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液压叉车提升机结构设计说明书

液压叉车提升机结构设计说明书

来源:lol赛事押注平台  作者:电竞比赛押注  发布时间:2022-10-07 04:05:54 

  叉车具有装卸和搬运功能,机动灵活,能适应多变的装卸搬运要求,普遍适用 于港口、车站、货场、车间、仓库、油田及机场等处,还可以进入船舱和集装箱内 进行装卸作业,除此之外,还广泛应用于军事部门和特殊防爆部门,有的车辆可无 人驾驶,到人员不断接近的地方工作适用于柔性加工系统,总之,随着物流技术的 不断发展和工业化水平的提高,叉车使用范围将日益扩大,成为一种产量与品种很 多的装卸搬运机械。

  现代叉车技术发展的主要趋势是充分考虑舒适性、安全可靠性和可维护性 ,产 品专业化、系列多样化,大量应用新技术,完善操控系统,重视节能和环保 ,全面提升 产品的性能和品质。

  通过对国际国内叉车造型设计的现状分析运用工业设计的理论和方法,研究了 叉车造型设计的要素及设计原则:造型要求简洁明快、线条流畅,以体现车身的力 度感与坚实稳重的感;色彩.力求单纯,给人以轻松、愉悦的感觉,主色调以明度 较高的黄 色、橙色为宜;车身前后左右要求有宽大的玻璃,仪表具有良好的可读 性。研究结果对叉车设计具有重要的实际指导意义。

  叉车是应用十分广泛的流动式装卸搬运机械,是物料搬运机械(国外称为工业车 辆或地面运输车辆)的一种,是实现物流机械化作业,减轻工人搬运劳动强度,提高 作业效率的主要工具。叉车又名铲车、万能装卸车或自动装卸车。它是由在无轨底 盘上加装专用装卸工作装置构成的。叉车具有通用性强、机动灵活、活动范围大等 特点,所以它广泛用于车站、港口码头、机场、仓库以及工矿企业等部门,用来实 现机械化装卸、堆垛和短距离运输,是物流系统不可缺少的机械设备。而叉车中进 行装卸作业的直接工作的装置是叉车起重系统,货物的卸放、堆垛最终都是由其完 成的,所以它是叉车最重要的组成部分。在我国国民经济的发展中,各行各业对叉 车的需求量逐年增加。据国家权威机构研究预测,在今后几年我国叉车年需求量将 超过 15 万台。叉车产业市场潜力巨大,发展前景广阔。

  1.2.1 我国叉车行业发展历程和现状 我国叉车工业起步于 20 世纪 50 年代末,当时主要仿制前苏联产品。从 70 年

  代后期到 80 年代中期,全行业先后组织了 2 次联合设计,各叉车生产厂纷纷引进 国外先进技术,如北京叉车总厂引进日本三菱 1~5t 内燃平衡重叉车技术,大连叉 车总厂引进日本三菱 10~40t 内燃平衡重叉车和集装箱叉车技术,天津叉车总厂引 进保加利亚巴尔干车辆公司 1.25~6.3t 内燃叉车技术,杭州叉车总厂引进西德 O&K 公司静压传动叉车、越野叉车和电动叉车技术,合肥叉车总厂、宝鸡叉车公司引进 日本 TCM 株式会社 1~10t 叉车技术,湖南叉车公司引进英国普勒班机械公司内燃 防爆装置技术。自 90 年代开始,一些骨干企业在消化吸收引进技术的基础上积极 对产品进行更新和系列化,因此目前国产叉车的技术水平参差不齐。其中,电动叉 车因受基础技术落后的制约,整体水平与世界先进水平差距很大,每年仍要进口价 值近 2 亿美元的叉车产品。中国叉车能否逐鹿国际市场,并在与世界强手的竞争中 立于不败之地,将依赖于叉车整体技术水平的提高,特别是电动叉车技术的飞速发 展。

  国际上生产叉车的厂家,排名前几位的有林德、丰田、纳科、永恒力、小松、 TCM、力至优等著名公司。林德叉车是世界上第一品牌叉车,该公司是世界上唯一 将静压传动技术大规模应用于叉车的制造商,产品技术先进,质量可靠,其销售额 一直遥遥领先,位居世界顶尖水平。林德叉车总的特点,8 吨以下的产品其动力形 式有内燃机和电瓶驱动,传动形式有静压传动和电传动;10 吨以上的叉车则采用内 燃机驱动和液力传动。产品种类之繁多,技术水平之高超,令世界同行所赞叹。丰 田、纳科、永恒力、小松、TCM、力至优等公司的产品技术基本处于同一水平,但 各家有各家技术优势和特色。

  世界上著名叉车的技术特点是:品种齐全,技术先进,各具特色,尤其在提高 作业效率、人机工程、节能、环保及安全性等方面的技术发展非常快,追求各性化, 最大限度地满足客户的需求。

  1.2.3 国内外市场分析 目前,国内外电动叉车大部分已经采用宽视野门架,起升液压缸由中间放置改

  为两侧放置。液压缸的放置位置有两种:一种是液压缸位于门架后面;另一种是液 压缸位于门架外测。CARER 公司的 R40/45 系列电动叉车的液压缸位于门架外侧, R50/60/70 系列叉车的液压缸则位于门架后面。

  门架一般分为标准型、两节型或三节型。国内叉车的起升高度一般在 2~5m 之 间,且以 3m 及 3m 以下的居多,而国外电动叉车的起升高度一般在 2~6m 之间,由 于仓库的立体化程度高,因此起升高度 3m 以上。

  与预测全球约有 250 家叉车生产企业,年生产量保持在 50 万台左右。由于竞 争的加剧,同 20 世纪 80 年代比,世界叉车工业出现了销售额增长而利润减少的反 常现象。一方面,为降低成本,叉车巨头纷纷在发展中国家建厂。例如,在中国建 有厦门林德、安徽 TCM、北京汉拿、湖南德士达、烟台大宇重工、上海海斯特等。 这些公司把具有世界 20 世纪 90 年代中期先进的产品和技术带到国内,促进了我国 叉车技术的快速发展,同时对国内市场也造成了很大的冲击。另一方面,随着市场 经济的发展,物流技术在经济发展中的地位与作用越来越明显,叉车普及率越来越 高,已从过去单一的港口码头进入到国民经济的各行各业。目前我国叉车的保有量 约 18 万台,实际年潜在需求量约 10 万台,而实际年销售量仅 3 万台左右,可见中 国的叉车市场是巨大的。

  随着人们对环境污染危害的深刻认识,环保已成为世界共同关注的焦点,因此, 环保型叉车将成为市场主流;其次,自动仓储系统、大型超市的纷纷建立,刺激了 对室内搬运机械需求的增长,高性能电动叉车、前移式叉车、窄巷道叉车等各类仓 储机械迅速发展是未来叉车市场的又一特征;另外,全球经济一体化必将带来全球 工业的国际化,使得各国间及国内贸易大幅上升。有资料表明全世界集装箱吞吐量 每年以 30%左右的速度递增。贸易的增加将推动现代集装箱搬运与堆垛设备的高速 发展。 1.2.4 现代叉车技术发展趋势 1.2.4.1 产品的系列化与多样化

  根据美国工业车辆协会的分类法,叉车分(1、2、3、4、5、6 和 7)7 大类,分别 为电动乘驾式叉车、电动窄巷道叉车、电动托盘搬运车、内燃平衡重式实心胎叉车、 内燃平衡重式充气胎叉车、电动与内燃乘驾式拖车和越野叉车。1999 年 7 月,美国 《现代物料搬运》杂志评出世界 20 强叉车公司,其中排在前 10 位的公司(产品种类) 是:Linde(1、2、3、4、5 和 6),Toyota(1、2、3、4、5 和 6),Nacco/MHG(1、2、 3、4 和 5),Jungheinrich(1、2、3、4 和 5),BT Industries(1、2、3、4 和 5),Mitsubshi / Caterpillar(1、2、3、4 和 5),Crown(1、2、3),Komatsu(1、2、3、4 和 5),Nissan(1、 2、3、4 和 5),TCM(1、4 和 5)。另外产品品种和系列也非常齐全,如德国 Linde 公司有柴油、液化石油气、电动平衡重叉车,前移式叉车,堆垛车,拣选车,侧面 式叉车,电动牵引车等近 110 种;而我国最大的叉车制造企业安徽叉车集团生产 1~ 16 t 15 个级别 80 种机型 400 多个品种的叉车。各叉车公司皆以产品种类、系列的 多样化去充分适应不同用户、不同工作对象和不同工作环境的需要,并不断推出新 结构、新车型,以多品种小批量满足用户的个性化要求。 1.2.4.2 绿色化推动叉车动力技术的发展

  叉车分内燃叉车和电动叉车。内燃叉车以发动机为动力,功率强劲,使用范围 广,缺点是排气和噪声污染环境,有害人类健康。环保要求推动了动力技术的更新: TCM 于 20 世纪 70 年代更新了 3.5~8t 柴油叉车,将预热燃烧室改为直喷式,省油 17%~20%;80 年代初 Perkins 发动机推出扁唇式燃烧系柴油机,省油 7%~8%; 80 年代中期德国 Deute 公司开发出 F913G型叉车专用柴油机,省油 60%,而瑞典 推出柴油机蓄电池混合动力叉车;90 年代液化石油气(LPG)叉车、压缩天然气(CNG) 叉车、丙烷叉车等低公害叉车面市,且发展势头强劲。

  电动叉车具有能量转换效率高、无废气排放、噪声小等突出优点,是室内物料 搬运的首选工具,但其受蓄电池容量限制,功率小,作业时间短。目前国内外均在

  不断改进铅酸蓄电池技术,通过提高材料纯度等使其在复充电次数、容量和电效率 方面有了很大提高。由于技术的进步,电动叉车现已突破只能用于小吨位作业的局 限性。目前国际上电动叉车的产量已占叉车总量的 40%(国内为 10%~15%),在德 国、意大利等一些西欧国家电动叉车比例高达 65%。

