立体车库参考说明书.doc

辽宁科技大学 第 38 页 共 38 页1 绪论随着我国经济的发展，汽车工业的发展，居民收入的提高，鼓励汽车进入家庭及一系列相关政策的实施，城市交通中的汽车数量越来越多，在一些商业中心、车站、码头、饭店、住宅区，如何利用有限空间，最大限度停放汽车已成为一个大问题。而立体车库以其平均单车占地面积小的独特特性，已被逐渐推广并被广大用户接受。立体车库是一种集机、光、电一体化的高度自动化停车场所，是典型的机电一体化系统。它发祥于20年代的美国。50年代以后，美国、西欧相继发明了多种形式的立体车库。到了六七十年代，德国、日本、韩国等国家以及香港和台湾等地区则大有后来居上之势。近年来，立体车库从造型、结构、控制、驱动、监测、材料、保险等方面不断更新换代，日趋完美。在我国，停车设备的研制才处于起步阶段，随着小汽车不断进入家庭，停车难的问题将日益突出。在人口稠密的大都市，仅靠地面停车是远远不够的，要朝空中和地下发展。因此，停车设备的研制具有广阔的前景。立体车库的主要优点有：1、 节省占地面积，节省大量投资。立体车库的占地面积相当于同等地面停车场的1/3-1/20。对于城市寸土寸金的面积不大的黄金地带，建立体车库经济效益相当可观；2、 出入库管理方便，省时省力。它不需要车主找车，出入库管理全由电脑控制，操作简单，库内的存车数量、存车位置、存车时间等全可以显示在操作盘上，一目了然，自动化程度相当高；3、 可避免车辆的丢失和损坏。完善的闭锁装置可保证汽车安然无恙，外部人员不能随意进入，汽车不会受到人为的损伤和丢失；4、 配置灵活。车库规模可大可小，形式多样，适应性广。立体车库发展到今天已出现了以下几种常见形式：1、水平循环式 该形式的主体为一水平放置的链式输送机，车辆停放在链式传送带的托盘上，随着车辆的出入库，所有车辆同时按固定次序作循环运动，由平动机构确保车辆始终处于水平状态，整套系统由一大型电机单独驱动。一般可停放十几辆车。2、垂直循环式 该形式的主体是垂直回转链式输送机，车辆停放在呈圆形或长圆形配置的托盘上，有做垂直循环运动的链条带动，在平动机构控制下保持车位水平。也是由单一大型电机单独驱动。一般可停车10-40辆。3、升降横移式 该形式多为中、小型车库，停放车辆数目从几辆到几十辆不等，一般采用2-5层结构。日本作为一个人口稠密、车辆较多、道路条件较差的国家，它在立体车库的技术研究与开发、制造、建设、法规及管理等方面都处于世界领先地位。而立体车库在我国是近年来才刚刚引进的，其市场潜力是巨大的。但同时也存在着自发性、盲目性、滞后性等问题，因此各有关方面应及时采取相应对策，进行有力的宏观调控，方能进一步推动立体车库市场的深入发展。2 总体方案设计立体车库存取车辆的工作原理的优劣，直接影响到车主等待时间的长短。在现代社会的快节奏生活中，采用一套原理便捷的存取车辆的方案，可以大大减少车主等待的时间，这对车库的效益和信誉都具有重要的意义。本次任务是设计一个两层可停放5辆小汽车的立体车库。根据分析该车库将占据三个地面车位，其上层停放3辆汽车，下层停放2辆，下层空余的1个车位用于存取车时的周转。可见该车库属于升降横移式立体车库。满足以上基本要求的存取车方案可以由不同数量的升降机构、横移机构、出入口以不同的组合形式和空间布置构成。而合理完善的方案应保证工作可靠安全、结构简单、尺寸紧凑、成本低廉、维护方便和顾客等待时间短等要求。根据设计任务书的基本要求和给出的相关依据，下面列出了三种方案进行比较，以供选择选择：a)底层边位作为出入口兼周转空车位；b)底层中间位作为出入口兼周转空车位；c)底层3个车位均为出入口，其中任意一个均可用于周转图2-1总体方案比较以上三种方案的示意图如图2-1所示。对这三种方案的分析如表2-1所示:表2-1 方案的比较分析方案一方案二方案三（1）存取车最多/最少移动的车辆数5/13/13/0（2）横移机构数目221（3）升降机构数目 233由表2-1第（1）项满载时存取车时最多/最少移动的车辆数的分析结果可知:方案三在存取某一辆车时,对其他车位上车辆的影响最小。这样车库工作时就最安全，速度最快，顾客满意度最高。由表2-1第（2）项横移机构数目的分析结果可知：方案三的横移机构只有底层的一套，前两个方案则在二层也须设计安装横移机构。而在二层安装横移机构一方面要考虑该横移机构与升降机构的合理过渡，另一方面对车库的整个框架建筑也提出了更高的承载和结构要求。这都给设计及施工带来一定的困难，也必然增加相应的建设资金。 由表2-1第（3）项升降机构数目的分析结果可知：方案一所需的升降机构较少。但是本次设计的升降机构要求采用液压提升。而一般一台小泵站供给3个车位上的3个液压缸工作是比较容易的。所以，升降机构数目的多少对整个方案的影响不是很大。通过以上分析比较，最适合的是方案三。