一種機械式停車設備導軌缺口通過裝置的設計

葛新鋒，張榮安

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

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

與此同時，隨著客戶需求的不斷變化，全智能平面移動式機械車庫的市場保有量不斷提高．由于國家現有行業規范規定機械式立體停車庫的停車數超過50輛時應設防火墻或防火隔墻進行分隔，而平面移動機械車庫的單庫停車位數經常大于50輛，這樣停車位和停車巷道內應設置防火卷簾門［5］，該防火卷簾門會將搬運臺車的巷道導軌打斷，使導軌存在一個缺口，當搬運臺車沿著導軌橫移的時候，可能會造成很大的沖擊．為了解決這個問題，需要將該導軌上的缺口填上，使導軌平穩通過該缺口，開發了導軌缺口通過裝置．

1 機械式停車設備的機械結構和工作原理

1．1 機械結構

圖1是機械式停車設備，巷道移動式機械車庫的機械部分主要包括移動平臺和搬運臺車，移動平臺的主要作用是實現車輛在不同方向的移動，其中可以通過升降設備來實現車輛在垂直方向上的運動．其中搬運臺車的主要功能是存放載車板，一般情況下是兩層或多層，其主要構成為鋼架，此外還有一些輔助部件，主要有保險鉤以及承載滾道等．

圖1 機械式停車設備

1．2 工作的原理

存車流程:按下存車按鈕選擇車位，移動平臺就會在電機的驅動下沿著軌道橫向移動，到達指定的位置后，提升電機開始正轉，提升架垂直向上運動，到位之后橫移電機進行反轉，到達指定位置后，推拉銷在橫移鏈輪的帶動之下做圓周運動，在此過程中實現推拉銷的上下垂直運動，并且實現了和推拉鉤的嚙合．當推拉銷運動到鏈輪頂端之后開始做水平運動，帶動推拉鉤以及移動臺車水平方向上運動，到達位置后，驅動提升電機反方向運動，移動臺車垂直向下運動，到達位置之后，移動臺車驅動電機反轉，實現橫向反方向運動，到達指定位置后電機停止，移動臺車移出．汽車停到移動臺車后，橫移機構開始運動，到位后停止運動，然后進行垂直方向和橫向的運動，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，系統就會按照上述步驟進行反向操作，實現車輛的取出過程．

2 機械式停車設備導軌通過裝置的組成和原理

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

導軌缺口通過裝置通過插銷、側面止擋板、軌道滑塊的相互作用，將中間活動軌道安裝在兩端的固定軌道上．當處于平常狀態時，中間活動軌道將軌道缺口堵上，保證軌道面平整，使搬運臺車走行輪能夠平穩通過;當車庫內發生火災時，消防裝置報警，傳感器起作用，電動推桿拉動插銷，插銷被拉開后，中間活動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，將停車位區域隔開，形成防火分區．

圖2 導軌通過裝置結構組成

3 導軌缺口通過裝置的設計計算

從圖1可以看出，該機構計算中間活動軌道與固定軌道的摩擦力、彈簧彈力、插銷與中間活動軌道的摩擦力、電動推桿拉力．主要設計如下．

(1)活動塊與導軌之間的摩擦力計算

中間活動軌道重量為G1=29．5*9．8=289．1 N．查表得［6］，中間活動軌道與導軌之間的摩擦系數為 0．15(鋼與鋼)．中間活動軌道的摩擦力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，總圈數32，有效圈數30，彈簧剛度P=1．21 N/mm．初始壓縮長度為180 mm．

因此初始壓縮彈簧彈力為T1=180*1．21=217．8 N．

(3)彈簧對插銷的摩擦力

彈簧壓力T1=217．8 N．

插銷與中間活動軌道的摩擦因數［7］為0．15．

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

(4)電動推桿

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

4 結語

以上是導軌缺口通過裝置的基本組成和設計說明，該裝置在平常狀態時能夠保證搬運臺車的順利通過，當發生火災時能夠讓卷簾門順利落到地下，形成防火分區．為了降低成本，該裝置的動力機構還可以采用電磁鐵，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軌道之間的摩擦力的5倍以上．

［1］ 鄭興忠．機械式立體車庫的火災特點分析及危險性研究［J］．山東理工大學學報:自然科學版，2012，26(2):103-105．

［2］ 付翠玉，關景泰．立體車庫發展的現狀與挑戰［J］．機械設計與制造，2005(9):156-157．

［3］ 中華人民共和國建設部．2000年小康型城市住宅示范小區規劃設計導則［S］．北京:中國建筑工業出版社，2000．

［4］ 丑 洋．機械式立體車庫應用及發展前景［J］．西安文理學院學報:自然科學版，2012，15(3):81-83．

［5］ GB50067-2014汽車庫、修車庫、停車場設計防火規范［S］．北京:中國計劃出版社，2014．

［6］ 成大先．機械設計手冊［M］．北京:化學工業出版社，2008．

［7］ 張質文．起重機設計手冊［M］．北京:中國鐵路出版社，1998．