巷道堆垛類自動化立體車庫doc

1、第 1 章 緒 論1.1 課題的來源、目的及意義近年來，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，我國的城市化水平加快和人民生活水平的提高，汽車的數(shù)量不斷增加。截至2003年底，我國個人汽車保有量為12427672輛。其中，個人轎車4890387輛，比2002年增加1462441輛，增長率為42.7%。但與此同時，汽車停車場地的增長卻不能與之同步，汽車泊位與汽車數(shù)量嚴重比例失調，由此帶來停車難，違章停車，停車管理困難等一系列問題。機械式立體停車設備又名立體車庫，它占地空間小，并且可以最大限度的利用空間，安全方便，是解決城市用地緊張，緩解停車難的一個有效手段。國家記委已明確機械立體停車設備及城市立體停車場為國家重點支持的

2、產(chǎn)業(yè)。1998年1月1日起執(zhí)行的國家記委6號令把機械式立體車庫和立體停車場列入“國家重點鼓勵發(fā)展的產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)品和技術”。國家海關總署對機械式停車產(chǎn)品規(guī)定“國內投資項目給予免征進口稅”。上述措施為我國立體車庫產(chǎn)業(yè)的成長提供了良好的條件，也為我國解決城市停車問題提供了機會。可以預見：立體車庫具有廣闊的市場前景。研究的目的就是開發(fā)一套實用，安全有效的垂直升降式停車設備，并進行相應的擴展研究。本項目的研究與開發(fā)，為21世紀初期的城市交通系統(tǒng)提供實用的，具有自主知識產(chǎn)權，國產(chǎn)化城市停車技術和裝備，對緩解城市用地緊張，解決城市停車難的問題具有重要意義。1.2 機械式立體停車庫的概述使用車輛之外其他具有動力的

3、搬運器，完成車輛的停放，存貯的整套設備，稱為機械停車庫。以立體形式停放，存儲車輛的機械設備叫機械式立體停車庫。它包含了當前機械，光學，電子，液壓，磁控技術領域的成熟先進技術，是一種技術密集型的光機電一體化設備。在中華人民共和國機械行業(yè)標準 JB/T 8713-1998 ：機械式停車設備類別、形式、基本參數(shù)要目中，對機械式停車設備進行了劃分，其類別代號如下：升降橫移類，代號為SH，是指通過設備的垂直升降和水平橫移進行移動，實現(xiàn)車輛存取功能的停車設備。垂直循環(huán)類，代號為CX，是指通過搬運器在垂直平面內做連續(xù)的循環(huán)移動，來實現(xiàn)車輛存取功能的停車設備。水平循環(huán)類，代號為SX，是指搬運器在水平平面內排列

4、成2列或2列以上連續(xù)循環(huán)列尖轉換移動，實現(xiàn)車輛存取功能的停車設備。多層循環(huán)類，代號為DX，是指車輛搬運器在垂直平面內排成2層或2層以上做連續(xù)移動，兩端有升降機構進行循環(huán)層間轉換移動，實現(xiàn)車輛存取的停車設備。平面移動類，代號為PY，是指存車位與搬運器在同一水平面內，通過搬運器在水平面內做往復移動，實現(xiàn)車輛存取功能的停車設備。巷道堆垛類，代號為XD，是指存車位在巷道一邊或兩邊多層布置，通過搬運器在巷道內做水平，垂直或水平垂直復合運動，實現(xiàn)車輛的存取功能的停車設備。垂直升降類，代號為CS，是指停車位分布在井道周圍，通過升降搬運器在專用升降通道內做升降移動，時間車輛存取功能的停車設備。簡易升降類，代號

5、為JS，是指通過單一搬運器的升降，俯仰或二三層搬運器的整體升降，俯仰，實現(xiàn)車輛二三層車輛存取功能的停車設備。汽車升降機類代號為QS;是指搬運器運載車輛(或同時運載駕駛員)垂直升降運行進行多層平層對位，從搬運器到存車位需要駕駛員駕車入位，實現(xiàn)車輛存取功能的停車設備。從上面對機械式停車設備的分類和定義可以看出，與以往的普通車庫相比，機械式停車設備可以在同樣面積的土地上停放更多的車輛，大大的提高了土地面積利用率，同時具有存車時間短，可使用性強等優(yōu)點，所以是解決城市停車面積不足，停車困難的有效措施。幾種機械停車設備的特點及比較(一) 升降橫移式升降橫移式立體車庫采用模塊化設計，每單元可設計成兩層、三層

