垂直循环类停车设备各种传动机构的特点分析.pdf

18第2 2 卷第S1期2023年8 月中国建筑金属结构CHINA CONSTRUCTION METAL STRUCTUREVol.22No.S1Aug.2023垂直循环类停车设备各种传动机构的特点分析李冉（衡水奇佳停车设备有限公司，河北衡水0 530 0 0）摘要：垂直循环类停车设备经过近一个世纪的发展，出现了多种传动机构，例如：拔叉槽轮传动机构、链传动机构以及销齿传动机构，这些传动机构都有各自的特点。本文通过分析这些传动机构的特点，并通过MATLAB软件模拟其运动特性，再进行对比，找出更为适合垂直循环类停车设备的传动机构，并为未来垂直循环类停车设备传动机构的研究提供参考。关键词：垂直循环；立体车库；停车设备D0I:10.20080/ki.ISSN1671-3362.2023.S1.0060引言3随着汽车保有量越来越高，停车难的问题越1来越突出。为了解决停车难的问题，各地政府出台了各种政策，其中包括规定新小区的车位占比，鼓励新建机械式停车设备等。由于垂直循环类停车设备有着占地面积小、布置灵活、土地利用率高、故障率低、用户体验好等特点，能更多地满足用户需求，从而使得它在停车设备市场中占有较大份额。垂直循环类停车设备的结构相对较为简单，传动机构在整个设备中占有很大比重，对整机的使用性能、用户体验、故障率影响很大。经过几十年的发展，许多公司对垂直循环类停车设备的传动机构进行了不同的尝试与改进，产生了各种各样的形式。目前，市场上的垂直循环类停车设备传动机构主要有三大类，其中包括：拨叉槽轮传动机构、链传动机构、销齿传动机构。下面，本文将从运行原理、结构特点、运动学分析等方面对这三大类传动机构进行分析、对比。1拨叉槽轮传动机构1.11运行原理电机通过传动机构将动力传递到拨叉上，拨叉拔动循环链条上的滚轮沿导轨移动，在循环链条上安装有挂板，承载车辆的托盘固定在挂板上，随挂板沿导轨移动。作者简介：李冉（19 9 0-），男，工程师，本科，学士学位，研究方向：AGV、超薄智能搬运器、智能库及垂直循环类机械式停车设备研发。24图1拨叉槽轮传动机构1-拨叉；2-滚轮；3-循环链条；4-挂板；1.2运动学分析循环链条的线速度公式如下：v=or其中：为拨叉盘的转速，r为滚轮与拔叉盘回转中心的距离。循环链条转动时，滚轮与拨叉盘回转中心的距离是周期性波动的，所以，循环链条的线速度也是周期性波动的。1.3结构特点在前后循环链条处各布置一个拨叉盘，拔叉盘重量相对较小，成本较低。而且，由于拨叉盘直径较小，在轮槽处的线速度一定的情况下，拨叉盘的转速相对较高，这样，就可以选择较小减速比的减(1)2023年中国停车产业论文集19速电机，所以，减速电机的成本也相对较低。拔叉盘拔动滚轮中部，销轴的受力模型为简支梁，在销轴直径一定的情况下，该结构销轴的疲劳寿命更高。2链传动机构根据循环链条导轨是否封闭，可将其分为封闭导轨和非封闭导轨；根据链轮与链板的相对位置，可以分为内侧驱动和外侧驱动。图2 所示为非封闭导轨结构，圆弧段没有循环链条导轨。链轮带动循环链条沿链轮和导轨运动。由于链传动本身存在多边形效应，循环链条的移动速度存在一定拨动。由于承载车辆的托盘会在挂板上产生绕A点转动的扭矩，所以当B点的滚轮脱离链轮进入竖向轨道时，会与竖向轨道碰撞，产生较大噪音并影响销轴的使用寿命。