高层升降横移式立体车库设计

陈 锋

青岛市技师学院智能制造学院，山东 青岛 266229

立体车库与传统停车相比，最显著的优势是对土地使用的节约。传统地下车库，每车位占地约20m2，采用二层立体车库，相同面积可停放两辆车，使土地使用率提高了一倍，而如果采用高层停车设备，以八层为例，40m2的土地面积上即可存放9辆车，大大节约了有限的土地资源。

1 立体车库发展现状

立体车库的发展历史就是一部汽车工业发展繁荣的历史。立体车库的出现是在第二次汽车工业变革之后。随着欧洲汽车工业的空前繁荣和发展，欧洲出现了最早的立体车库，至今已经有60多年的历史。随着日本汽车工业奇迹的出现，立体车库在日本开始发展，至今立体车库在日本有40多年的发展历史。由于日本地域狭小，塔式立体车库在日本得到了长足的发展。同一时期，韩国和中国台湾也出现了立体车库。

我国1984年开始研制开发机械式立体车库，1997年成立中国停车设备行业协会，1998年销售设备1000多台，2008年销售达到12万台。综合国内外的情况看，立体停车设备分为升降横移类、垂直升降类、简易升降类等共九大类，其中升降横移类立体车库以其响应速度快、使用便捷等优点，得到广泛应用。

2 八层升降横移式立体车库设计

2.1 型号确定

根据行业标准《升降横移类机械式停车设备》JB/T 8910-2013，立体车库型号表示如下图1所示：

图1 机械式停车设备的型号表示方法

本案例设计一种八层升降横移类立体车库，二列9车位，电机卷筒+钢丝绳提升，底部可存放客车，其余车位存放大型车，结合图1所示方法，车库型号定位PSHSD/K8型。

2.2 运行原理

设备为八层二列布置，每层设一空位，作为交换车位，除底层以外的所有车位均能自行升降，除顶层以外的所有车位均能自行横移，当某一车位需存取车辆时，该车位下方到空位之间的所有车位向空位方向横移一个车位的距离，该车位下方形成一升降通道，此时，该车位便可自由升降，当车位降至地面时，车辆便可开进或开出。

2.3 设备特点

占地面积少，空间利用率高，可根据用户要求增加层数和列数，提高车位数量。可设计为全封闭式，以协调周边环境。运转平稳，无噪音，运行速度快，存取时间短。多路安全保护，设有防坠落，防碰撞，防过载等一系列安全保护装置。

3 立体车库结构设计

3.1 钢结构设计

立体车库采用钢结构设计，由立柱、横梁、纵梁、中梁以及预应力拉筋组成。立柱、横梁、纵梁采用热轧型H钢制作，中梁采用方管制作，预应力拉筋采用圆钢制作。结合拟设计的承重重量及钢结构自身重量，应用PKPM软件进行钢结构强度校核，经计算，强度满足要求，在此不做详细阐述。

3.2 钢丝绳选型

本车库设计容车重量为2.0吨，设为G车，载车板结构重量约为0.35吨，设为G载车板，每个载车板由四根钢丝绳提升，根据《机械式停车设备通用安全要求》GB 17907-2010的要求，汽车质量是按照6：4分配到前轴和后轴，则作用在于前轴处的两根钢丝绳质量最大，而载车板的重量平均分布在四根钢丝绳上，则前轴端每根钢丝绳承重：

升降横移类机械停车设备为准无人式停车设备，根椐通用安全要求，选用的钢丝绳的安全系数应不小于7。则满足安全系数的钢丝绳最大破断拉力最少为F=6.74×7kN=47.18kN。

钢丝绳失效的主要形式有腐蚀、磨损、断裂和静力拉断，在立体停车库中的钢丝绳一般要求热镀锌钢丝绳，并且要求为金属绳芯的钢丝绳结构，一般常用的钢丝绳规格为6×19W+IWR。结合以上计算结果，查钢丝绳抗拉系数表，最终选取钢丝绳规格为6×19W+IWR，抗拉强度1770MPa，名义直径9mm。

3.3 滚筒选择

依据GB 17907-2010《机械式停车设备通用安全要求》，滚筒的名义直径与钢丝绳直径之比不得小于20mm。已选用钢丝绳直径为9mm，则滚筒名义直径应不小于180mm，结合起重机用铸造卷筒直径和槽型JB/T 9006.1-1999，选择的卷筒直径为D=250mm。

3.4 电机功率选择

本设备二、三层设定的提升速度为V=4.5m/min，即0.075m/s，载车板和车辆总重为：G总=G车+G载车板＝2.35t，考虑传动过程中会存在不可避免的摩擦阻力，假设使载荷增加10%，则升降所需的总拉力F=（2.35×9.8×110%）kN=25.33kN，有效功率

实际选用电机额定功率为2.2kW﹥2.07kW。

随着层数的提高，若速度不变，设备存取车时间会相应增加，考虑上下班高峰期和其他因素，设备4～8层升降速度需要做相应增加，设定的提升速度为8m/min(即0.133m/s)，同理计算出kW，实际选用电机额定功率为3.7kW。

横移机构由电机、减速机、链条驱动，车重与载车板自重作用在载车板前后均布的四个滚轮上，由电机驱动滚轮在横移导轨上滚动。G总=G车+G载车板＝2.35t，取滚动摩擦系数f=0.05，考虑传动过程中各种摩擦阻力使载荷阻力增加10%，则横移载车板平移时所受的阻力为：

横移速度设定为7.5m/min，即V=0.125m/s。取驱动系统的总效率为工作机所需功率实际选用横移电机额定功率为0.2kW。

4 总结

本高层升降横移式立体车库由钢结构、载车板、升降机构、横移机构，防坠落机构等组成，升降机构为电机、滚筒、钢丝绳驱动，横移机构由电机、减速机、链条驱动，运行平稳，噪音低，已在多个工程案例中得要应用，有效解决了城市停车难、节约城市土地资源的问题，产生了显著的经济效益和社会效益。