6、、四層、五層、半地下等多種形式，車位數(shù)從幾個到上百個。此立體車庫適用于地面及地下停車場，配置靈活，造價較低。1. 產(chǎn)品特點：1) 節(jié)省占地，配置靈活，建設周期短。2) 價格低，消防、外裝修、土建地基等投資少。3) 可采用自動控制，構造簡單，安全可靠。4) 存取車迅速，等候時間短。5) 運行平穩(wěn)，工作噪聲低。6) 適用于商業(yè)、機關、住宅小區(qū)配套停車場的使用。（二）巷道堆垛式巷道堆垛式立體車庫采用堆垛機作為存取車輛的工具，所有車輛均由堆垛機進行存取，因此對堆垛機的技術要求較高，單臺堆垛機成本較高，所以巷道堆垛式立體車庫適用于車位數(shù)需要較多的客戶使用。這種車庫自動化水平很高，且全封閉式建造，存車安全

7、性高。（三）垂直提升式垂直提升式立體車庫類似于電梯的工作原理，在提升機的兩側布置車位，一般地面需一個汽車旋轉臺，可省去司機調頭。垂直提升式立體車庫一般高度較高（幾十米），對設備的安全性，加工安裝精度等要求都很高，因此造價較高，但占地卻最小。 （四）垂直循環(huán)式產(chǎn)品特點：1) 占地少，兩個泊位面積可停610輛車。2) 外裝修可只加頂棚，消防可利用消防栓。3) 價格低，地基、外裝修、消防等投資少，建設周期短。4) 可采用自動控制，運行安全可靠?；谏鲜霰容^，根據(jù)需要現(xiàn)選擇巷道堆垛式立體機械停車設備進行設計。1.3 自動化立體車庫的控制系統(tǒng)立體車庫自動化控制系統(tǒng)主要包含個子系統(tǒng)：自動收費管理、自動存取

8、車、遠程診斷、自動道閘和監(jiān)控安保。自動收費管理系統(tǒng)自動收費采用非接觸式卡,分長期卡與儲值卡兩種。對固定用戶，發(fā)行長期卡，費用可在固定用戶交納管理費用時一并交納；對臨時用戶發(fā)行儲值卡，用戶交納的費用存在卡內，每次停車讀卡，費用自動從卡中扣除。自動存取車系統(tǒng)自動存取車系統(tǒng)一般由小型可編程控制器控制，包括卡號識別與移動載車盤兩個過程。用戶進入車庫時，在門口刷卡進入，讀卡機自動把數(shù)據(jù)傳送到控制系統(tǒng)，系統(tǒng)通過判斷卡號，自動把對應的載車盤移動到人車交接的位置。存車時，司機按照指示燈信號指引入庫，只有當車輛停放在安全位置后，停車正常指示燈才會亮啟。存取車完成后，車庫門自動關閉。移動載車盤時，系統(tǒng)嚴格按照各種

9、檢測信號的狀態(tài)進行移動，檢測信號包括超長檢測、到位檢測、極限位置檢測、人員誤入檢測、急停信號檢測等。若有載車盤運行不到位或車輛長度超出車庫允許的長度，所有載車盤將不進行運作，若檢測到急停信號，將停止一切運作，直至急停信號消失。除此之外，還可從控制軟件中設置保護信號，比如時間保護，以保證因硬件損壞而導致信號失靈時主體設備及車輛的安全。遠程診斷系統(tǒng)現(xiàn)場控制器可以通過網(wǎng)卡、等網(wǎng)絡設備與控制中心的局域網(wǎng)相連接，實現(xiàn)遠程管理，監(jiān)測現(xiàn)場運行情況。當現(xiàn)場出現(xiàn)故障時，在控制中心即可解決，方便管理人員、安保人員異地辦公。自動道閘在車庫出入口處各設非接觸式讀卡器、感應線圈及道閘，用戶在車庫出入口處刷卡后，系統(tǒng)自動

10、判別該卡是否有效。若有效，則道閘自動開啟，通過感應線圈后，自動柵欄自動關閉；若無效，則道閘不開啟，同時聲光報警。監(jiān)控安保系統(tǒng)在停車樓各處安放的監(jiān)視器通過網(wǎng)絡傳輸?shù)街醒肟刂剖遥脖Ｈ藛T通過屏幕監(jiān)視控制車庫現(xiàn)場的運行狀況。具有運動檢測、車牌識別、網(wǎng)絡連接、各種類型的報警系統(tǒng)聯(lián)動等功能，可實現(xiàn)無人看守。1.4 國內外研究現(xiàn)狀機械立體停車庫是解決大都市內停車難問題的有效方法。土地資源緊張是大都市的現(xiàn)狀，在亞洲各國大城市表現(xiàn)的尤為突出，所以機械式立體停車庫在亞洲的應用比較廣泛，目前統(tǒng)計結果表明，立體停車庫市場大多在亞洲的日本、韓國、中國等地。 亞洲的停車設備技術起源于日本，日本從20世紀60年代開始從事

