升降横移设计计算书.docx
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升降横移设计计算书
机械式停车设备
简易升降车库PJSLD型二层
设计计算书
一、概况
二、钢结构要求
三、螺栓连接要求
四、立体车库钢结构分析校核（GB/T3811）
1、支撑柱受力分析
2、立柱稳定性校核
3、导轨支撑梁强度校核
4、顶层横梁强度校核
五、链条受力计算分析及速度计算
简易升降车库PJSLD型设计计算书
一、概况
该停车设备为两层链条式简易升降式，总存车量为2个车位。
其的运行原理是：
设备的出入口在第一层，上层的停车板只可做升降动作。
下层设有一个空位，停车板通过升降动作至下方空位，取出汽车。
依上图所示，简易升降车库主要有以下几个部分组成：
①结构框架
立体车库一般主要以钢结构和钢筋混凝土为主，在该简易升降车库中我们选用钢架结构。
②上层载车板及其提升系统
顶层载车板都配有一套独立的电机减速机与链传动组合的传动系统。
电机顺时针旋转时，载车板上升，电机逆时针旋转时，载车板下降。
根据载车板及车重确定链条所需的传动力。
根据传动力及载车板的移动速度确定电机功率。
根据车身高度确定上下载车板间的距离，根据这个距离确定链条的长度，最后根据传动力确定链轮大小，链节形状及大小。
④安全装置
上载车板上装有上下行程极限开关和防坠落安全装置。
防坠落安全装置装在纵梁与上载车板上停位之间，在纵梁两测各装两只防坠器座，上载车板两侧相应位置处各装两只防坠器挂钩，当上载车板上升到位后，上载车板两侧的四只防坠器挂钩便自动套入四只坠器座内，防坠器插销锁止后，以防止升降电机常闭制动器慢释放后，上载车板在汽车和载车板本身的重力作用下慢慢下滑，压坏下层汽车。
另外也防止制动器一旦失灵，上载车板从上停车位坠落，砸坏下层汽车。
下载车板的安全装置主要是行程极限开关和防碰撞板。
⑤控制系统
简易升降立体停车设备的控制系统采用PLC可编程序控制器控制，主要有手动、自动、复位、急停四种控制方法。
自动控制应用于平时的正常工作状态，
手动控制应用于调试、维修状态，复位应用于排除故障场合，急停应用于发现异常的紧急场合。
此外要控制上层车位上安全钩的电磁铁和系统报警显示装置等。
本设计适停车辆尺寸及质量：
5000×1850×1550
本设计所取的单车最大进出时间为：
35～60s。
二、钢结构要求
立体车库钢结构受力主要包括：
钢结构本身自重，结构架上各停车位的车辆及载车板重力，提升系统起制动所产生的惯性力，驱动装置的重力，顶部梁架受滑轮组，整体结构所受的风力、地震载荷以及结构由于外界环境温度变化而引起的温度应力等，它们均以集中或分布方式作用。
由于该立体车库为两层式，属于低层钢结构建筑。
因此，我们对该车库模型进行受力分析时作如下假设：
1、车库单独建立，不与其它建筑物相连接，属于最常见状况;
2、不计由于结构阴面与阳面温差引起的热应力;
3、整体结构无初始变形和缺陷;
4、在静态环境里，地震载荷与风载荷作用忽略不计。
三、螺栓连接要求
在立体车库的钢结构中，高强度螺栓连接则是主连接中常用的连接形式。
高强度螺栓连接按其受力的性能可分为：
摩擦型和承压型。
摩擦型高强度螺栓连接——摩擦型高强度螺栓连接完全依靠被连接的构件间的摩擦阻力来传力，完全不靠孔壁承压和栓杆受剪。
摩擦阻力的大小决定于作用在构件摩擦面上的压力（螺栓的预紧力），同时也与被连接构件的材料及表面处理情况有关。
施工时不得在摩擦面上误涂丹红、油漆、淋雨、受潮等。
承压型高强度螺栓连接—靠孔壁承压和栓杆受剪，与普通的螺栓相似，其连接多为螺纹连接和绞制孔用螺栓连接。
对于同时承受剪力和螺栓杆轴方向拉力的承压型高强度螺栓，应符合下式要求：
，其中
式中，——每个承受型高强度螺栓所受的剪力和拉力；
——每个承压型高强度螺栓的受剪、受拉、承压承载力设计值。
四、立体车库钢结构分析校核（GB/T3811）
在车库钢结构设计中，包括轴心受力构件、梁、拉弯和压弯构件的设计。
进行轴心受力构件设计时，轴心受拉构件应满足强度和刚度要求，轴心受压构件除应满足强度、刚度要求外，还应满足整体稳定和局部稳定要求。
在梁的设计中，梁的刚度和强度对截面设计起控制作用，因此应先进行这二者的计算。
由于车库系统对于系统的安全要求特别高，所以还应对其整体稳定进行计算，此外，梁的接点处均应采取构造措施，以防止其端截面发生扭转。
在进行梁的截面设计时，考虑强度，腹板既高又薄，考虑整体稳定，翼缘宜既宽又薄，所以在荷载作用下，受压翼缘与腹板有可能发生波形屈曲，即梁发生局部失稳。
发生局部失稳后，梁的部分区域退出工作，将使梁的有效截面积减小，强度承载力和整体稳定性降低，这时可以采取增大板厚度或设置加强肋等措施。
对于压变构件，需要进行强度、刚度、整体稳定性和局部稳定性计算。
对于拉弯构件，一般只需要进行强度和刚度计算。
在对立体车库钢结构骨架的分析中，我们先从单根梁的受力进行分析，适当简化力学模型，在正确分析各梁的约束和受力的基础上，先对各梁和立柱的刚度和强度进行分析，找出系统薄弱处所在，然后在整体分析之中给予特别关注。
