能立体车库具有空间利用率高、安全快捷等特点，广泛应用于一些停车难题非常突出的地点[2]，已逐渐成为解决停车难问题最为有效、合理和科学的途径。机械式立体车库是利用车辆之外的搬运装置或提升设备来完成车辆的横移、存取过程的机械设备，属于特种设备类。我国常见智能立体车库库型有升降横移类、简易升降类、笔直循环类、水平循环类、多层循环类、平面移动类、巷道堆垛类、笔直升降类和轿车专用升降机等九大类，如图1所示[3]。各类型区别主要在于主体钢结构框架的排列组合、提升传动系统配合等方面，其安全防护以及电气控制的运行原理基本相似[4]。

本文将结合某PPY型智能立体车库在多尘及雨雪天气情况下的常见故障进行深入探讨，为进一步解决车库出入口对中装置故障提供思路。

1 PPY型智能立体车库简介

PPY型智能立体车库是在同一水平层上通过搬运器平面移动汽车或载车板，实现汽车存取的机械式停车设备，设备内利用激光测距来行走定位，采用光通信无线信号传送，变压变频驱动和微机控制方式使整座车库实现低振动、低噪声、低成本和高效率运行[5]。车库可内置自动升降旋转装置，配以先进的导航指示，无须司机倒车，自动化程度高。该类型车库具有系统集成化水平高、运行效率高、成本相对低、搬运速度快等特点，有着其他类型车库无法比拟的技术优势。

该类型立体车库是通过自动升降装置的垂向运动、自动旋转装置的圆周运动、自动搬运装置的水平运动来完成车辆存取的自动化程度较高的机械式立体车库。设备采用全自动化的智能控制系统，系统由一台升降机、一台搬运汽车的机器人、一台平移台车、一个旋转盘组成。机器人负责把出入口或泊位的汽车运送到台车上，台车将机器人和汽车一起运至升降机处，升降机将汽车运至目标层，最后再由机器人将车搬运至车位或出入口完成存取车。驾驶员仅需将车停到出入口自动旋转盘上，即可离开，存取车全过程均由系统自动完成。

2 PPY型智能立体车库运行流程

在存取车过程中，首先将汽车开到车库出入口的旋转台上，驾驶员根据语音系统的引导，将汽车停到指定位置，锁好车后，到车库外操作屏刷卡存车。刷卡后，系统开始工作，车库自动门关闭到位后，旋转盘动作，在调整车辆方向的同时，利用自动对中装置使车辆自动地处于旋转盘的绝对中间位置，保证了搬运机器人能顺利进入车辆下方将车辆抬起。因此，对中装置的重要性不言而喻。

对中装置由驱动电机、同步齿轮、直线齿条、传动块、对中块、直线导轨和辊子组成。对中装置动作时，与驱动电机连接的同步齿轮带动卡在齿轮上的左右侧两根直线齿条，与齿条连接的远电机侧传动块带动对中块同步运动，与对中块连接的直线导轨保证了对中块的直线运动，将停在对中辊子上的轮胎推动直至车身在转盘的正中位置后完成对中。其中，车辆对中成功与否，辊子起到了至关重要的作用。

辊子装置采用一根长30 cm、厚5 mm、直径57 mm的钢柱，钢柱两侧距离边缘1 cm处为两个轴承用卡簧固定的装置，两个轴承中心穿有一根金属杆，用于支撑卡在出入口转盘上固定。当对中块推动轮胎时，轮胎与辊子的摩擦力带动辊子转动，辊子的灵活转动保证了对中动作的顺利完成。在多尘及雨雪天气情况下，确保辊子灵活转动的两个轴承经常因车辆轮胎夹带的灰尘、泥土及雨水或雪块而出现灰尘堆积、冰冻锈蚀等问题，导致辊子转动灵活性下降，辊子与轮胎的滚动摩擦将向滑动摩擦转换，对中块驱动电机超负荷运转，当轮胎与辊子的摩擦力超过电机额定扭矩时，设备启动故障报警机制，控制系统将阻止设备运转，即故障报停。