11、機械停車設備的開發(fā)、生產(chǎn)、銷售和服務，至今已有四十多年的歷史。目前在日本從事機械式停車庫及其設備開發(fā)、制造的公司約有200多家，其中生產(chǎn)機械式停車設備的公司約100多家，比較大的公司有新明和、石川島播磨、日精、三菱重工等。從90年代起日本每年投入運行的機械停車泊位都在10萬以上。目前全日本己經(jīng)投入使用的機械式停車位超過300萬個，其中以升降橫移式停車設備為主。對于日本，優(yōu)勢在多層升降橫移類、垂直升降類、水平循環(huán)類、垂直循環(huán)類、簡易升降類等產(chǎn)品上。韓國機械停車設備技術是日本技術的派生。產(chǎn)業(yè)從20世紀70年代中期開始起步，80年代開始引進日本技術，經(jīng)過消化生產(chǎn)和本土化，90年代開始進入使用階段。由

12、于這幾個階段得到政府的高度重視，各種機械停車設備得到普遍開發(fā)和利用，韓國近幾年增長速度都在30%左右。目前韓國停車設備行業(yè)進入穩(wěn)步發(fā)展階段。 在歐洲，德國和意大利等歐洲國家從事停車設備開發(fā)和生產(chǎn)也比較早。較好的公司有:意大利Sotefin, Interpark,德國Palis等。由于歐洲國家土地資源比較富余，停車問題表現(xiàn)不很突出，停車設備應用量不是很大。多數(shù)為巷道堆垛式產(chǎn)品，多層升降橫移式產(chǎn)品應用也很好。德國和意大利等歐洲國家的優(yōu)勢主要在巷道堆垛類產(chǎn)品上。我國在20世紀80年代初開始研制和使用機械式停車設備。80年代是起步階段，90年代以來，隨著汽車工業(yè)和建筑業(yè)的發(fā)展，尤其是轎車進入家庭后，停

13、車設備的應用逐步推廣，已經(jīng)形成了新興的停車設備行業(yè)，步入引進、開發(fā)、制造、使用相結合的初步發(fā)展階段，現(xiàn)在從事停車設備制造的企業(yè)數(shù)約有100家，其中主機生產(chǎn)企業(yè)超過50家。 目前，立體停車設備的研究工作在國內也得到逐步的重視，國內許多研究院所和高等院校都投入技術力量，對立體停車設備的各個方面.例如結構設計、控制系統(tǒng)、存取策略、可靠性分析、以及生產(chǎn)工藝等方面進行研究，取得了一系列的成果。與此同時 ，國家也進一步發(fā)展和完善與停車產(chǎn)業(yè)相關的法規(guī)和各項標準，先后制訂了多項停車設備的行業(yè)標準和行業(yè)規(guī)范，加強規(guī)劃引導、技術開發(fā)和標準化工作。同時，從中央到地方，都頒布了一系列的法規(guī)條文，對停車行業(yè)的發(fā)展進行規(guī)

14、劃管理。從2004年起，國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局對停車設備生產(chǎn)企業(yè)進行許可證評審工作，規(guī)定在2005年3月31日前未取得生產(chǎn)許可證的企業(yè)，不得從事停車設備的生產(chǎn)工作。 我國城市停車行業(yè)從80年代末起，經(jīng)過十幾年的發(fā)展，現(xiàn)在形成了一定的規(guī)模，但是還處于初始發(fā)展階段，車庫建設尚在起步階段，在一些大城市中機械化車庫仍然是空白。停車行業(yè)的發(fā)展仍存在著一些問題:第一，停車設備企業(yè)己經(jīng)形成了一定的規(guī)模，但是發(fā)展不平衡，骨干的大中型企業(yè)在20家左右，其它的則是中小企業(yè)居多，技術力量薄弱，缺乏自主開發(fā)能力，靠引進國外技術圖紙。第二，產(chǎn)品的種類增多了，但是質量、可靠性、安全性、耐久性均存在著較大的問題，產(chǎn)品的技

