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1、一、机械式立体车库的概况1.1 机械式立体停车库的定义机械式停车库就是利用机械来存取、停放车辆的整个停车设施，以立体化存放的机械式停车库叫做机械式立体停车库。1.2 本课题的提出与意义改革开放20年来，作为我国经济发展的支柱产业汽车工业得到了迅猛的发展，汽车的增多给经济带来繁荣的同时，也带来了一系列的社会问题12。城市交通拥挤已成为各地政府关心的社会问题，城区内交通及车辆停泊管理越来越成为难题，特别是在城区的高级宾馆、饭店、大型商场的车辆密集区，由于受到原有占地面积限制而无法扩大泊车位，停泊困难和交通阻塞已成为一个突出难题。据有关部门统计：在上海，每天有40多万辆汽车停泊在马路两边；而在北京每
2、天又有90万多辆汽车“无家可归”，这些问题必将阻碍汽车工业的发展。当以往的路边停车、人行道停车、地下或地面停车设备等均解决不了问题时，机械式立体停车设备应运而生，并很快得到广泛应用。机械式停车设备可以用较小的基地面积停放较多数量的车位，免去了坡道式车库的坡道设计等空间问题34。将车库设计中的建筑空间问题转化为机械方式的研究，并可采用新技术、新材料来解决停车的问题；采用计算机控制，库区无人进入，可以有效地防止盗窃和损坏；正是由于机械式停车设备的占地面积省，停车灵活，既可以大面积使用，也可以见缝插针设置，还能与地面停车场、地下停车库和停车楼组合实施的优点，已成为解决城市停车难最有效的手段，是停车产
3、业发展的必经之路56。1.3 机械式立体停车库发展现状及市场前景分析1.3.1 机械式立体停车库现状现有停车位缺口严重随着城市化水平加快，城市建设的迅速发展，城市空地和巷道越来越少；而汽车工业却不断发展，汽车价格持续下降，拥有私家汽车的人越来越多，所以停车位缺口越来越大。根据1997年的统计，在北京市机动车保有量130万辆，每天进北京市的机动车辆约10万辆。停车场不到800处，停车泊位只有7万多个；广州市机动车保有量90万辆，外地进市有10万辆，各种停车场只有928处，停车泊位仅8万个；福州市机动车保有量8万辆，停车场69处，停车泊位仅2200个；深圳市机动车保有量36万辆，停车场734处，停
4、车泊位仅3万多个；南京市机动车保有量约10万辆，停车泊位仅1万多个；其他如天津、重庆、成都、杭州、武汉、长沙等城市的情况也是如此。由于停车位的严重不足，迫使大量汽车占道停放，已成为影响城市交通和市容环境的一大问题。1.3.2 机械停车设备需求预测大中城市地价不断上涨，使得自走式固定停车场成本不断增加；而汽车增长速度，却远远超过停车场的新建。所以，占地面积小，停车数量大的机械式立体停车设备受到很多大中城市的欢迎，机械停车设备产业已被誉为新世纪的阳光产业。目前香港、澳门及新加坡、印尼、马来西亚、泰国和东南亚的一些国家的停车设备主要是靠进口，因此从现有停车位情况和今后市场需求可以看出，机械式停车设备
5、的国际、国内市场前景十分良好。二、机械式立体停车库的类型和选型2.1 机械式立体停车库的类型2.1.1 升降横移类（代号SH）采用以载车板升降或横移存取车辆的机械式（停车设备的）立体停车库叫做升降横移类停车库。其工作原理为:一层车位只能横移，中间车位即可横移又可升降，上层车位只能升降，该类车库通过各层车位的移动来实现车辆的存取。2.1.2 垂直循环类（代号CH）垂直循环类机械式停车库是采用垂直方向作循环运动的停车系统来存取车辆的停车设备。这种停车设备的工作原理是电机通过减速机带动传动机构，在牵引机构链条上，每隔一定距离安装一个存车托架，当电机启动时，存车托架随链条起做循环运动，达到存取车的目的