  未来叉车将广泛采用电子燃烧喷射和共轨技术。发动机尾气催化、净化技术的 发展将有效降低有害气体和微粒的排放。LPG、CNG 等燃料叉车及混合动力叉车将 进一步发展。新型蓄电池燃料电池在各大公司的共同努力下,将克服价格方面的劣 势,批量进入市场。目前全球汽车巨人正联合致力于电动汽车的研究,电动汽车的 动力、传动、控制、安全等技术在叉车上的应用,将会使电动叉车整机性能有一个 质的变化。 1.2.4.3 节能和机电一体化高新技术的应用

  微电子技术、传感技术、信息处理技术的发展和应用,对提高叉车业整体水平, 实现复合功能,以及保证整机及系统的安全性、控制性和自动化水平的作用将更加 明显,使电子与机械、电子与液压的结合更加密切。未来叉车的发展在于其电子技 术的应用水平。

  实现以微处理器为核心的机电液一体化是未来叉车控制系统发展的主方向,即 以微处理器为核心,控制由局部控制向网络化方向发展,使整车保持最佳工作状态, 实现叉车的智能化作业。对于电动车辆,传统的电阻调速控制器已被淘汰,而新型 MOSFET 晶体管因其门极驱动电流小,并联控制特性好且有软、硬件自动保护和 硬件自诊断功能等优点,得到广泛采用。串励和他励控制器仍是市场的主导产品, 交流控制技术则处于起步阶段。随着交流调速控制系统成本的降低与闭式交流电机 技术的成熟,交流电机叉车将会因其功率大、维护性能好而取代直流电机叉车。采 用电子转向系统与动力转向比可节能 25%,它可根据叉车使用工况,适时控制电机 转速,是叉车节能降噪的有效措施。另外,MOSFET 晶体管比电阻式调速可节能 20%,释放式再生制动可节能 5%~8%,采用液压电机控制器和负载势能回收技 术可分别节能 20%和 5%。

  门架是叉车工作装置的重要组成部分,是叉车最富有特色的部件。它负责货物 的起升及相应的装卸、堆垛动作,并对叉车的整机性能有极大的影响。最常见的叉 车门架是由内、外两节组成。内外门架各有两根立柱,立柱是门架承载的主要构件, 又是叉架(或内门架)作升降运动的导轨。左右立柱之间连以横梁,构成 形或各种 封闭形状的框架(图 2-1)。外门架的立柱多数为槽形截面,内门架立柱的截面型式较 多,有槽形、工字形和其他异形形状。立柱截面的周边都不封闭,杆件的长度远大 于截面的高度和厚度,因此,它们属于力学上的开口薄壁杆范畴。

  缩的构造。这是它的构造特点。加工要求,门架布置在车的前方,在前轴前边,这

  是它在布置或位置上的特点。内架、外架和叉架都是用型钢焊成的平面框架,它们

  与起升油缸和链滑轮组和重量占了工作装置总重的绝大部分,且集中在位于前轴外

  边的门架平面内,因而是影响叉车抵抗向前翻倒的能力的不利因素。由于门架在前,

  司机在后,因此组成门架系统的多数构件及起升油缸和链油轮组都会挡住司机的视

  装置能正常工作的前提下,要尽可能地将它布置得靠近前轴;二是在考虑司机视野

  问题时,要保证在叉车无载行驶下,司机能看见货叉叉尖,同时应力求在货叉由地

  门架系统的运动与安装关系(图 2-2)是:货叉挂在叉架横梁上;叉架受起升 链条的牵引,并以其纵、侧向滚轮为“车轮”,以内门架为“活动导轨”作升降运动; 内门架则受起升液压缸的顶推,也以其纵、侧向滚轮为“车轮”,以外门架 2 为“固定 导轨”而升降;外门架的下铰坐铰接在驱动桥壳或车架上,中部靠两个并列的倾斜 液压缸来实现整个门架系统的前、后倾动作。起升液压缸分成两个,下端以半球面 支承在外门架后侧,中部受外门架“扶持”,上端顶在一个浮动横梁上,自由提升结 束后即与内门架上横梁重叠。起升链条的一端固定在起升液压缸筒上(相当于固定 在外门架上),中部绕过固定在浮动横梁上的链轮后,另一端挂住叉架。

  货叉的主要尺寸有货叉水平段长度 l ;货叉垂直段高度 h ;货叉断面尺寸 ab ( a 为货叉厚度, b 为货叉宽度等)(图 3-1)。

  货叉和叉架的联接形式不同,其制支承类型有所不同,按照 ISO2328-77 标准 规定,1.8 吨叉车货叉和叉架的联接形式为挂钩型。挂钩型联接,上支承可简化为 活动铰支座。按照这种简化,货叉可看作一次超静定刚架(图 3-2)。与此同时,考

  虑到挂钩型货叉上部的挂钩处有安装间隙,并非绝对不能转动,照此分析,货 叉又可简化为支承在两个铰接支座上的静定刚架(图 3-3)。

  图 3-3 静定刚架计算简图 这两种计算简图,在集中载荷 P 力作用下,货叉的危险截面均在支座 A 以下的 垂直段,其应力状态相同,强度相等。但货叉垂直段的受力情况不同,导致变形不 同。由于静定刚架水平段的变形量大于静定刚架水平段的变形量。 为偏于安全起 见, 货叉的强度和刚度均按静定刚架进行计算。

  从货叉所受的集中载荷 P 力作用的内力图(图 3-4)来看, 水平段受弯矩和剪力,

  P——货叉的计算载荷,N; C——标准载荷中心距,mm; a——货叉厚度;mm; b——货叉截面宽度,mm。 3.3.1 计算载荷 P 的确定

  3.3.2 安全系数 n 的确定 安全系数的选取, 与货叉的计算载荷大小、动载荷系数和偏载荷系数的选取密

  切相关。如果计算载荷比较准确, 安全系数可以取较小数值。否则,安全系数应取 较大数值。

  n——强度安全系数; s ——材料屈服极限; ——危险截面处应力(即最大正应力); 注: s 与 单位相同。 此次设计选择安全系数为 n=3。

  叉车货叉上的挂钩与货叉的联接形式, 通常有整体式和非整体式两种。非整体 形式的联接方法, 又有焊接和螺栓联接等形式。由于焊接形式货叉制造容易, 安装 拆卸方便, 所以, 货叉与挂钩的联接多采用非整体的焊接形式。

  图 3-6 挂钩尺寸与焊接强度验算 挂钩的水平段受弯矩和拉力, 垂直段受弯矩。根据起重机焊接强度的计算规范,

  由拉伸应力 1和剪切应力1所组成的复合应力, 按等效应力cp 来进行计算, 其

  货叉与挂钩焊接的焊条选用 TB13-2, 焊条的抗拉强度b 490MPa ,焊条的许

  图 4-1 叉架受力图 如图 4-1 所示,叉架一般按简支梁计算其上横梁悬壁根部 A-A 截面处的应力 (MPa),其计算式为

  图 5-1 为门架结构简图,内门架 1 和外门架 2 都是由两根柱和一个或两个端梁焊成 的框架。内架仅有一个上端梁,下部有一个很弱的横系杆。外架有上端梁及下端梁, 为不妨碍内架,上端梁放在立柱顶端后翼缘后边。中部由横梁加强,其两侧伸出有 联接倾斜油缸的铰轴。左右立柱异型槽钢,其开口相对。叉架和内架上的各滚轮组 分别安放在内架和外架立柱的槽内,滚轮组构成叉架,内架和外架相互之间的活动 联系,起传力和保证有正确动力的导向作用。起升链滑轮组包含两套对称布置的起 升链和动,滑轮座固定在内架上梁。起升油缸的上、下支座的支承分别固定在内架 上梁和外加下梁上,为保证安置在期间的起升油缸受纯压力,支座的支承表面常为 球面。链的一端固定在外架的下梁或立柱上,另一端与叉架相连接。

  图 5-1 叉车门架结构 1——内门架 2——外门架 3——叉架 4——货叉 5——货物 6——导向滚轮 7——倾斜油缸

  本设计选择门架材料为 16Mn,其剪切弹性模量为:G=8.4×105Kg/cm2,弹性模

  叉车起升的货物重量和叉架、货叉自重都是通过叉架滚轮和门架滚轮以集中力 的形式作用在门架上的。当叉车满载、货叉起升到最大高度、门架前倾最大角度 时,门架受力最大(图 5-2)。在与门架垂直的平面内,取叉架为自由体,即可求出内 门架对又架滚轮的反压力 Pl、P2。

  Q——额定起重量,Kg; G1——货叉和叉架的自重,Kg; S——链条总拉力,Kg; ——门架最大前倾角,度; k——动力载荷系数,K=K1(动力系数)×K2(货物偏载系数)。

  从以上计算中可以看出,链条拉力 S 对滚轮中心产生的力矩,有助于减小滚轮

  压力,从而减小门架所受的载荷。在一般情况下,链条拉力产生的力矩(sa2)数值上 可达货物重量力矩的 1/10~1/9。当门架前倾最大角度时( 6 ),滚轮最大压力比

  此叉车内外门架立柱的截面尺寸相同,在计算开口薄壁杆件受弯扭综合作用 时,除了一般的截面几何性质以外(静矩、惯性矩、抗弯模量等),还要计算一些与 截面翘曲有关的附加截面几何特性。

  图 5-4(a)为门架立柱截面图,5-4(a)为扇性坐标图,5-4(a)为扇性静矩 图。此次设计起重量为 1.8t,根据《机械课程设计简明手册》选择槽钢型号为 16a,

  由于 Wy 和 Wx 比值约为 15.57%,大于 15%,所以此门架平面内载荷不必进行

  由于 1.34mm1.8mm,知此翼缘厚度设计合理。 5.5.2 门架立柱断面腹板高度校核

  直于门架的平面内,由于滚轮的集中作用,计算门架立柱中产生的最大弯矩。又介

  于内外门架的应力情况较复杂,计算工作量较大,现根据吕维镇、张质文老师介绍

  的简化计算法进行计算。简化计算的整体强度安全系数应大于 4,校核翼缘的局部

  弯曲强度安全系数 N 局应不小于 1.2,最危险截面在 B 点(图 5-5)。 在整体弯曲和约束扭转的共同作用下,内门架立柱的危险截面是与叉架下滚轮

  相接触的截面 B,如图 5-5。叉车起重链条的一端固定在起升油缸缸筒上,链条拉力

  S 对缸筒产生的力矩通过活塞杆在内门架和上端产生推力,其方向垂直于门架平面,

  使内门架弯曲。在截面 B 上的这个附加弯矩数值极小,可以略去不计。因此,截面

  P——截面剪力,Kg; S——所求应力点以外的截面面积对中性轴的静矩,cm3;