而且有三个出入口，最多可同时对三辆车进行存取操作。此外，停电时车库也能在底层停放两到三辆车。底层的2个车位只横移且均可做出入口，其中任意一个可作周转用，二层3个车位只升降。平时车库无车时，所有液压缸卸荷，停车板均位于底层。二层用的停车板在上，底层的停车板在下。存车时车辆首先开上某一上层车位的停车板，人员离去，启动液压提升机构，提升相应停车板及车辆至二层，后来的车辆可直接停于其下方。取车时，若是停于底层的车可直接开出，若是停于二层的车要先判断其下方车位是否有车，若无车则直接降至一层后将车开出，若有车则先将其下方的车横移到旁边的车位，再降下停车板，将车开出。本设计中汽车进出库采用开车入库，倒车出库的方式，不设计转向机构，这是因为：1、上层停车板采用液压系统举升，停车板与液压活塞杆固定，不适合转向；2、本车库结构紧凑，没有多余空间供转向；3、车库有三个自由进出口，不便使用转向机构；4、车库占地面积小，停放车辆少，而其本身就只有两层，专门设计转向机构则必然降低其经济性。但是为了车辆进出车库的方便，在实地建设时，须对建筑方位和进出口前的场地进行合理的规划和布置。3 机械部分的设计计算立体车库的机械部分包括对停车架、液压提升机构、横移机构、安全装置等结构的详细设计计算和选择。3.1 停车架的设计与计算图3-1 上停车板液压结构型式a) 四缸直顶式 b) 单杠侧顶式a)b)立体车库是由一系列停车架和相应数量的停车板组成的。停车架主要由上停车板、提升机构、立柱、下停车板、横移机构组成。提升上停车板的液压结构型式可采用两种方案，即四缸直顶式和单杠侧顶式，如图3-1所示。a) 四缸直顶式结构的优点是上停车板四点受支承，受力情况较好活塞杆主要承受压力，且重量有四个液压缸均分，所以活塞杆所需的横截面积较小。但此方案相对占地面积较大，因为下层车辆的进出与下层停车板的横移必须在四根活塞杆间穿过，因此，四根活塞杆间包夹的区域必须大于底层停车板，而上层停车板须由这四根活塞杆举升，其尺寸将更大。b) 单杠侧顶式提升结构的优点是提升上停车板的传力系统简便，占地面积小。且车辆进出方便，外形美观。但上停车板的支承悬臂对立柱的倾覆力矩较大。综合以上分析，设计采用单杠侧顶式提升结构。因为立体车库的最主要目的是尽量用较小的占地面积停放更多的车辆；再者，从设备的使用性能还应考虑车辆的进出方便，外形美观等因素。3.1.1 停车板的设计计算停车板用于停放车辆，承受车辆重量，并完成提升或横移的动作，因此停车板要有足够的空间尺寸和足够的强度刚度。同时为减少提升机构和横移机构的功率输出，其自身重量要轻。图3-2 下停车板尺寸一、下停车板的设计根据任务书给出的收容车辆尺寸表中的各项车身尺寸，选取各项尺寸中最大的一组数据，即全长5350mm，全宽2000mm，全高1550mm，全重2000kg进行设计。如图3-2所示，车辆停到停车板上后，车内人员要开门出来，因此停车板在宽度方向上应留有足够的空间。通过对车辆的实际测量并考虑到车辆停放时的偏心，对结果适当放大，下停车板总宽l1=4000mm。由于下停车板只需在其底面与支承框架固定并作横移动作，其长度尺寸没有任何额外要求，因此根据车身全长尺寸，并参考车辆轴距，下停车板总长l2=5100mm。二、上停车板的设计图3-3 上停车板结构1-下停车板；2-滚轮；3-横移导轨；4-导轨路基；5-上停车板支承架的槽钢；6-架高用的角铁或槽钢；7-立柱；8-导向板；9-斜拉杆；10-上停车板；11-引坡段（以上各部件将在后文作详细设计介绍）上停车板在提升时受倾覆力作用，其底部应有坚固的支承框架。而当它降至底层时，该框架不能压触到下停车板，因此上停车板及其支承框架可如图3-3所示布置。支承框架的最外圈尺寸大于下停车板，其四个角上用角铁或槽钢焊四个支腿6，将上停车板架高，架高高度取100mm，以使其不压触到下停车板。而架高的停车板须设一引坡11，以使车辆能平稳地开上上停车板，引坡坡度取。鉴于以上原因，上停车板尺寸要比下停车板的尺寸大，取总宽l3=4400mm，总长l4=6000mm。上下停车板材料均选用厚度为4mm的菱形花纹钢板（gb3277-82）拼合而成，其中上停车板的引坡可直接将钢板弯折加工而成。查表花纹钢板（gb3277-82）,得厚度为4mm的菱形花纹钢板的理论重量为33.4kg/m2，故上下停车板分别重：kgkg312 停车板支承框架的设计计算支承框架一方面支承停车钢板及车辆的重量，提高钢板刚度，另一方面起到连接钢板与提升机构的作用。上下停车板的支承框架均采用槽钢，靠螺栓螺母将钢板固定其上。最外圈的四根槽钢与停车板边缘留适当距离，槽钢与槽钢相交处也留有一定空隙，如图3-4所示。a)b)图3-4 停车板支承框架a) 上停车板的支承架结构 b) 下停车板的支承架结构根据上下停车板的受力情况求槽钢的截面惯性矩，选择槽钢型号。