升降横移类停车设备机械设计计算方法!-行业动态-埃斯顿智能车库

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升降横移类停车设备机械设计计算方法!

计算模型描述

地坑负一正一双层五车位立体停车装置的机械系统由机架组件、升降机构、升降载车板组件和横移载车板组件等组成(见下图)。地面层每一组横移载车板组件都带有一个移动电机,通过链轮传动完成左右平移动作。

地坑内升降载车板在地面层移出空位后通过提升电机、链轮组、卷筒和一组由十四个滑轮组成的滑轮组,在钢丝绳的牵引下完成上下动作。

升降横移类停车设备机械设计计算方法!


02

传动系统说明

2.1. 升降载车板升降系统

2.1.1. 升降用电机减速器功率为 2.2 kw,四级电机,减速比为84。35。输出轴转速 17 rpm,输出力矩 113。20 kgf·m

2.1.2. 升降用电机减速器用链轮齿数为13,链轮链号16A,节距25.4mm;卷筒链轮齿数为19。传动比19/13

2.1.3. 卷筒有效直径为D卷筒 = 217mm

2.1.4. 系统采用动滑轮结构,升降载车板速度为卷筒线速度二分之一。

2.2. 下车架平移系统

2.2.1. 平移用电机减速器功率为 0.2 kw,四级电机,减速比为44.4。输出轴转速 31 rpm,输出力矩 4.96 kgf·m

2.2.2. 平移用电机减速器用链轮齿数为15,链轮链号10A,节距15.875mm;被动链轮齿数为15。传动比1

平移用轮子直径φ78


03

运动速度计算

3.1. 提升速度计算

升降载车板速度V升降车板=V卷筒/2

卷筒线速度 V卷筒=ω卷筒·π·D卷筒

卷筒角速度ω卷筒=ω卷筒链轮

卷筒链轮角速度ω卷筒链轮=V卷筒链轮/(π·D卷筒链轮

卷筒链轮线速度V卷筒链轮=V电机链轮

电机链轮线速度V电机链轮=ω电机·π·D电机链轮

由上综合可知:

V升降车板=ω电机·π·D电机链轮·D卷筒/2·D卷筒链轮 

ω电机=17 rpm

D卷筒=217mm =0。217m

D电机链轮=P/sin180°/z=25。4/sin180°/13=106.14mm=0.106m

D卷筒链轮=P/sin180°/z=25.4/sin180°/19=154.32mm=0.154m

V升降车板=17·π·0。106·0。217/2·0.154=4m/min

升降载车板提升速度为 4 米/分钟

3.2.提升力矩计算

提升力的计算(按D型车计算):

额定承载 1700 kg 安全系数 1。15

因此最大承载 1955 kg

升降载车板重量 718 kg

总共合计为 2673 kg

动滑轮组可使提升力减半,为1337kg

卷筒提升力F卷筒=M卷筒/r卷筒M卷筒链轮/r卷筒

卷筒链轮力矩M卷筒链轮=F链条·D卷筒链轮/2

链条力 F链条=M电机/r电机链轮

因此:卷筒提升力F卷筒=M电机·2/D电机链轮·D卷筒链轮/2·2/D卷筒

电机许用输出力矩 113.19 kgf·m

D卷筒链轮=0.154m

D电机链轮=0.106m

D卷筒=0。217m

卷筒最大提升力F卷筒=113。19·0.154·2/0。106·0。217 =1516kg>1337kg

3.3.平移速度计算

横移载车板平移速度等于横移载车板轮子轮掾线速度V横移车板=V轮子 

下车架轮子轮掾线速度V轮子=ω轮子·π·D轮掾

轮子角速度ω轮子平移链轮传动比为1:1,所以轮子角速度ω轮子=ω电机

由上可知:V下车架=ω电机·π·D轮掾

ω电机=31rpm

D轮掾=78mm=0。078 m

因此:V下车架=31·π·0.078 = 7.6 m/min

横移载车板平移速度为 7.6米/分钟


04

电机功率验算

4。1升降电机功率验算

提升总重:2673Kg

电机减速器效率:0.97    链传动效率:0.96   钢丝绳传动:0。90

机械总效率:η=0。97×0.96×0.90=0.84

升降功率:N=Q×V/102η=2673×4/(6120×0.84)=2.08KW

所以选择2.2KW电机满足要求。

4.2横移电机功率验算

横移载荷Q=1953Kg

动摩擦系数μ=0.15

传动效率η=0.9

摩擦力P=1953×9.8×0。6/2×0。15=861。3N

功率N=P×V/1000η=863.1×7.6/(1000×60×0。9)=0。12KW

故所选电机功率满足要求


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强度计算

根据设计要求,载车板载荷按1700kgf。前轮载荷按40%,后轮载荷按60%。根据实际情况,车辆直接开进的机架受力情况比车辆倒车开进的机架受力情况严重,因此,本报告仅计算车辆直接开进的机架受力情况。考虑车辆轴距2600mm

