两层机械式升降旋转停车设备设计研究

樊全

摘要：为了能从根本上解决交通拥堵问题，将土地资源的价值发挥到最大化，合理应用居住空间的优势，准许停放更多车辆，加大对停车设备的开发力度。本文将两层机械式升降旋转停车设备设为为研究对象，概况总体方案设计内容，提升、行走、旋转机构各自设计要点等，以供同行参考。

关键词：机械式升降旋转;停车设备;设计要点

引言

结合我国国情特征，因为城市生活空间狭小，停车位数目有限，导致原始的停车位已经不能较好的满足广大车主的停车需求，设计应用两层机械式升降旋转停车设备，能较好的处理停车空间不充足的问题，其应用上下双层独立车位，以初有车库为基础增添车位，能够在有限空间中成倍数提高车位数目，且上下各层车位取车时互不干扰，有应用便捷、能耗少、费用低等优势。

1、停车设备总体方案

1.1设计与结构构成

本课题中开发的设备，作用主要是把单个地面车位拓展成上下两个车位，进而处理既往居民两台车的停车难问题，多数情况下，上、下层分别停放SUV、轿车。

图1是该设备的构成情况[1]。旋转立柱为该设备的主体，作用以支撑机构与各个部件为主。选用箱体结构作为旋转立柱机构，利用横筋、斜筋起强化作用，主要利用抗弯刚度去抵制侧向力。地上的轨道与滚轮互嵌，作用以承重为主，以防有外力作用时出现侧翻，利用地脚螺栓固定轨道与地面，作为衔接车库与地基基础的接口。利用自带螺栓孔的法兰盘连接旋转立柱与行走小车，提升架有升、降载车板位置的作用。承载测量是载车板的主要功能，其设计情况影响设备的整体强度、刚度。

结构紧凑、占地面积较小、上下层互不影响等是该设备的主要优势。为达成以上实用功能，巨鼎将整个机械设计成单立柱悬臂结构，因结构存在偏心问题，故而导致整机暴露出抗倾覆稳定性不足的问题。

1.2确定总体参数与型号

布置在住宅区的停车设备，应结合大部分人的数据，参照现有的标准，通常可以将其分为小、中、大、特大、超大型5大种类。既往有调查资料显示，前三种类型的车辆占比相对较高，在80.0%以上，故而依照大型车的设计便能较好的满足大部分人的主观需求。

1.3计算整机倾覆稳定性

本课题设计出的停车设备为实现无避让目标，将整机设计成单立柱式。该结构的抗倾覆稳定性偏弱，为使整机的安稳性得到保障，对基础状态提出较高要求。安装本机安装前要挖掘地面，二次浇筑砼基础，基础大小（长×宽×高）：5400mm×1500mm×500mm。

（1）测算停车姿态稳定性

基础承担的垂直载荷、倾覆力矩分别是60770kN、51403nm;

测得偏心距为0.5m。

参照既有规范要求，当偏心距受控于砼基础接地宽度的1/3之内时，能维持整机状态的稳定性。停车姿态，整机偏心距为 0.33m，低于0.5m，预示着停车姿态也符合倾覆稳定性要求。

（2）测算取车姿态稳定性

基础承受的垂直载荷、倾覆力矩分别达到了60270N、46438Nm;

算出偏心距1.9m。

取车姿态下，整机偏心距是0.4m，明显小于1.9m，表明该种工况能较好的满足倾覆稳定性要求。

2、停车设备的机构设备

2.1提升机构

和钢丝绳、液压缸升降方式相比较，链条传动有空间占用率小、稳定性强、成本低、生产及运维过程简单等特征，故而最后决定采用这种方式。

链条作为提升机构的主要部件，提升载荷能整体作用在链条上，故而要认真选择链条，以使整机安全性得到保障。链轮驱动链条动作过程，链轮两端链条的载荷有差异，左侧载荷大于右侧，故而选型设计时依照大载荷测算。

提升架上下轮运作时会克服各载荷形成的力矩，故而会形成摩擦阻力，计算得最大摩擦阻力是107N，链条提升力最大值32.9kN。结合以上计算结果，在忽略链条自重的工况下，其抗拉强度应高于230kN。参照既有标准，最后决定采用 LT100-2双排链条。

选用TGS品牌的减速电机（PAF97Y112M-4），额定功率能达到108，输出转速13.2r/min，输出扭矩3045Nm，使用系數1.5。

2.2行走机构

见图2。

减速电机能为整机运行阶段提供动力，在选择电机型号时，需要测算出整机达稳定运行状态的运行阻力，主要包括摩擦、坡道及风阻力，以上三项指标的对应值分别是1213N、110N、1530N，最后测得稳态运行阻力是2.8kN，减速机输出转速 33.5r/min，可以选择TGS 品牌的减速电机（D57Y801-4）。

行走机构选用了单排链，链条最大载荷是3.5kN，抗拉强度应在23.7kN之上，结合标准要求，最后决定选用LT60单排链条。

2.3旋转机构

本机构在运作阶段，控制系统负责传送存、取车信号，电动推杆接收到控制系统发来的指令时，便开始进行推拉，利用偏心摆臂驱动转轴转动过程，旋转角90°。

电动推杆的作用主要是为整机旋转运行提供动力，推杆选型时需要分别测算出整个设备的回转阻力矩，其主要包括摩擦阻力矩、风阻力矩，其中前者是轴承的转动摩擦生成的，对应值是68.7Nm，风阻力矩774Nm，电动电动推杆推力11098N。结合以上以上测算结果，建议选用PSFE80电动缸，其额定推力、速度分别是12000N、160mm/s，电机的额定功率能够达到1.5kW。

3、结束语

本文介绍了机械式升降旋转停车设备的总体方案，主要构成机构的构成与工作原理等，探究了起升链条链最大受力状态及对应的最大载荷，最后选定LT100-2作为起升链条。结合计算结果，选用了PAF97Y112M-4减速电机，PSFE80电动缸。

参考文献

[1]陶佳柯，陈泓渊.双通道升降旋转式智能地下立体停车库的研究[J].科技经济市场，2021，78（01）：14-15.

[2]刘航宇，张统煜，于丰鸣，等.旋转式环形立体车库的电控系统设计[J].工业技术与职业教育，2020，18（01）：16-19+33.

[3]浦广益，卢学玉，纪凯鹏，等.新型升降旋转式自行车自动停车装置设计[J].机械工程师，2020，74（01）：8-11.

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