高層升降橫移式立體車庫設計

陳 鋒

青島市技師學院智能制造學院，山東 青島 266229

立體車庫與傳統(tǒng)停車相比，最顯著的優(yōu)勢是對土地使用的節(jié)約。傳統(tǒng)地下車庫，每車位占地約20m2，采用二層立體車庫，相同面積可停放兩輛車，使土地使用率提高了一倍，而如果采用高層停車設備，以八層為例，40m2的土地面積上即可存放9輛車，大大節(jié)約了有限的土地資源。

1 立體車庫發(fā)展現(xiàn)狀

立體車庫的發(fā)展歷史就是一部汽車工業(yè)發(fā)展繁榮的歷史。立體車庫的出現(xiàn)是在第二次汽車工業(yè)變革之后。隨著歐洲汽車工業(yè)的空前繁榮和發(fā)展，歐洲出現(xiàn)了最早的立體車庫，至今已經有60多年的歷史。隨著日本汽車工業(yè)奇跡的出現(xiàn)，立體車庫在日本開始發(fā)展，至今立體車庫在日本有40多年的發(fā)展歷史。由于日本地域狹小，塔式立體車庫在日本得到了長足的發(fā)展。同一時期，韓國和中國臺灣也出現(xiàn)了立體車庫。

我國1984年開始研制開發(fā)機械式立體車庫，1997年成立中國停車設備行業(yè)協(xié)會，1998年銷售設備1000多臺，2008年銷售達到12萬臺。綜合國內外的情況看，立體停車設備分為升降橫移類、垂直升降類、簡易升降類等共九大類，其中升降橫移類立體車庫以其響應速度快、使用便捷等優(yōu)點，得到廣泛應用。

2 八層升降橫移式立體車庫設計

2.1 型號確定

根據行業(yè)標準《升降橫移類機械式停車設備》JB/T 8910-2013，立體車庫型號表示如下圖1所示：

圖1 機械式停車設備的型號表示方法

本案例設計一種八層升降橫移類立體車庫，二列9車位，電機卷筒+鋼絲繩提升，底部可存放客車，其余車位存放大型車，結合圖1所示方法，車庫型號定位PSHSD/K8型。

2.2 運行原理

設備為八層二列布置，每層設一空位，作為交換車位，除底層以外的所有車位均能自行升降，除頂層以外的所有車位均能自行橫移，當某一車位需存取車輛時，該車位下方到空位之間的所有車位向空位方向橫移一個車位的距離，該車位下方形成一升降通道，此時，該車位便可自由升降，當車位降至地面時，車輛便可開進或開出。

2.3 設備特點

占地面積少，空間利用率高，可根據用戶要求增加層數和列數，提高車位數量?？稍O計為全封閉式，以協(xié)調周邊環(huán)境。運轉平穩(wěn)，無噪音，運行速度快，存取時間短。多路安全保護，設有防墜落，防碰撞，防過載等一系列安全保護裝置。

3 立體車庫結構設計

3.1 鋼結構設計

立體車庫采用鋼結構設計，由立柱、橫梁、縱梁、中梁以及預應力拉筋組成。立柱、橫梁、縱梁采用熱軋型H鋼制作，中梁采用方管制作，預應力拉筋采用圓鋼制作。結合擬設計的承重重量及鋼結構自身重量，應用PKPM軟件進行鋼結構強度校核，經計算，強度滿足要求，在此不做詳細闡述。

3.2 鋼絲繩選型

本車庫設計容車重量為2.0噸，設為G車，載車板結構重量約為0.35噸，設為G載車板，每個載車板由四根鋼絲繩提升，根據《機械式停車設備通用安全要求》GB 17907-2010的要求，汽車質量是按照6：4分配到前軸和后軸，則作用在于前軸處的兩根鋼絲繩質量最大，而載車板的重量平均分布在四根鋼絲繩上，則前軸端每根鋼絲繩承重：

升降橫移類機械停車設備為準無人式停車設備，根椐通用安全要求，選用的鋼絲繩的安全系數應不小于7。則滿足安全系數的鋼絲繩最大破斷拉力最少為F=6.74×7kN=47.18kN。

鋼絲繩失效的主要形式有腐蝕、磨損、斷裂和靜力拉斷，在立體停車庫中的鋼絲繩一般要求熱鍍鋅鋼絲繩，并且要求為金屬繩芯的鋼絲繩結構，一般常用的鋼絲繩規(guī)格為6×19W+IWR。結合以上計算結果，查鋼絲繩抗拉系數表，最終選取鋼絲繩規(guī)格為6×19W+IWR，抗拉強度1770MPa，名義直徑9mm。

3.3 滾筒選擇

依據GB 17907-2010《機械式停車設備通用安全要求》，滾筒的名義直徑與鋼絲繩直徑之比不得小于20mm。已選用鋼絲繩直徑為9mm，則滾筒名義直徑應不小于180mm，結合起重機用鑄造卷筒直徑和槽型JB/T 9006.1-1999，選擇的卷筒直徑為D=250mm。

3.4 電機功率選擇

本設備二、三層設定的提升速度為V=4.5m/min，即0.075m/s，載車板和車輛總重為：G總=G車+G載車板＝2.35t，考慮傳動過程中會存在不可避免的摩擦阻力，假設使載荷增加10%，則升降所需的總拉力F=（2.35×9.8×110%）kN=25.33kN，有效功率

實際選用電機額定功率為2.2kW﹥2.07kW。

隨著層數的提高，若速度不變，設備存取車時間會相應增加，考慮上下班高峰期和其他因素，設備4～8層升降速度需要做相應增加，設定的提升速度為8m/min(即0.133m/s)，同理計算出kW，實際選用電機額定功率為3.7kW。

橫移機構由電機、減速機、鏈條驅動，車重與載車板自重作用在載車板前后均布的四個滾輪上，由電機驅動滾輪在橫移導軌上滾動。G總=G車+G載車板＝2.35t，取滾動摩擦系數f=0.05，考慮傳動過程中各種摩擦阻力使載荷阻力增加10%，則橫移載車板平移時所受的阻力為：

橫移速度設定為7.5m/min，即V=0.125m/s。取驅動系統(tǒng)的總效率為工作機所需功率實際選用橫移電機額定功率為0.2kW。

4 總結

本高層升降橫移式立體車庫由鋼結構、載車板、升降機構、橫移機構，防墜落機構等組成，升降機構為電機、滾筒、鋼絲繩驅動，橫移機構由電機、減速機、鏈條驅動，運行平穩(wěn)，噪音低，已在多個工程案例中得要應用，有效解決了城市停車難、節(jié)約城市土地資源的問題，產生了顯著的經濟效益和社會效益。