  Jx——截面对中性轴 X 的惯性矩,cm4; b——所求应力点处的截面宽度,cm。 得到

  外门架是由左右立柱和多根横梁组成的外形封闭的复杂 刚架结构。由于通过立柱与横梁的弯曲中心的纵轴不在同一 平面内,因此外门架并不是一个平面薄壁框架。

  在外载荷作用下,外门架立柱产生的弯曲变形和约束扭 转变形与内门架立柱相似。我们同样也把外门架简化为单根 立往计算,横梁的影响则通过支座约束来考虑。

  外门架立柱在垂直门架平面内的整体弯曲,不考虑门架 前倾的影响.,从门架下滚轮接触点至立柱与倾斜油缸连接处 的一整段内,都承受最大弯矩 Mbmax 的作用。门架滚轮压力

  对外门架立柱还产生约束扭转。外门架立柱一般在上中下三处或四处有横梁连系,

  链条拉力 S 对起升油缸产生力矩,通过活塞杆及内门架使门架滚轮压力增加, 门架弯曲增加。

  S——链条拉力,Kg; a2——链条与轴中心距,cm; Hmax——最大起升高度,cm。 知 Hmax=300cm,取 a2=6cm,求得

  5.7.1 门架刚度的计算状态 所谓门架的刚度条件主要是指当满载的货叉起升到最大高度,前倾至最大角度

  可以把力 P1、P2 对门架的作用分解为一个力偶与一个集中力,内门架端部力偶

  以 M1 表示,外门架端部的力偶以 M0 来表示,参看图 5-3 及图 5-7 来求其值。

  三部分组成的:外门架端部水平位移 f0、内门架端部水平位移 f1 和内门架绕外门架

  端部转动0 角在内门架端部引起的水平位移0 H1 h1 ,见图 5-9。

  f0P 、0P ——集中力 P1-P2 作用在外门架端部产生水平位移和转角;

  fM1 、 f1P ——由力偶 M 及集中力 P1-P2 作用在内门架端部的产生的水平位移。

  由图 5-10 弯矩图用图乘法可求出在力偶 M0 作用下外门架端部产生水平位移

  力偶 M0 作用下,内门架绕外门架端部转动角度M 0 可参照图 5-10 用图乘法来

  由于集中力 P1-P2 的作用,在外门架的端部使内门架绕外门架端部而转动产生

  1. 叉车门架是由开口薄壁杆组成的薄壁刚架。立柱是叉车门架直接承受滚轮压 力作用的构件。由于滚轮压力不通过立柱截面弯心,必然产生约束扭转。计算表明,

  2.内、外门架的计算简图与横梁数目和横梁刚度有关。内门架按 形薄壁刚架 和一端铰支、一端自由的薄壁杆计算,约束扭转正应力的差别不大于 10%。为减少 计算工作量,可按单根薄壁杆计算。将外门架简化为单根薄壁杆计算时,支座约束

  的假定对约束扭转正应力影响不大,差值一般在 3~10%的范围内,因此可按比较 简单的二跨连续梁的简图计算。

  3.立柱截面中的剪应力与正应力相比,数值较小,约束扭转剪应力更可忽略不 计。考虑到滚轮压力对立柱冀缘还要产生局部弯曲作用,因此门架立柱截面应在满

  足制造工艺要求的条件下,使腹板减薄,冀缘加厚。 4.采用初参数法进行叉车门架的约束扭转强度计算,比较简单,便于实用。 5.叉车门架端部的水平挠度主要是由外门架的变形引起的,因为外门架是内门

  架的基础,外门架端部的水平变位和转角都会导致内门架端部的水平位移。因此从 增强门架刚性的要求出发,外门架应采用比较刚强的结构。

  导行滚轮分为纵向及侧向两组,各由四个滚轮组成。前者在垂直于门架的平面 内,而后者在门架自身的平面内起传力和导行作用。它们的构造示于图 6-1 上。纵 向滚轮受力较大,故直径也大且用滚动轴承,侧向滚轮受力小,直径也小,故用滑 动轴承或滚针。

  算。对于圆形截面梁,由切应力互等定理可以知道,在横截面边缘各点处切应力与

  周边相切。因此即使在平行于中性轴的同一横线上,各点处切应力也不尽相同,但

  经过分析表明,圆截面上最大弯曲切应力仍发生在其中性轴上,并可近似认为在中

  性轴上各点处的切应力平行于剪力,且沿中性轴均匀分布,于是得圆截面梁的最大

  IZ——圆形截面对中性轴的惯性矩,mm3; SZ,max——半圆截面对中性轴的静矩,mm3; 该轴的材料选用 45 号钢,根据《机械设计手册》可以查到[ ]=30~40MPa,

  考虑到门架的重量,选择半径为 12.5mm,则滚轮轴的直径为 25mm。 6.1.2 轴承的选择

  根据《机械设计手册》选择深沟球轴承,代号为 6405,如图 6-2 所示:

  6.1.3 导轮的设计 门架的宽度为 121mm,轴承的外径为 80mm,为了使门架在运动时能够平稳,

  故此导轮的的内径为 80mm,外径为 120mm,结构如图 6-3 所示:

  液压系统除油箱及其管路外,由工作/ 转向油泵和电机作为动力元件,多路换 向阀,限速阀等作为控制元件,油缸作为执行元件。

  液压系统执行元件主要可分三部分: ①为了升降货物配有起升油缸。 ②为使装货的框架能前后倾斜,以利于搬运和行走方便使用倾斜油缸。 ③转向油缸和全液压转向器。 油泵输出的压力油分别进入到工作装置和转向操纵机构,通过前后倾手柄使多 路换向阀的滑阀移动以改变液压油的流动方向,从而控制升降油缸与门架倾斜油 缸,实现起重货架和门架的前后倾斜。另一个油路是油液经转向油泵与电机到全液 压转向器控制转向油缸;最后油液将再度重返油箱如此不断循环,液压系统是叉车 工作过程中的重要环节。

  双泵驱动即工作装置与转向装置均采用齿轮泵(成本低)变转速调节,双作用 活塞式倾斜油缸,油路布置为:开式油箱与非上置式泵站分布于两侧,两个倾斜油 缸布置于外门架两侧,两个起升油缸位于门架两侧(视野开阔),控制阀位于驾驶 员右方(操纵方便);出油口采用网式滤油器(结构简单,通油能力大,压力损失 小,清洗方便)。相关数据参数见表 7-1。

  1.确定回路方式:选开式回路,即执行元件的排油直接回油箱,油液径沉淀、冷

  4.液压泵类型:系统压力小于 21Mpa,选用齿轮泵或叶片泵;大于 21Mpa 选柱塞 泵。 5.调速方式:定量泵变转速调速,同时使用换向阀阀口实现微调。 6.调压方式:溢流阀做安全阀,限制系统最高压力;执行元件不工作时液压泵在 小功率下工作采用卸荷回路。垂直变负载(起升缸升降)采用限速阀,保证重物平稳 下落。 7.确定换向回路:三位六通手动换向阀控制。

  设计说明: 油箱:对开式油箱进行设计,(油箱上有空滤器,回油管处装精滤器等)。 液压泵:工作油泵采用齿轮泵,型号分别为 CB-F18C-FL;(转向油泵 CB-6)【3】。 工作电机:Z4-112-4。 液压执行元件:起升油缸:选择双作用柱塞式液压缸 倾斜油缸:选择双作用活塞式液压缸 液压控制阀: 方向控制:选用多路换向阀 ZFS-L10C-YT-O【3】; 流量控制:设计单向限速阀 油箱设计,液压油及压力损失计算。 液压系统回路的工作线路主要分两路进行,详见图 7-1:

  7.4.2 液压泵站及液压泵的规格及选用 液压泵站是液压系统的重要组成部分(动力源)它向液压系统提供一定的压力

  和流量的工作介质。在液压泵站上安装必须的液压阀可以直接控制液压执行元件工

  作,本课题布置采用非上置卧式,即油泵及电机单独安装在专用平台上(不是安装

  在油箱上盖上),即采用机座带底脚、端盖上无凸缘结构,电动机水平放置,安装

  P1 ——进回油路中总压力损失(包括局部损失和沿程压力损失,详细见下文)。 2.液压泵流量

  Qmax ——同时动作的各液压执行器的最大泵工作流量,可由同时动作的各液

  工作油泵采用 CB 系列齿轮泵,型号为 CB-F18C-FL【3】。参数见表 7-2

  据油泵额定转速及所需驱动功率,选择 Z4-112-4(15min 工作制)【4】。参数见表

  坡度选择;是否采用加强筋增加刚性以便承载液压泵或其他液压件;密封装置的选

  1.油箱一般用 2.5~4mm 钢板焊成,尺寸高大的油箱要加焊角铁和肋板以增加 刚度。叉车要在油箱上放置电动机,液压泵等其他液压件,故其厚度要增加。

  2.油箱应有足够容量,以满足散热要求,同时注意到: 1)在系统工作时油面必须保持足够高度,以防液压泵吸空; 2)系统停止时由于油液全返回油箱,不至于造成油液溢出油箱,通常油箱容 量可按照液压泵 2~6 min 的流量估计,油箱液面高度要小于 80%,并用油位计观察。 油箱有效容积应为泵每分钟流量的 2~3 以上,设泵每分钟流量为是大值 30.6L/min, 则油箱的有效容量为 V=30.6 2.8=85.8L。 3.油箱底设计一定坡度以方便放油,箱底与地面有一定距离,(离安装底面 150mm 以上以便散热和搬移),最低处应装放油阀。 4.安装热交换器时,还要考虑安装位置,还可以装油温计测油温。 5.箱壁要涂防锈涂料 油箱设计示意图:

  的流体阻力,消耗的能量将以压力降的形式反映出来,故产生压力损失(或水头损

  失)。表现为局部压力损失与沿程压力损失之和。又因为柱塞上升时,柱塞与密封

  2.查《机械设计手册中(液压工程手册单行本)》第 644 页表 23.10-2 可知:矿物

  质液压油的密度范围为 850~960kg/m3,据《机械设计——课程设计手册》第二页表

  向阀,起升缸的节流阀等均存在局部压力损失。查表知局部阻力取 ξ=1.5、 弯头处

  取 ξ=0.29(弯头较多,设计弯头 20 个)、入口阻力系数 ξ=0.5、出口阻力系数 ξ=2。

  节流阀性能要求:流量调节范围大,流量——压差变化平滑、内漏量小,对外 的泄漏口也应小、、压力损失小调节力矩小,动作灵敏。

  7.7.5 节流口通流面积 本节流阀采用薄壁小孔,查《机械设计手册中(液压工程手册单行本)查得

  P ——节流孔前后压差(即损失),kg/cm2; 利用此公式反求通流面积:

  7.7.6 节流的直径 查《新编液压工程手册设计手册》表 23.7-20 中节流阀的通径及流量表

  此时调节阀由于左右压力差的作用,把主阀芯压住。只通过 A 口回流,但主阀

  移动,关闭主阀座上的下孔,仅由小孔 B 回油,孔 C 直径为 12mm 因此弹簧位移

  门架倾斜机构是利用倾斜油缸的伸缩运动,使门架绕下部铰点前倾或后倾,达 到货叉从水平位置向前或后倾斜一个角度,在可移式叉车和侧面式叉车上门架需沿 导轨 移动。

  门架倾角是指无载的叉车在坚实平坦的地面上,门架相对其垂直位置向前或 向后倾斜的最大角度.门架前倾角 α 的作用是为便于叉取和卸放货物。后倾角 β 的作 用是当叉车带载行驶时,防止货物从货叉上滑落,增加叉车行使的纵向稳定性。

  门架前倾角一般不小于叉车在水平地面上叉卸卸货物时的最小前倾角与仓库 地面的正常坡度角之和。增加门架后倾角,有利于提高叉车的纵向稳定性,但后角加 大往往受到叉车结的限制,门架倾角还与轮胎的类型有关。叉车叉货时,后轮负荷 大,前轮负荷小,前后轮胎变形量不同,将使门架的前倾角减小。叉车满载行驶时, 前轮负荷大,后轮负荷小,将使门架的实际后倾角减小。为此,对于充气轮胎的叉 车,门架的前后倾角都应适当加大。

  倾斜油缸为双作用活塞式油缸,正确的调整活塞杆的长度,可以保证门架的前 后倾角符合工作要求,且倾斜油缸的同侧油缸腔连通,保证两个倾斜油缸协同动作。

  门架倾斜机构的计算主要是确定倾斜油缸的最大拉力和行程,计算倾斜油缸的 的相关尺寸参数,计算缸壁、缸底厚度,并对活塞杆强度、稳定性进行计算与校核。

  工况:1.8t 的货物上升至最高位置,且达到 αmax,超载系数 1.1。 已知参数:门架前后倾角为 6°/12°;门架离地间隙 100mm;门架离铰点 160mm。 1.倾斜油缸布置在门架两侧,分别与车架及外门架铰接。 2.倾斜油缸型式及数目:双作用活塞杆式,2 个。 3.倾斜油缸行程及长度:作图法求解。倾斜油缸工作工况如图所示:

  (门架升至最大高度时,货物重心至门架铰点之距=500=3240mm 考虑

  (门架升至最大高度时,货叉,滑架重心至门架铰点之距) L1=3288 mm

  (门架升至最大高度时,起升油缸及内门架起重链等重心高)L2=2220 mm

  8.4.2 倾斜油缸缸径,活塞杆直径计算 1. 采用双作用油缸,当油进入有杆腔时,活塞杆受力

  P——液压系统压力。由起升油缸选用 100Kg/cm2; η——油缸机械效率,用耐油橡胶密封,取=0.95; D——缸内径,cm。

  8.4.3 油缸行程计算 在确定倾斜油缸与门架的连接点和门架的前后倾角的条件下,可用作图法求得

  为了计算方便,引入 C 和 C′(作为 A 和 A′旋转一定角度后的另一种状态)求

  需要,要按门架前倾最大角度时启用的时间来校核,时间一般规定在(1.5~2s)内, 据门架由垂直位置到前倾位置所需时间为

  S——门架前倾最大角度时活塞行程,作图法求得 S=76mm=7.6cm;

  Q——油泵的额定流量(L/min)暂取为起升油缸的流量 Q=25.8 L/min;

  ηv——油泵的容积效率,取为 0.9; P——实际倾斜油缸活塞推出的压力(根据所选的换向阀要求小于 14Mpa)。

  当 P=89.5Kg/cm2 时,实际流量为:23.1 L/min;对应的实际油缸作用时间 t=0.68s 综上:油缸作用时间不在(1.5~2s)内,所以为了弥补这一弊端在油缸的各进 油管路中装有回油节流阀以减慢油缸的动作速度。

  上式所求结果含负号表示此时油缸后倾 α=8.98°时才开始进入受压工况,在门

  架后倾最大角 α=12°活塞杆受压最厉害。活塞杆受压最大时计算油缸的长细比:(采

  满足 2 1 ,即 62 100 。 故此时油缸的活塞杆属于短杆,不存在失稳计算与校核,稳定性计算略去。

  8.4.7 活塞杆强度计算 由于活塞杆受压时不存在稳定性计算,则活塞杆计算主要为拉、压强度破坏。

  K——螺纹预紧力系数,通常取 K=1.25~2.5(此时暂取 1.45); P——拉力 1933Kg; D——缸内径 6.3mm; d1——螺纹内径=7.188mm; d0——螺纹直径 8mm; K1——螺纹内摩擦系数=0.12。 故合成应力为

  D2——缸底内径,mm; P——液压系统最大压力,P=140Kg/cm2;

  结构上要求缸底厚度要超过 7mm 才可,故满足要求。 2.缸体和缸底焊缝强度计算 焊缝应力:

  P——油缸推力 2648Kg; η---焊接效率(一般不高),取为 0.7; D1——焊缝外径,为 7.6cm; D2——焊缝内径,为 6.8cm。

  本设计工作是针对黑龙江工程学院机械设计制造及其自动化专业所进行的毕 业设计,对叉车的起升系统进行整体设计,并用 AUTOCAD 进行绘图。在此过程中, 首先我阅读了大量有关叉车的书籍,对其工作原理有了深入了解,然后对国内外叉 车的现状及发展趋势有了一定的了解,从而明确本设计的意义。在设计的过程中, 从刚开始的困惑到现在的产品出图,我学到了很多书本上学不到的知识,同时积累 了丰富的设计经验。根据本设计任务书的要求,主要完成了如下工作:

  在设计初步阶段,我根据陆值的《叉车技术》、陶元芳的《叉车构造与设计》 以及大量的相关参考资料对野战叉车参数进行了一些变化,然后和民用叉车设计条 件进行比较,最后制定了本次设计的参数。

  在设计阶段,首先制定系统设计步骤,再根据自己设定的参数,计算了叉车门 架滚轮所受的压力,然后根据压力计算内门架和外门架的强度,进而选取内门架和 外门架的材料,最后绘制系统的液压原理图,同时对液压缸的整体结构和尺寸进行 设计,并设计了各自的安装方式。在整体设计完成后,再用 AUTOCAD 软件进行三 视图绘制。

  [1] 武 汉 水 运 工 程 学 院 《 装 卸 拖 动 车 辆 》 编 写 组 编 . 装 卸 搬 运 车 辆 . 人 民 交 通 出 版 社.1986 [2]陶元芳,卫良保.《叉车构造与设计》.机械工业出版社.2010-2-1 [3] 张利平.《液压气动技术速查手册》. 化学工业出版社 [4] 张黎骅 郑平.《新编机械设计手册》.人民邮电出版社 [5]王耀斌 简晓春主编.物流装卸机械.北京:人民交通出版社, 2003 [6]陈慕忱主编.装卸搬运车辆.北京:人民交通出版社,1986 [7]刘娜 陈慕忱主编.CPD1 型电动叉车设计计算书Ⅲ(液压系统).武汉:1980 [8]陈启松主编.液压传动与控制手册.上海:上海科技出版社,2006.12 [9]许福玲 陈尧明主编.液压与气压传动(第二版).北京:机械工业出版社,2006 [11]刘鸿文主编.材料力学第四版.北京:高等教育出版社,2004.1 [12]吴克坚 于晓红 钱瑞明主编.机械设计.北京:高等教育出版社,2003 [13]吴宗泽 罗圣国主编.机械设计课程设计手册.北京: 高等教育出版社,2004 [14]刘毅整理编著.CP D1.5 型叉车课题毕业设计指导书.南京:东南大学收藏,1985 [15]周恩涛主编.液压系统元器件选型手册.北京:机械工业出版社,2007.9 [16]张利平主编.液压气动技术实用问答.北京:化学工业出版社,2007 [17]机械设计编委会主编.机械设计手册(液压单行本).北京:机械工业出版社,2007 [18]雷天觉主编.新编液压工程手册(下). 北京:北京理工大学出版社,2005 [19]陆刚主编.电动叉车的技术发展趋势.(万方数据库)2007 [20]周明衡 常绕功主编.管路附件设计选用手册.北京:化学工业出版社,2004 [21] 机械设计手册编委会.机械设计手册:单行本.液压传动与控制[M].北京:机械工 业出版社,2007:49-243 [22] 单辉祖.材料力学(I)第二版[M].北京:高等教育出版社,1999:93-220 [23] 纪名刚.机械设计(第八版)[M].北京:高等教育出版社,2006:275-363 [24] 周士昌.液压系统设计图集[M].北京.机械工业出版社,2004:205-210 [25] 孙兰凤,梁艳书.工程制图[M].北京:高等教育出版社,2004:10-30 [26] 张质文.叉车的门架计算[J].起重运输机械,1982,01:2-10 [27] 周志鳌.叉车门架刚度计算[J].起重运输机械,1976,05:19-28 [28] 张质文.叉车门架的约束扭转强度计算[J].起重运输机械,1979,03:1-19

  经过近半年的努力学习和工作,本设计终于如期完成。此次设计是在导师仁忠 先老师的悉心指导下完成的。从设计选题、资料搜集到绘制图纸及撰写说明书的整 个过程都是在他的悉心指导下完成的。使得我顺利完成了毕业设计。任老师渊博的 知识、严谨的治学态度、科学的工作方法以及平易近人、关心学生的生活作风都是 我学习的榜样,将使我终身受益。值此论文完成之际,真诚的向任老师道一声:谢 谢!

