陳力華 王達 趙崴 胡壽棟

摘 要：深入分析了某PPY型智能立體車庫出入口轉(zhuǎn)盤對中裝置在多塵及雨雪天氣情況下的常見故障，結(jié)合該故障的常規(guī)解決方案，提出了通過對PPY型智能立體車庫出入口對中裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計進行改進的建議，該改進建議可以更好地解決轉(zhuǎn)動阻力過大甚至輥子卡死的技術(shù)問題，以降低設(shè)備故障率，延長對中裝置關(guān)鍵零部件使用年限，節(jié)約運維與人力資源成本，提升用戶體驗效果。

關(guān)鍵詞：智能立體車庫;PPY;對中裝置;故障;改進

0 引言

隨著人們生活水平的日益提高，我國的汽車保有量正迅速增長，城市中停車難的現(xiàn)象愈演愈烈，已成為日益凸顯的社會問題[1]。為了更好地利用城市空間，智能立體車庫應(yīng)運而生。智能立體車庫具有空間利用率高、安全快捷等特點，廣泛應(yīng)用于一些停車難題非常突出的地點[2]，已逐漸成為解決停車難問題最為有效、合理和科學(xué)的途徑。機械式立體車庫是利用車輛之外的搬運裝置或提升設(shè)備來完成車輛的橫移、存取過程的機械設(shè)備，屬于特種設(shè)備類。我國常見智能立體車庫庫型有升降橫移類、簡易升降類、筆直循環(huán)類、水平循環(huán)類、多層循環(huán)類、平面移動類、巷道堆垛類、筆直升降類和轎車專用升降機等九大類，如圖1所示[3]。各類型區(qū)別主要在于主體鋼結(jié)構(gòu)框架的排列組合、提升傳動系統(tǒng)配合等方面，其安全防護以及電氣控制的運行原理基本相似[4]。

本文將結(jié)合某PPY型智能立體車庫在多塵及雨雪天氣情況下的常見故障進行深入探討，為進一步解決車庫出入口對中裝置故障提供思路。

1 PPY型智能立體車庫簡介

PPY型智能立體車庫是在同一水平層上通過搬運器平面移動汽車或載車板，實現(xiàn)汽車存取的機械式停車設(shè)備，設(shè)備內(nèi)利用激光測距來行走定位，采用光通信無線信號傳送，變壓變頻驅(qū)動和微機控制方式使整座車庫實現(xiàn)低振動、低噪聲、低成本和高效率運行[5]。車庫可內(nèi)置自動升降旋轉(zhuǎn)裝置，配以先進的導(dǎo)航指示，無須司機倒車，自動化程度高。該類型車庫具有系統(tǒng)集成化水平高、運行效率高、成本相對低、搬運速度快等特點，有著其他類型車庫無法比擬的技術(shù)優(yōu)勢。

該類型立體車庫是通過自動升降裝置的垂向運動、自動旋轉(zhuǎn)裝置的圓周運動、自動搬運裝置的水平運動來完成車輛存取的自動化程度較高的機械式立體車庫。設(shè)備采用全自動化的智能控制系統(tǒng)，系統(tǒng)由一臺升降機、一臺搬運汽車的機器人、一臺平移臺車、一個旋轉(zhuǎn)盤組成。機器人負(fù)責(zé)把出入口或泊位的汽車運送到臺車上，臺車將機器人和汽車一起運至升降機處，升降機將汽車運至目標(biāo)層，最后再由機器人將車搬運至車位或出入口完成存取車。駕駛員僅需將車停到出入口自動旋轉(zhuǎn)盤上，即可離開，存取車全過程均由系統(tǒng)自動完成。

2 PPY型智能立體車庫運行流程

在存取車過程中，首先將汽車開到車庫出入口的旋轉(zhuǎn)臺上，駕駛員根據(jù)語音系統(tǒng)的引導(dǎo)，將汽車停到指定位置，鎖好車后，到車庫外操作屏刷卡存車。刷卡后，系統(tǒng)開始工作，車庫自動門關(guān)閉到位后，旋轉(zhuǎn)盤動作，在調(diào)整車輛方向的同時，利用自動對中裝置使車輛自動地處于旋轉(zhuǎn)盤的絕對中間位置，保證了搬運機器人能順利進入車輛下方將車輛抬起。因此，對中裝置的重要性不言而喻。