3 技术故障分析

造成以上设备故障的主要原因之一在于对中装置辊子初始设计存在技术缺陷，带动辊子转动的中轴两端存在间隙，为灰尘、泥土及雨水或雪块的淤滞创造了機会，特别是在气候干燥、环境灰尘大、冬季多雪的西北或东北等地，在设备运行过程中，受到环境条件影响，雪后车辆轮胎会夹带混合雪土，当对中块推动轮胎进行车辆对中时，轮胎上附着的雪土混合物掉落在辊子上堆积，就会引起轴承内部滚珠进灰或进雪水，导致轴承转动阻力增大甚至不转，致使辊子无法转动。而在寒冷季节，车库门开启、关闭过程中，出入口内外冷暖空气对流会形成瞬间温差，轴承进水后，对流冷空气将使流入轴承间隙的雪水形成冰冻。出现此种情况后，对中块推动轮胎时，辊子就会停转，设备报警，无法运行。如此类故障频发，极易烧毁热继电器，甚至造成电机损毁。解决该故障必须对损坏部件进行更换，此项操作增加了零部件更换的经济成本、时间成本和人力成本，频繁的设备维修停用还会直接影响用户体验，使产品口碑受到影响。

4 解决方案

常见的解决办法通常为定期对辊子轴承进行清理。清理时要将辊子整体拆下，首先拆开自动旋转盘盖板，将固定盖板的小螺丝依次拧出，然后取出固定轴承的卡簧，取出轴承，用轴承专用清洗剂进行清洗，清洗完成后加轴承专用油保证内部滚珠的润滑度，确保轴承转动灵活，然后将轴承重新装入辊子，再将辊子复位，清理完成。每个出入口由前对中装置和后对中装置组成，每个对中装置配有两个辊子组，每个辊子组由8个辊子组成，每个辊子配有2个轴承，那么一个出入口有64个辊子轴承需要定期清理，每次清理耗费16瓶清洗剂、1瓶专用轴承润滑油，耗时约2个工作日，且设备检修过程中不能运行，这将给进出共用一个出入口的车库造成直接经济损失。而且这种解决办法也只是解决了轴承进灰堆积、进杂物、进水生锈的问题，对于冬季的温差变化导致结冰的情况仍无法解决。

另一种解决办法是采取不定期清理的方式，仅针对旋转不灵活的辊子进行单独更换，每半月进行一次灵活度检查，更换不灵活的辊子轴承，或直到对中报警再进行更换。同样要将盖板拆开，再将辊子取出，把旧的轴承更换成新的。这样更换周期不规律，容易造成设备在使用过程中出现问题，这时设备已无法运行，必然影响客户取车，造成不良影响，出现经济损失。

以上两种解决办法都严重影响了设备的正常运转，给用户带来了不便。

5 改进建议

鉴于以上常规解决方案的技术缺点，建议对对中装置中辊子的结构进行改进，可以更好地延长零部件使用寿命，降低故障率，改善用户体验效果。现有的两个轴承装配位置距离圆柱边缘约5 mm，安装卡簧后剩余空间距离约4 mm。如将轴承安装位置向里面调整，在辊子两侧增加金属或者塑料密封盖，可以更好地确保避免原设计中辊子两端无防护导致的泥灰侵入问题。改进后的辊子不但可以保留原有的能灵活取出固定轴承卡簧的优点，便捷地完成清洗、上油、保护等操作，而且成功消除了轴承易进灰堆积、进杂物、进水生锈的缺陷，冬季温差变化导致的结冰问题也可以得到很好的缓解。同时，较不定期更换轴承，极大地节约了零部件更换成本与人力资源，最重要的是，可以一定程度上降低故障发生率，减少对客户正常使用的影响，节约时间成本，减少经济损失。

6 结语

综上，通过对该PPY型智能立体车库出入口转盘对中装置在多尘及雨雪天气情况下常见故障的深入分析，结合该故障的常规解决方案，本文建议对辊子的设计结构进行改进，从源头上降低故障发生率。该技术方案的改进，能在原有设计的基础上，尽可能减少辊子轴承泥灰侵入及雨雪结冰的可能，能够更便捷地实现轴承润滑，以降低设备故障率，延长对中装置关键零部件使用年限，节约运维与人力资源成本，提升用户体验效果。

[参考文献]

[1] 陈小琼.立体车库智能控制系统设计与研究[J].机电信息，2020（33）：90-91.

[2] 郑建全.基于PLC的垂直循环式立体车库控制系统设计[J].機电信息，2019（21）：128-129.

[3] 杭州西子智能停车股份有限公司.产品中心[EB/OL].[2021-05-08].http：//www.xiziiparking.com/products.

aspx.

[4] 林旺阳.平面移动式立体车库关键技术研究[D].广州：华南理工大学，2016.

[5] 刘小华.带环箍层钢框架立体停车结构静力及动力性能研究[D].长沙：湖南大学，2013.

收稿日期：2021-05-12

作者简介：陈力华（1993—），男，吉林四平人，助理工程师，研究方向：电气工程及其自动化。