提升旋转式自动化立体车库
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（3）推拉式存取机构在过渡板上装有直齿轮和滚子轨道，在托盘底部有与之配合的齿条和凸起。在过渡板上装有独立的电动机，控制齿条和齿条的运动，可使托盘移动。当托盘到达停车位上方时，停车位上的液压千斤顶顶住车辆的底盘，把车辆顶高。这时，过渡板上的电动机反转，托盘返回，液压千斤顶回位，车辆就放置到了停车位上。机构结构如图4所示。
Key word：three-dimensional garage promotion rotary PLC
1
随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，我国城市汽车拥有量急剧增加。城市发展，交通先行，不要让停车难成为交通的负担。发展动态交通更应兼顾静态交通。除出租车外，一般情况下机动车10％的时间在路上走，90％的时间停着，而我们现在往往重视动态交通建设，却忽视了更为重要的静态交通。补救静态交通问题的关键，在于采取一些切实可行的方案。利用现有的环境条件，借鉴国外先进的理念。比如可以在无停车场的公共场所内，兴建自动化立体车库。立体车库由停车托盘、升降机构、横移机构、控制系统和安全系统等组成，主要停放轿车和小型面包车。目前，立体车库主要有以下几种形式：升降横移式、巷道堆垛式、垂直提升式、垂直循环式、箱型水平循环式、圆形水平循环式。本设计提出的提升旋转式立体车库严格来说属于垂直提升式立体车库的改进版，它是结合PLC技术开发出来的自动化立体车库。可编程控制器(PLC)集微机技术、自动化技术、通讯技术为一体，可靠性强、性价比高、设计紧凑、扩展性好、操作方便，因此在自动停车系统中通常作为电控核心。对于规模较大的系统，还可使用工业现场总线(Profibus或Devicenet)构成PLC网络，实现自动控制。车库特点是：车辆的存取动作由中轴电梯配合转动控制机构来完成，车库呈放射状分布，大大提高了车库容量，车辆出库时司机不需要再转车。
图2 提升旋转式自动化立体车库平面示意图
提升旋转式自动化立体车库主要由以下几部分构成：
（1）立体车库主体结构建筑；
（2）具有交流变频调速的车库垂直提升机构；
（3）旋转托盘机构；
（4）停车泊位的车辆输送机构；
（5）载车板存储调配系统；
（6）集散式车库运行控制系统。
图3基于PLC控制的运行控制及检测
根据实际需要确定立体车库的层数，本设计中立体车库采用模块化设计。机械部分包括升降机构、回转盘、托盘。存车过程：司机将车停在托盘上，检测传感器对汽车位置进行检测，停好后司机确认，升降机构上升，同时回转盘旋转，到达目标车位后，液压缸驱动托盘沿轨道进入车位，停车到位后，托盘返回，升降机构下降，取车过程刚好相反。
立体车库与传统的自然地下车库相比，在许多方面都显示出优越性。首先，立体车库具有突出的节地优势。以往的地下车库由于要留出足够的行车通道，平均一辆车就要占据40平方米的面积，而如果采用双层立体车库，可使地面的使用率提高80％～90％，如果采用地上多层（21层）立体式车库的话，50平方米的土地面积上便可存放40辆车，这可以大大地节省有限的土地资源，并节省土建开发成本。
根据电动机转速和滚筒转速，查表选择升降机最接近的传动比为12.5。
则高速轴传动比
则低速轴传动比
3．传动装置的运动和动力参数的计算
0轴：0轴即电动机轴
І轴：І轴即升降机高速轴
П轴：П轴即升降机中间轴
Ш轴：Ш轴即升降机低速轴
(1)升降机构可有直流电机驱动和交流电机驱动。直流电机驱动的调速性能好、运行平稳、平层精度高(5mm以内),但结构复杂、设备体积大、制造成本高。交流电机驱动有变压调速控制和变频变压调速控制,其调速性能、运作平稳性都能满足停车库的要求,平层精度也较高(15mm以内),构造相对简单,设备体积小、制造成本低。在提升载荷大和提升高度低时,也可考虑采用液压驱动。(2)升降机构的安装地点可有顶部安装和底部安装两种。顶部安装易于布局,易于解决钢丝绳与其它物体的摩擦或卡住问题,钢丝绳需要量少,但维修不便;底部安装的特点与前相反。(3)升降机构可按有无平衡分为两种;设置平衡重可使驱动电机功率减少约40%,减速器、驱动轴、制动器等也都相应减小,避免钢丝绳多层卷绕和横移,只增加了约1.5t的平衡重及其导向装置。(4)对于垂直循环式立体车库,顶部安装、设置平衡重是最好的方案。升降机构所用电动机型号选为Y132S-4,额定功率5.5kW,满载转速1440r/min,重量68kg。
2
车辆无处停放的问题是城市的社会、经济、交通发展到一定程度产生的结果，立体车库的发展在国外，尤其在日本已有近30～40年的历史，无论在技术上还是在经验上均已获得了成功。我国也于90年代初开始研究开发立体车库，距今已有十几年的历程。由于很多新建小区内住户与车位的配比为1:1，为了wk.baidu.com决停车位占地面积与住户商用面积的矛盾，立体车库以其平均单车占地面积小的独特特性，已被广大用户接受。
3
3. 1
本设计提出的是具有旋转托盘装置的全自动化立体车库是一款新颖的自动化立体车库。它是针对商业区附近大流量的私人轿车来设计的。其主要特点是：可以快速准确定位存取车，安全可靠；取车过程中，可将汽车自动换向；容量可按车库的直径来系列安排；外型美观大方，可以建筑物并设，也可单独设置，与环境融洽结合；高效利用土地，占地面积最少，因此在寸土寸金的大中城市的发展前景很看好，特别适合应用于商业中心区等地段。主要技术参数剑表1.