5.1横梁计算

5.1.1横梁受力分析

以中间车位段横梁为例,两种受力情况如图2,图3

情况一:横移出空位后,升降状态: P=1337kgf,为简化计算,扭矩本图中未考虑。

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情况二:横移车板上停车受力情况P=(1700×1。1+253)×0。6=1273。8kgf

 

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 根据横梁受力情况,需对受力情况二进行强度校核。

5.1. 2横梁强度计算

横梁选用HW125×125,材料为Q235-A,σb=375Mpa

截面面积A=30.31 cm2  抗弯截面模数Wx136cm3

惯性矩Ix =847 cm4

σ=M/W=1464.87×9.8/(1.36×10-4)=105。56MPa<<[σ]

5。2 纵梁计算

5.2.1纵梁受力分析

主要受力点为纵梁两侧平衡链条连接处,按见图示4:

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反力RA=P×a/2L(3-a2/L2)=10189.4N

反力RC=P×b×b/2L×L(3-b/L)=25934.7N

5.2. 2纵梁强度计算

纵梁选用HW125×125,材料为Q235-A,σb = 375 Mpa

截面面积A=30.31 cm2   抗弯截面模数Wx =136 cm3

惯性矩Ix =847 cm4

Mmax=P×a×b×b/2L×L(3-b/L)=3890.2N·m

σ=M/W=3890.2/(1.36×10-4)=28.6MPa<<[σ]

5.3立柱计算

5.3. 1立柱受力分析

后立柱受力情况如图5,前立柱受力情况如图6

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5.3.2立柱强度计算

立柱选用HW125×125,材料为Q235-A,σb=375Mpa

截面面积A=30.31 cm2   抗弯截面模数Wx136 cm3

惯性矩Ix =847 cm4

1) 后立柱强度计算

P=(1700×1.1+253)×2×0.6=2547.6Kgf

τ=P/A=2547.6×9.8×104/30。31=8.23Mpa

σn=根号(3τ×τ)=14.25MPa<<[σ]

2) 前立柱强度计算

P1=(1700×1。1+253)×2×0。4=1698。4Kgf 

τ=P1/A=1698.4×9.8×104/30.31=5.49Mpa

P2=2592.6 Kgf

M=P2×L=2592。6×9。8×0。095=2413。7N·m

σ=M/W=2413.7/(1.36×10-4)=17。74Mpa

σn=根号(3τ×τ+σ×σ)=19.36MPa<<[σ]

5.4升降车板计算

升降载车板额定载荷为1700 kgf(以D型车计算)

考虑升降载车板由左右梁和中间构件组成,简化结构为左右梁分别支撑载荷的50%,因此:

前轮载荷为1700×40%×50%= 340 kgf

后轮载荷为1700×60%×50%= 510 kgf

后轮据后端受力点距离按1200mm;

车轴距按2600mm计算。

升降载车板受力如图7:

A点支座反力RA=510×3538+340×938/4738=448.1 kgf

D点支座反力RD=510×1200+340×3800/4738=401.9 kgf

最大弯矩Mmax=448.1×1.2=537.7 kgf·m

梁的材料为Q235-A,槽钢16,σb=375 Mpa

截面面积=25.162 cm2

理论重量=19.752 kg/m

抗弯截面模数Wx117 cm3

惯性矩Ix935 cm4

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升降载车板的材料为Q235-A,槽钢16,σb = 375 Mpa

σ=M/W=537.7×9.8/1.17×104=45MPa<<[σ]

5.5横移车板计算

    横移车板的结构和升降载车板类似,因此,横移车板的左右梁各承受50%的载荷。横移车板的额定载荷为1700kgf。

前轮载荷为1700×40%×50%= 340 kgf

后轮载荷为1700×60%×50%=510 kgf

横移车板的受力情况和剪力弯矩分布图如图8。

A点支座反力RA=510×510+340×1390/5110= 490.7kgf

D点支座反力RD=510×1120+340×3720/5110=359.3 kgf

最大弯矩Mmax=490.7×1.12=549.6 kgf·m

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梁的材料为Q235-A,槽钢16,σb = 375 Mpa

截面面积=25.162cm2

理论重量=19.752 kg/m

抗弯截面模数Wx =117 cm3

惯性矩Ix =935 cm4

σ=M/W=549.6×9.8×104=46MPa<<[σ]

5.6钢丝绳强度计算

钢丝绳提升力为F钢丝绳=1337 kgf,合13102。6 N。

钢丝绳结构为6△(21)或6△(24)或 6△(30)。

这三种结构的钢丝绳的破断拉力相同。

在钢丝绳公称抗拉强度1700N/mm,钢丝绳直径12mm

ΣS = 121000N

ψ=0.84

SP =ψ·ΣS =0。84×121000 = 101640 N

保险系数为SP/ F钢丝绳=7.76

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