图3-5a)是上停车板受力情况的侧视图。由于下停车板的受力情况较上停车板好，故只要使用同样型号的槽钢即安全，这里不对其进行校核。单取支承架中间的两根纵向槽钢分析，单根槽钢受力如图3-5b)，设汽车的重力g集中于停车板的中央1/2处，槽钢承受钢板及其自身的均布载荷。因此对于单根槽钢，它的变形是两者共同作用引起的。在集中力p单独作用下，其最大挠度图3-5 上支承框架校核a)上停车板工作侧视图 b)受力变形简图a)b)m-4在均布载荷q单独作用下，最大挠度m-4两式中,e材料的弹性模量，这里e=210gpa； i材料的截面惯性矩。叠加以上结果，求得在集中力和均布载荷共同作用下，单根槽钢的最大挠度m-4对于支承框架的槽钢要求刚度较大，因此其允许挠度f取0.0002l，令。由此可求得槽钢的截面惯性矩m-4查型钢表热轧普通槽钢（gb707-65），选用5号槽钢即可。5号槽钢的理论重量为5.44kg/m,根据图3-4所示的尺寸数据，上下两停车板支承框架的重量分别为：上框架 kg下框架 kg3.2 上层提升机构的设计计算图3-6是侧顶式车架提升机构的传力系统。上停车板固定在支承架上，支承架与导向板固定，并用斜拉杆拉住组成一刚性体，靠两根链条直接提升。而链轮靠液压缸图3-6 提升机构1-链轮轴；2-上停车板；3-斜拉杆；4-支承架；5-导槽；6-导向板；7-立柱；8-链轮；9-液压缸；10-提升链；11-地基；12-导槽举升，其中导向板套在立柱上。为使停车板上升时导向板与立柱之间的摩擦阻力减小，下降时靠车辆和停车板自重能顺利下滑，在每个导向板的两侧上下各装有两个滚轮。当上停车板升降时，仅有滚轮与立柱接触。根据人机工程学，查表我国成年男子和女子人体主要结构平均尺寸参数，取底板的提升高度h=1900mm。液压缸垂直布置在两立柱中间，链轮轴固定在液压缸活塞杆的顶端，两个链轮对称安装在轴上。提升链一段固定在地面上，另一端绕过链轮后与停车板及支承架垂直固定，组成一级放大机构。采用这样的放大机构可使液压缸的行程大大缩短。321 导向板、立柱、滚轮、斜拉杆的设计计算1、导向板导向板的作用是为停车板升降导向。它与停车板的支承框架靠螺栓螺母及点焊固定，并与滚轮装配。升降时滚轮在立柱的槽内上下滚动，同时斜拉杆的一端也固定在导向板上，其结构如图3-7所示。它由三块板料件靠螺栓螺母连接在一起，上边缘的两侧还有两块抱箍1，正面下缘与停车板支承架同样靠螺栓螺母连接，同时配以点焊。立柱、滚轮以及支承架与它的装配位置如图3-8左图所示。两侧面的四个孔用于安装滚轮的轴，单侧上方的孔安装斜拉杆的定位轴。其垂直方向的各项尺寸已由图3-8右图3-7 导向板图给出，其截面尺寸及整个重量将在后文的立柱部分计算得出。图3-8 导向板尺寸 1-滚轮；2-立柱；3-导向板；4-支承架槽钢；5-停车板2、立柱图3-9 立柱校核a)立柱受力简图 b)立柱变形简图a)b)提升机构的两根立柱设计采用实心方钢加工而成。现在计算其截面。图3-9a)是上停车板在立柱上的受力图，设车辆、钢板、支承架等的重力p作用在停车板的中央，它对立柱的力矩同上下滚轮受导轨的支承而形成的力偶平衡,对于单根立柱有n。立柱受到该力偶的反作用力偶m立柱的变形简图如图3-9b)所示。图中l为两滚轮轴中心距的中点到地面的高度，h为立柱全高，设h=4m,根据前文停车板的提升高度以及设定的导向板垂直方向尺寸，取l=2.3m。于是单根立柱的最大挠度式中,e钢材的弹性模量，这里 e=210gpa；i立柱的截面惯性矩(m4)。图3-10a)惯性矩最小截面 b)立柱截面尺寸a)b)同样取允许挠度f为0.0002l，令。由此可求得立柱的截面惯性矩m4图3-11 导向板截面尺寸对于矩形截面，如图3-10a)所示，,因此取h=530mm，b=400mm。于是设计立柱截面如图3-10b)所示，两导槽宽度为200mm。现在进一步确定导向板尺寸,因为导向板三面包围该矩形立柱,因此根据立柱截面尺寸并放适当余量,其截面尺寸如图3-11所示。3、滚轮图3-12 滚轮装配1-立柱的导槽；2-滚轮；3-轮轴；4-轴承；5-导向板的钢板；6-双螺母、弹簧、垫圈结构滚轮通过轴承装配在小轮轴上，小轮轴靠螺母固定在导向板上。导向板及停车板等被提升时，滚轮就在立柱的导槽内滚动。其装配关系如图3-12所示，另一侧的滚轮装配与此图呈镜像。下面对轮轴进行设计和校核。由图3-9a)可知，在倾覆力矩作用下，因为滚轮的轴承与导向板钢板的距离很短，可看作滚轮轴受剪力。单根轴受到的剪力大小f可由下式求出： （3-1）式中,m力偶矩；n力偶对数，这里一根立柱有2组；a上下滚轮的轴距。于是n。轴的截面积应满足以下关系： （3-2）式中，45号钢调质后的抗剪切强度，查表得155mpa。于是m2。