（2）平台式存取机构安装在车位和井道两侧，动力源通过滚轮与停车平台之间的摩擦力使停车平台平移到车位或井道，实现存取车。在车库的每个工作循环（存车或取车）中，停车平台只需来回一次，提高了车库的工作效率；它对升降平台的平层井道要求较低；由于升降平台上没有停车托盘，因而升降电机的功率、减速器等的减小；主要缺点是存取机构太多（每个车位需一套，升降井道中每层两套或数层两套），增加制造成本和安装难度；相应的好处是某些存取机构的故障，不致影响其他车位的存取。
3.2.2
减速装置和钢丝绳拽引轮对称安置。设计升降机构考虑的问题有:(1)速度曲线:立体车库的总体机械结构,采用电梯提升机和平移存取构型。车辆存取时间限制在120s,要求传动装置可高速度运行。平移机构存取车辆时,要求起升机构具有很高的平层精度,以减小撞击。为了保证安全、低噪声、平移起制动平稳,要求传动装置具有自动加减速功能,升降机构的驱动装置采用了交流变频调速技术。(2)负载机械特征:升降机构是频繁起制动设备,其运行中的大量时间处在加减速的过程中,升降机构带有对重,因此它的负载机械特征分布于坐标系的四个象限内。当升降平台静止或匀速运动时,表现为静态负载机械特性。当其加减速运动时,表现为动态负载机械特性(除含静态特性外,还含加速度造成的惯性转矩)。
3.3
主体部分尺寸为(3000×1200×250)mm的传动板装有电动机,板内装有减速装置(二级减速,锥齿轮传动),最后输出两排(4个)直齿轮(直径148mm,厚度 48mm),带动齿条使托盘移动。托盘下面的滚子传动装置,可使托盘移动省力,并能防止托盘偏移。
立体车库中旋转机构的设计的主要任务是在提升的过程中用来完成具体车位定位。由于车库成放射形布置，而车库中只安置一个提升装置，主运动是提升运动，因此要设计一个辅助运动——旋转运动来完成具体车位的定位。
课 程 设 计
题 目：提升旋转式自动化立体车库设计
指导教师评语
成绩
指导教师
日 期
摘 要
静态交通问题是我国大中城市规划和建设中一个需要迫切需要解决的问题。立体车库的提出和投入使用，大大地缓解了这个城市问题。但鉴于现有的立体车库大多是机械式的，没有实现机电一体化，导致立体车库的使用率很低。本文介绍了自动化立体车库的主要类型和基本特点，着重以提升旋转式自动化立体车库结构、容量和安全问题以及PLC技术在立体车库中的运用。
表1 主要技术参数
项目
规格
车位数
102
层数
（参考）13
停放车辆规格
5050X1850X1550（mm）重1700kg
电机功率
4～6（kW）
升降平均速度
16（m/min）
图1提升旋转式自动化立体车库外观
车库由可编程控制器（PLC）实现控制和管理。车库停车层呈辐射状布置多个停车位（以8个为例），如设计成13层，首层一个进车口，一个出车口，最多可停车102辆汽车。该型立体车库可建设成大厦的副楼，也可以单独成幢，外形美观大方，和环境结合融洽。
为达到上述要求，在本设计中，在提升过程中不需要旋转，而是在底层安装一个可带动传动盘旋转的平台。只要有存取车命令，旋转盘先带动传动板运动，将传动板与车位对接，进行定位，再提升传动板，就能达到准确存取车的目的。
3.4
立体车库的主要任务是在最短的时间内安全地完成车辆的存取，而立体车库中升降电梯的速度已定，因此设计一套合理而安全的存取机构将成为车库设计的重要任务。设计合理可缩短存取车辆的时间，增加车辆存取的安全性。
立体车库与地下车库相比可更加有效地保证人身和车辆的安全，人在车库内或车不停准位置，由电子控制的整个设备便不会运转。应该说，立体车库从管理上可以做到彻底的人车分流。在地下车库中采用机械存车，还可以免除采暖通风设施，因此，运行中的耗电量比工人管理的地下车库低得多。立体车库一般不做成套系统，而是以单台集装而成。这样可以充分发挥其用地少、可化整为零的优势，在住宅区的每个组团中或每栋楼下都可以随机设立立体车库。这对眼下车库短缺的小区解决停车难的问题提供了方便条件。
