升降橫移類停車設備速度設計計算與驗證

2021-01-19 起重運輸機械

陳逢強寶勝系統集成科技股份有限公司 揚州 225819

摘 要：以兩層升降橫移類鏈條提升式停車設備為例，介紹停車庫的提升速度和載車板橫移速度的計算方法，為類似停車設備的設計計算提供參考。

關鍵詞：升降橫移類停車設備；速度；計算

中圖分類號：TU248.3 文獻標識碼：A 文章編號：1001-0785（2018）09-0090-03

隨著我國經濟的持續發展和人民生活水平的不斷提高，汽車保有量急劇攀升，立體停車行業也隨之穩步發展。停車設備看似簡單，但其中涉及很多理論計算和驗證。本文以兩層升降橫移類鏈條提升式停車設備（見圖1）為例，以反驗證法探討停車庫提升速度和載車板橫移速度的設計計算及驗證。

1 停車庫提升速度車的質量為2 000 kg，載車板質量460 kg，採用停車設備專用減速器MLSPK50220853，其功率P ＝ 2.2kW，減速器速比i ＝ 1：85，輸出軸轉M ＝ 1 140 N ﹒ m，輸出軸荷重Q ＝ 20 000 N，輸出軸直徑D ＝ 50 mm ，輸出軸長度L ＝ 75 mm，材料為45 鋼淬火,[δ ] ＝ 190MPa，整個傳動裝置的傳動效率η ＝ 0.85。主動鏈輪齒數Z 1 ＝ 13, 分度圓直徑d 1 ＝ 106.14 mm；提升鏈輪齒數Z 3 ＝ 14，分度圓直徑d 3 ＝ 114.15 mm。傳動鏈選用16A-2， 提升鏈選用16A， 鏈節距p ＝ 25.4 mm。

圖1 兩層升降橫移類鏈條提升式停車設備示意圖

1.1 求解減速器輸出轉速、初步確定提升速度

取電機轉速為1 450 r/min，則根據速比i =1：85，可得減速器輸出轉速

由總質量、電機功率及傳動效率，可預算出停車庫的提升速度

考慮到停車庫運行的平穩性，同時考慮國內生產廠同類型產品的提升速度，初步確定停車庫的提升速度ν ＝ 4.2 m/min。

1.2 求解提升鏈輪的轉速及從動鏈輪的齒數和分度圓直徑

由公式

可得提升鏈輪的轉速

則從動鏈輪齒數

圓整後Z 2 ＝ 19。從動鏈輪的分度園直徑

1.3 求解提升鏈輪的轉矩提升鏈輪的轉矩

考慮到傳動效率η ＝ 0.85，實際轉矩

因為是同軸，故傳動鏈輪的轉矩也為1 618.78 N﹒m。

1.4 求解傳動鏈條的拉力及作用在主動鏈輪上的轉矩由式Mn ＝FR 可得傳動鏈條的拉力

則作用在主動鏈輪上的轉矩

1.5 校核減速器輸出軸強度1）彎曲強度將鏈條拉力看成是作用在輸出軸的中間,M 1 = F 拉﹒L /2 ＝ 786.75 N﹒m， W z ＝ d 3/32≈12 265.63 mm3 ，則

2）剪切強度

因此，τ ＜ [τ ]，滿足剪切強度要求。

3) 彎曲與扭轉的組合強度考慮到減速器輸出軸既受轉矩作用又受徑向力（彎矩）作用，因此有必要校核其彎曲與扭轉組合強度。根據第三強度理論公式, 有

1.6 求解停車庫實際提升速度和實際功率停車庫實際提升速度

停車庫的實際功率

通過以上計算分析可以看出，減速器的功率、轉矩及軸的強度皆滿足要求。儘管F 拉 ＝ 20 980 N ＞ Q ＝ 20000 N，但考慮減速器設計安全係數，同時考慮該類型停車庫運行速度較慢，使用頻率亦不高，徑向力對軸或減速器軸承不會產生很大的影響，因此可採用該減速器，按照計算得出的速度進行樣機試驗，視試驗結果考慮進一步的項目應用。

2 載車板橫移速度轎車質量2 350 kg，載車板質量420 kg，減速器選用CFSPK22020703，其功率為0.18 kW，減速器速比i ＝ 1：40，輸出軸轉矩M ＝ 78.232 N ﹒ m，電機荷重為Q ＝ 3 100 N，輸出軸直徑D ＝ 22 mm。電機鏈輪齒數Z 1 ＝ 17，分度圓直徑d 1 ＝ 69.12 mm，鏈條節距p ＝12.7 mm，載車板滾輪直徑d ＝ 98 mm，傳動效率η ＝0.90。

2.1 求解滾動摩擦力矩查《機械工程手冊》可知鋼質車輪- 鋼軌的摩擦因數k ＝ 0.05 cm，有

2.2 求解滾輪轉速及減速器輸出軸轉速設定橫移速度為8.2 m/min，根據滾輪直徑d ＝ 98mm，可求得滾輪轉速

設定電機轉速為1 420 r/min，則由速比i ＝ 1：40得到減速器輸出軸轉速n 1 ＝ 35.5 r/min。

2.3 求解從動鏈輪的齒數及分度圓直徑由n 1/n 2 =Z 2 /Z 1 可得從動鏈輪的齒數

2.4 求解載車板的實際橫移速度及橫移時所需的實際功率載車板的實際橫移速度

滾動摩擦力

則橫移時所需的實際功率

2.5 求解鏈條拉力及作用在減速器輸出軸上的實際轉矩由公式Mn=FR 可求得鏈條拉力

則作用在減速器輸出軸上的實際轉矩

通過以上計算分析可知，當橫移速度為8.0 m/min時，橫移減速器的功率0.18 kW，荷重及輸出軸的轉矩都滿足要求。考慮停車庫運行的穩定性，建議橫移速度以不超過7 m/min 為宜。

3 結語根據某兩層升降橫移類鏈條提升式停車設備的性能參數，計算得出停車庫提升速度為4.169 m/min、載車板的橫移速度為8.0 m/min。建議按照計算得出的停車庫提升速度進行樣機試驗，視試驗結果考慮進一步的項目應用。同時，考慮停車庫運行的穩定性，建議橫移速度以不超過7 m/min 為宜。

參考文獻[1] 成大先. 機械設計手冊[M]. 北京：化學工業出版社，2008.

[2] 中國重型機械工業協會，停車設備管理委員會. 機械式立體停車庫[M]. 北京：海洋出版社，2005.

[3] GB/T 17907—2010 機械停車設備通用安全要求[S].

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