畢業(yè)設計（論文） 題 目 叉車的液壓系統(tǒng)設計 Forklift hydraulic system design 姓 名 學 號 專業(yè)班級 指導教師 分 院 完成日期 31摘 要 叉車是物流系統(tǒng)中最常用的裝卸、搬運設備。本文介紹了世界范圍內(nèi)叉車的市場，叉車發(fā)展趨勢以及叉車的結(jié)構(gòu)特點。本文重點設計液壓回路：由開式油箱供油，齒輪泵作為動力元件，油缸作為執(zhí)行元件，液壓控制閥作為控制元件。根據(jù)液壓起重機械的特點，設計液壓叉車參數(shù)有：起重量、跨距、幅度起重高度、各機構(gòu)的工作速度及起重機各機構(gòu)的工作類型。叉車的主要參數(shù)首先由使用單位根據(jù)生產(chǎn)需要提出，具體數(shù)字應按國家標準或工廠標準來確定，同時也要考慮到制造廠的現(xiàn)實生產(chǎn)條件。因此，在確定參數(shù)時應當進行調(diào)查研究，充分協(xié)商和慎重確定。 本文就液壓叉車的應用現(xiàn)狀和發(fā)展前景作了簡單概述。擴展我們的知識面和專業(yè)面，可以加強對自己的思維訓練和能力培養(yǎng)，還可以填補空白，提高生產(chǎn)效率，很大的現(xiàn)實意義。關鍵詞：叉車，液壓系統(tǒng)，液壓元件。Abstract Forklifts are most commonly used in the logistics system of loading and unloading, handling equipment. This paper introduces the worldwide market for forklift trucks, forklifts, as well as the development trend of the structural features of the forklift to understand the hydraulic lifting of the main parameters of mechanical design:this paper emphasis on designing hydraulic circuit：by open type tank oil servicing, double geared pump as power component，oil cylinder as actuator，hydraulic control valve as control component .According to the characteristics of hydraulic lifting equipment, manual hydraulic lift truck design parameters are: starting weight , span, ranging from lifting height, the speed of the various agencies and the work of crane types of agencies. First of all, the main parameters of the forklift by using the unit in accordance with production needs, the specific figures should be national standards or criteria to determine the plant, while also taking into account the realities of factory production conditions. Therefore, in determining the parameters should be carried out investigation and study, to determine the full consultation and careful. This paper the application