居民用立體車庫設計

智惠

摘要：本文根據(jù)現(xiàn)在市場已存在的立體車庫為考察對象，分析了現(xiàn)有立體車庫的優(yōu)缺點，從中選取垂直升降類作為樣板，對其進行改善。從叉車內門架及叉架得到啟示，車輛的升降即采用仿叉車內門架及叉架結構提升車輛及載車板，將車輛放入八邊形十層的立體塔式車庫中，其中八邊形每一邊對應兩個車位。本文所設計的立體車庫可以滿足同時存取八輛車，高效方便，節(jié)省空間，可以滿足同一小區(qū)居民在同一時間內需要大量存取車的要求。

關鍵詞：垂直升降類立體車庫；叉車內門架；八邊形

隨著我國當前經(jīng)濟的高速發(fā)展，人民生活水平的逐漸提升，越來越多的家庭有能力和必要進行機動車的購置，但機動車日益增長，土地資源卻日趨緊張，導致了現(xiàn)在“停車難”的問題，而立體車庫是目前解決這一問題的行之有效的方法，所以目前我國的立體停車設備行業(yè)發(fā)展迅速。在國家質量監(jiān)督檢查檢疫總局頒布的《特種設別目錄》中，將立體車庫分為“升降橫移類機械式停車設備，垂直循環(huán)類機械式停車設備，多層循環(huán)類機械式停車設備，平面移動類機械式停車設備，巷道堆垛類機械式停車設備，水平循環(huán)類機械式停車設備，垂直升降類機械式停車設備，簡易升降類機械式停車設備，汽車專用升降機類停車設備”這九大類。

1目前國內現(xiàn)狀

目前市場上占有率多的是升降橫移類、平面移動類、巷道堆垛類和垂直升降類（圖1-4），這四類采用率多，而且更適合大型化發(fā)展。

其中第一類車庫選取的是跨梁式設計的結構，同樣的空間可以存放更多的車輛，且存取方便，通過PLC對整體進行控制，空載或帶車輛情況下的通過托運托盤在通道內垂直升降和水平橫移，實現(xiàn)車輛在立體車庫內的存取。這種立體車庫采用模塊化設計，所以結構配置會相對靈活，而且規(guī)模可大可小，造價較低。但是每組設備里需留一個車道，不能多個車輛同時作業(yè)，必須前一輛車存取完后再進行下次操作，比較浪費時間。

平面移動類車庫具有獨立的車臺和升降機，且相互之間沒有關聯(lián)可以獨立工作，減少了車輛出入庫擁堵的現(xiàn)象，停車規(guī)模較大，當部分區(qū)域發(fā)生故障的時候，不影響其他區(qū)域的正常運行，可以同時兩臺車出庫。但是存取車輛時間較長，且耗電量較大。

巷道堆垛類立體車庫受地點因素的限制較小，可以建在地下，對空間的整體利用性更強，在進行存取車時是同升同降的，使得車輛出入庫效率較高，一般采用全封閉管理，整個過程全自動完成，可以充分保證人、車安全，可靠性高。但是設備相對比較復雜，運動起來噪聲會相對比較大，故障率較高。

垂直升降類立體車庫占地少，容量大，平均每輛車占地面積小，可提供多個車位進出口，存取車等待時間短，智能化程度高，操作簡單方便，空間利用率較高。但是故障率比較高，每次僅能完成一次取車任務，不能同時完成或逐步同時進行任務，如果需要多人存取等待時間較長。

基于此，本文所設計的居民用的立體車庫會綜合以上立體車庫優(yōu)點，選擇垂直升降類立體車庫作為基本載體，對其存取車時長進行改善。

2工作原理

垂直升降類汽車停車庫的工作原理是依靠提升機的帶動承載結構的升降運動和橫移運動的合成作用，完成車輛的進入庫工作，主要動力設備是提升機，垂直升降類汽車停車庫有時也被叫做塔式立體停車庫，其完成出入庫的具體操作過程主要為：存車時，駕駛員將車輛開入車庫入口處，人員撤離，根據(jù)控制系統(tǒng)的旋轉汽車或者載車板至合適方向，提升機帶動承載機構將車輛或者載車板提升到相應高度，接下來再通過提升機的橫移設備完成車輛的橫移運動，進而使車輛停在固定停車位；同樣，當取車時，則是利用橫移設備先使車輛完成橫移運動，到達提升機設備上，繼而進行下降，到達車輛出口處時，旋轉方向使車頭向外，打開車庫門，駕駛員將車開走。

居民區(qū)所設計的立體車庫應該滿足能快速同時提取多個車輛的要求，因為每天小區(qū)居民的上下班時間會相對比較集中，所以在上下班時間里需要同時提取多個車輛，以適應小區(qū)居民的要求，同時多個車輛的存取之間也不要有過多干涉，基于此，本文設計了一款專門用于小區(qū)居民的立體車庫。

