馮 鈴， 張靜文

(1.四川化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院自動化工程系， 四川瀘州 646000； 2.西南大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院， 重慶 400700)

引言

為解決全國停車難問題，立體車庫逐步得到開發(fā)研究及推廣應(yīng)用[1-3]。立體車庫最大限度地占用了地上和地下空間，主要依靠液壓提供停車廂升降動力實現(xiàn)停取車[4-5]，在取車過程中，控制系統(tǒng)失控會導(dǎo)致停車廂發(fā)生過放，產(chǎn)生沖擊振動，嚴重會損壞零件與設(shè)備。

相關(guān)立體車庫取車過放系統(tǒng)的研究不多，肖奕翔等[6]采用液壓緩沖器減輕旋轉(zhuǎn)分配盤式立體停車庫運行產(chǎn)生的振動，對比了液壓緩沖器減振和減振彈簧減振的緩沖效果；王其松[7]正面研究了一種立體車庫過放液壓緩沖系統(tǒng)，分析了溢流閥彈簧參數(shù)對液壓缸緩沖腔及載車板位移的影響規(guī)律；季鵬[8]提出了一種立體車庫過放能量回收液壓系統(tǒng)，基于AMESim軟件搭建了能量回收系統(tǒng)仿真模型并仿真了能量回收特性。

立體車庫液壓緩沖技術(shù)改善了剛性限位緩沖效果差缺陷[9-10]，提高了過放緩沖效果，但在立體車庫過放系統(tǒng)緩沖過程中，壓力沖擊仍然較大(查閱文獻[7]得出該結(jié)論)，頻繁壓力沖擊過大對液壓元件及管路可靠性要求較大。因此，本研究結(jié)合液壓節(jié)流緩沖相關(guān)技術(shù)[11-12]，提出一種立體車庫取車過放節(jié)流緩沖系統(tǒng)，首先介紹了過放節(jié)流緩沖系統(tǒng)工作原理，搭建了過放節(jié)流緩沖系統(tǒng)仿真模型，基于AMESim對其緩沖節(jié)流性能開展了仿真研究，分析了不同過放緩沖工況對節(jié)流緩沖性能的影響情況，針對系統(tǒng)參數(shù)對過放節(jié)流緩沖性能的影響進行了深入研究。

1 立體車庫取車過放節(jié)流緩沖系統(tǒng)原理

升降式立體車庫存取車示意圖如圖1所示，A1～A5、B1～B5為立體車庫停車位，升降裝置通過控制系統(tǒng)控制停車廂升降完成存取車。存車時，停車廂運送至空車位完成存車，取車時，停車廂取車停靠在節(jié)流緩沖板完成取車，當(dāng)升降裝置控制系統(tǒng)失控發(fā)生錯誤動作時，停車廂易撞擊節(jié)流緩沖板，發(fā)生立體車庫取車過放事故。

1.停車廂 2.節(jié)流緩沖板 3.地面圖1 立體車庫存取車示意圖

如圖2所示為取車過放系統(tǒng)節(jié)流緩沖原理圖，系統(tǒng)主要由節(jié)流緩沖板、帶有復(fù)位彈簧的緩沖缸、節(jié)流閥、溢流閥組成。

1.節(jié)流緩沖板 2.帶有復(fù)位彈簧的緩沖缸 3.節(jié)流閥 4.溢流閥 5.補油單向閥 6.油箱圖2 過放系統(tǒng)節(jié)流緩沖原理圖