15、術水平和質量難以保證。第三，停車行業(yè)的市場開始發(fā)育，但是競爭太殘酷，目前總體能力過剩，價格偏低，有的產(chǎn)品已經(jīng)降到行業(yè)平均成本價以下。1.5 研究的主要內容本文在查閱國內外大量資料的基礎上設計了一套有效而實用的智能全自動立體停車庫系統(tǒng)。從理論上對立體停車庫的結構以及控制系統(tǒng)進行了研究，并完成了對立體車庫的整體結構、存取車的形式及整體控制系統(tǒng)的設計，具體內容如下:(1)立體車庫總體結構的設計分析了目前國內外同類立體車庫結構的優(yōu)劣，在對可靠性、經(jīng)濟性以及技術可行性分析比較的基礎上設計了一套性能相對優(yōu)良的立體車庫系統(tǒng)。(2)巷道堆垛式立體停車設備的存取機構設計 在分析比較的基礎上，確定車庫的存取車形式

16、，然后由此詳細設計停車位、載車板和存取機構。(3)立體車庫運輸系統(tǒng)的設計 通過比較與分析，設計了一套運輸系統(tǒng)，并對運輸能力進行了計算與校核，本系統(tǒng)完全滿足設計車庫的功能要求。為了提高運行速度和平層精度，運輸系統(tǒng)采用變頻變壓調速電機，變頻變壓調速技術和矢量變換控制技術。(4)立體車庫總體鋼結構骨架的研究與設計通過類比,設計了立體車庫的鋼結構骨架，運用有限元方法對鋼結構骨架進行了各種工況的受力分析和變形分析，找出了鋼結構骨架的最大應力作用單元和最大變形單元。驗證設計鋼結構滿足剛度和強度要求。在此基礎上，建立鋼結構骨架優(yōu)化設計模型，對鋼結構骨架進行優(yōu)化設計，進一步降低材料的消耗車庫整體重量，提高車庫

17、的經(jīng)濟性。1.6 課題的主要技術指標電梯升降速度:60m/min(矢量控制)最大容車規(guī)格:5.05m (L) X1.75m (W) X 1.60m (H)載車板橫移速度:15m/min最大容車重量:2200kg車庫標準層高：1.8m平層精度要求：5mm消防設備：CO2和水第 2 章 立體車庫總體結構的研究及設計2.1 機械立體車庫的總體方案確定方案1：一、根據(jù)轎車尺寸確定每個車位運輸機的長度寬度。設計運輸機的形式計算校核運輸機的力學性能。二、根據(jù)傳動結構的分析和受力的分析選擇采用運輸機橫移。選擇鏈輪和鏈，確定尺寸。選取發(fā)動機、減速器。對上述部件進行力學校核。 三、使用載車板輸送，采用雙車板交換

18、法，減少了送回車板的動作，從而減少了取車時間。四、載荷均勻分布，機械效率高。 五、確定制動方案。選擇電磁接觸閥。六、結構簡單，工作可靠，拆裝維修方便。七、考慮安全防護設計。八、考慮環(huán)保設計。九、經(jīng)濟性考慮。方案2： 一、根據(jù)轎車尺寸確定每個車位運輸機的長度寬度。設計運輸機的形式計算校核運輸機的力學性能。 二、根據(jù)傳動結構的分析和受力的分析選擇采用運輸機 移。選擇鏈輪和鏈，確定其尺寸規(guī)格。選取發(fā)動機、減速器。然后對其校核。 三、采用履帶輸送，依靠減速電機驅動傳動履帶實現(xiàn)存取車，其所需功率一般在24kw，輸送速度在1530m/min。 四、載荷均勻分布，機械效率高。五、確定制動方案。選擇電磁接觸閥

19、。六、結構簡單，工作可靠，拆裝維修方便。七、考慮安全防護設計。八、考慮環(huán)保設計。九、經(jīng)濟性考慮。綜合以上兩種設計方案，第二種方案比較適合本設計。整個機構的傳動機構采用鏈傳動，在上面放置兩條循環(huán)鏈，兩條鏈通過一條通軸連接，而通軸上的鏈輪由與減速器相連鏈帶動，實現(xiàn)轉動，從而帶動兩條循環(huán)鏈同步轉動，這樣就保證了傳動的平穩(wěn)性。而第一種方案中，如果用鋼絲繩傳動也可實現(xiàn)機構的傳動，但是如果要實現(xiàn)第一種方案一樣的功能，傳動過程顯得就要麻煩一些。因為要是實現(xiàn)同步轉動，必須選擇鏈與鋼絲繩同時使用才能達到同步傳動的效果。 圖1-1提升機構簡圖本設計的傳動特點是：·自動化程度高，快速處理，連續(xù)出入庫，停車