车库框架型材选择为：
.立柱：
H150×150×7×10tH型钢
立体车库钢结构骨架由立柱和支承动力及附属装置的上、下支承梁等组成，其立柱通过螺栓与基础相连，其余钢梁靠焊接或者螺栓相互连接。
立柱主要承受压力和其他因素造成的扭矩，即压应力和部分剪应力；为了减小振动和提高稳定性，各部分都必须保证足够的强度和刚度，立体车库的简化模型如上图1。
设计时采用Q235碳素钢，其屈服极限为235Mpa，抗拉强度为375-500Mpa。
整体车库钢结构许用位移为10mm。
本车库所限车型为大型车，最大容车重为1700kg，载车板重约580kg，所以每个车位所承受的最大重量为G=1700+580=2280kg，在每个载车板上模拟汽车前后车轮位置，按照额定载荷6：
4的比例均匀放置集中载荷。
1、支撑柱受力分析
立柱H125x125x6.5x9钢材：
Q235
重量：
23.8公斤/米
1.荷载：
G=[1700kg（车重）+600kg（车台板）]x4x0.25=2300kg=23KN
考虑动力系数=1.15活荷载分项系数=1.4
集中力设计值=23KNx1.15x1.4=37KN
按两端均铰接计
最大轴力位于柱脚处
N=37x2=74KN
A=3031mm
=74x10/3031=24.4N/mm
2.整体稳定计算
λ=2400/50=48
ϕ=0.505
=74x10/3031X0.505=48.3N/mm<215N/mm
故强度满足要求
五、链条受力分析
1.链条受力、速度计算
1.1链条受力分析
MX
Z
D
K
车重
WC
1500
1700
1900
2300
载车板重
WP
385
390
395
465
载车板长
L0
3955
3955
3955
4305
链条吊点位置
L1
500
500
500
500
L2
3300
3300
3300
3300
L3
75
75
75
75
受力位置
括号内为停车位置->
LC1
745
670
670
620
WB
2600
2600
2600
2900
LC2
610（300）
685（375）
685（375）
785（475）
链条张力
F1
574.2
592.1
651.3（空100.0）
806.1
F2
468.3
452.9
496.2（空96.9）
576.4
F3
1042.5
1045
1147.5
1382.5
F0
1396.6
1400
1537.2
1557.4
地震水平力
F1x
112.4
122.5
F2x
73.6
79.3
403.6
1.2安全系数
MX
Z
D
K
前吊点链条
12.7
12.3
11.2
9.06
后吊点链条
15.5
16.1
14.7
12.7
整条链条
10.5
10.4
9.5
9.4
安全系数合格。
1.3升降速度、所需动力、扭矩、时间计算
升降速度
MX
Z
D
K
V
[m/min]
50Hz
3.88
<-
<-
3.26
60Hz
4.66
<-
<-
3.91
P
[kw]
50Hz
1.56
1.56
1.71
1.73
60Hz
1.87
1.87
2.06
2.08
Tlm[kg.m]
1.01
1.01
1.11
1.12
Tl（sp）[kg.cm]
11900.1
11928.7
13098.7
15781.2
升降时间（sec）
2F
（2432）
50Hz
37.6
44.8
60Hz
31.3
37.3
参考文献
[1]升降横移类机械式停车设备JB/T8910-1999
[2]机械式停车场安全规范JG5106-1998
[3]机械式停车设备通用安全要求GB17907-2010
[4]机械式停车设备分类JG/T5105-1998
[5]起重机设计规范GB3811-2005
[6]一般用途钢丝绳GB/T20118-2006
[7]传动用短节距精密滚子链、套筒链、附件和链轮GB/T1243-2006
[8]机械式停车设备类别、型式与基本参数JB/T8713-1998
[9]钢结构设计规范GB50017-2003
[10]汽车库建筑设计规范JGJ100-98
[11]起重机钢丝绳保养、维护、安装、检验和报废GB／T5972-2009
[12]钢的弧焊接头缺陷质量分级指南GB/T19418-2003
[13]钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级GB11345-1989
[14]金属熔化焊焊接接头欠缺分类及说明GBT6417.1-2005
[15]起重机械安全规程GB6067.1-2010
[16]机械安全急停设计原则GB16754-2008
[17]汽车库、修车库、停车场设计防火规范GB50067-97
[18]安全标志及其使用导则GB2894-2008
[19]机械安全基本概念与设计通则GB/T15706.2-2007
[20]金属熔化焊焊接接头照相GB/T3323-2005
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