浅谈垂直升降类机械式停车设备对重系统的设计要点

Science and Technology &Innovation ┃科技与创新
2023年第14期
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文章编号：
2095-6835（2023）14-0071-02浅谈垂直升降类机械式停车设备对重系统的设计要点
李玉婵
（广州广日智能停车设备有限公司，广东广州511447）
摘要：近年来，随着社会经济的飞速发展，人们对美好生活的物质需求越来越高，汽车作为人们出行的一种交通工具，越来越受到社会的青睐，逐渐成为了一种家庭必需品。

而随着汽车的产量及销量的攀升，城市停车难的问题越来越突出，停车问题也逐渐成为困扰人们出行的难题。

为了解决城市停车难题，在有限的空间内实现车辆停放利用的最大化，市场上涌现出了各种各样的自动立体停车设备，通过向上或向下停车空间的发展，实现单位面积内的超高利用率，有效解决城市停车难的问题，同时通过智能化的配套应用，提升了司机停车的体验感，方便了人们的出行。

关键词：机械式停车设备；垂直升降类机械式停车设备；对重系统；设计要点中图分类号：TP273；U491.7
文献标志码：A
DOI ：10.15913/ki.kjycx.2023.14.020
1研究背景
目前市场上机械式停车设备产品的类型已逐步完善化、多样化。

各类停车设备都有自身特色，适应性也各不相同。

机械停车设备可分为升降横移类、垂直循环类、巷道堆垛类、水平循环类、多层循环类、平面移动类、汽车专用升降机、垂直升降类及简易升降类等。

其中垂直升降类停车设备以其独特的优点，占据一定的市场份额。

垂直升降类停车设备可以将车位呈多层排列，在较小的土地面积上容纳更多车辆，实现了停车位的最大化利用，节省了停车空间；可实现多层停车，车辆可以直接进入停车位，没有倒车、调头等烦琐操作，减少了停车等待时间，提高了停车效率；提高停车安全性，其现代化、智能化、高效化特点，能够给城市带来科技感和美观感，提升城市的形象。

垂直升降类机械式停车设备亦可称为电梯塔式立体停车设备，它是通过升降机构（轿厢）的升降和装在升降机构（轿厢）上的横移机构将车辆和载车板横移到驻车室或移出驻车室到升降机构（轿厢）上来实现存取车辆的机械式停车设备。

垂直升降类机械式停车设备主要由卷上驱动部、升降机构（轿厢）、对重系统、载车板、导轨组件、乘入面附件、底坑附件、门系统等部件组成[1]。

在升降机构（轿厢）运行的过程中，由于车辆在升降机构（轿厢）上进出，导致设备载重的变化而引起升降机系统运行不稳定，需要安装对重系统对升降机构（轿厢）进行配重平衡，使升降机构（轿厢）与对重系统之间的重量差保持在限额之内，保证驱动部的曳引传动正常。

因此，在进行垂直升降类机械式停车设备的设计中应考虑对重系统的设计。

2对重系统的布置形式
受垂直升降类机械式停车设备提升方式、设备布局、规划尺寸等因素的影响，对重系统的布置形式通常有3种：多对重布置形式、双对重布置形式、单对重布置形式。

设计过程中可根据实际项目需求选择不同的布置形式。

其中，多对重布置形式一般设计为四组对重结构，多为链条提升，通过电机同步装置实现四组对重结构的同步升降，如图1所示。

同理，双对重布置形式设计为两组对重结构，通过电机同步装置实现两组对重结构的同步升降[2]，如图2所示。

而对于单对重布置形式，可采用钢丝绳曳引驱动方式，通过电机或曳引机进行驱动，钢丝绳从曳引轮一端引出通过滑轮组到达升降机构（轿厢）再回到机房顶固定，另外一端绕过对重滑轮回到机房顶固定，实现升降机构（轿厢）及对重系统的升降，如图3
所示。

图1多对重布置图2
双对重布置
图3单对重布置
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3对重系统的结构设计
垂直升降类机械式停车设备的对重系统一般由对重框架、对重块、滑轮组、导靴组成，对重系统的结构设计主要是对重框架和对重块的结构设计。

对重系统如图4
所示。

图4对重系统
3.1对重框架的结构设计
对重框架主要由槽钢、上下封板组成，对重框架
的设计需考虑框架整体的稳定性。

对重框架如图5
所示。

图5对重框架
校核对重框架的稳定性可采用有限元分析方法或通过简化受力模型进行受力分析。

有限元分析中需注意力的加载及约束的选择，图6、图7为采用有限元分析方法进行分析的结果，假设吊点处为固定端，对对重框架模型进行力（含框架本身重力及对重块对框架产生的力）的加载[3]。

如果通过简化受力模型进行受力分析，一般可以将框架横梁看成简支梁进行计算，对重块压在框架横梁上，承受均布荷载，其最大挠度计算公式如下：
EI
ql Y 38454
max
从公式中可以看出，可通过选取不同型材增大E 、I 值来减小横梁挠度，以满足框架受力要求。

图6
对重框架应力分析
图7
对重框架变形量分析
3.2
对重块的设计
对重系统通过对重块的增减，实现对重块与升降
机构（轿厢）的平衡，减小曳引机的功率，节约能耗。

