葛新鋒，張榮安

(1．許昌學(xué)院電子信息工程學(xué)院，河南許昌461000;2．清華機(jī)械廠，山西 長治046000)

伴隨著人民生活水平的不斷提高，社會(huì)上汽車的保有量越來越多，城市普遍存在停車難問題，汽車停放向空間發(fā)展已經(jīng)成為必然趨勢，機(jī)械式停車設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生［1，2］．在國外，機(jī)械式停車設(shè)備已有近40年的歷史，無論在技術(shù)上還是在經(jīng)驗(yàn)上都已經(jīng)成熟．我國也于上世紀(jì)90年代初開始研究開發(fā)機(jī)械式立體停車設(shè)備．按照國家標(biāo)準(zhǔn)，新建小區(qū)內(nèi)住戶與車位的配比為1∶0．8［3］，為了解決停車位數(shù)量和占地面積的問題，立體機(jī)械停車設(shè)備已被廣泛的應(yīng)用．機(jī)械式停車設(shè)備與傳統(tǒng)的地下車庫相比，有諸多方面的優(yōu)勢．首先，機(jī)械式停車設(shè)備占地空間少，傳統(tǒng)的地下車庫要有行車道，一輛車平均要占用40 m2，選用雙層機(jī)械車庫，能使地面使用率提高80%-90%［4］．其次，機(jī)械式停車設(shè)備比地下車庫更能保證車輛和行人的安全，人在車庫內(nèi)或車停不到位置時(shí)，整個(gè)停車設(shè)備不會(huì)工作，機(jī)械式停車設(shè)備可以做到人車分流．

與此同時(shí)，隨著客戶需求的不斷變化，全智能平面移動(dòng)式機(jī)械車庫的市場保有量不斷提高．由于國家現(xiàn)有行業(yè)規(guī)范規(guī)定機(jī)械式立體停車庫的停車數(shù)超過50輛時(shí)應(yīng)設(shè)防火墻或防火隔墻進(jìn)行分隔，而平面移動(dòng)機(jī)械車庫的單庫停車位數(shù)經(jīng)常大于50輛，這樣停車位和停車巷道內(nèi)應(yīng)設(shè)置防火卷簾門［5］，該防火卷簾門會(huì)將搬運(yùn)臺(tái)車的巷道導(dǎo)軌打斷，使導(dǎo)軌存在一個(gè)缺口，當(dāng)搬運(yùn)臺(tái)車沿著導(dǎo)軌橫移的時(shí)候，可能會(huì)造成很大的沖擊．為了解決這個(gè)問題，需要將該導(dǎo)軌上的缺口填上，使導(dǎo)軌平穩(wěn)通過該缺口，開發(fā)了導(dǎo)軌缺口通過裝置．

1 機(jī)械式停車設(shè)備的機(jī)械結(jié)構(gòu)和工作原理

1．1 機(jī)械結(jié)構(gòu)

圖1是機(jī)械式停車設(shè)備，巷道移動(dòng)式機(jī)械車庫的機(jī)械部分主要包括移動(dòng)平臺(tái)和搬運(yùn)臺(tái)車，移動(dòng)平臺(tái)的主要作用是實(shí)現(xiàn)車輛在不同方向的移動(dòng)，其中可以通過升降設(shè)備來實(shí)現(xiàn)車輛在垂直方向上的運(yùn)動(dòng)．其中搬運(yùn)臺(tái)車的主要功能是存放載車板，一般情況下是兩層或多層，其主要構(gòu)成為鋼架，此外還有一些輔助部件，主要有保險(xiǎn)鉤以及承載滾道等．

圖1 機(jī)械式停車設(shè)備

1．2 工作的原理

存車流程:按下存車按鈕選擇車位，移動(dòng)平臺(tái)就會(huì)在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下沿著軌道橫向移動(dòng)，到達(dá)指定的位置后，提升電機(jī)開始正轉(zhuǎn)，提升架垂直向上運(yùn)動(dòng)，到位之后橫移電機(jī)進(jìn)行反轉(zhuǎn)，到達(dá)指定位置后，推拉銷在橫移鏈輪的帶動(dòng)之下做圓周運(yùn)動(dòng)，在此過程中實(shí)現(xiàn)推拉銷的上下垂直運(yùn)動(dòng)，并且實(shí)現(xiàn)了和推拉鉤的嚙合．當(dāng)推拉銷運(yùn)動(dòng)到鏈輪頂端之后開始做水平運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)推拉鉤以及移動(dòng)臺(tái)車水平方向上運(yùn)動(dòng)，到達(dá)位置后，驅(qū)動(dòng)提升電機(jī)反方向運(yùn)動(dòng)，移動(dòng)臺(tái)車垂直向下運(yùn)動(dòng)，到達(dá)位置之后，移動(dòng)臺(tái)車驅(qū)動(dòng)電機(jī)反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)橫向反方向運(yùn)動(dòng)，到達(dá)指定位置后電機(jī)停止，移動(dòng)臺(tái)車移出．汽車停到移動(dòng)臺(tái)車后，橫移機(jī)構(gòu)開始運(yùn)動(dòng)，到位后停止運(yùn)動(dòng)，然后進(jìn)行垂直方向和橫向的運(yùn)動(dòng)，最終回到原來的位置，完成存車的過程．

