PSH6立體車庫主要構件的選擇及校核

于長有　張　麗

（蕪湖職業(yè)技術學院機械工程學院　安徽蕪湖　241000）

立體車庫具有較高的單位容積率，可以有效緩解“停車難”問題[1]，建立大、中型立體車庫成為當前醫(yī)院、酒店、旅游景點等汽車密集場所解決“停車難”的首選舉措，其中以中型車庫PSH6最為廣泛，通常其結構、尺寸如圖一所示。PSH6為升降橫移類停車設備，工作原理為頂層車臺使用升降馬達工作，提升載車板及車輛；中間二、三、四、五層車臺既能實現(xiàn)升降又能橫移動作，地面層車臺實現(xiàn)單一橫移功能[2,3]。通過電控程序的合理設定，達到自動存取車的目的，使有限的停車空間可倍數(shù)停放車輛。

圖一　PSH6立體車庫結構尺寸圖

一、升降速度設計計算

（一）載荷條件說明。載車板自重W1=500kg；載車重W2=2000kg

（二）選用傳動系統(tǒng)說明。

圖二　傳動原理圖

（三）提升電機采用停車設備專用馬達。二、三層擬選用升降馬達型號：IPL50-2200-90S3B，規(guī)格：AC380V、50Hz、2.2kW，減速比1/90，輸出軸轉速(nv)15rpm，輸出軸額定扭距120.78kgf.m，制動力率172%；四、五、六層擬選用升降馬達型號：IPL50-3700-60S3B，規(guī)格：AC380V、50Hz、3.7kW，減速比 1/60，輸出軸轉速(nv)23rpm，輸出軸額定扭距151.58kgf.m，制動力率176%。

（四）卷筒及鏈輪直徑選定。卷筒直徑（D1）:φ246mm；馬達端鏈輪直徑（D2）：φ122mm（#80-2R-15T）；傳動軸側大鏈輪直徑（D3）：φ324mm（#80-2R-40T）則二、三車臺提升速度 v1為：

四、五、六車臺提升速度v2為：

二、提升馬達扭力及功率校核

提升總重W=W1+W2=2500kg。

（一）四、五、六層馬達扭力校核。大主軸所承受的扭力通過D2及D3兩對鏈輪傳動，傳到馬達軸之扭矩：

因為馬達的額定扭力為151.58kgf.m，大于M1，所以符合要求。

（二）四、五、六層馬達功率校核。四、五、六層實際需要功率

馬達選用功率為3.7kw大于實際需要功率P2，功率符合要求。

（三）二、三層馬達功率校核。二、三層實際需要功率

馬達選用功率為2.2kw大于實際需要功率P1，功率符合要求。

三、橫移速度及橫移馬達選型

擬橫移馬達選用型號：CLPK22020603，規(guī)格：AC380V，50Hz，0.2kW，減速比 1/50，輸出軸轉速(nv)29rpm，輸出軸額定扭距12.23kgf.m，制動力率176%；

橫移鏈輪：分度圓直徑（D4）:φ106.52mm，橫移車臺板重：W3=500kg，摩擦系數(shù) μ：=0.04

（一）橫移速度。

（二）橫移車臺需扭矩。

已知輸出軸額定扭距：12.23kgf.m大于MK符合要求。

（三）橫移車臺所需馬達功率。

已知選用馬達功率為0.2kw大于PK符合要求。

四、鋼絲繩的選用及校核

選用的鋼絲繩直徑為：φ9.2(6×19+Fc)，其抗拉強度79.60KN=8060kgf。載車板采用四點吊掛，每一吊點采用一根鋼絲繩；汽車重量采用前后6：4分配；則每根鋼絲繩所受的最大靜載為：

鋼絲繩的安全系數(shù)為：n=8060kgf/725kgf≈11＞7。根據(jù)GB17907準無人式停車設備鋼絲繩的安全系數(shù)為7倍以上，符合設備要求。

五、立柱、支撐梁的選用及校核

選用立柱材料：方管 200×200×8（Q235B），支撐梁材料：H250×125×6×9（Q235B）。

（一）立柱的校核。立柱主要受壓應力和部分剪切力，其中剪切力對其影響較小，主要分析立柱在壓應力作用下的受力情況[5，6]，即主要考慮立柱的壓桿穩(wěn)定性。前立柱為等截面立柱，受壓靜力，前立柱受力狀態(tài)簡化如圖三所示。壓桿的穩(wěn)定條件為：

式中:Pc為臨界載荷，P為工作載荷，n為安全系數(shù)，nw為許用安全系數(shù)。

圖三　前立柱受垂直力簡圖

該工況下的立柱屬于細長桿或大柔度桿，按歐拉公式計算臨界載荷Pc，即

式中：E為彈性模量，取值206×105N/cm2；慣性矩；l為壓桿的全長，取950cm；μ為壓桿的長度系數(shù)，因為立柱為一端固定一端自由，故取2。

本設備前、后各設有立柱3根，共6根，則滿載時單根前立柱承受最大載荷為

則立柱的穩(wěn)定安全系數(shù)為

金屬結構中的壓桿安全系數(shù)nw=1.8～3，取nw=3，故滿足穩(wěn)定性要求。

（二）導軌支撐梁校核。根據(jù)受力分析，其最大彎曲力矩在單跨中點處，由于兩跨對稱受力，故僅對一處進行彎曲強度設計和校核。如圖四所示，前導軌支撐梁可以簡化為簡支梁AB受均布載荷的作用，兩端全約束，導軌梁支撐截面如圖五所示。

圖四　導軌支撐梁受力簡化

圖五　導軌支撐梁截面圖

首先分析前導軌支撐梁的受力。

均布載荷為：

最大撓度為:

最大彎矩為：

最大應力為:

由于鋼結構選用材料為Q235,屈服強度為235MPa，取安全系數(shù)下 2，所以許用應力[σ]=117.5MPa。可得 σmax<[σ]，由強度理論可知：導軌支撐梁穩(wěn)定。

六、焊接連接計算

當焊縫承受復合應力時，對接焊縫的強度按下式計算：

[σH]-焊縫的許用應力，見表一。

表一　焊縫的許用應力

表中[σ]為結構件材料的基本許用應力。這里Q235鋼板σs/σb＜0.7，則：

拉伸、壓縮、彎曲許用應力為：[σ]，[σ]1=σs/1.5

剪切許用應力為[τ]1：

端面承壓許用應力[σcd]1為：[σcd]1=1.5[σ]1

下面計算焊接應力，中間立柱的固定架受力最大，其筋板處為雙面連續(xù)焊，如圖六所示，承受縱向剪力。

圖六　立柱焊接面示意圖

剪力大小F1=鋼構分攤重量+車輛分攤重量

=（800+2000+600）=3400kg

受剪面的面積A為：A=B×H×2

B—焊縫長度B=290mmH—焊縫高度

查表得對 10mm厚鋼板焊縫高度 H=4—6mm，取H=4mm

A=2×290×4=2320mm2=2.32×10-3m2

剪切基本許用應力為：

焊縫的許用剪切應力

七、結語

對PSH6立體停車設備的主要部件和重要構件進行有效選型，并根據(jù)使用要求對性能和強度等方面進行校核，校核結果滿足各項技術指標要求，為立體車庫工程實踐合理選材提供理論依據(jù)。

參考文獻：

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