其工作原理為：發(fā)生過卷前，節(jié)流緩沖板在緩沖缸復(fù)位彈簧作用下處于伸出狀態(tài)，補油單向閥為緩沖缸下腔補充油液；發(fā)生過卷時，停車廂撞擊節(jié)流緩沖板，節(jié)流緩沖板傳遞撞擊力，擠壓4個緩沖缸，緩沖缸下腔油液壓縮，一部分通過節(jié)流閥流入緩沖缸上腔，一部分通過溢流閥溢流至油箱，在此過程緩沖缸下腔產(chǎn)生減速阻尼力，阻礙節(jié)流緩沖板快速運動，并使其緩慢減速，完成過放節(jié)流緩沖。節(jié)流閥溝通上下腔油液，使部分無法通過溢流閥的油液通過節(jié)流閥進入緩沖缸上腔，降低因溢流閥開啟滯后導(dǎo)致的憋壓現(xiàn)象。

2 取車過放節(jié)流緩沖系統(tǒng)仿真模型建立

立體車庫取車過放節(jié)流緩沖系統(tǒng)可看成是由4個子節(jié)流緩沖系統(tǒng)組成，仿真建模只需要建立1個子節(jié)流緩沖系統(tǒng)仿真模型，在仿真時可以設(shè)置質(zhì)量塊1，質(zhì)量值為1/4的停車廂質(zhì)量，這樣可簡化建模過程?；贏MESim構(gòu)建如圖3所示的立體車庫取車過放子節(jié)流緩沖系統(tǒng)仿真模型。

圖3 立體車庫取車過放子節(jié)流緩沖系統(tǒng)仿真模型

仿真參數(shù)設(shè)置如表1所示，步長0.001 s進行系統(tǒng)節(jié)流緩沖性能仿真。

3 立體車庫過放節(jié)流緩沖系統(tǒng)仿真分析

3.1 初始參數(shù)節(jié)流特性

初始參數(shù)下仿真得到停車廂位移速度特性曲線如圖4所示，緩沖缸壓力特性曲線如圖5所示。

表1 仿真參數(shù)

圖4 停車廂位移速度特性曲線

圖5 緩沖缸壓力特性曲線

由圖4和圖5觀察得：在停車廂過放接觸過放節(jié)流緩沖板時，緩沖缸下腔壓力在0～1.0 s內(nèi)發(fā)生波動，最大壓力約為溢流閥壓力開啟壓力5 MPa，在1.0～1.95 s內(nèi)停車廂勻減速運動，待停車廂停止運動時，緩沖缸上下腔壓力達到相同。

3.2 不同停車廂質(zhì)量的系統(tǒng)節(jié)流特性

其他參數(shù)保持不變，設(shè)置質(zhì)量塊模型中質(zhì)量值分別為500, 550, 600, 650 kg 對取車過放節(jié)流緩沖性能進行仿真，得到不同停車廂質(zhì)量對停車廂位移的影響曲線如圖6所示，不同停車廂質(zhì)量對緩沖缸下腔壓力的影響曲線如圖7所示。

圖6 不同停車廂質(zhì)量對停車廂位移的影響

圖7 不同停車廂質(zhì)量對緩沖缸下腔壓力的影響

由圖6和圖7觀察得：隨質(zhì)量塊質(zhì)量由500 kg增加至650 kg時，停車廂位移由0.029 m增大至0.040 m，停車廂勻減速階段緩沖缸下腔壓力由0.6 MPa增加至0.8 MPa，緩沖階段終止時間由2.4 s延長至2.9 s，延長了0.5 s。緩沖結(jié)束后，緩沖缸下腔壓力由2.5 MPa增大至3.2 MPa。

3.3 不同停車廂速度的系統(tǒng)節(jié)流緩沖特性

其他參數(shù)保持不變，設(shè)置停車廂速度分別為1.0， 1.3， 1.7， 2.0 m/s對取車過放節(jié)流緩沖性能進行仿真，得到不同停車廂速度對停車廂位移的影響曲線如圖8所示， 不同停車廂速度對緩沖缸下腔壓力的影響曲線如圖9所示。

圖8 不同停車廂速度對停車廂位移的影響

圖9 不同停車廂速度對緩沖缸下腔壓力的影響

由圖8和圖9觀察得：隨停車廂速度由1.0 m/s增大至2.0 m/s，停車廂位移由0.029 m增大至0.106 m，停車廂勻減速運動時間由1.95 s延長至7.2 s，各階段緩沖缸下腔壓力變化不大。