6、。2.1.3 水平循环类（代号SX）采用一个水平循环运动的车位系统来存取停放车辆（机械式停车设备）的停车库叫水平循环类停车库。其工作原理是存取停放车辆的车位系统在水平面上作循环运动，将所需存取车辆的载车板移到出入口处，驾驶员再将汽车存入或取出。2.1.4 多层循环类（代号DX）多层循环类停车库是通过使载车板作上下循环运动，而实现车辆多层存放的多层循环式停车设备，减少了占地面积，提高了存取车的自动化程度。2.1.5 平面移动类（代号PY）采用在同一层上用搬运台车或起重机平面移动车辆，或使载车板平面横移实现存取车辆，亦可用搬运台车和升降机配合实现多层平面移动来存取停放车辆的机械式停车设备叫平面移动
7、类停车库。2.1.6 巷道堆垛类（代号XD）采用以巷道堆垛机或桥式起重机将进到搬运器的车辆水平且垂直移动到一存车位，并用存取机构存取车辆的机械式停车设备叫巷道堆垛类停车库。2.1.7 垂直升降类代号CS垂直升降类立体停车库也称为塔式立体停车库，它是通过提升机的升降和装在提升机上的横移机构将车辆或载车板横移，实现存取车辆的机械式停车库。垂直升降类停车设备的工作原理是:用提升机构将车辆或载车板升降到指定层，然后用安装在提升机构上的横移机构将车辆或载车板送入存车位；或是相反，通过横移机构将指定存车位上的车辆或载车板送入提升机构，提升机构降到车辆出口处，打开车库门，驾驶员将车辆开走。2.1.8 简易升
8、降类代号JS把停车位分成上、下二层或二层以上，借助升降机构或俯仰机构使汽车存入或取出的简易机械式停车库叫做简易升降类机械式停车库。简易升降类机械式停车设备一般为准无人方式，即人离开后移动汽车的方式。2.2 机械式立体停车库的选型机械式停车设备很多，各有各的适用形式，其中升降横移式立体停车库是中小型车库的一种典型机电一体化产品，由于占地面积小，型式比较多，规模可大可小，对场地的适应性强，这种车库在国外应用十分广泛，所以是公司及单位在建造立体停车库时的理想选择。本文就三层十车位的升降横移式立体停车库的结构和控制系统设计做一详细阐述和讨论 。三、升降横移式立体停车库工作原理升降横移式立体停车库由于适
9、应性强而备受青睐，该类车库每个车位均有载车板，所需存取车辆的载车板通过升、降、横移运动到达地面层，驾驶员进入车库，存取车辆，完成存取过程。停泊在这类车库内地面的车只作横移，不必升降，上层车位或下层车位需通过中间层横移出空位，将载车板升或降到地面层，驾驶员才可以进入车库内将汽车开进或开出车库，升降由一台电机驱动，通过钢丝绳拖动搬运器垂直升降，横向移动借助导轨，也是利用一台电机便可实现该车位的移动，它的主要优点在于同一层的车位移动独立，可以自由动作，并且动作时间短，缩短了存取车的时间。图1-1是全地上布置型式的升降横移式立体停车库。车位在库内运行的情况是这样的：图中1, 2, 3号车直接存取车；1
10、0号车下降到地面层后存取车；4，5，6号车位须通过1, 2, 3号车位横移出空位后下降到地面层存取车。7，8，9，10号车位通过4，5，6号车位和1，2，3号车位的横移让出空位后，再下降到地面层存取车。如需在7号车位存取车，则将4，5，6号车位和1，2，3号车位向右移动，7号车位下降即可，如需在5号车位存取车，则2，3号车位向右横移，5号车位下降即可。同样n层m排的存取车原理都是相同。除最上层外，每层均留有一个空车位，允许搬运器左右移动一个车位位置，为上层托板下移留出通道。立体车库电气系统主要完成对车位及托板位置及运行状态的检测和存取车的操作。用各种光电开关、行程开关检测位置状态，用接触器、继