3.4.1
下面拟定三种存取机构设计方案有货叉式、平台式、推拉式。
（1）货叉式存取机构安装在升降台上，每辆车只需一套，依靠货叉的伸缩把车辆（与托盘一起）存入或取出。在车库的每个循环（存车和去托盘，或存车和取车，或存托盘和取车）中，货叉要伸缩两次，而且货叉（升降平台）需做依次升降微动；货叉结构比较复杂，维护不便；对升降平台的平层精度要求较高；为使车库能存放后部突起车辆（SUV等），需要增加车辆层高（约10%～15%）。
关键词：立体车库 提升旋转式PLC
Abstract
The static transportation question is the question which in our country big or media-sized cities plan and the construction a need urgent needs to solve. Three-dimensional garage's statement and is operational, alleviated this urban question greatly. But in view of the fact that the existing three-dimensional garage mostly is the mechanical type, has not realized the integration of machinery, causes the three-dimensional garage the utilization ratio to be very low.This article introduced the automated three-dimensional garage's predominant type and the essential feature, promote the rotary system automation three-dimensional garage structure, the capacity and the security problem as well as the PLC technology emphatically in the three-dimensional garage utilization.
3. 2
3.2.1
1．起升静功率为：
式中:Pj--起升静功率，kw；
PQ--起升载荷，N；
vq--额定起升速度，m/s；
η--起升时的总机械效率；
ηt--卷筒的机械效率；
ηc--升降机的机械效率；
ηh--滑轮组的机械效率。
2．选择电动机
根据起升静功率选择额定功率为5KW的电动机，满载转速为1440r/min。
Key word：three-dimensional garage promotion rotary PLC
1
随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，我国城市汽车拥有量急剧增加。城市发展，交通先行，不要让停车难成为交通的负担。发展动态交通更应兼顾静态交通。除出租车外，一般情况下机动车10％的时间在路上走，90％的时间停着，而我们现在往往重视动态交通建设，却忽视了更为重要的静态交通。补救静态交通问题的关键，在于采取一些切实可行的方案。利用现有的环境条件，借鉴国外先进的理念。比如可以在无停车场的公共场所内，兴建自动化立体车库。立体车库由停车托盘、升降机构、横移机构、控制系统和安全系统等组成，主要停放轿车和小型面包车。目前，立体车库主要有以下几种形式：升降横移式、巷道堆垛式、垂直提升式、垂直循环式、箱型水平循环式、圆形水平循环式。本设计提出的提升旋转式立体车库严格来说属于垂直提升式立体车库的改进版，它是结合PLC技术开发出来的自动化立体车库。可编程控制器(PLC)集微机技术、自动化技术、通讯技术为一体，可靠性强、性价比高、设计紧凑、扩展性好、操作方便，因此在自动停车系统中通常作为电控核心。对于规模较大的系统，还可使用工业现场总线(Profibus或Devicenet)构成PLC网络，实现自动控制。车库特点是：车辆的存取动作由中轴电梯配合转动控制机构来完成，车库呈放射状分布，大大提高了车库容量，车辆出库时司机不需要再转车。