市场上常见的对重块主要有混凝土对重块、钢板对重块、铸铁对重块以及铅对重块，选用哪一种类型的对重块主要取决于对重空间及成本的要求。

通常情况下，密度越大的材质，体积越小，占用的空间就越少，有利于在狭小空间内的利用。

上述对重块类型其密度由大到小排序：铅对重块＞钢板对重块＞铸铁对重块＞凝土对重块。

由此可知，在不考虑成本的前提下，可采用铅或钢板对重块，最大化节省
空间，适用于对对重空间有严格要求的场景。

如果对重布置空间富余，推荐采用混凝土对重块，如图8所
示，在保证使用要求的前提下具备一定的成本优势。

图8混凝土对重块
4对重系统的平衡计算
对重系统的质量计算公式：
W D =W q +K d Q +W s
式中：W D 为对重系统总质量的数值；W q 为轿厢自身质量
（下转第75页）
对重框架
对重块
导靴
滑轮组
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图8冷端仿真计算下制热工况时温度云图
3结论
针对管路用小型温控场景，开展了一体化设计的半导体温控装置的研究，能同时实现加热/制冷功能。

基于ANSYS Icepak 仿真软件，分别模拟了半导体温控装置热端和冷端的流动传热情况。

仿真结果表明，当环境温度为20℃，热负荷为1000W 时，半导体温控装置的出液口温度可达到6～45℃，满足设计要求。

参考文献：
[1]徐德胜.半导体制冷与应用技术[M].上海：上海交通大学出版社，1999.
[2]
贾艳婷，徐昌贵，闫献国，等.半导体制冷研究综述[J].制冷，2012，31（1）：49-55.
[3]陈振林，孙中泉.半导体制冷器原理与应用[J].微电子技术，1999（5）：63-65.
[4]
SIMONS R E ，CHU R C.Application of thermoelectric cooling
to
electronic equipment:a review
and
analysis[C]//Sixteenth annual IEEE semiconductor thermal measurement
and
management
symposium
（Cat.No.00CH37068），2002.
[5]
赵培聪，袁广超，陈恩，等.半导体制冷片对电子元件降温效果的试验研究[J].流体机械，2012，40（4）：64-66，70.[6]罗清海，汤广发，李涛.半导体制冷空调的应用与发展前景[J].制冷与空调，2005（6）：5-9.
[7]黄焕文，冯毅.半导体制冷强化传热研究[J].低温与超导，2010，38（8）：60-63.
[8]
毛佳妮，申丽梅，李爱博，等.半导体制冷器制冷性能的综合影响因素探讨及其优化设计分析[J].流体机械，2010，38（7）：68-72，19.
[9]余建祖，高红霞，谢永奇.电子设备热设计及分析技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，2008.
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作者简介：冯欣（1995—），女，硕士研究生，助理工程师，研究方向为发动机试验技术。

（编辑：丁琳）
————————————————————————————————————————————————（上接第72页）
的数值；K d 为对重平衡系数，一般取0.4～0.5；Q 为轿厢额定载重的数值；W s 为随行电缆的悬挂质量的数值。

影响对重系统总重的因素主要有轿厢自身质量、额定载重及平衡系数，在额定载重一定的情况下，可通过优化升降机（轿厢）结构，减轻轿厢质量，或通过调节平衡系数来减轻对重系统质量[4]。

此外，还需要考虑随行电缆悬挂质量对对重系统的影响，特别是在高层的情况下，需计入随行电缆的悬挂质量：
2
s s H
g n W ⨯
⨯=式中：n 为随行电缆根数的数值；g s 为随行电缆单位质量的数值；H 为提升高度的数值。

5结束语
机械式立体车库近年来得到快速的发展，其中垂直升降类机械式停车设备占地面积小，在50m 2的范围内最多可以停放100辆汽车，停放车辆的数量比地面停车增加25倍，在有限的空间内极大地提高了停车利用率，为人们的出行提供了便利。

本文介绍了垂直升降类机械式停车设备的组成，主要对对重系统展开研
究，分析了对重系统不同的布置形式，重点针对对重系统的对重框架和对重块进行了结构设计和仿真分析。

最后，对对重系统进行了平衡计算。

通过对垂直升降类机械式停车设备对重系统的设计分析，选用合适的对重块，能够节约设备成本，优化产品设计，为其他产品的对重设计提供参考。

参考文献：
[1]刘晓娟，潘宏侠.垂直升降式立体车库系统设计与研究[J].机械设计与制造，2011（5）：48-50.
[2]余秋英.大轿厢垂直升降式停车设备的研发[J].科技与创新，2020（15）：37-38.
[3]李海超，王亮，李剑敏，等.一种大载重量载货电梯对重结构的设计及有限元分析[J].中国电梯，2020，31（19）：6-9.[4]
孟文生，华军杰，李风超.新型智能化垂直升降立体车库研究[J].起重运输机械，2020（8）：68-71.
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作者简介：李玉婵（1989—），女，大学本科，工程师，广州广日智能停车设备有限公司技术部开发科负责人，研究方向为起重机、机械式停车设备设计。

（编辑：张超）
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