of Forklifts pneumatic manipulator present condition and development prospects were simply summarized . Expand our knowledge a , Can strengthen their thinking training and ability training , Still can fill in the blanks , Improve production efficiency , Great practical significance.Key words: Forklift ；Hydraulic system；Hydraulic components. 目錄摘 要IAbstractII1.緒 論11.1課題發(fā)展現(xiàn)狀和前景展望11.2叉車的應用現(xiàn)狀31.3液壓叉車有以下幾個優(yōu)點41.4 液壓叉車研究的目的、意義41.5設計時要解決的幾個問題51.6 液壓叉車的設計要求62. 叉車的分類和組成72.1叉車的分類：72.2 叉車的結(jié)構(gòu)組成：72.2.1 動力裝置72.2.2 傳動裝置72.2.3 轉(zhuǎn)向裝置72.2.4 工作裝置82.2.5 液壓系統(tǒng)92.2.6 制動裝置93.1 主要特點103.2 液壓系統(tǒng)簡介103.3 設計方案104. 具體計算和液壓的元件選擇124.1 液壓回路原理設計124.2 各液壓元件的設計計算與校核144.2.1 液壓缸的設計及計算144.2.2 液壓閥的選擇164.2.3 泵的設計與選擇184.2.4 油泵電機選擇204.2.5 油路的設計205. 液壓站結(jié)構(gòu)設計225.1 油箱的設計225.2 壓力損失計算225.3 液壓泵結(jié)構(gòu)設計的注意事項24附錄29致謝321.緒 論 叉車是物流行業(yè)的重要設備，是門架和貨叉為工作裝置的自行式裝卸搬運機械，可用于裝卸堆放成件貨物。它體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、噪音低、污染小、造價低、操作靈活，可以在工作場地狹小的空間作業(yè)。 隨著現(xiàn)代文明社會的發(fā)展，叉車的使用越來越普遍。叉車主要用途是進行裝卸，堆垛和拆垛以及短途的搬動工作。由于叉車具有良好的機動性，又有較強的適用性。適用于貨物多，貨量大且必須迅速集散和周轉(zhuǎn)的部門使用，因此叉車港口碼頭，鐵路車站，倉庫貨場幾乎不可缺少的機種。 由于社會對叉車的需求不斷加大，使叉車的性能得到了改善，數(shù)目，品種和規(guī)格也不斷增多，使用范圍也不斷增多。例如在森林中木材工業(yè)方面，已在堆場方面使用叉車來裝卸與搬運圓木，方木和板料。在水泥以預制品的加工中,過去一直使用塔式起重機進行裝卸和搬運工作，現(xiàn)在國外已大量使用叉車，獲得了良好的效益。類似的情況還很多。1.1課題發(fā)展現(xiàn)狀和前景展望自20012008年，中國工業(yè)車輛行業(yè)的產(chǎn)銷量每年平均以31.67%的速度增加，出口的年均增長速度更是達到55.12%以上。2008年中國機動工業(yè)車輛出口總數(shù)60333臺，占行業(yè)總銷量的35.89%，這說明中國工業(yè)車輛產(chǎn)業(yè)的發(fā)展已離不開國際經(jīng)濟大環(huán)境的支持。2009上半年，行業(yè)的出口同比下降61.6，而且至今為止，并不能看出有明顯復蘇的跡象。中國工業(yè)車輛企業(yè)的國際化步伐剛剛才邁出，金融危機就不期而至，告訴我們未來的道路將是崎嶇而坎坷的，征途中充滿著艱辛和風險。今年第二季度后，本土工業(yè)車輛企業(yè)的銷量呈現(xiàn)回升趨勢，這主要得益于國內(nèi)經(jīng)濟的復蘇?？傮w而言，國內(nèi)市場是令人鼓舞的，情況遠好于國際市場。金融危機爆發(fā)后，中國政府推行了積極的財政政策和寬松的貨幣政策，尤其是在2008年11月推出總額達4萬億元人民幣的經(jīng)濟刺激方案，有效地拉動了內(nèi)需。