  感谢我的父母,正因为他们在我本科学习期间自始至终的支持和鼓励,使我顺 利完成学业,再次向他们致以衷心的感谢。

  同时谢谢我所有的同学及朋友们,在我设计遇到困难时对我的帮助及安慰。 最后要衷心的感谢我系教研室各位老师,他们都曾给予我无私的鼓励、帮助和 支持,同时感谢我的母校——黑龙江工程学院对我的大力支持! 由于本人水平有限,设计难免存在考虑不周之处,恳请老师指正。

详细介绍

  叉车具有装卸和搬运功能,机动灵活,能适应多变的装卸搬运要求,普遍适用 于港口、车站、货场、车间、仓库、油田及机场等处,还可以进入船舱和集装箱内 进行装卸作业,除此之外,还广泛应用于军事部门和特殊防爆部门,有的车辆可无 人驾驶,到人员不断接近的地方工作适用于柔性加工系统,总之,随着物流技术的 不断发展和工业化水平的提高,叉车使用范围将日益扩大,成为一种产量与品种很 多的装卸搬运机械。

  现代叉车技术发展的主要趋势是充分考虑舒适性、安全可靠性和可维护性 ,产 品专业化、系列多样化,大量应用新技术,完善操控系统,重视节能和环保 ,全面提升 产品的性能和品质。

  通过对国际国内叉车造型设计的现状分析运用工业设计的理论和方法,研究了 叉车造型设计的要素及设计原则:造型要求简洁明快、线条流畅,以体现车身的力 度感与坚实稳重的感;色彩.力求单纯,给人以轻松、愉悦的感觉,主色调以明度 较高的黄 色、橙色为宜;车身前后左右要求有宽大的玻璃,仪表具有良好的可读 性。研究结果对叉车设计具有重要的实际指导意义。

  叉车是应用十分广泛的流动式装卸搬运机械,是物料搬运机械(国外称为工业车 辆或地面运输车辆)的一种,是实现物流机械化作业,减轻工人搬运劳动强度,提高 作业效率的主要工具。叉车又名铲车、万能装卸车或自动装卸车。它是由在无轨底 盘上加装专用装卸工作装置构成的。叉车具有通用性强、机动灵活、活动范围大等 特点,所以它广泛用于车站、港口码头、机场、仓库以及工矿企业等部门,用来实 现机械化装卸、堆垛和短距离运输,是物流系统不可缺少的机械设备。而叉车中进 行装卸作业的直接工作的装置是叉车起重系统,货物的卸放、堆垛最终都是由其完 成的,所以它是叉车最重要的组成部分。在我国国民经济的发展中,各行各业对叉 车的需求量逐年增加。据国家权威机构研究预测,在今后几年我国叉车年需求量将 超过 15 万台。叉车产业市场潜力巨大,发展前景广阔。

  1.2.1 我国叉车行业发展历程和现状 我国叉车工业起步于 20 世纪 50 年代末,当时主要仿制前苏联产品。从 70 年

  代后期到 80 年代中期,全行业先后组织了 2 次联合设计,各叉车生产厂纷纷引进 国外先进技术,如北京叉车总厂引进日本三菱 1~5t 内燃平衡重叉车技术,大连叉 车总厂引进日本三菱 10~40t 内燃平衡重叉车和集装箱叉车技术,天津叉车总厂引 进保加利亚巴尔干车辆公司 1.25~6.3t 内燃叉车技术,杭州叉车总厂引进西德 O&K 公司静压传动叉车、越野叉车和电动叉车技术,合肥叉车总厂、宝鸡叉车公司引进 日本 TCM 株式会社 1~10t 叉车技术,湖南叉车公司引进英国普勒班机械公司内燃 防爆装置技术。自 90 年代开始,一些骨干企业在消化吸收引进技术的基础上积极 对产品进行更新和系列化,因此目前国产叉车的技术水平参差不齐。其中,电动叉 车因受基础技术落后的制约,整体水平与世界先进水平差距很大,每年仍要进口价 值近 2 亿美元的叉车产品。中国叉车能否逐鹿国际市场,并在与世界强手的竞争中 立于不败之地,将依赖于叉车整体技术水平的提高,特别是电动叉车技术的飞速发 展。

  国际上生产叉车的厂家,排名前几位的有林德、丰田、纳科、永恒力、小松、 TCM、力至优等著名公司。林德叉车是世界上第一品牌叉车,该公司是世界上唯一 将静压传动技术大规模应用于叉车的制造商,产品技术先进,质量可靠,其销售额 一直遥遥领先,位居世界顶尖水平。林德叉车总的特点,8 吨以下的产品其动力形 式有内燃机和电瓶驱动,传动形式有静压传动和电传动;10 吨以上的叉车则采用内 燃机驱动和液力传动。产品种类之繁多,技术水平之高超,令世界同行所赞叹。丰 田、纳科、永恒力、小松、TCM、力至优等公司的产品技术基本处于同一水平,但 各家有各家技术优势和特色。

  世界上著名叉车的技术特点是:品种齐全,技术先进,各具特色,尤其在提高 作业效率、人机工程、节能、环保及安全性等方面的技术发展非常快,追求各性化, 最大限度地满足客户的需求。

  1.2.3 国内外市场分析 目前,国内外电动叉车大部分已经采用宽视野门架,起升液压缸由中间放置改

  为两侧放置。液压缸的放置位置有两种:一种是液压缸位于门架后面;另一种是液 压缸位于门架外测。CARER 公司的 R40/45 系列电动叉车的液压缸位于门架外侧, R50/60/70 系列叉车的液压缸则位于门架后面。

  门架一般分为标准型、两节型或三节型。国内叉车的起升高度一般在 2~5m 之 间,且以 3m 及 3m 以下的居多,而国外电动叉车的起升高度一般在 2~6m 之间,由 于仓库的立体化程度高,因此起升高度 3m 以上。

  与预测全球约有 250 家叉车生产企业,年生产量保持在 50 万台左右。由于竞 争的加剧,同 20 世纪 80 年代比,世界叉车工业出现了销售额增长而利润减少的反 常现象。一方面,为降低成本,叉车巨头纷纷在发展中国家建厂。例如,在中国建 有厦门林德、安徽 TCM、北京汉拿、湖南德士达、烟台大宇重工、上海海斯特等。 这些公司把具有世界 20 世纪 90 年代中期先进的产品和技术带到国内,促进了我国 叉车技术的快速发展,同时对国内市场也造成了很大的冲击。另一方面,随着市场 经济的发展,物流技术在经济发展中的地位与作用越来越明显,叉车普及率越来越 高,已从过去单一的港口码头进入到国民经济的各行各业。目前我国叉车的保有量 约 18 万台,实际年潜在需求量约 10 万台,而实际年销售量仅 3 万台左右,可见中 国的叉车市场是巨大的。

  随着人们对环境污染危害的深刻认识,环保已成为世界共同关注的焦点,因此, 环保型叉车将成为市场主流;其次,自动仓储系统、大型超市的纷纷建立,刺激了 对室内搬运机械需求的增长,高性能电动叉车、前移式叉车、窄巷道叉车等各类仓 储机械迅速发展是未来叉车市场的又一特征;另外,全球经济一体化必将带来全球 工业的国际化,使得各国间及国内贸易大幅上升。有资料表明全世界集装箱吞吐量 每年以 30%左右的速度递增。贸易的增加将推动现代集装箱搬运与堆垛设备的高速 发展。 1.2.4 现代叉车技术发展趋势 1.2.4.1 产品的系列化与多样化

  根据美国工业车辆协会的分类法,叉车分(1、2、3、4、5、6 和 7)7 大类,分别 为电动乘驾式叉车、电动窄巷道叉车、电动托盘搬运车、内燃平衡重式实心胎叉车、 内燃平衡重式充气胎叉车、电动与内燃乘驾式拖车和越野叉车。1999 年 7 月,美国 《现代物料搬运》杂志评出世界 20 强叉车公司,其中排在前 10 位的公司(产品种类) 是:Linde(1、2、3、4、5 和 6),Toyota(1、2、3、4、5 和 6),Nacco/MHG(1、2、 3、4 和 5),Jungheinrich(1、2、3、4 和 5),BT Industries(1、2、3、4 和 5),Mitsubshi / Caterpillar(1、2、3、4 和 5),Crown(1、2、3),Komatsu(1、2、3、4 和 5),Nissan(1、 2、3、4 和 5),TCM(1、4 和 5)。另外产品品种和系列也非常齐全,如德国 Linde 公司有柴油、液化石油气、电动平衡重叉车,前移式叉车,堆垛车,拣选车,侧面 式叉车,电动牵引车等近 110 种;而我国最大的叉车制造企业安徽叉车集团生产 1~ 16 t 15 个级别 80 种机型 400 多个品种的叉车。各叉车公司皆以产品种类、系列的 多样化去充分适应不同用户、不同工作对象和不同工作环境的需要,并不断推出新 结构、新车型,以多品种小批量满足用户的个性化要求。 1.2.4.2 绿色化推动叉车动力技术的发展

