PSH6立体车库主要构件的选择及校核

于长有　张　丽

（芜湖职业技术学院机械工程学院　安徽芜湖　241000）

立体车库具有较高的单位容积率，可以有效缓解“停车难”问题[1]，建立大、中型立体车库成为当前医院、酒店、旅游景点等汽车密集场所解决“停车难”的首选举措，其中以中型车库PSH6最为广泛，通常其结构、尺寸如图一所示。PSH6为升降横移类停车设备，工作原理为顶层车台使用升降马达工作，提升载车板及车辆；中间二、三、四、五层车台既能实现升降又能横移动作，地面层车台实现单一横移功能[2,3]。通过电控程序的合理设定，达到自动存取车的目的，使有限的停车空间可倍数停放车辆。

图一　PSH6立体车库结构尺寸图

一、升降速度设计计算

（一）载荷条件说明。载车板自重W1=500kg；载车重W2=2000kg

（二）选用传动系统说明。

图二　传动原理图

（三）提升电机采用停车设备专用马达。二、三层拟选用升降马达型号：IPL50-2200-90S3B，规格：AC380V、50Hz、2.2kW，减速比1/90，输出轴转速(nv)15rpm，输出轴额定扭距120.78kgf.m，制动力率172%；四、五、六层拟选用升降马达型号：IPL50-3700-60S3B，规格：AC380V、50Hz、3.7kW，减速比 1/60，输出轴转速(nv)23rpm，输出轴额定扭距151.58kgf.m，制动力率176%。

（四）卷筒及链轮直径选定。卷筒直径（D1）:φ246mm；马达端链轮直径（D2）：φ122mm（#80-2R-15T）；传动轴侧大链轮直径（D3）：φ324mm（#80-2R-40T）则二、三车台提升速度 v1为：

四、五、六车台提升速度v2为：

二、提升马达扭力及功率校核

提升总重W=W1+W2=2500kg。

（一）四、五、六层马达扭力校核。大主轴所承受的扭力通过D2及D3两对链轮传动，传到马达轴之扭矩：

因为马达的额定扭力为151.58kgf.m，大于M1，所以符合要求。

（二）四、五、六层马达功率校核。四、五、六层实际需要功率

马达选用功率为3.7kw大于实际需要功率P2，功率符合要求。

（三）二、三层马达功率校核。二、三层实际需要功率

马达选用功率为2.2kw大于实际需要功率P1，功率符合要求。

三、横移速度及横移马达选型

拟横移马达选用型号：CLPK22020603，规格：AC380V，50Hz，0.2kW，减速比 1/50，输出轴转速(nv)29rpm，输出轴额定扭距12.23kgf.m，制动力率176%；

横移链轮：分度圆直径（D4）:φ106.52mm，横移车台板重：W3=500kg，摩擦系数 μ：=0.04

（一）横移速度。

（二）横移车台需扭矩。

已知输出轴额定扭距：12.23kgf.m大于MK符合要求。

（三）横移车台所需马达功率。

已知选用马达功率为0.2kw大于PK符合要求。

四、钢丝绳的选用及校核

选用的钢丝绳直径为：φ9.2(6×19+Fc)，其抗拉强度79.60KN=8060kgf。载车板采用四点吊挂，每一吊点采用一根钢丝绳；汽车重量采用前后6：4分配；则每根钢丝绳所受的最大静载为：

钢丝绳的安全系数为：n=8060kgf/725kgf≈11＞7。根据GB17907准无人式停车设备钢丝绳的安全系数为7倍以上，符合设备要求。

五、立柱、支撑梁的选用及校核

选用立柱材料：方管 200×200×8（Q235B），支撑梁材料：H250×125×6×9（Q235B）。

（一）立柱的校核。立柱主要受压应力和部分剪切力，其中剪切力对其影响较小，主要分析立柱在压应力作用下的受力情况[5，6]，即主要考虑立柱的压杆稳定性。前立柱为等截面立柱，受压静力，前立柱受力状态简化如图三所示。压杆的稳定条件为：

式中:Pc为临界载荷，P为工作载荷，n为安全系数，nw为许用安全系数。

图三　前立柱受垂直力简图

该工况下的立柱属于细长杆或大柔度杆，按欧拉公式计算临界载荷Pc，即

式中：E为弹性模量，取值206×105N/cm2；惯性矩；l为压杆的全长，取950cm；μ为压杆的长度系数，因为立柱为一端固定一端自由，故取2。

本设备前、后各设有立柱3根，共6根，则满载时单根前立柱承受最大载荷为

则立柱的稳定安全系数为

金属结构中的压杆安全系数nw=1.8～3，取nw=3，故满足稳定性要求。

（二）导轨支撑梁校核。根据受力分析，其最大弯曲力矩在单跨中点处，由于两跨对称受力，故仅对一处进行弯曲强度设计和校核。如图四所示，前导轨支撑梁可以简化为简支梁AB受均布载荷的作用，两端全约束，导轨梁支撑截面如图五所示。

图四　导轨支撑梁受力简化

图五　导轨支撑梁截面图

首先分析前导轨支撑梁的受力。

均布载荷为：

最大挠度为:

最大弯矩为：

最大应力为:

由于钢结构选用材料为Q235,屈服强度为235MPa，取安全系数下 2，所以许用应力[σ]=117.5MPa。可得 σmax<[σ]，由强度理论可知：导轨支撑梁稳定。

六、焊接连接计算

当焊缝承受复合应力时，对接焊缝的强度按下式计算：

[σH]-焊缝的许用应力，见表一。

表一　焊缝的许用应力

表中[σ]为结构件材料的基本许用应力。这里Q235钢板σs/σb＜0.7，则：

拉伸、压缩、弯曲许用应力为：[σ]，[σ]1=σs/1.5

剪切许用应力为[τ]1：

端面承压许用应力[σcd]1为：[σcd]1=1.5[σ]1

下面计算焊接应力，中间立柱的固定架受力最大，其筋板处为双面连续焊，如图六所示，承受纵向剪力。

图六　立柱焊接面示意图

剪力大小F1=钢构分摊重量+车辆分摊重量

=（800+2000+600）=3400kg

受剪面的面积A为：A=B×H×2

B—焊缝长度B=290mmH—焊缝高度

查表得对 10mm厚钢板焊缝高度 H=4—6mm，取H=4mm

A=2×290×4=2320mm2=2.32×10-3m2

剪切基本许用应力为：

焊缝的许用剪切应力

七、结语

对PSH6立体停车设备的主要部件和重要构件进行有效选型，并根据使用要求对性能和强度等方面进行校核，校核结果满足各项技术指标要求，为立体车库工程实践合理选材提供理论依据。

参考文献：

[1]王瑞刚，吴成东．立体停车场的发展现状与趋势[J].交通与运输，2005(2):20-21.

[2]李可林.三层简易升降式停车设备的优化设计[J].中国电梯，2005（17）：60-61.

[3]荆友录,架德宇.立体车库车辆存取机构的设计[J].起重运输机械,2006（4）:28-30.

[4]徐宁.智能立体车库的应用与研究[J].机电产品开发与创新，2009(1)：60-61.

[5]宋继顺.垂直升降地下一层停车库的设计[J].起重运输机械，2007（12）：62-64.

[6]杨继志，郭敬.自动化立体仓库的关键技术[J].起重运输机械，2007(1):42-43.