由此求得轴的直径d0.0265m，取d=30mm。查表gb/t283-94圆柱滚子轴承，选用圆柱滚子轴承n206e。 现在确定导向板钢板的厚度。导向板材料选用45号钢，查得其许用挤压应力mpa，则导向板与滚轮轴的挤压面积abs应满足以下关系： （3-3）设导向板厚度为(mm)，因为积压面只有半个圆柱面，因此mm取=10mm。4、斜拉杆图3-13 斜拉杆装配斜拉杆一端固定在导向板上，另一端固定在停车板及支承架上，用于减小停车板对导向板的倾覆力矩，改善受力情况。其结构及装配如图3-13所示，即活节螺栓长度很长的索具螺旋扣。它与停车板的连接处取在停车板从导向板往引坡方向的全长的2/3处。这是因为连接处离导向板越远，拉杆受的拉力越小。但太远则停车板的弯矩加大。设车辆停好后，整个重心位与停车板中心，则两根斜拉杆的拉应力t如下计算：根据停车板（如图3-14所示）的平衡方程mc=0,得 （3-4） kn为减小截面积选用抗拉应力强度b较大的50号钢，查表gb699-88优质碳素结构钢，得50号钢mpa,图3-14 斜拉杆校核 m2求得d11mm，取d=13mm, 于是单根斜拉杆的重量 kg式中,钢材的密度，这里 =7.8103kg/m3；a斜拉杆的截面积(m2)；l斜拉杆的长度(m)，用勾股定理计算。3.2.2 链轮轴、链条及链轮的选用设计计算1、链轮轴图3-15 提升机构平面位置链轮轴由液压缸活塞杆从其中心顶升，同时停车架的全部重量通过链条链轮作用在轴上。设计链轮、轴、停车板、立柱的平面相对位置尺寸如图3-15所示。设计链轮轴全长3m，两链轮中心剖面间距1.7m，在轴上对称分布。轴的结构及与链轮的装配如图3-16所示。提升时轴两端的最后一端阶梯轴在立柱的两条内侧导槽内上下滑动，且与导向板内侧滚轮使用的是相同的导槽，轴在上，滚轮在下。这样提升时可保证停车板不会因提升过度而发生超程事故。现在根据轴受的弯矩对其直径进行设计确定。轴的轴向中部受支座的支承力，对称间距1.7m处受两链轮通过轴承给轴的压力。设支座作用面长200mm。因此轴的最大弯矩为单侧链轮对轴的压力与其轮毂宽度中心到支座同侧端面的距离，即nm。轴的材料选用许用弯曲应力较大的40cr，查表得mpa。于是求得轴的抗弯截面系数m3。由求得d0.122m，取d=130mm。取轴的平均直径为115mm，图3-16 链轮轴装配1-紧定螺钉；2-套筒；3-挡圈；4-链轮；5-轴承；6-活塞杆；7-抱箍这样可求得轴的重量大约为kg。由于链轮处径向载荷较大，查表gb/t288-94双列调心滚子轴承，选用双列调心滚子轴承3053726。得该轴承：d=130mm,d=210mm,b=64mm。2、提升链提升链的功能是缓慢地提升停车板，并将其固定在一定的高度上。起重机械中应用的链条有环形焊接链和片式关节链。焊接链的优点是：挠性好，可用较小直径的链轮和卷筒，由载荷产生的驱动机构的力矩也较小；比较耐腐蚀。其缺点是：安全可靠性差，不耐冲击；在运动中经常产生滑移，易磨损。片式关节链的优点是：挠性比焊接链更好，比较可靠，运动较平稳。缺点是：由方向性，横向无挠性；成本高，对灰尘和锈蚀较敏感。而上停车板在提升或悬滞时，为安全起见，不允许有任何滑移，故选用片式关节链。车库的链条总是在低速重载的工况下工作的。因此，设计时不宜像传动链那样使用额定功率曲线图表进行链条规格的选择计算，而应按下式进行计算： （3-5）式中,q链条极限拉伸载荷(n)； fmax最大工作载荷(n)； n许用安全系数。许用安全系数n一般取48，本次设计选用n=5，同时取n,该载荷值已可包括收容车辆、停车架、导向板及滚轮、斜拉杆以及后面将设计的安全防坠装置、传感器等在内的所有重量。将以上数据代入式3-5，得链条极限拉伸载荷n。由于采用两根链条提升，故每根链条的极限拉伸载荷n。根据该参数查表gb1243.1-83a系列滚子链的基本参数与主要尺寸，选用链号为20a的单排精密滚子链，该规格链条的各项基本尺寸为：节距mm，滚子外径mm，内链节内宽mm， 销轴直径mm，内链节外宽mm，外链节内款mm，内链板高度mm，销轴长度mm，单排极限拉伸载荷n，单排每米重量kg/m。3、链轮由前文链轮轴选用的轴承可确定链轮轮毂内径mm，估算链轮分度圆直径d=300400mm。 轮毂厚度 （常数k=9.5），mm，取h=47mm；轮毂长度 mm；轮毂直径 mm；轮宽 mm初取齿侧凸缘直径mm，齿根圆直径mm，则初步计算链轮分度圆mm。由,求得z32.7，根据链轮齿数推荐数列，取齿数z=38。于是链轮分度圆直径mm，齿顶圆直径 mm；齿根圆直径 mm；齿侧凸缘直径mm。图3-17 液压提升高度a)未提升时 b)提升到位时a)b)现在进一步确定链条的长度，图3-17为液压提升的各项高度尺寸。因此链条长度为mm取链条150节。