11、电器执行对传动电机的起停控制。停车操作要完成如下过程：(1)检测空车位位置，起动平移电机将指定空车位同列下方的托板移开。（2）起动指定车位升降电机将托板下降到底层。（3）停放汽车，用光电开关检测确认汽车停放到位。（4）接收复位指令，托板回到原来位置。取车操作与之类似。为了保证存取车可靠安全，系统要精确定位，开关逻辑要严格互锁。 图 1-1由于升降横移式立体停车库对场地的适应性较强，可根据不同的地形和空间进行任意组合、排列，规模可大可小，对土建的要求比较低，因此，升降横移式立体停车库应用十分广泛普遍。四、升降横移式立体停车库的结构设计升降横移式立体停车库的结构设计在整个车库中非常重要，主框架部分
12、、载车板部分和传动系统是升降横移式立体停车库的主要组成部分。主框架部分承担着整个升降横移式立体停车库的总量，而且它的轻重、稳定性和可靠性以及载车板部分还影响着整个立体停车库的重量、材料和成本的多少以及安全性；传动系统决定着升降横移式立体停车库运行的好坏，所以如何设计选择主框架部分、载车板部分和传动系统成为影响整个立体停车库的关键因素。现代停车设备的主框架部分大多采用钢结构，所谓钢结构就是采用钢板、型钢连接而成的结构。钢结构的特点 1)、强度高，塑性和韧性好2)、钢结构的重量轻3)、材质均匀，和力学计算的假定比较符合4)、钢结构制作简便，施工工期短5)、钢结构密闭性较好6)、钢结构耐腐蚀性差钢结
13、构设计本车库允许存储车辆的外形尺寸为长X宽X高为5000X1850X1550mm所以设计每一格的规格为6000X2500X1800mm,总体规格为6000X10000X5600mm（底层高为2000mm）。停车设备的钢结构主要采用热轧H型钢、槽钢、角钢、钢板焊接成型，用高强度螺栓连接成框架结构，具有较好的刚度和强度。停车设备钢结构受力主要包括：钢结构本身自重，各个停车位所停车辆及载车板重力，起动时产生的惯性力，驱动附属装置重力，地震载荷及结构由于外界环境变化而引起的温度应力等，以集中或均布方式作用。停车设备对系统的安全要求特别高，所以在除了对轴心受拉构件满足强度、刚度条件；轴心受压构件满足强度
14、、刚度、稳定性条件；梁的截面尺寸满足刚度、强度条件外，还应对整体的稳定性进行计算。 SM Solver软件简介及其在钢结构优化设计中的应用结构力学求解器（SM Solver for Windows）是一个面向教师、学生以及工程技术人员的计算机辅助分析计算软（课）件，其求解内容包括了二维平面结构（体系）的几何组成、静定、超静定、位移、内力、影响线、自由振动、弹性稳定、极限荷载等经典结构力学课程中所涉及的一系列问题，全部采用精确算法给出精确解答3。该软件精致、先进、方便、快捷、强健，为我们进行停车设备的钢结构优化设计提供了理论依据。.1加载本停车设备设计允许停靠最大车重为1800Kg，载车板及其上
15、电机、减速器等附属装置重约为1700Kg，每个车位承受总重量约为3500Kg；由于车的停放位置是随机的，所以可以按极限状态分来考虑即全部满载，只有10号下边的两个车位空置，加载情况如图4-1和4-2所示： 图4-1 正面加载图4-2侧面加载.2结果输出SM Solver的输出非常直观，各种模拟结果可以直接在前面板上输出。图4-3即为其中的模拟输出结果。 图4-3SM Solver 结果输出经过运用SM Solver反复分析计算比较，确定出了各杆件相对合适的截面形状和尺寸。通常为安全起见，设计时已留出了一定的余量。最终本文选择的结果是立柱选择14热轧工字钢，横梁选择12.6热轧工字钢，腹板选择7圆钢。升降横移式立体停车库的载车板用来承载库存车辆，按结构形式有框架式和拼版式两种。框架式载车板用型钢和钢板焊接成承载框架，并多数采用中间突起结构，在两侧停车通道和中间凸起的顶面铺设不同厚度的钢板。这种载车板的优点是可按需要设置行车通道宽度，并具有较好的导入功能。拼板式载车板的波纹板用镀锌钢板(钢板)一次冲压或滚压成组装件，采用咬合