對中裝置由驅(qū)動電機、同步齒輪、直線齒條、傳動塊、對中塊、直線導(dǎo)軌和輥子組成。對中裝置動作時，與驅(qū)動電機連接的同步齒輪帶動卡在齒輪上的左右側(cè)兩根直線齒條，與齒條連接的遠(yuǎn)電機側(cè)傳動塊帶動對中塊同步運動，與對中塊連接的直線導(dǎo)軌保證了對中塊的直線運動，將停在對中輥子上的輪胎推動直至車身在轉(zhuǎn)盤的正中位置后完成對中。其中，車輛對中成功與否，輥子起到了至關(guān)重要的作用。

輥子裝置采用一根長30 cm、厚5 mm、直徑57 mm的鋼柱，鋼柱兩側(cè)距離邊緣1 cm處為兩個軸承用卡簧固定的裝置，兩個軸承中心穿有一根金屬桿，用于支撐卡在出入口轉(zhuǎn)盤上固定。當(dāng)對中塊推動輪胎時，輪胎與輥子的摩擦力帶動輥子轉(zhuǎn)動，輥子的靈活轉(zhuǎn)動保證了對中動作的順利完成。在多塵及雨雪天氣情況下，確保輥子靈活轉(zhuǎn)動的兩個軸承經(jīng)常因車輛輪胎夾帶的灰塵、泥土及雨水或雪塊而出現(xiàn)灰塵堆積、冰凍銹蝕等問題，導(dǎo)致輥子轉(zhuǎn)動靈活性下降，輥子與輪胎的滾動摩擦將向滑動摩擦轉(zhuǎn)換，對中塊驅(qū)動電機超負(fù)荷運轉(zhuǎn)，當(dāng)輪胎與輥子的摩擦力超過電機額定扭矩時，設(shè)備啟動故障報警機制，控制系統(tǒng)將阻止設(shè)備運轉(zhuǎn)，即故障報停。

3 技術(shù)故障分析

造成以上設(shè)備故障的主要原因之一在于對中裝置輥子初始設(shè)計存在技術(shù)缺陷，帶動輥子轉(zhuǎn)動的中軸兩端存在間隙，為灰塵、泥土及雨水或雪塊的淤滯創(chuàng)造了機會，特別是在氣候干燥、環(huán)境灰塵大、冬季多雪的西北或東北等地，在設(shè)備運行過程中，受到環(huán)境條件影響，雪后車輛輪胎會夾帶混合雪土，當(dāng)對中塊推動輪胎進行車輛對中時，輪胎上附著的雪土混合物掉落在輥子上堆積，就會引起軸承內(nèi)部滾珠進灰或進雪水，導(dǎo)致軸承轉(zhuǎn)動阻力增大甚至不轉(zhuǎn)，致使輥子無法轉(zhuǎn)動。而在寒冷季節(jié)，車庫門開啟、關(guān)閉過程中，出入口內(nèi)外冷暖空氣對流會形成瞬間溫差，軸承進水后，對流冷空氣將使流入軸承間隙的雪水形成冰凍。出現(xiàn)此種情況后，對中塊推動輪胎時，輥子就會停轉(zhuǎn)，設(shè)備報警，無法運行。如此類故障頻發(fā)，極易燒毀熱繼電器，甚至造成電機損毀。解決該故障必須對損壞部件進行更換，此項操作增加了零部件更換的經(jīng)濟成本、時間成本和人力成本，頻繁的設(shè)備維修停用還會直接影響用戶體驗，使產(chǎn)品口碑受到影響。