图2 提升旋转式自动化立体车库平面示意图
提升旋转式自动化立体车库主要由以下几部分构成：
（1）立体车库主体结构建筑；
（2）具有交流变频调速的车库垂直提升机构；
（3）旋转托盘机构；
（4）停车泊位的车辆输送机构；
（5）载车板存储调配系统；
（6）集散式车库运行控制系统。
图3基于PLC控制的运行控制及检测
根据实际需要确定立体车库的层数，本设计中立体车库采用模块化设计。机械部分包括升降机构、回转盘、托盘。存车过程：司机将车停在托盘上，检测传感器对汽车位置进行检测，停好后司机确认，升降机构上升，同时回转盘旋转，到达目标车位后，液压缸驱动托盘沿轨道进入车位，停车到位后，托盘返回，升降机构下降，取车过程刚好相反。
立体车库与传统的自然地下车库相比，在许多方面都显示出优越性。首先，立体车库具有突出的节地优势。以往的地下车库由于要留出足够的行车通道，平均一辆车就要占据40平方米的面积，而如果采用双层立体车库，可使地面的使用率提高80％～90％，如果采用地上多层（21层）立体式车库的话，50平方米的土地面积上便可存放40辆车，这可以大大地节省有限的土地资源，并节省土建开发成本。
根据电动机转速和滚筒转速，查表选择升降机最接近的传动比为12.5。
则高速轴传动比
则低速轴传动比
3．传动装置的运动和动力参数的计算
0轴：0轴即电动机轴
І轴：І轴即升降机高速轴
П轴：П轴即升降机中间轴
Ш轴：Ш轴即升降机低速轴
(1)升降机构可有直流电机驱动和交流电机驱动。直流电机驱动的调速性能好、运行平稳、平层精度高(5mm以内),但结构复杂、设备体积大、制造成本高。交流电机驱动有变压调速控制和变频变压调速控制,其调速性能、运作平稳性都能满足停车库的要求,平层精度也较高(15mm以内),构造相对简单,设备体积小、制造成本低。在提升载荷大和提升高度低时,也可考虑采用液压驱动。(2)升降机构的安装地点可有顶部安装和底部安装两种。顶部安装易于布局,易于解决钢丝绳与其它物体的摩擦或卡住问题,钢丝绳需要量少,但维修不便;底部安装的特点与前相反。(3)升降机构可按有无平衡分为两种;设置平衡重可使驱动电机功率减少约40%,减速器、驱动轴、制动器等也都相应减小,避免钢丝绳多层卷绕和横移,只增加了约1.5t的平衡重及其导向装置。(4)对于垂直循环式立体车库,顶部安装、设置平衡重是最好的方案。升降机构所用电动机型号选为Y132S-4,额定功率5.5kW,满载转速1440r/min,重量68kg。
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车辆无处停放的问题是城市的社会、经济、交通发展到一定程度产生的结果，立体车库的发展在国外，尤其在日本已有近30～40年的历史，无论在技术上还是在经验上均已获得了成功。我国也于90年代初开始研究开发立体车库，距今已有十几年的历程。由于很多新建小区内住户与车位的配比为1:1，为了wk.baidu.com决停车位占地面积与住户商用面积的矛盾，立体车库以其平均单车占地面积小的独特特性，已被广大用户接受。
3
3. 1
本设计提出的是具有旋转托盘装置的全自动化立体车库是一款新颖的自动化立体车库。它是针对商业区附近大流量的私人轿车来设计的。其主要特点是：可以快速准确定位存取车，安全可靠；取车过程中，可将汽车自动换向；容量可按车库的直径来系列安排；外型美观大方，可以建筑物并设，也可单独设置，与环境融洽结合；高效利用土地，占地面积最少，因此在寸土寸金的大中城市的发展前景很看好，特别适合应用于商业中心区等地段。主要技术参数剑表1.