20、效率高。·實現(xiàn)了由百臺到上千臺規(guī)模的大容量停車。·組合式框架設計，保證了產(chǎn)品一致性， 安裝拆卸非常方便。·設有多重安全防護措施，確保人車安全。·操作簡便，既可集中管理，又可由客戶自己操作。·電機及所用電器元件采用進口名牌產(chǎn)品。·不排出汽車廢氣，清潔環(huán)保。2.2 傳動機構的主要參數(shù)技 術 性 能 參 數(shù)名稱：巷道堆垛式自動化立體車庫型號：PXDDK組車臺數(shù)：視現(xiàn)場情況而定使用車尺寸：5000×1850×1550驅動：5.5kw電動機速度：6m/min車重：1700kg控制方式：伺服定位控制管理方式：專人管理方式操作方

21、式：觸摸屏操作(說明：可根據(jù)實際需要提供九層及以下設備。)2.3 升降驅動系統(tǒng)在巷道堆垛式立體車庫的組成部分之中，升降驅動機構是非常重要的一個部分，它的設置形式非常重要，其結構布置與技術含量將直接影響車庫的安全性和可靠性。 目前巷道堆垛式立體車庫的升降驅動形式主要有曳引驅動和強制驅動兩種，強制驅動形式又有鋼絲繩式(卷揚式)和鏈輪鏈條兩種形式。 在選定提升方式時，需要以安全可靠為第一原則，同時結合用戶需求、經(jīng)濟性等考慮因素。 鋼絲繩卷筒驅動機構在起重機械上被廣泛的運用，是使用上較為成熟的技術。它布置靈活，起吊用的鋼絲繩可在空間內變向設置。起吊鋼絲繩失效狀況可以用肉眼觀察得到，預防性好。但是它的結

22、構尺寸較大，占用空間大，對提升高度有一定的限制。而且鋼絲繩使用伸長量大，平層時會引起升降搬運器上浮或者下沉現(xiàn)象。由于它自身結構的限制，鋼絲繩式(卷揚式)在巷道堆垛式立體車庫中沒有得到更廣泛的應用。 鏈條提升式具有結構簡單、價格低等優(yōu)點，在低速電梯和低層的立體車庫垂直升降或平面移動式)上都有應用。用于巷道堆垛式立體車庫時，在車庫的層數(shù)不多，提升速度要求不高時可以選用。 曳引式是一種被廣泛應用于電梯上的提升方式。與卷揚式相比，它不僅具有卷筒驅動的一些優(yōu)點，而且還克服了卷筒驅動機構的不利因素，例如，與卷筒相比，它的尺寸大大減小，同時提升高度要比卷筒高很多，可用于高層的車庫，因而被廣泛的選用。為了提高

23、車庫的運行效率，立體車庫要求升降系統(tǒng)有較高的提升速度，并具有良好的可靠性。在參照和比較現(xiàn)有成熟的電梯技術的基礎上，決定選定曳引式升降驅動方式。動力源選用高效節(jié)能的圓柱齒輪減速曳引機。曳引電機選用矢量控制方式變頻器，可根據(jù)載荷大小和運行方向改變升降速度，有效利用電機的輸出功率，其調速性能和運行的平穩(wěn)性均能滿足停車庫的要求，平層精度5 mm.2.4 車輛存取方式利用機械裝置從提升機構中將車輛送至泊車位或將車輛從泊車位取回至提升機構是利用機械裝置從提升機構中將車輛送至泊車位或將車輛從泊車位取回至提升機構是巷道堆垛式立體車庫最重要的功能之一，也是它與普通汽車電梯的根本區(qū)別所在。巷道堆垛式立體車庫的存取車方式主要有以下幾種: (1)滑叉載車式:在提升機構上安裝一套多級滑叉機構(多為3級滑叉)，存車時，滑叉逐級滑出，將載車板送至停車位上方，再輕輕放下，然后收回滑又;取車時，先將滑叉滑出至載車板下方，再略微抬起，當載車板與停車位托架分離后，將滑叉和載車板收回至提升機構。 滑叉式的主要缺點是滑叉有一半空行程，影響運行效率;動作中有較大偏載(尤其是將車位上的載車板抬高時)，會使導軌局部承受彎矩，影響提升機構運行的平穩(wěn)性，增大了運行噪聲。 (2)鏈傳動載車式:其基本原理是以鏈傳動的形式，通過一次微橫移和一次橫向橫移來實現(xiàn)載車板的存取。存車時，第一