今年第二季度以來，下游行業(yè)的全面復蘇帶動了工業(yè)車輛市場需求的增長，國內(nèi)市場銷量開始出現(xiàn)企穩(wěn)回升勢頭。鑒于工業(yè)車輛市場的規(guī)模與全社會的經(jīng)濟活動總量之間總是保持一種正相關的關系，我們相信隨著宏觀經(jīng)濟的不斷改善，國內(nèi)市場的需求將穩(wěn)步回升。在短暫的低谷期之后，中國工業(yè)車輛市場又重新回到快速增長的軌道上。過去，在勞動力資源過剩和勞動力成本低下的時代，企業(yè)在考慮物流解決方案時更多采用室內(nèi)起重機械和人力搬運。如今，這個時代已經(jīng)一去不復返。對機械化和效率的追求使得越來越多企業(yè)傾向于用工業(yè)車輛作業(yè)方式取代舊有的搬運方式，這已成為一種趨勢，隨著經(jīng)濟的發(fā)展和社會的進步，這種趨勢已難以逆轉(zhuǎn)。 未來幾年，中國將繼續(xù)采取積極的宏觀經(jīng)濟政策，以保持經(jīng)濟平穩(wěn)較快增長。在宏觀經(jīng)濟全面恢復的背景下，國家的經(jīng)濟總量在穩(wěn)步提高；工業(yè)化程度在不斷加深；物流業(yè)呈現(xiàn)高速發(fā)展的態(tài)勢；全社會的固定資產(chǎn)投資將持續(xù)保持在較高水平。這些，都為工業(yè)車輛產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了更為廣闊的市場空間。宏觀經(jīng)濟因素將保證工業(yè)車輛行業(yè)在未來穩(wěn)步前行。 中國工業(yè)車輛市場是一個開放的市場，中國工業(yè)車輛行業(yè)同樣是一個開放的行業(yè)。一方面，因為具備較低成本及較大市場規(guī)模，國際工業(yè)車輛制造業(yè)正處于從全球范圍內(nèi)向中國轉(zhuǎn)移的過程中；另外一方面，中國本土企業(yè)急于突破國內(nèi)市場的激烈競爭局面，正在全面實施走出去的戰(zhàn)略，積極開拓國際市場，以尋求更為廣闊的發(fā)展空間。 不可否認，中國工業(yè)車輛產(chǎn)業(yè)前一階段的比較優(yōu)勢主要來自于低成本因素；但也應該看到，行業(yè)近年來取得了長足的進步，中國工業(yè)車輛企業(yè)不論是在規(guī)模上還是在技術上，與發(fā)達國家企業(yè)間的差距正在逐步拉近。行業(yè)的進展已不光是量變，量變的同時也在質(zhì)變。 隨著中國本土企業(yè)的逐漸崛起以及全球工業(yè)車輛產(chǎn)業(yè)向中國的轉(zhuǎn)移，中國在將來必然會成為世界工業(yè)車輛產(chǎn)業(yè)制造中心之一，或許將成為世界最大的制造中心。在成就這種定位的過程中，必然伴隨著我們不懈的努力，本土企業(yè)需要在技術、管理上有更多的突破和創(chuàng)新。本土企業(yè)在國內(nèi)和國際兩個市場都取得成功的那一天，才是我們真正崛起的時刻。 金融危機并沒有改變行業(yè)發(fā)展的本質(zhì)和趨勢。有廣闊的國內(nèi)市場作后盾，中國工業(yè)車輛行業(yè)不會停止前進的步伐；在經(jīng)歷殘酷的市場競爭洗禮后，中國工業(yè)車輛企業(yè)必定會成為全球產(chǎn)業(yè)中重要的力量；只要我們不斷創(chuàng)新、不斷進取，中國工業(yè)車輛行業(yè)必將會迎來更加強大的新時代。1.2叉車的應用現(xiàn)狀叉車主要使用于倉儲大型物件的運輸，是工業(yè)搬運車輛，一般指對成件托盤貨物進行裝卸、堆垛和短距離運輸作業(yè)的各種輪式搬運車輛，一般廠家都不會購買，找杭州叉車出租等專業(yè)的設備租賃公司搬 運。叉車屬于物料搬運設機械，被廣泛應用于車站、機場、工廠、倉庫等國民經(jīng)濟各部門，是機械化裝卸、堆垛和短距離運輸?shù)母咝гO備，是托盤運輸、集裝箱運輸必不可少的設備。 中國從上個世紀50年代就開始制造叉車，如今隨著中國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，大部分企業(yè)的無聊搬運也都已經(jīng)脫離了原先的人工搬運，開始采用叉車為主的機械化搬運。