（2）平台式存取机构安装在车位和井道两侧，动力源通过滚轮与停车平台之间的摩擦力使停车平台平移到车位或井道，实现存取车。在车库的每个工作循环（存车或取车）中，停车平台只需来回一次，提高了车库的工作效率；它对升降平台的平层井道要求较低；由于升降平台上没有停车托盘，因而升降电机的功率、减速器等的减小；主要缺点是存取机构太多（每个车位需一套，升降井道中每层两套或数层两套），增加制造成本和安装难度；相应的好处是某些存取机构的故障，不致影响其他车位的存取。
3.2.2
减速装置和钢丝绳拽引轮对称安置。设计升降机构考虑的问题有:(1)速度曲线:立体车库的总体机械结构,采用电梯提升机和平移存取构型。车辆存取时间限制在120s,要求传动装置可高速度运行。平移机构存取车辆时,要求起升机构具有很高的平层精度,以减小撞击。为了保证安全、低噪声、平移起制动平稳,要求传动装置具有自动加减速功能,升降机构的驱动装置采用了交流变频调速技术。(2)负载机械特征:升降机构是频繁起制动设备,其运行中的大量时间处在加减速的过程中,升降机构带有对重,因此它的负载机械特征分布于坐标系的四个象限内。当升降平台静止或匀速运动时,表现为静态负载机械特性。当其加减速运动时,表现为动态负载机械特性(除含静态特性外,还含加速度造成的惯性转矩)。
3.3
主体部分尺寸为(3000×1200×250)mm的传动板装有电动机,板内装有减速装置(二级减速,锥齿轮传动),最后输出两排(4个)直齿轮(直径148mm,厚度 48mm),带动齿条使托盘移动。托盘下面的滚子传动装置,可使托盘移动省力,并能防止托盘偏移。
立体车库中旋转机构的设计的主要任务是在提升的过程中用来完成具体车位定位。由于车库成放射形布置，而车库中只安置一个提升装置，主运动是提升运动，因此要设计一个辅助运动——旋转运动来完成具体车位的定位。
课 程 设 计
题 目：提升旋转式自动化立体车库设计
指导教师评语
成绩
指导教师
日 期
摘 要
静态交通问题是我国大中城市规划和建设中一个需要迫切需要解决的问题。立体车库的提出和投入使用，大大地缓解了这个城市问题。但鉴于现有的立体车库大多是机械式的，没有实现机电一体化，导致立体车库的使用率很低。本文介绍了自动化立体车库的主要类型和基本特点，着重以提升旋转式自动化立体车库结构、容量和安全问题以及PLC技术在立体车库中的运用。
表1 主要技术参数
项目
规格
车位数
102
层数
（参考）13
停放车辆规格
5050X1850X1550（mm）重1700kg
电机功率
4～6（kW）
升降平均速度
16（m/min）
图1提升旋转式自动化立体车库外观
车库由可编程控制器（PLC）实现控制和管理。车库停车层呈辐射状布置多个停车位（以8个为例），如设计成13层，首层一个进车口，一个出车口，最多可停车102辆汽车。该型立体车库可建设成大厦的副楼，也可以单独成幢，外形美观大方，和环境结合融洽。
为达到上述要求，在本设计中，在提升过程中不需要旋转，而是在底层安装一个可带动传动盘旋转的平台。只要有存取车命令，旋转盘先带动传动板运动，将传动板与车位对接，进行定位，再提升传动板，就能达到准确存取车的目的。
3.4
立体车库的主要任务是在最短的时间内安全地完成车辆的存取，而立体车库中升降电梯的速度已定，因此设计一套合理而安全的存取机构将成为车库设计的重要任务。设计合理可缩短存取车辆的时间，增加车辆存取的安全性。
立体车库与地下车库相比可更加有效地保证人身和车辆的安全，人在车库内或车不停准位置，由电子控制的整个设备便不会运转。应该说，立体车库从管理上可以做到彻底的人车分流。在地下车库中采用机械存车，还可以免除采暖通风设施，因此，运行中的耗电量比工人管理的地下车库低得多。立体车库一般不做成套系统，而是以单台集装而成。这样可以充分发挥其用地少、可化整为零的优势，在住宅区的每个组团中或每栋楼下都可以随机设立立体车库。这对眼下车库短缺的小区解决停车难的问题提供了方便条件。
3.4.1
下面拟定三种存取机构设计方案有货叉式、平台式、推拉式。
（1）货叉式存取机构安装在升降台上，每辆车只需一套，依靠货叉的伸缩把车辆（与托盘一起）存入或取出。在车库的每个循环（存车和去托盘，或存车和取车，或存托盘和取车）中，货叉要伸缩两次，而且货叉（升降平台）需做依次升降微动；货叉结构比较复杂，维护不便；对升降平台的平层精度要求较高；为使车库能存放后部突起车辆（SUV等），需要增加车辆层高（约10%～15%）。
关键词：立体车库 提升旋转式PLC
Abstract
The static transportation question is the question which in our country big or media-sized cities plan and the construction a need urgent needs to solve. Three-dimensional garage's statement and is operational, alleviated this urban question greatly. But in view of the fact that the existing three-dimensional garage mostly is the mechanical type, has not realized the integration of machinery, causes the three-dimensional garage the utilization ratio to be very low.This article introduced the automated three-dimensional garage's predominant type and the essential feature, promote the rotary system automation three-dimensional garage structure, the capacity and the security problem as well as the PLC technology emphatically in the three-dimensional garage utilization.
3. 2
3.2.1
1．起升静功率为：
式中:Pj--起升静功率，kw；
PQ--起升载荷，N；
vq--额定起升速度，m/s；
η--起升时的总机械效率；
ηt--卷筒的机械效率；
ηc--升降机的机械效率；
ηh--滑轮组的机械效率。
2．选择电动机
根据起升静功率选择额定功率为5KW的电动机，满载转速为1440r/min。