3.2.3 液压系统设计计算1、液压系统原理设计本设计中上停车板的升降动作要求起动和停止及动作过程平稳，停车板停止后要有安全措施保证其不滑落，此外传动装置体积小，重量轻，易于自动控制，整个设备在停电后仍可方便地取车。图3-18 液压系统原理1-液压缸；2-控制元件；3-液压泵；4-过滤器；5-油箱及其辅件本任务设计的液压升降系统有5个部分组成，原理如图3-18所示。电动机带动液压泵旋转，将油箱中的液压油吸入液压泵，通过泵和溢流阀使其变为系统所需的压力油，通过过滤器、换向阀、球型逻辑阀等送至液压缸，推动活塞上升。若遇停电，可摇动手动泵使其工作，用手推动电磁阀的小推杆使之换向，将压力油输送给液压缸，推动活塞上升。实现了停电可存取车辆。系统中的球型逻辑阀可利用阀进出口压差的大小来调节阀口通油面积的大小，当阀进出口压差大，阀口就变小，起节流作用，正常无压差时阀口为最大，这样不用比例法也能使缸在起动和停止时实现加减速，使活塞杆起动和停止时运行平稳，可有效防止系统中出现的液压冲击。2、液压缸的主要尺寸计算活塞杆要顶起车辆和停车架，该载荷相当大，且由图3-17可看出，杆的长度也较长，所以下面通过压杆稳定对活塞杆的直径进行设计。活塞杆要顶升得出了车辆和停车架外，还有链条、链轮、链轮轴等，因此在此设计杆的最大工作负载n。取稳定安全系数，则杆的临界压力n。由公式 （3-6）式中,e钢材的弹性模量，这里e=210gpa； i活塞杆横截面的惯性矩(m4)； l活塞杆的长度(m)。求得 m4 又 于是求得杆的直径约为0.064m，查表gb2348-80活塞杆直径系列，将其圆整为标准系列，取d=70mm。估算立体车库液压缸的工作压力不大于5mpa，故查表液压缸工作压力与活塞杆直径，得液压缸推荐内径，由此求得mm，将其圆整为标准系列，取d=125mm。根据下式求液压缸的工作压力 （3-7）式中,p液压缸的工作压力（pa）； f工作循环中最大的外负载（n）；cm液压缸的机械效率，一般=0.90.97，这里取0.95。于是求得液压缸的工作压力mpa。缸筒壁厚用强度条件来计算。设计选用无缝钢管材料，一般取薄壁圆筒结构，即d/10。其壁厚按下式计算： （3-8）式中,py试验压力，一般取最大工作压力的1.5倍（mpa）； 缸筒材料的许用应力。无缝钢管：=100mpa。于是求得壁厚mm，取=10mm。 液压缸的导向长度应满足以下要求 （3-9）式中,l液压缸的最大行程，这里取1000mm；于是mm,取115mm。活塞宽度取mm。为减少加工难度，一般缸筒长度不超过内径的2030倍，这里取1250mm。3、油泵的计算现取本设计的液压系统总的压力损失pl=1mpa，则液压泵的实际计算工作压力mpa。单个车位提升时液压缸所需的最大流量为l/min按照常规选取液压系统的泄漏系数kl=1.1,则液压泵的流量为l/min根据求得的液压泵的流量和压力，选取cb-10型齿轮泵。下面确定液压泵电机的功率。查取cb-10型齿轮泵的总效率=0.8，则三个车位同时工作时，液压泵的最大功率为： kw查表jb3074-82y系列(ip44)电动机的技术数据,选用电机y112m-4。其额定功率4kw；满载转速1440r/min；质量43kg。4、选择控制元件根据系统最高工作压力和通过该阀的最大流量，在标准元件的产品样本中选取控制元件的规格。单向阀： 按p=4.4mpa,q=47.3l/min 选c2-815换向阀： 按按p=4.4mpa,q=47.3l/min 选3we10p球阀： 按p=3.4mpa,q=43l/min 选cv1-ng25-d10h11溢流阀： 按p=4.4mpa,q=47.3l/min 选yf-l 20h5、油管及其它辅助装置的选择查表jb827-66钢管公称通径、外径、壁厚、连接螺纹及推荐流量。在液压泵的出口，按流量141.9l/min，查表取管路通径为25；在液压泵的入口，选择较粗的管道，选取管径为32；其余油管按流量43l/min，查表取15。油箱的容量一般取泵流量的35倍，本设计取4倍，其有效容积： l3.3 底层横移机构的设计计算从某种意义上说，立体车库是起重机械的变种，其横移机构运动形式是自行式有轨运动。为简化横移机构传动，主动轮数越少越好，但主动轮数太少，横移机构起动或制动是将会产生打滑现象，从而易使车轮和轨道磨损，并影响工作效率，甚至难以起动。图3-19 横移驱动方式对面驱动单边驱动对角驱动一角驱动四角驱动目前在有轨起重设备的运行中，横移机构的驱动方式，即驱动轮的布置通常有：对面双轮驱动、单边中心驱动、对角双轮驱动、四角四轮驱动和一角单轮驱动等五种形式，如图3-19所示。本设计采用对面双轮驱动的方式，它是由电机通过传动轴带动两边轨道上的驱动轮一起工作。它的特点是集中驱动，使驱动轮的转速相等，从而保证了下停车板横移时各轮的同步运行，提高了运动的平稳性。