2A1B431-链轮；2-挂板；3-导轨；4-循环链条为消除链传动的多边形效应、解决滚轮和导轨碰撞的问题，可以在圆弧段增加导轨，将导轨做成封闭型结构，如图3所示。由于循环链条始终沿导轨移动，而链轮的转速是恒定的，所以对于封闭型导轨，循环链条的运动速度是恒定的。而且，由于滚轮在封闭导轨中运行，与导轨的碰撞很小，噪音也小。因为循环链条在圆弧段同时与链轮及导轨接触，所以，循环链条和导轨之间会产生相对滑动，降低了传动效率，也会缩短循环链条的使用寿命。图3封闭导轨对于封闭导轨结构，可以将链轮布置在循环链条外侧，使循环链条滚轮导轨成为全封闭、独立的结构，这将循环链条和导轨的接触面、循环链条和链轮的接触面分开，这样，就避免了循环链条和导轨之间产生相对摩擦。对于将链轮布置在循环链条外侧的情况，有齿形链和滚子链两种结构。图4所示为齿形链结构，韩国东洋公司的专利在2 0 0 3年公开了这种结构。它的结构特点是，在链板上加工出齿形，通过链轮拨动一侧的链板，从而驱动循环链条转动。从受力角度分析，该结构拨动单侧链板，两侧链板会产生错位，销轴受较大弯矩，减小了销轴的疲劳寿命，还会使得链板和销轴的接触面容易被挤压变形。由于加工和安装误差的存在，就使得链轮和链板的齿形啮合时会存在滑动摩擦，从而降低传动效率，减小传动机构的使用寿命。图2 链传动机构-非封闭导轨21图4齿形链结构20图5所示结构，在链板外侧设置有滚子，链轮通过链板外侧的滚子驱动循环链条转动。该结构的特点是链轮和滚子之间无滑动摩擦。所以，该结构的传动效率较齿形链更高，传动机构的使用寿命也更长。中国停车产业论文集第S1期2图7 销齿传动机构4结论综上，拨叉槽轮传动机构的结构简单、制造成3546图5外侧滚子链结构1-链轮；2-循环链条；3-滚轮；4-挂板；5-外侧滚子；6-销轴3销齿传动机构销齿传动有两种结构，一种是在循环链条上安装销轴，通过齿轮拨动循环链条；另外一种是在驱动盘上安装销轴，在循环链条上加工出齿形，通过驱动盘上的销轴拨动循环链条。销齿传动机构的链条加工复杂，成本较高，传动特性无明显优势，所以其市场竞争优势并不明显，实际应用案例较少。图6 销齿传动机构本相对较低，但是循环链条速度会有波动；链传动机构的制造成本较高，其中，对于链轮拔动循环链条滚轮中部的结构，如果使用非封闭导轨，滚轮会撞击导轨，有较大噪音，如果使用封闭导轨，循环链条和导轨之间会有滑动摩擦，传动效率低。通过链轮拔动循环链条外侧，可以解决循环链条和导轨存在滑动摩擦的问题，也可以解决滚轮撞击导轨的问题。对于齿形链结构，由于加工和安装误差的存在，驱动盘和循环链条之间总会存在滑动摩擦，从而降低了传动效率，通过驱动盘拨拔动循环链条外侧滚子的结构解决了齿形链的这一问题。随着社会的发展，用户对设备噪音、节能、稳定性等方面的要求越来越高，所以，能很好地解决这些问题的传动机构将会占有越来越多的市场份额。参考文献：1】赵贤敬，魏兆宏，王吉忠，等垂直循环机械式停车设备传动系统的形式 J.起重运输机械，2 0 0 3(0 5)：2 9-30.2汪爽，石志良，万林祥垂直循环立体车库链传动稳定性研究 J.起重运输机械,2 0 17(0 3)：43-46.3杨磊垂直循环式立体停车库结构与节能分析研究D.北京：东北大学,2 0 16 年4】王一彩垂直循环类立体车库进化分析与创新设计研究 D济南：山东建筑大学,2 0 2 0 年5（)，P韩国20-2003-0016969,2003-9-13