在過去幾年的發(fā)展中，叉車市場 的需求量每年都在增長，因為購買叉車的成本較大，因此以杭州叉車出租的等類型的租賃公司也不斷增加，開拓了一片新的領域。 對于我國叉車出口，在海外市場中所占比重較小，性能比也不夠突出。預計未來，中國的叉車出口會保持較快的增長速度，在未來三年，國內(nèi)叉車銷量年增速保持在20%以上，對海外市場的依賴性也會 加大，出口將會成為銷售增長的主要推動力。 1.3液壓叉車有以下幾個優(yōu)點（1）電動液壓叉車是一種無污染的液壓叉車，具備運輸靈巧，操作靈活，轉(zhuǎn)彎半徑小等特點。（2）電動液壓叉車配合托盤貨箱，集裝箱等可實現(xiàn)單元化運輸，不僅減少了碰撞，劃傷等情況，更減少了工作量及堆放面積，大大提高工作效率。（3）電動液壓叉車門架采用重型立柱鋼材，冷彎成型。使門架更堅固，更安全，移動靈活，操作方便省力。（4）電動液壓叉車適用于生產(chǎn)工廠，生產(chǎn)車間，倉庫倉儲，各地車站，碼頭，機場等地，尤其適合有防火，防爆要求的場地使用，如印刷車間，各類油庫，化學品倉庫等地。（5）電動液壓叉車油缸采用高精密研磨管，進口油封，一體式閥芯，方便折卸和維修；泄壓方式采取腳踩式，升降速度平穩(wěn)，安全性大大提高。（6）電動液壓叉車采用先進的噴塑工藝，改善產(chǎn)品外觀的同時增加了電動液壓叉車的耐用性。1.4 液壓叉車研究的目的、意義在機械工業(yè)中，液壓叉車的意義可以概括如下：（1）可以提高生產(chǎn)過程中的自動化程度 液壓叉車有利于實現(xiàn)材料的傳送、物品的裝卸，從而可以提高勞動生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本。（2）可以改善勞動條件，避免人身事故 在一些簡單、重復，特別是較笨重的操作中，以叉車代替人進行工作，可以避免由于操作疲勞或疏忽而造成的人身事故。（3）可以減輕人力，并便于有節(jié)奏的生產(chǎn) 叉車標準化和通用性很高廣泛應用于廠礦、倉庫、車站、港口、機場、貨場、流通中心和配送中心等場所，并可進入船艙、車廂和集裝箱內(nèi)，對成件、包裝件以及托盤、集裝箱等集裝件進行裝卸、堆碼、拆垛、短途搬運等作業(yè)，是托盤運輸、集裝箱運輸必不可少的設備。 叉車的主要工作屬具是貨叉，在換裝其他工作屬具后，還可以用于對散堆貨物、非包裝貨物、長大件貨物等進行裝卸作業(yè)以及對其進行短距離搬運作業(yè)。叉車用途非常廣泛，它不僅廣泛應用于公路運輸、鐵路運輸、水路運輸各部門，而且在物資儲運、郵政以及軍事等部門也有應用。 綜上所述，有效的應用叉車，是發(fā)展機械運輸工業(yè)的必然趨勢。1.5設計時要解決的幾個問題（1）對叉車液壓系統(tǒng)的技術要求 叉車液壓控制系統(tǒng)中的傳動部件在額定載荷、額定速度范圍內(nèi)不應出現(xiàn)爬行、停滯和明顯的沖動現(xiàn)象。多路換向閥殼體無裂痕、滲漏，工作性能良好可靠; 載荷曲線、液壓控制銘牌應齊全清新。液壓控制系統(tǒng)內(nèi)的油壓應符合設計要求，油箱內(nèi)油位不得低于油位指示器的油標線。液壓控制系統(tǒng)管路應暢通，密封良好，無漏油現(xiàn)象。 液壓分配器一般采用整體式，其外殼應無裂紋、泄漏。壓縮彈簧應完好，當外力消除后閥桿應迅速復位。閥桿與閥座的配合應良好、無泄漏現(xiàn)象。操作手柄應有一定的強度和剛性，表面平整、光滑、無變形。當外力作用于手柄時液壓分配器應能有效、迅速地開通或切斷油路，使液壓缸活塞升起、停留、復位，并定位可靠，不得因振動而使操縱手柄移位。液壓分配器上應有金屬銘牌和指示牌。 安全閥動作靈敏，工作性能良好可靠，在超載25%時應能全開，調(diào)整螺栓的螺帽應齊全緊固。操作手柄定位準確、可靠，不得因振動而變位。叉車一般采用彈簧式安全閥。調(diào)整螺栓的螺帽必須齊全，且不得隨意擰動。 起升、傾斜液壓缸應密封良好，無裂紋和泄漏現(xiàn)象。傾斜液壓缸應能靈活可靠地使門架傾斜。起升液壓缸能平穩(wěn)地舉起屬具及重物，支承重物時，液壓缸柱塞回縮不得大于3mm。