另外对下停车板的整体刚度要求不高，对传动轴的加工要求较低。3.3.1 轮轴、导轨、滚轮和支座的设计计算1、轮轴轮轴、支座和滚轮的装配位置关系如图3-20。每个下停车板底部有两根轮轴，靠支座安装于支承架的两根纵向槽钢（参阅图3-4）的下方。图3-20 轮轴装配1-滚轮；2-套筒；3-轴承；4-轮轴；5-支座；6-轴端盖对单根轮轴受力分析，如图3-21所示。每个支座加在轴上的负载是下停车板全重的1/4，由前文可求得车辆、下停车板、支承架的全重为kg。图3-21 轮轴校核考虑下停车板还有其它安全装置、电机等，故取g=3000kg。设轮轴全长l=3.5m，单侧支座到同侧滚轮轮毂中心的距离a=0.15m。于是单个支座对轴弯矩为：nm轴选用45号钢调质处理，查得其许用弯曲应力-1=60mpa，则轴的直径可用下式确定：m，图3-22 横移机构支座取d=60mm。 查表轻轨及重轨，选用24号轻轨做横移路轨。滚轮直径取100mm，轮宽根据钢轨取65mm。2、支座支座的结构及安装方式如图3-22所示。它安装在下停车板支承架底部，与两根相交的支承槽钢靠三组螺栓螺母垫圈等连接，每块下停车板有四个支座。轴承孔结构及装配如图3-20所示。3.3.2 电动机、减速器和滑接输电装置的选用1、电动机的选用计算电动机的驱动力是通过主动轮与轨道间的粘着摩擦实现的。设电机输出的牵引力最大值为f，而总牵引力是各从动轮的运行静摩擦力fc和运动惯性力fa之和，于是主动轮不打滑的条件为。单个从动轮的滚动摩阻力偶矩m用下式计算： （3-10）式中,滚动摩阻系数，查得钢质车轮与钢轨的滚动摩阻系数=0.05mm；n滚轮与钢轨支承面的正压力n。于是nmm。设滚轮的直径r=100mm，则单个从动轮运动所需的牵引力为n。设横移速度为v=0.15m/s，则其速度最大变化量v=0.15m/s，根据具体情况选取t=0.2s(其范围通常在0.010.5s),于是运动惯性力n。因此总牵引力为n电机要输出的功率w。查表jb3074-82y系列(ip44)电动机的技术数据,选用电机型号为y801-4。该电机的额定功率0.55kw，满载转速1390r/min，质量17kg。2、减速器的选用 为保证下停车板的横移速度，即v=0.15m/s，选用传动比较大的蜗轮蜗杆减速器。滚轮直径取mm，于是滚轮的周长为m。所以下停车板横移时，滚轮的转速为r/min，故传动比。取蜗杆头数,查表gb/t10085-1988cwu型减速器主要技术参数，取蜗轮齿数。选用cwu160-53-f减速器（gb9147-88）,中心距mm。3、滑接输电装置对电机的供电采用滑接输电装置。根据立体车库的现场实际情况，选用柔性一体式滑线。该类型滑线的特点是：比较柔软，可以卷绕成盘，张紧型标准长度为100m，也可以根据用户的要求定长生产。滑线安装方便，无接头，电压降较小，滑线允许运行的速度高,同时运行平稳，噪音低，集电器的散热效果好，使用寿命长。它的适用条件如表3-1。环 境污染等级4级（一般导电粉尘和凝露状态），耐酸、耐碱、耐盐雾。环境温度-15+55相对湿度95%安装空间比较小载 流 量50120a电 压交流660v以下，直流1000v以下运行速度v600m/min表3-1 柔性一体式滑线的适用条件图3-24 dhb-4-10滑线图3-23 滑接输电装置柔性一体式滑线按工作条件不同分为张紧型和非张紧型两种安装形式。张紧型滑线就是在安装时对滑线本体施加一定张紧力；非张紧型是在安装时无需张紧力，直接将滑线悬吊安装。本设计采用张紧型滑线，水平式安装,如图如图3-23所示。滑线载流量的选择必须保证相应滑线载流量in不小于总计算额定电流ing,即ining。对于下层两块停车板，运行电流a。图3-25 bxjm-4悬吊夹查表滑线本体型号，选用dhb-4-10滑线,如图3-24所示。悬吊夹选用bxjm-4如图3-25所示。张紧器选用bjq-4i如图3-26所示。集电器选用jds-25双挑式如图3-27所示。图3-27 jds-25集电器图3-26 bjq-4i 张紧器3.4 安全装置的设计对于立体车库，安全装置是必不可少的。否则当系统，尤其是提升系统出问题时，会造成重大的经济损失。3.4.1 提升系统的安全装置提升系统采用防坠两级安全保护，即液压系统自锁和安全装置锁紧。图3-18控制元件部分中的球型逻辑阀是利用控制油路油压的变化来改变球阀芯的位置，从而实现对油路通断的控制。它的特点是：1、 阀芯与阀孔为线性接触，故密封性好，在各种压力工作下工作时，均可保证终端位置不泄漏；2、 换过程中不对称的液流作用在球面上的摩擦力使钢球旋转，使它不断改变与球座间接触位置，因而磨损均匀，大大提高了元件的使用寿命；3、 消除了液压卡紧现象，动作可靠性大大提高；4、 球阀芯采用标准的轴承专用钢球，精度高，使用寿命长，价格便宜。