4 解決方案

常見的解決辦法通常為定期對輥子軸承進行清理。清理時要將輥子整體拆下，首先拆開自動旋轉(zhuǎn)盤蓋板，將固定蓋板的小螺絲依次擰出，然后取出固定軸承的卡簧，取出軸承，用軸承專用清洗劑進行清洗，清洗完成后加軸承專用油保證內(nèi)部滾珠的潤滑度，確保軸承轉(zhuǎn)動靈活，然后將軸承重新裝入輥子，再將輥子復(fù)位，清理完成。每個出入口由前對中裝置和后對中裝置組成，每個對中裝置配有兩個輥子組，每個輥子組由8個輥子組成，每個輥子配有2個軸承，那么一個出入口有64個輥子軸承需要定期清理，每次清理耗費16瓶清洗劑、1瓶專用軸承潤滑油，耗時約2個工作日，且設(shè)備檢修過程中不能運行，這將給進出共用一個出入口的車庫造成直接經(jīng)濟損失。而且這種解決辦法也只是解決了軸承進灰堆積、進雜物、進水生銹的問題，對于冬季的溫差變化導(dǎo)致結(jié)冰的情況仍無法解決。

另一種解決辦法是采取不定期清理的方式，僅針對旋轉(zhuǎn)不靈活的輥子進行單獨更換，每半月進行一次靈活度檢查，更換不靈活的輥子軸承，或直到對中報警再進行更換。同樣要將蓋板拆開，再將輥子取出，把舊的軸承更換成新的。這樣更換周期不規(guī)律，容易造成設(shè)備在使用過程中出現(xiàn)問題，這時設(shè)備已無法運行，必然影響客戶取車，造成不良影響，出現(xiàn)經(jīng)濟損失。

以上兩種解決辦法都嚴(yán)重影響了設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)，給用戶帶來了不便。

5 改進建議

鑒于以上常規(guī)解決方案的技術(shù)缺點，建議對對中裝置中輥子的結(jié)構(gòu)進行改進，可以更好地延長零部件使用壽命，降低故障率，改善用戶體驗效果。現(xiàn)有的兩個軸承裝配位置距離圓柱邊緣約5 mm，安裝卡簧后剩余空間距離約4 mm。如將軸承安裝位置向里面調(diào)整，在輥子兩側(cè)增加金屬或者塑料密封蓋，可以更好地確保避免原設(shè)計中輥子兩端無防護導(dǎo)致的泥灰侵入問題。改進后的輥子不但可以保留原有的能靈活取出固定軸承卡簧的優(yōu)點，便捷地完成清洗、上油、保護等操作，而且成功消除了軸承易進灰堆積、進雜物、進水生銹的缺陷，冬季溫差變化導(dǎo)致的結(jié)冰問題也可以得到很好的緩解。同時，較不定期更換軸承，極大地節(jié)約了零部件更換成本與人力資源，最重要的是，可以一定程度上降低故障發(fā)生率，減少對客戶正常使用的影響，節(jié)約時間成本，減少經(jīng)濟損失。

6 結(jié)語

綜上，通過對該PPY型智能立體車庫出入口轉(zhuǎn)盤對中裝置在多塵及雨雪天氣情況下常見故障的深入分析，結(jié)合該故障的常規(guī)解決方案，本文建議對輥子的設(shè)計結(jié)構(gòu)進行改進，從源頭上降低故障發(fā)生率。該技術(shù)方案的改進，能在原有設(shè)計的基礎(chǔ)上，盡可能減少輥子軸承泥灰侵入及雨雪結(jié)冰的可能，能夠更便捷地實現(xiàn)軸承潤滑，以降低設(shè)備故障率，延長對中裝置關(guān)鍵零部件使用年限，節(jié)約運維與人力資源成本，提升用戶體驗效果。

[參考文獻]

[1] 陳小瓊.立體車庫智能控制系統(tǒng)設(shè)計與研究[J].機電信息，2020（33）：90-91.

[2] 鄭建全.基于PLC的垂直循環(huán)式立體車庫控制系統(tǒng)設(shè)計[J].機電信息，2019（21）：128-129.

[3] 杭州西子智能停車股份有限公司.產(chǎn)品中心[EB/OL].[2021-05-08].http：//www.xiziiparking.com/products.

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[4] 林旺陽.平面移動式立體車庫關(guān)鍵技術(shù)研究[D].廣州：華南理工大學(xué)，2016.

[5] 劉小華.帶環(huán)箍層鋼框架立體停車結(jié)構(gòu)靜力及動力性能研究[D].長沙：湖南大學(xué)，2013.

收稿日期：2021-05-12

作者簡介：陳力華（1993—），男，吉林四平人，助理工程師，研究方向：電氣工程及其自動化。