本文所設計的居民用立體車庫（圖5）為正八面體結構，每層可容納16輛汽車，最寬處28米，共十層，總高度27米，八面體每個對應邊外圈長12米，內圈長6米。最下層為存取車盤，向上五層每層層高2.6米，可放置車體本身較高的車輛，例如越野車等，再上四層每層層高2.15米，可以存放車體本身不是很高的車輛，比如轎車。每個停車位上均有載車板以及相配的自動控制部分，為防止車輛下墜，加裝立體車庫防墜裝置，同時，為了防止車輛放置時震動對車體造成的影響，增加相應的防震裝置。立體車庫中部由八根類似于叉車內門架的結構來支撐，保證叉架的提升、運輸、放置車輛。叉架從底層將車體連同載車板一同提起，通過液壓裝置略向內傾斜，以保證車輛不會脫離載車板。當叉架根據(jù)控制系統(tǒng)的控制將車輛運送至相應樓層時，液壓系統(tǒng)向前推動，將叉架前伸，向外傾斜，將車輛連同載車板一起放入相應樓層中，八面體每一邊設計成可同時容納兩輛車的設計，故當車進入相應樓層時，八邊形樓層中每個邊的傳送帶會將車停到相應的的停車位中。取車時候過程相反。這樣的做法，可以同時提取八輛汽車，而并非如同現(xiàn)在立體停車庫的，只能單個車輛進入或者提出。大大提高了取車效率，滿足了小區(qū)居民相對集中的存取車的要求。

在梁的設計中，梁的剛度和強度對截面設計起控制作用。安全性是設計車庫系統(tǒng)時所應注意到的首要因素，因此設計時先需對整個系統(tǒng)的穩(wěn)定及安全予以分析。在進行梁的截面設計時，梁的強度應該得到足夠的保證，腹板宜選擇高度較高且較薄的板，同時需要系統(tǒng)的安全性，在選擇翼緣板時，需要使用同時滿足寬、薄條件的翼緣板。通常當翼緣板在應力作用下時，翼緣板和腹板可能會超出自身承載能力發(fā)生變形現(xiàn)象，此時梁不再具備整體穩(wěn)定性。當出現(xiàn)此種情形時，梁不再是一個全部整體都在工作的狀態(tài)，只有部分梁仍在進行有效工作，導致系統(tǒng)的穩(wěn)定性降低，承載能力也欠佳，此時為了滿足系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性可以利用的措施一般有加厚腹板、翼緣板或設置加強肋。

立體車庫鋼結構主體骨架由立柱、橫梁、縱梁及附屬裝置等構成，其立柱的連接是依靠螺栓和底座完成的，其他鋼梁的連接則是通過焊接方式或者螺栓之間連接的方式。立柱在力的作用下會產(chǎn)生相應扭矩，此時的力，扭矩則包含壓應力和部分剪應力；縱梁所受的力主要是在拉伸作用下形成的拉應力及彎曲應力；側面也具有橫梁結構，且作用在其上的拉應力和剪應力相比其他橫梁都較小。立體車庫的各部分需要有極高的強度和剛度，這是出于降低振動頻率以提高系統(tǒng)整體穩(wěn)定性的目的。

3組成裝置

液壓提升：采用液壓傳動，提升過程保證叉架處于先加速，再勻速，后減速，直至到達預定位置停止。對于液壓提升，優(yōu)點是結構相對緊湊，對系統(tǒng)的反應迅速，受外界因素影響小，精度高誤差小、穩(wěn)定性強、運用范圍廣、可對系統(tǒng)本身起到冷卻潤滑作用、安全性高等；與之相應的，液壓提升也有各自弊端：成本不菲、系統(tǒng)要求完全密封、有油液污染的可能、能源傳輸不便。

防墜落裝置：防墜落裝置是固定在立體停車設備上，用來防止車輛或者載車板在靜態(tài)下的意外墜落的裝置。防墜落裝置在升降式立體車庫起著關鍵作用，可以在傳動裝置出現(xiàn)損害時保障系統(tǒng)安全，減少事故發(fā)生帶來的危害。新版的《機械式停車設備通用安全要求》（GB 17907-2010）中明確規(guī)定，“搬運器（或載車板）運行到位后，若出現(xiàn)意外，有可能使搬運器或載車板從高處墜落時，應設置防墜落裝置”。本設計當中防墜落裝置采用的是最常見的機械+電磁鐵式。采用一個電磁鐵拖動兩個安全掛鉤的方式。綜合了純電磁鐵式防墜落裝置以及純龍門架防墜落裝置的優(yōu)點，本身結構特點為：首先選用龍門架代替了后部的電磁鐵，降低了故障的發(fā)生概率。同時在前部則是采用電磁鐵代替了龍門架，拓展了入口處的空間，加快了車輛的進入庫速度。但是，這種結構也有缺點，對于多層的升降橫移車庫而言，這種裝置是否合法還存在疑問。

存取部分：存取部分仿照叉車的前叉，用兩個前叉直接承受全部貨重，完成對車輛的叉取，升降，放置等工序。前叉架由鋼板焊接構成，具有滾輪組，門夾內側具有上下方向的槽型軌道，內門架有兩個槽型作為立柱和棟梁組焊的框架結構。下部鉸接在立柱的驅動橋上，借助于傾斜液壓缸的作用，門架可在前后方向傾斜一定角度。門架前傾為了裝卸車輛方便，后傾的目的是當前叉架運行時，使貨叉上的車輛不至于滑落。

減震裝置：載車板底部裝有減振裝置，當載車板下降時工作，起減振、緩沖的作用，確保車輛在下降時的安全。

4主要零件有限元分析

對承重梁進行有限元分析，分析結果如圖所示：

5結語

本文中的居民用立體車庫設計共十層，底層用于存取車，從第二層以上均采用八邊形設計，每邊可存放兩輛汽車，每層可以同時存放16輛車，八邊形每個對應邊采用仿叉車中內門架以及叉架結構提升車輛，可以同時做到八輛車的存取過程，互不干涉，存取效率高，可以滿足居民存取車時間相對集中的要求，可以同時兼顧節(jié)省空間，又快捷高效提車的要求，適合推廣。