  叉车分内燃叉车和电动叉车。内燃叉车以发动机为动力,功率强劲,使用范围 广,缺点是排气和噪声污染环境,有害人类健康。环保要求推动了动力技术的更新: TCM 于 20 世纪 70 年代更新了 3.5~8t 柴油叉车,将预热燃烧室改为直喷式,省油 17%~20%;80 年代初 Perkins 发动机推出扁唇式燃烧系柴油机,省油 7%~8%; 80 年代中期德国 Deute 公司开发出 F913G型叉车专用柴油机,省油 60%,而瑞典 推出柴油机蓄电池混合动力叉车;90 年代液化石油气(LPG)叉车、压缩天然气(CNG) 叉车、丙烷叉车等低公害叉车面市,且发展势头强劲。

  电动叉车具有能量转换效率高、无废气排放、噪声小等突出优点,是室内物料 搬运的首选工具,但其受蓄电池容量限制,功率小,作业时间短。目前国内外均在

  不断改进铅酸蓄电池技术,通过提高材料纯度等使其在复充电次数、容量和电效率 方面有了很大提高。由于技术的进步,电动叉车现已突破只能用于小吨位作业的局 限性。目前国际上电动叉车的产量已占叉车总量的 40%(国内为 10%~15%),在德 国、意大利等一些西欧国家电动叉车比例高达 65%。

  未来叉车将广泛采用电子燃烧喷射和共轨技术。发动机尾气催化、净化技术的 发展将有效降低有害气体和微粒的排放。LPG、CNG 等燃料叉车及混合动力叉车将 进一步发展。新型蓄电池燃料电池在各大公司的共同努力下,将克服价格方面的劣 势,批量进入市场。目前全球汽车巨人正联合致力于电动汽车的研究,电动汽车的 动力、传动、控制、安全等技术在叉车上的应用,将会使电动叉车整机性能有一个 质的变化。 1.2.4.3 节能和机电一体化高新技术的应用

  微电子技术、传感技术、信息处理技术的发展和应用,对提高叉车业整体水平, 实现复合功能,以及保证整机及系统的安全性、控制性和自动化水平的作用将更加 明显,使电子与机械、电子与液压的结合更加密切。未来叉车的发展在于其电子技 术的应用水平。

  实现以微处理器为核心的机电液一体化是未来叉车控制系统发展的主方向,即 以微处理器为核心,控制由局部控制向网络化方向发展,使整车保持最佳工作状态, 实现叉车的智能化作业。对于电动车辆,传统的电阻调速控制器已被淘汰,而新型 MOSFET 晶体管因其门极驱动电流小,并联控制特性好且有软、硬件自动保护和 硬件自诊断功能等优点,得到广泛采用。串励和他励控制器仍是市场的主导产品, 交流控制技术则处于起步阶段。随着交流调速控制系统成本的降低与闭式交流电机 技术的成熟,交流电机叉车将会因其功率大、维护性能好而取代直流电机叉车。采 用电子转向系统与动力转向比可节能 25%,它可根据叉车使用工况,适时控制电机 转速,是叉车节能降噪的有效措施。另外,MOSFET 晶体管比电阻式调速可节能 20%,释放式再生制动可节能 5%~8%,采用液压电机控制器和负载势能回收技 术可分别节能 20%和 5%。

  门架是叉车工作装置的重要组成部分,是叉车最富有特色的部件。它负责货物 的起升及相应的装卸、堆垛动作,并对叉车的整机性能有极大的影响。最常见的叉 车门架是由内、外两节组成。内外门架各有两根立柱,立柱是门架承载的主要构件, 又是叉架(或内门架)作升降运动的导轨。左右立柱之间连以横梁,构成 形或各种 封闭形状的框架(图 2-1)。外门架的立柱多数为槽形截面,内门架立柱的截面型式较 多,有槽形、工字形和其他异形形状。立柱截面的周边都不封闭,杆件的长度远大 于截面的高度和厚度,因此,它们属于力学上的开口薄壁杆范畴。

  缩的构造。这是它的构造特点。加工要求,门架布置在车的前方,在前轴前边,这

  是它在布置或位置上的特点。内架、外架和叉架都是用型钢焊成的平面框架,它们

  与起升油缸和链滑轮组和重量占了工作装置总重的绝大部分,且集中在位于前轴外

  边的门架平面内,因而是影响叉车抵抗向前翻倒的能力的不利因素。由于门架在前,

  司机在后,因此组成门架系统的多数构件及起升油缸和链油轮组都会挡住司机的视

  装置能正常工作的前提下,要尽可能地将它布置得靠近前轴;二是在考虑司机视野

  问题时,要保证在叉车无载行驶下,司机能看见货叉叉尖,同时应力求在货叉由地

  门架系统的运动与安装关系(图 2-2)是:货叉挂在叉架横梁上;叉架受起升 链条的牵引,并以其纵、侧向滚轮为“车轮”,以内门架为“活动导轨”作升降运动; 内门架则受起升液压缸的顶推,也以其纵、侧向滚轮为“车轮”,以外门架 2 为“固定 导轨”而升降;外门架的下铰坐铰接在驱动桥壳或车架上,中部靠两个并列的倾斜 液压缸来实现整个门架系统的前、后倾动作。起升液压缸分成两个,下端以半球面 支承在外门架后侧,中部受外门架“扶持”,上端顶在一个浮动横梁上,自由提升结 束后即与内门架上横梁重叠。起升链条的一端固定在起升液压缸筒上(相当于固定 在外门架上),中部绕过固定在浮动横梁上的链轮后,另一端挂住叉架。

  货叉的主要尺寸有货叉水平段长度 l ;货叉垂直段高度 h ;货叉断面尺寸 ab ( a 为货叉厚度, b 为货叉宽度等)(图 3-1)。

  货叉和叉架的联接形式不同,其制支承类型有所不同,按照 ISO2328-77 标准 规定,1.8 吨叉车货叉和叉架的联接形式为挂钩型。挂钩型联接,上支承可简化为 活动铰支座。按照这种简化,货叉可看作一次超静定刚架(图 3-2)。与此同时,考

  虑到挂钩型货叉上部的挂钩处有安装间隙,并非绝对不能转动,照此分析,货 叉又可简化为支承在两个铰接支座上的静定刚架(图 3-3)。

  图 3-3 静定刚架计算简图 这两种计算简图,在集中载荷 P 力作用下,货叉的危险截面均在支座 A 以下的 垂直段,其应力状态相同,强度相等。但货叉垂直段的受力情况不同,导致变形不 同。由于静定刚架水平段的变形量大于静定刚架水平段的变形量。 为偏于安全起 见, 货叉的强度和刚度均按静定刚架进行计算。

  从货叉所受的集中载荷 P 力作用的内力图(图 3-4)来看, 水平段受弯矩和剪力,

  P——货叉的计算载荷,N; C——标准载荷中心距,mm; a——货叉厚度;mm; b——货叉截面宽度,mm。 3.3.1 计算载荷 P 的确定

  3.3.2 安全系数 n 的确定 安全系数的选取, 与货叉的计算载荷大小、动载荷系数和偏载荷系数的选取密

  切相关。如果计算载荷比较准确, 安全系数可以取较小数值。否则,安全系数应取 较大数值。

  n——强度安全系数; s ——材料屈服极限; ——危险截面处应力(即最大正应力); 注: s 与 单位相同。 此次设计选择安全系数为 n=3。

  叉车货叉上的挂钩与货叉的联接形式, 通常有整体式和非整体式两种。非整体 形式的联接方法, 又有焊接和螺栓联接等形式。由于焊接形式货叉制造容易, 安装 拆卸方便, 所以, 货叉与挂钩的联接多采用非整体的焊接形式。

  图 3-6 挂钩尺寸与焊接强度验算 挂钩的水平段受弯矩和拉力, 垂直段受弯矩。根据起重机焊接强度的计算规范,

  由拉伸应力 1和剪切应力1所组成的复合应力, 按等效应力cp 来进行计算, 其

  货叉与挂钩焊接的焊条选用 TB13-2, 焊条的抗拉强度b 490MPa ,焊条的许

  图 4-1 叉架受力图 如图 4-1 所示,叉架一般按简支梁计算其上横梁悬壁根部 A-A 截面处的应力 (MPa),其计算式为

  图 5-1 为门架结构简图,内门架 1 和外门架 2 都是由两根柱和一个或两个端梁焊成 的框架。内架仅有一个上端梁,下部有一个很弱的横系杆。外架有上端梁及下端梁, 为不妨碍内架,上端梁放在立柱顶端后翼缘后边。中部由横梁加强,其两侧伸出有 联接倾斜油缸的铰轴。左右立柱异型槽钢,其开口相对。叉架和内架上的各滚轮组 分别安放在内架和外架立柱的槽内,滚轮组构成叉架,内架和外架相互之间的活动 联系,起传力和保证有正确动力的导向作用。起升链滑轮组包含两套对称布置的起 升链和动,滑轮座固定在内架上梁。起升油缸的上、下支座的支承分别固定在内架 上梁和外加下梁上,为保证安置在期间的起升油缸受纯压力,支座的支承表面常为 球面。链的一端固定在外架的下梁或立柱上,另一端与叉架相连接。

  图 5-1 叉车门架结构 1——内门架 2——外门架 3——叉架 4——货叉 5——货物 6——导向滚轮 7——倾斜油缸

  本设计选择门架材料为 16Mn,其剪切弹性模量为:G=8.4×105Kg/cm2,弹性模

  叉车起升的货物重量和叉架、货叉自重都是通过叉架滚轮和门架滚轮以集中力 的形式作用在门架上的。当叉车满载、货叉起升到最大高度、门架前倾最大角度 时,门架受力最大(图 5-2)。在与门架垂直的平面内,取叉架为自由体,即可求出内 门架对又架滚轮的反压力 Pl、P2。

  Q——额定起重量,Kg; G1——货叉和叉架的自重,Kg; S——链条总拉力,Kg; ——门架最大前倾角,度; k——动力载荷系数,K=K1(动力系数)×K2(货物偏载系数)。