基于以上特点，这种阀适用于立体车库。由于这种阀在使用时无泄漏，当停车板到位停止后，液压缸始终处在上位，不会因阀有泄漏而使停车板下降，因此安全可靠性高。将球型逻辑阀安装在液压缸附近，当管道由于某种原因破裂时，阀能自动封闭管道，使液压缸内的压力油不能流出，停车板不会因此而坠落，造成砸车事故。为防止因液压油被污染后造成阀内泄漏，所引起停车板坠落，须在球型逻辑阀进出口加过滤器，保护阀不被污染，保证液压系统能正常可靠地运行。尽管液压系统具有自锁功能，但由于停车时间长短不一，有时一辆车可能停几十个小时，甚至更长，液压系统难免会出现漏油现象；另外提升链的长期使用和锈蚀也可能出现断裂等问题。因此必须考虑机械安全装置。机械安全装置有限速器、安全钳和缓冲器，三者的安装布置如附图提升机构及机械防沉降安全装置所示。1、限速器限速器反映上停车板的实际运行速度，当上停车板的运行速度达到或超过设定的极限值时（一般为额定速度的115%以上），限速器停止运转，并借助绳轮中的摩擦力或夹绳机构提拉拉杆，通过机械动作发出信号，切断控制电路，同时迫使安全钳动作，使上停车板强行制停在立柱上，所以限速器是在上停车板超速并达到临界值时起监测及操纵作用。它与安全钳要联在一起使用。当上停车板正常运行时，限速器不起作用。本设计中的限速器安装在立柱顶上。 限速器装置由限速器、钢丝绳和张紧装置组成。钢丝绳的两端分别绕过限速器和张紧装置的绳轮形成一个封闭的环路后，固定在导向板安全钳的绳头拉手上，该拉手能提拉起安全钳连杆系统。使两导向板内侧的安全钳楔块撑紧导槽，是超速下落的上停车板被迫制停。在安全钳动作的同时，其提拉杆操纵安全开关，使控制电路断开。只有当所有安全开关复位后，释放安全钳，上停车板才能恢复正常的使用。张紧装置由支架、张紧轮和配重组成。它的作用是使钢丝绳张紧，保证钢丝绳与限速器之间有足够的摩擦力，以准确地反映上停车板的运行速度。张紧轮安装在张紧装置的支架轴上，可以灵活地转动，调整其配重的重量，可以调整钢丝绳的张力。当限速器动作时，要求钢丝绳的拉力应不小于安全钳起作用时所需力的两倍，且不小于300n(gb7588-1995)。2、安全钳图3-28 安全钳工作原理1-导向板；2-拉杆；3-楔块；4-活动安全嘴；5-销钉；6-立柱 安全钳是与限速器配套使用的超速保护装置。当上停车板超速运行或出现突然情况时，安全钳能够受限速器的操纵，以机械动作将上停车板紧急制停在立柱上。图3-29 缓冲器1-缓冲橡皮；2-缓冲头；3-缓冲弹簧；4-地脚螺栓；5-缓冲弹簧座安全钳由制停和操纵两部分组成。制停部分常称安全钳。操纵部分是一组连杆系统，由限速器动作时同步操纵。其联动原理如图3-28所示。当上停车板运行速度达到限速器动作速度时，限速器便停止运转，钢丝绳借助绳轮中的摩擦力或夹绳机构，提拉起装在导向板上的安全钳连杆系统，使导向板的安全钳楔块同步撑住导槽，超速的上停车板便被制停在立柱上。3、缓冲器 缓冲器是上停车板极限位置的最后一道安全装置。当所有保护措施都失效时，带有较大的速度与能量的上停车板便会冲向底层，造成严重后果。因此必须设置缓冲器以吸收、消耗上停车板能量，减少损失。 弹簧缓冲器也称蓄能型缓冲器，由缓冲橡皮、缓冲座、压缩弹簧和缓冲弹簧座等部分组成，如图3-29所示。当弹簧缓冲器受到撞击时，弹簧会发生变形，于是将上停车板下落时产生的动能与势能转化为弹性变形能，是上停车板下落时得到缓冲、减速。安装时将4个弹簧缓冲器分别安装在上停车板四角边缘的正下方的地面上。3.4.2 横移系统的安全装置图3-30 横移制动器1-制动弹簧调节螺母；2-制动瓦块定位弹簧螺栓；3-制动瓦块定位螺栓；4-倒顺螺栓；5-制动电磁铁；6-电磁铁心；7-拉杆；8-定位螺栓；9-制动臂；10-制动瓦块；11-制动衬料；12-制动轮；13-制动弹簧螺杆；14-手动松闸凸轮；15-制动弹簧 横移系统采用电磁制动器制动。制动器由制动电磁铁、制动臂、制动瓦块、制动弹簧等组成，如图3-30 所示。图3-31 电磁铁1-联接螺栓；2-左铁心；3-端盖；4-磁铁座；5-线圈；6-右铁心；7-外壳制动器的原理是：当下停车板处于静止状态时，横移电机、电磁制动器的线圈中均无电流通过，这是因电磁铁（如图3-31所示）的铁心之间没有吸引力，制动瓦块在制动弹簧的压力作用下，将轮轴抱紧，保证了停车板处于不工作的静止状态；当横移电机通电旋转的瞬间，制动电磁铁中的线圈也同时通电，电磁铁心迅速磁化吸合，从而带动制动臂克服制动弹簧的作用力，使制动瓦块张开，与轮轴完全脱离，从而使停车板在无制动力的情况下得以运行；当停车板到达相邻车位时，触及行程开关，横移电机失电，制动电磁铁中的线圈也同时失电，电磁铁心中的磁力迅速消失，铁心在制动弹簧力的作用下通过制动臂复位，使制动瓦块再次将轮轴抱住，则停车板停止工作。