取車流程:按下取車按鈕后，系統(tǒng)就會(huì)按照上述步驟進(jìn)行反向操作，實(shí)現(xiàn)車輛的取出過程．

2 機(jī)械式停車設(shè)備導(dǎo)軌通過裝置的組成和原理

導(dǎo)軌缺口通過裝置主要由電動(dòng)推桿，電動(dòng)推桿固定架、中間活動(dòng)軌道、插銷、彈簧、軌道滑塊、側(cè)面止擋板、鋼絲繩等組成．電動(dòng)推桿和彈簧提供動(dòng)力，軌道滑塊為形成中間活動(dòng)軌道的滑動(dòng)軌道，側(cè)面止擋板對(duì)中間活動(dòng)軌道起側(cè)向支撐作用．鋼絲繩是為了防止中間活動(dòng)軌道被彈射出后傷人．該裝置的組成如圖2所示．

導(dǎo)軌缺口通過裝置通過插銷、側(cè)面止擋板、軌道滑塊的相互作用，將中間活動(dòng)軌道安裝在兩端的固定軌道上．當(dāng)處于平常狀態(tài)時(shí)，中間活動(dòng)軌道將軌道缺口堵上，保證軌道面平整，使搬運(yùn)臺(tái)車走行輪能夠平穩(wěn)通過;當(dāng)車庫內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，消防裝置報(bào)警，傳感器起作用，電動(dòng)推桿拉動(dòng)插銷，插銷被拉開后，中間活動(dòng)軌道被彈簧彈射出來，留出軌道缺口，使防火卷簾門能通過軌道缺口毫無阻礙的下降到底部，將停車位區(qū)域隔開，形成防火分區(qū)．

圖2 導(dǎo)軌通過裝置結(jié)構(gòu)組成

3 導(dǎo)軌缺口通過裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算

從圖1可以看出，該機(jī)構(gòu)計(jì)算中間活動(dòng)軌道與固定軌道的摩擦力、彈簧彈力、插銷與中間活動(dòng)軌道的摩擦力、電動(dòng)推桿拉力．主要設(shè)計(jì)如下．

(1)活動(dòng)塊與導(dǎo)軌之間的摩擦力計(jì)算

中間活動(dòng)軌道重量為G1=29．5*9．8=289．1 N．查表得［6］，中間活動(dòng)軌道與導(dǎo)軌之間的摩擦系數(shù)為 0．15(鋼與鋼)．中間活動(dòng)軌道的摩擦力F1=G1*0．15=289．1*0．15=43．3 N．

(2)彈簧彈力

壓縮彈簧采用彈簧中徑D=28 mm，材料直徑d=3 mm，總?cè)?shù)32，有效圈數(shù)30，彈簧剛度P=1．21 N/mm．初始?jí)嚎s長度為180 mm．

因此初始?jí)嚎s彈簧彈力為T1=180*1．21=217．8 N．

(3)彈簧對(duì)插銷的摩擦力

彈簧壓力T1=217．8 N．

插銷與中間活動(dòng)軌道的摩擦因數(shù)［7］為0．15．

插銷與中間活動(dòng)軌道之間的摩擦力為F2=217．8*0．15=32．67 N．

(4)電動(dòng)推桿

從上面可以知道，若選擇合適的電動(dòng)推桿，則要求電動(dòng)推桿的拉力大于插銷與中間活動(dòng)軌道之間的摩擦力即可．因此可選某品牌的電動(dòng)推桿，保證至少安全系統(tǒng)為2倍．

4 結(jié)語

以上是導(dǎo)軌缺口通過裝置的基本組成和設(shè)計(jì)說明，該裝置在平常狀態(tài)時(shí)能夠保證搬運(yùn)臺(tái)車的順利通過，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)能夠讓卷簾門順利落到地下，形成防火分區(qū)．為了降低成本，該裝置的動(dòng)力機(jī)構(gòu)還可以采用電磁鐵，不過由于電磁鐵在初始階段的拉力較小，必須要求電磁鐵的額定拉力是插銷與中間活動(dòng)軌道之間的摩擦力的5倍以上．

［1］ 鄭興忠．機(jī)械式立體車庫的火災(zāi)特點(diǎn)分析及危險(xiǎn)性研究［J］．山東理工大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2012，26(2):103-105．

［2］ 付翠玉，關(guān)景泰．立體車庫發(fā)展的現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)［J］．機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2005(9):156-157．

［3］ 中華人民共和國建設(shè)部．2000年小康型城市住宅示范小區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則［S］．北京:中國建筑工業(yè)出版社，2000．

［4］ 丑 洋．機(jī)械式立體車庫應(yīng)用及發(fā)展前景［J］．西安文理學(xué)院學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2012，15(3):81-83．

［5］ GB50067-2014汽車庫、修車庫、停車場設(shè)計(jì)防火規(guī)范［S］．北京:中國計(jì)劃出版社，2014．

［6］ 成大先．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］．北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2008．

［7］ 張質(zhì)文．起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］．北京:中國鐵路出版社，1998．