  从以上计算中可以看出,链条拉力 S 对滚轮中心产生的力矩,有助于减小滚轮

  压力,从而减小门架所受的载荷。在一般情况下,链条拉力产生的力矩(sa2)数值上 可达货物重量力矩的 1/10~1/9。当门架前倾最大角度时( 6 ),滚轮最大压力比

  此叉车内外门架立柱的截面尺寸相同,在计算开口薄壁杆件受弯扭综合作用 时,除了一般的截面几何性质以外(静矩、惯性矩、抗弯模量等),还要计算一些与 截面翘曲有关的附加截面几何特性。

  图 5-4(a)为门架立柱截面图,5-4(a)为扇性坐标图,5-4(a)为扇性静矩 图。此次设计起重量为 1.8t,根据《机械课程设计简明手册》选择槽钢型号为 16a,

  由于 Wy 和 Wx 比值约为 15.57%,大于 15%,所以此门架平面内载荷不必进行

  由于 1.34mm1.8mm,知此翼缘厚度设计合理。 5.5.2 门架立柱断面腹板高度校核

  直于门架的平面内,由于滚轮的集中作用,计算门架立柱中产生的最大弯矩。又介

  于内外门架的应力情况较复杂,计算工作量较大,现根据吕维镇、张质文老师介绍

  的简化计算法进行计算。简化计算的整体强度安全系数应大于 4,校核翼缘的局部

  弯曲强度安全系数 N 局应不小于 1.2,最危险截面在 B 点(图 5-5)。 在整体弯曲和约束扭转的共同作用下,内门架立柱的危险截面是与叉架下滚轮

  相接触的截面 B,如图 5-5。叉车起重链条的一端固定在起升油缸缸筒上,链条拉力

  S 对缸筒产生的力矩通过活塞杆在内门架和上端产生推力,其方向垂直于门架平面,

  使内门架弯曲。在截面 B 上的这个附加弯矩数值极小,可以略去不计。因此,截面

  P——截面剪力,Kg; S——所求应力点以外的截面面积对中性轴的静矩,cm3;

  Jx——截面对中性轴 X 的惯性矩,cm4; b——所求应力点处的截面宽度,cm。 得到

  外门架是由左右立柱和多根横梁组成的外形封闭的复杂 刚架结构。由于通过立柱与横梁的弯曲中心的纵轴不在同一 平面内,因此外门架并不是一个平面薄壁框架。

  在外载荷作用下,外门架立柱产生的弯曲变形和约束扭 转变形与内门架立柱相似。我们同样也把外门架简化为单根 立往计算,横梁的影响则通过支座约束来考虑。

  外门架立柱在垂直门架平面内的整体弯曲,不考虑门架 前倾的影响.,从门架下滚轮接触点至立柱与倾斜油缸连接处 的一整段内,都承受最大弯矩 Mbmax 的作用。门架滚轮压力

  对外门架立柱还产生约束扭转。外门架立柱一般在上中下三处或四处有横梁连系,

  链条拉力 S 对起升油缸产生力矩,通过活塞杆及内门架使门架滚轮压力增加, 门架弯曲增加。

  S——链条拉力,Kg; a2——链条与轴中心距,cm; Hmax——最大起升高度,cm。 知 Hmax=300cm,取 a2=6cm,求得

  5.7.1 门架刚度的计算状态 所谓门架的刚度条件主要是指当满载的货叉起升到最大高度,前倾至最大角度

  可以把力 P1、P2 对门架的作用分解为一个力偶与一个集中力,内门架端部力偶

  以 M1 表示,外门架端部的力偶以 M0 来表示,参看图 5-3 及图 5-7 来求其值。

  三部分组成的:外门架端部水平位移 f0、内门架端部水平位移 f1 和内门架绕外门架

  端部转动0 角在内门架端部引起的水平位移0 H1 h1 ,见图 5-9。

  f0P 、0P ——集中力 P1-P2 作用在外门架端部产生水平位移和转角;

  fM1 、 f1P ——由力偶 M 及集中力 P1-P2 作用在内门架端部的产生的水平位移。

  由图 5-10 弯矩图用图乘法可求出在力偶 M0 作用下外门架端部产生水平位移

  力偶 M0 作用下,内门架绕外门架端部转动角度M 0 可参照图 5-10 用图乘法来

  由于集中力 P1-P2 的作用,在外门架的端部使内门架绕外门架端部而转动产生

  1. 叉车门架是由开口薄壁杆组成的薄壁刚架。立柱是叉车门架直接承受滚轮压 力作用的构件。由于滚轮压力不通过立柱截面弯心,必然产生约束扭转。计算表明,

  2.内、外门架的计算简图与横梁数目和横梁刚度有关。内门架按 形薄壁刚架 和一端铰支、一端自由的薄壁杆计算,约束扭转正应力的差别不大于 10%。为减少 计算工作量,可按单根薄壁杆计算。将外门架简化为单根薄壁杆计算时,支座约束

  的假定对约束扭转正应力影响不大,差值一般在 3~10%的范围内,因此可按比较 简单的二跨连续梁的简图计算。

  3.立柱截面中的剪应力与正应力相比,数值较小,约束扭转剪应力更可忽略不 计。考虑到滚轮压力对立柱冀缘还要产生局部弯曲作用,因此门架立柱截面应在满

  足制造工艺要求的条件下,使腹板减薄,冀缘加厚。 4.采用初参数法进行叉车门架的约束扭转强度计算,比较简单,便于实用。 5.叉车门架端部的水平挠度主要是由外门架的变形引起的,因为外门架是内门

  架的基础,外门架端部的水平变位和转角都会导致内门架端部的水平位移。因此从 增强门架刚性的要求出发,外门架应采用比较刚强的结构。

  导行滚轮分为纵向及侧向两组,各由四个滚轮组成。前者在垂直于门架的平面 内,而后者在门架自身的平面内起传力和导行作用。它们的构造示于图 6-1 上。纵 向滚轮受力较大,故直径也大且用滚动轴承,侧向滚轮受力小,直径也小,故用滑 动轴承或滚针。

  算。对于圆形截面梁,由切应力互等定理可以知道,在横截面边缘各点处切应力与

  周边相切。因此即使在平行于中性轴的同一横线上,各点处切应力也不尽相同,但

  经过分析表明,圆截面上最大弯曲切应力仍发生在其中性轴上,并可近似认为在中

  性轴上各点处的切应力平行于剪力,且沿中性轴均匀分布,于是得圆截面梁的最大

  IZ——圆形截面对中性轴的惯性矩,mm3; SZ,max——半圆截面对中性轴的静矩,mm3; 该轴的材料选用 45 号钢,根据《机械设计手册》可以查到[ ]=30~40MPa,

  考虑到门架的重量,选择半径为 12.5mm,则滚轮轴的直径为 25mm。 6.1.2 轴承的选择

  根据《机械设计手册》选择深沟球轴承,代号为 6405,如图 6-2 所示:

  6.1.3 导轮的设计 门架的宽度为 121mm,轴承的外径为 80mm,为了使门架在运动时能够平稳,

  故此导轮的的内径为 80mm,外径为 120mm,结构如图 6-3 所示:

  液压系统除油箱及其管路外,由工作/ 转向油泵和电机作为动力元件,多路换 向阀,限速阀等作为控制元件,油缸作为执行元件。

  液压系统执行元件主要可分三部分: ①为了升降货物配有起升油缸。 ②为使装货的框架能前后倾斜,以利于搬运和行走方便使用倾斜油缸。 ③转向油缸和全液压转向器。 油泵输出的压力油分别进入到工作装置和转向操纵机构,通过前后倾手柄使多 路换向阀的滑阀移动以改变液压油的流动方向,从而控制升降油缸与门架倾斜油 缸,实现起重货架和门架的前后倾斜。另一个油路是油液经转向油泵与电机到全液 压转向器控制转向油缸;最后油液将再度重返油箱如此不断循环,液压系统是叉车 工作过程中的重要环节。

  双泵驱动即工作装置与转向装置均采用齿轮泵(成本低)变转速调节,双作用 活塞式倾斜油缸,油路布置为:开式油箱与非上置式泵站分布于两侧,两个倾斜油 缸布置于外门架两侧,两个起升油缸位于门架两侧(视野开阔),控制阀位于驾驶 员右方(操纵方便);出油口采用网式滤油器(结构简单,通油能力大,压力损失 小,清洗方便)。相关数据参数见表 7-1。

  1.确定回路方式:选开式回路,即执行元件的排油直接回油箱,油液径沉淀、冷

  4.液压泵类型:系统压力小于 21Mpa,选用齿轮泵或叶片泵;大于 21Mpa 选柱塞 泵。 5.调速方式:定量泵变转速调速,同时使用换向阀阀口实现微调。 6.调压方式:溢流阀做安全阀,限制系统最高压力;执行元件不工作时液压泵在 小功率下工作采用卸荷回路。垂直变负载(起升缸升降)采用限速阀,保证重物平稳 下落。 7.确定换向回路:三位六通手动换向阀控制。

  设计说明: 油箱:对开式油箱进行设计,(油箱上有空滤器,回油管处装精滤器等)。 液压泵:工作油泵采用齿轮泵,型号分别为 CB-F18C-FL;(转向油泵 CB-6)【3】。 工作电机:Z4-112-4。 液压执行元件:起升油缸:选择双作用柱塞式液压缸 倾斜油缸:选择双作用活塞式液压缸 液压控制阀: 方向控制:选用多路换向阀 ZFS-L10C-YT-O【3】; 流量控制:设计单向限速阀 油箱设计,液压油及压力损失计算。 液压系统回路的工作线路主要分两路进行,详见图 7-1:

  7.4.2 液压泵站及液压泵的规格及选用 液压泵站是液压系统的重要组成部分(动力源)它向液压系统提供一定的压力

  和流量的工作介质。在液压泵站上安装必须的液压阀可以直接控制液压执行元件工

  作,本课题布置采用非上置卧式,即油泵及电机单独安装在专用平台上(不是安装

  在油箱上盖上),即采用机座带底脚、端盖上无凸缘结构,电动机水平放置,安装

  P1 ——进回油路中总压力损失(包括局部损失和沿程压力损失,详细见下文)。 2.液压泵流量

  Qmax ——同时动作的各液压执行器的最大泵工作流量,可由同时动作的各液

  工作油泵采用 CB 系列齿轮泵,型号为 CB-F18C-FL【3】。参数见表 7-2

  据油泵额定转速及所需驱动功率,选择 Z4-112-4(15min 工作制)【4】。参数见表

  坡度选择;是否采用加强筋增加刚性以便承载液压泵或其他液压件;密封装置的选

  1.油箱一般用 2.5~4mm 钢板焊成,尺寸高大的油箱要加焊角铁和肋板以增加 刚度。叉车要在油箱上放置电动机,液压泵等其他液压件,故其厚度要增加。

  2.油箱应有足够容量,以满足散热要求,同时注意到: 1)在系统工作时油面必须保持足够高度,以防液压泵吸空; 2)系统停止时由于油液全返回油箱,不至于造成油液溢出油箱,通常油箱容 量可按照液压泵 2~6 min 的流量估计,油箱液面高度要小于 80%,并用油位计观察。 油箱有效容积应为泵每分钟流量的 2~3 以上,设泵每分钟流量为是大值 30.6L/min, 则油箱的有效容量为 V=30.6 2.8=85.8L。 3.油箱底设计一定坡度以方便放油,箱底与地面有一定距离,(离安装底面 150mm 以上以便散热和搬移),最低处应装放油阀。 4.安装热交换器时,还要考虑安装位置,还可以装油温计测油温。 5.箱壁要涂防锈涂料 油箱设计示意图:

  的流体阻力,消耗的能量将以压力降的形式反映出来,故产生压力损失(或水头损

  失)。表现为局部压力损失与沿程压力损失之和。又因为柱塞上升时,柱塞与密封

  2.查《机械设计手册中(液压工程手册单行本)》第 644 页表 23.10-2 可知:矿物

  质液压油的密度范围为 850~960kg/m3,据《机械设计——课程设计手册》第二页表

  向阀,起升缸的节流阀等均存在局部压力损失。查表知局部阻力取 ξ=1.5、 弯头处

  取 ξ=0.29(弯头较多,设计弯头 20 个)、入口阻力系数 ξ=0.5、出口阻力系数 ξ=2。

  节流阀性能要求:流量调节范围大,流量——压差变化平滑、内漏量小,对外 的泄漏口也应小、、压力损失小调节力矩小,动作灵敏。

  7.7.5 节流口通流面积 本节流阀采用薄壁小孔,查《机械设计手册中(液压工程手册单行本)查得

  P ——节流孔前后压差(即损失),kg/cm2; 利用此公式反求通流面积:

  7.7.6 节流的直径 查《新编液压工程手册设计手册》表 23.7-20 中节流阀的通径及流量表

  此时调节阀由于左右压力差的作用,把主阀芯压住。只通过 A 口回流,但主阀

  移动,关闭主阀座上的下孔,仅由小孔 B 回油,孔 C 直径为 12mm 因此弹簧位移

  门架倾斜机构是利用倾斜油缸的伸缩运动,使门架绕下部铰点前倾或后倾,达 到货叉从水平位置向前或后倾斜一个角度,在可移式叉车和侧面式叉车上门架需沿 导轨 移动。

  门架倾角是指无载的叉车在坚实平坦的地面上,门架相对其垂直位置向前或 向后倾斜的最大角度.门架前倾角 α 的作用是为便于叉取和卸放货物。后倾角 β 的作 用是当叉车带载行驶时,防止货物从货叉上滑落,增加叉车行使的纵向稳定性。

  门架前倾角一般不小于叉车在水平地面上叉卸卸货物时的最小前倾角与仓库 地面的正常坡度角之和。增加门架后倾角,有利于提高叉车的纵向稳定性,但后角加 大往往受到叉车结的限制,门架倾角还与轮胎的类型有关。叉车叉货时,后轮负荷 大,前轮负荷小,前后轮胎变形量不同,将使门架的前倾角减小。叉车满载行驶时, 前轮负荷大,后轮负荷小,将使门架的实际后倾角减小。为此,对于充气轮胎的叉 车,门架的前后倾角都应适当加大。

  倾斜油缸为双作用活塞式油缸,正确的调整活塞杆的长度,可以保证门架的前 后倾角符合工作要求,且倾斜油缸的同侧油缸腔连通,保证两个倾斜油缸协同动作。

  门架倾斜机构的计算主要是确定倾斜油缸的最大拉力和行程,计算倾斜油缸的 的相关尺寸参数,计算缸壁、缸底厚度,并对活塞杆强度、稳定性进行计算与校核。

  工况:1.8t 的货物上升至最高位置,且达到 αmax,超载系数 1.1。 已知参数:门架前后倾角为 6°/12°;门架离地间隙 100mm;门架离铰点 160mm。 1.倾斜油缸布置在门架两侧,分别与车架及外门架铰接。 2.倾斜油缸型式及数目:双作用活塞杆式,2 个。 3.倾斜油缸行程及长度:作图法求解。倾斜油缸工作工况如图所示:

  (门架升至最大高度时,货物重心至门架铰点之距=500=3240mm 考虑

  (门架升至最大高度时,货叉,滑架重心至门架铰点之距) L1=3288 mm

  (门架升至最大高度时,起升油缸及内门架起重链等重心高)L2=2220 mm

  8.4.2 倾斜油缸缸径,活塞杆直径计算 1. 采用双作用油缸,当油进入有杆腔时,活塞杆受力

  P——液压系统压力。由起升油缸选用 100Kg/cm2; η——油缸机械效率,用耐油橡胶密封,取=0.95; D——缸内径,cm。

  8.4.3 油缸行程计算 在确定倾斜油缸与门架的连接点和门架的前后倾角的条件下,可用作图法求得

  为了计算方便,引入 C 和 C′(作为 A 和 A′旋转一定角度后的另一种状态)求

  需要,要按门架前倾最大角度时启用的时间来校核,时间一般规定在(1.5~2s)内, 据门架由垂直位置到前倾位置所需时间为

  S——门架前倾最大角度时活塞行程,作图法求得 S=76mm=7.6cm;

  Q——油泵的额定流量(L/min)暂取为起升油缸的流量 Q=25.8 L/min;

  ηv——油泵的容积效率,取为 0.9; P——实际倾斜油缸活塞推出的压力(根据所选的换向阀要求小于 14Mpa)。

  当 P=89.5Kg/cm2 时,实际流量为:23.1 L/min;对应的实际油缸作用时间 t=0.68s 综上:油缸作用时间不在(1.5~2s)内,所以为了弥补这一弊端在油缸的各进 油管路中装有回油节流阀以减慢油缸的动作速度。

  上式所求结果含负号表示此时油缸后倾 α=8.98°时才开始进入受压工况,在门

  架后倾最大角 α=12°活塞杆受压最厉害。活塞杆受压最大时计算油缸的长细比:(采

  满足 2 1 ,即 62 100 。 故此时油缸的活塞杆属于短杆,不存在失稳计算与校核,稳定性计算略去。

  8.4.7 活塞杆强度计算 由于活塞杆受压时不存在稳定性计算,则活塞杆计算主要为拉、压强度破坏。

  K——螺纹预紧力系数,通常取 K=1.25~2.5(此时暂取 1.45); P——拉力 1933Kg; D——缸内径 6.3mm; d1——螺纹内径=7.188mm; d0——螺纹直径 8mm; K1——螺纹内摩擦系数=0.12。 故合成应力为

  D2——缸底内径,mm; P——液压系统最大压力,P=140Kg/cm2;

  结构上要求缸底厚度要超过 7mm 才可,故满足要求。 2.缸体和缸底焊缝强度计算 焊缝应力:

  P——油缸推力 2648Kg; η---焊接效率(一般不高),取为 0.7; D1——焊缝外径,为 7.6cm; D2——焊缝内径,为 6.8cm。

  本设计工作是针对黑龙江工程学院机械设计制造及其自动化专业所进行的毕 业设计,对叉车的起升系统进行整体设计,并用 AUTOCAD 进行绘图。在此过程中, 首先我阅读了大量有关叉车的书籍,对其工作原理有了深入了解,然后对国内外叉 车的现状及发展趋势有了一定的了解,从而明确本设计的意义。在设计的过程中, 从刚开始的困惑到现在的产品出图,我学到了很多书本上学不到的知识,同时积累 了丰富的设计经验。根据本设计任务书的要求,主要完成了如下工作:

  在设计初步阶段,我根据陆值的《叉车技术》、陶元芳的《叉车构造与设计》 以及大量的相关参考资料对野战叉车参数进行了一些变化,然后和民用叉车设计条 件进行比较,最后制定了本次设计的参数。

  在设计阶段,首先制定系统设计步骤,再根据自己设定的参数,计算了叉车门 架滚轮所受的压力,然后根据压力计算内门架和外门架的强度,进而选取内门架和 外门架的材料,最后绘制系统的液压原理图,同时对液压缸的整体结构和尺寸进行 设计,并设计了各自的安装方式。在整体设计完成后,再用 AUTOCAD 软件进行三 视图绘制。

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  经过近半年的努力学习和工作,本设计终于如期完成。此次设计是在导师仁忠 先老师的悉心指导下完成的。从设计选题、资料搜集到绘制图纸及撰写说明书的整 个过程都是在他的悉心指导下完成的。使得我顺利完成了毕业设计。任老师渊博的 知识、严谨的治学态度、科学的工作方法以及平易近人、关心学生的生活作风都是 我学习的榜样,将使我终身受益。值此论文完成之际,真诚的向任老师道一声:谢 谢!

  感谢我的父母,正因为他们在我本科学习期间自始至终的支持和鼓励,使我顺 利完成学业,再次向他们致以衷心的感谢。

  同时谢谢我所有的同学及朋友们,在我设计遇到困难时对我的帮助及安慰。 最后要衷心的感谢我系教研室各位老师,他们都曾给予我无私的鼓励、帮助和 支持,同时感谢我的母校——黑龙江工程学院对我的大力支持! 由于本人水平有限,设计难免存在考虑不周之处,恳请老师指正。