3.3 不同溢流閥開啟壓力的系統(tǒng)節(jié)流特性

其他參數(shù)保持不變，設(shè)置溢流閥開啟壓力分別為5.0， 6.0， 7.0， 8.0 MPa對取車過放節(jié)流緩沖性能進行仿真，得到不同溢流閥開啟壓力對停車廂位移的影響曲線如圖10所示和不同溢流閥開啟壓力對緩沖缸下腔壓力的影響曲線如圖11所示。

圖10 溢流閥開啟壓力對停車廂位移的影響

圖11 溢流閥開啟壓力對緩沖缸下腔壓力的影響

由圖10和圖11觀察得：隨溢流閥開啟壓力由5.0 MPa增大至8.0 MPa，停車廂位移由0.029 減小至0.016 m，停車廂勻減速運動時間由1.95 s縮短至0.95 s，緩沖終止后緩沖缸下腔壓力相同。

3.4 不同節(jié)流閥通徑的系統(tǒng)節(jié)流特性

其他參數(shù)保持不變，調(diào)整節(jié)流閥通徑分別為2.0， 2.5， 3.0， 3.5 mm，對取車過放節(jié)流緩沖性能進行仿真，得到不同節(jié)流閥通徑對停車廂位移的影響曲線如圖12所示和不同節(jié)流閥通徑對緩沖缸下腔壓力的影響曲線如圖13所示。

圖12 不同節(jié)流閥通徑對停車廂位移的影響

圖13 不同節(jié)流閥通徑對緩沖缸下腔壓力的影響

由圖12和圖13觀察得：隨節(jié)流閥通徑由2.0 mm增大至3.5 mm，停車廂位移由0.029 m減小至0.026 m，停車廂勻減速運動時間由1.95 s縮短至0.55 s，緩沖終止后緩沖缸下腔壓力相同。

4 結(jié)論

提出一種立體車庫取車過放節(jié)流緩沖系統(tǒng)，給出了系統(tǒng)緩沖原理，基于AMESim建立了立體車庫取車過放節(jié)流緩沖模型，仿真了系統(tǒng)節(jié)流緩沖性能，研究了停車廂質(zhì)量和速度對過放節(jié)流緩沖性能的影響情況，分析了溢流閥開啟壓力和節(jié)流閥通徑對系統(tǒng)節(jié)流緩沖性能的影響情況，主要得出下面結(jié)論：

(1) 由于節(jié)流閥緩沖缸上下腔，立體車庫取車過放時，緩沖缸下腔基本沒有壓力沖擊，最大壓力與溢流閥壓力保持一致；

(2) 停車廂質(zhì)量對停車廂位移、緩沖缸下腔壓力、節(jié)流緩沖持續(xù)時間影響明顯，增大停車廂質(zhì)量，停車廂位移、緩沖缸下腔壓力、節(jié)流緩沖持續(xù)時間均增大；

(3) 停車廂速度對停車廂位移、節(jié)流緩沖持續(xù)時間影響明顯，對緩沖缸下腔壓力影響不明顯，增大停車廂速度，停車廂位移、節(jié)流緩沖持續(xù)時間有較大幅度增大；

(4) 溢流閥開啟壓力對節(jié)流緩沖進程影響明顯，增大溢流閥開啟壓力，停車廂位移減小，節(jié)流緩沖時間明顯縮短，緩沖缸下腔前期壓力波動程度變化不大；

(5) 節(jié)流閥通徑對停車廂位移有一定影響，對節(jié)流緩沖持續(xù)時間影響較大，增大節(jié)流閥通徑，停車廂位移有一定程度減小，節(jié)流緩沖持續(xù)時間有較大幅度減小，緩沖缸下腔前期壓力波動程度也大大降低。