此外，在下停车板侧面运动方向的支承架上，同样安装弹簧缓冲器，每侧前后各一个。用以减轻板与板、板与地坑壁之间的碰撞。4 控制部分的设计按任务书要求，设计采用电气控制系统，由于本设计的立体车库较为简单，故不采用可编程控制器，而使用传统的继电器控制系统实现逻辑控制。4.1 控制电路的设计由前文设计可知，对于每块上停车板它的上升需要液压泵电机、电磁换向阀、球型逻辑阀三个阀的电磁铁同时得电；其下降只要球型逻辑阀一个阀的电磁铁得电，即可靠板与车的自重使液压回路卸荷。对于下停车板，因为车库下面三个车位均为出口，因此无需为下停板专门设计横移控制开关，而只要靠上停车板下降时逻辑控制使其横移即可。设计控制元件如下：每个上停车位立柱的上下各有一个限位开关，导向板上下则各有限位开关打板，提升或下降时打板碰撞到对应的限位开关，切断电路，迫使停车板立即停止运行。同理，每个下停车位的地坑壁上各有一个限位开关，下停车板上则各有一个限位开关打板，横移至某个车位时，限位开关打板碰撞到对应的限位开关，切断电路，迫使停车板立即停止运行。上层1、2、3三个车位的下降逻辑控制流程图如图4-2、4-3和4-4所示。整套控制电路设置常用工作点动按钮6个，分别控制上层1、2、3三个车位停车板的提升和下降；辅助点动按钮5个，用于发生意外情况后，控制两块下停车板单独横移时电机的正反转，共4个，以及急停按钮1个。4.2 电气元件的选择图4-1光电传感器电控原理辅助控制电路采用光电传感器识别空位,行程开关控制位移定位，熔断器、接触器、热继电器保护电路。光电传感器能敏感到由紫外线到红外线的光能量,并能将光能转化成电信号。它具有结构简单、重量轻、体积小、价格便宜、响应快、性能稳定及具有很高的灵敏度等优点。在工业应用中可分为对射式、透射式、反射式和遮蔽式等四种基本形式。本设计采用对射式光电传感器。它由发送器和接收器两部分组成，结构上两者是相互分离的。安装时将接收器安装在上停车板底面中心，发送器与接收器同轴线，安装在下停车板表面，其原理如图4-1所示。有车时，车底板反射光信号，使光电传感器接通，无车时，由于提升到位的上停车板与传感器的距离超过检测范围，故传感器不通。利用这个原理来检测按下1车位下降按钮判断1车位板是否在底层停止yn判断4车位是否有车yn1车位板下降判断5车位板来源2车位板右横移板2车位板上升判断6车位是否有板yn3车位板上升右横移板右移判断5车位是否有板yn左横移板右移图4-2 1车位下降逻辑流程图车架上有没有车。这样既方便使用也方便安装，不会因为光缆太长而出现问题。行程开关主要用于将机械位移转变为电信号，构成行程控制或机械动作的程序控制。行程开关由机械部件来直接操动，根据所适用的机械可分为一般用途行程开关和起重及冶金设备用行程开关。设计选用一般用途行程开关，型号为lx19k。判断2车位板是否在底层按下2车位下降按钮停止yn判断5车位是否有车yn2车位板下降判断4车位是否有板yn1车位板上升左横移板左移判断5车位板来源左横移板右横移板右横移板右移判断6车位是否有板yn3车位板上升图4-3 2车位下降逻辑流程图熔断器是用来在低压配电系统或机械设备的供电电路中做短路保护的，在电路中出现短路是。串接在电路中的熔断器因电流产生的热量聚增是熔体熔化，从而自动分断电路。按使用对象分类，熔断器可分为一般工业用（专职人员使用）、民用及家庭用（非熟练人员使用）、以及保护半导体器件用的快速熔断器。一般工业用熔断器的最低分断能力为50ka，对熔断器的防护等级没有要求，在电路中的连接方式有螺栓连接，圆筒形插入、触刀插入等，其结构为有填料封闭管式。民用及家庭用熔断器的最低分断能力在额定电压低于240v时为60ka，在额定电按下3车位下降按钮判断3车位板是否在底层停止yn判断6车位是否有车yn3车位板下降判断5车位板来源2车位板左横移板2车位板上升判断4车位是否有板yn1车位板上升左横移板左移判断5车位是否有板yn右横移板左移图4-4 3车位下降逻辑流程图压为240500v时为25ka，对熔断器的安全性能、防护等级均有一定的要求，其结构为螺旋式。快速熔断器主要用作硅元件保护，最低分断能力为50ka，其电压等级应与硅元件使用的电压相适应，其结构有螺旋式及螺栓连接的有填料封闭管式。熔断器的选择，主要是选择熔断器的种类、额定电压、熔断器的额定电流等级和熔体的额定电流。额定电压是根据所保护电路的电压来选择的。熔体电流的选择是熔断器选择的核心。对于一台异步电动机，熔体可按下式选择： (4-1)式中, 熔体额定电流(a)； 电动机的额定电流(a)； 异步电动机起动电流(a)查表y系列异步电动机技术数据，得电机y801-4的额定电流为1.6a,起动电流倍数为6.5，所以根据电流，查表常用熔断器型号规格选择型号为rc1a-5的半封闭插入式熔断器