傾斜液壓缸與門架、車架的鉸接應牢靠、靈活，配合間隙不得過大。升降液壓缸與門架的聯(lián)接應牢靠，液壓缸應密封良好、無裂紋、工作平順，在額定載荷下，10min 門架自沉量不大于20mm，自傾角不大于0.5，滿載時起升速度不低于標準值的1/2。（2）叉車液壓系統(tǒng)的污染控制 叉車液壓系統(tǒng)的污染控制是日常維護中極其重要的環(huán)節(jié)，液壓系統(tǒng)的污染控制涉及設計、制造、安裝、使用、檢修、日常保養(yǎng)和定期維護等環(huán)節(jié)，只有對各個環(huán)節(jié)采取相應措施，才能有效控制污染，使系統(tǒng)的故障率降到最低。 控制和消除液壓系統(tǒng)在使用過程中污染物的侵入和生成，主要取決于系統(tǒng)設計的先進性與合理程度。設計叉車液壓系統(tǒng)時，應對元件的功能、性能、可靠性、可維修性進行統(tǒng)籌評估，盡可能避免采用抗污染性差的元件。如多選用凸緣連接而少用管接頭，空氣濾清器安裝口的設計位置應高且隱蔽，軟管選用加襯的油管，活塞桿端安裝防塵密封裝置，液壓缸頂部設置排氣閥等。在液壓泵的吸油口、重要元件的進油口及工作油流回油箱處，以系統(tǒng)污染敏感度和系統(tǒng)污染生成水平為依據(jù)，綜合考慮過濾精度、壓降、流量特性、納垢特性、材料相容性、耐壓爆裂及其壽命等，選用不同精度的過濾器。油箱設計既考慮油液的散熱效果，又應具有沉淀固體污染物和排除污染物的功能，如內(nèi)壁磷化處理或采用噴塑，以防漆皮、鐵銹對液壓系統(tǒng)的污染。設計管路時，應根據(jù)管內(nèi)流速推薦值確定管路直徑，彎頭及彎曲管路應盡可能少，液壓泵吸油管管口距油箱底面高度為管子外徑的2倍，回油管以45的斜切口面朝箱壁并靠近箱壁插入油液中，且回油管與液壓泵的吸油管之間應設置隔板。 叉車使用時嚴禁隨意打開油箱蓋，以防異物進入液壓系統(tǒng); 注意防塵防水，保持液壓系統(tǒng)的封閉性; 定期檢查液壓油，換油時應將油箱內(nèi)的舊油全部放完并沖洗干凈; 新油加入油箱前，必須進行24h沉淀處理并過濾，過濾精度不得低于系統(tǒng)要求的過濾精度; 加油時注意油桶口、油箱口的清潔，將流入油箱的主回油管路拆開，用臨時油桶接油，點動液壓泵，利用新油置換出管道內(nèi)的濁油，在系統(tǒng)管路元件充滿油后，油箱油量應保持在規(guī)定的油位范圍內(nèi)。1.6 液壓叉車的設計要求（1）叉車廣泛用于物流，倉庫存儲物品的搬運，因此，叉車必須有良好的靈活性和耐用性。（2）液壓系統(tǒng)原理的設計和確定。（3）液壓系統(tǒng)參數(shù)及所用元件結(jié)構(gòu)參數(shù)的計算和確定，并用CAD或者三維制圖軟件畫出閥塊圖。2. 叉車的分類和組成2.1叉車的分類： 叉車按動力方式可分為內(nèi)燃叉車、電動叉車、手動叉車；按特性及功能可分為平衡重式叉車、前移式叉車和側(cè)叉式叉車三種基本類型，這三種也是常用類型；按支撐方式可分為三支點叉車和四支點叉車兩種類型。平衡重式叉車是最為常見、數(shù)量最多且用途最廣泛的一種叉車。它的工作裝置是由可擺動的帶有貨叉的伸縮式門架和使之發(fā)生升降、擺動的液壓系統(tǒng)組成的。后者是由油泵、各種液壓閥、工作油缸以及聯(lián)系他們形成回路的油管等等組成。工作裝置位于前軸之外，靠車的自重和平衡重來平衡貨叉上的載重，以保證它在滿載工作的時候不會翻倒。貨叉是基本的取物裝置。2.2 叉車的結(jié)構(gòu)組成： 叉車的主要組成部分有動力裝置、傳動裝置、轉(zhuǎn)向裝置、工作裝置、液壓系統(tǒng)和制動裝置。2.2.1 動力裝置 供叉車作動力裝置的有內(nèi)燃機和蓄電池電動機兩種。對噪聲和空氣污染要求較嚴的場合應采用蓄電池電動機為動力，如使用內(nèi)燃機應裝有消聲器和廢氣凈化裝置。 2.2.2 傳動裝置 用以將原動力傳遞給驅(qū)動輪，有機械的、液力的和液壓的 3種。機械傳動裝置由離合器、變速箱和驅(qū)動橋組成。液力傳動裝置由液力變矩器、動力換檔變速箱和驅(qū)動橋組成。液壓傳動裝置由液壓泵、閥和液壓馬達等組成。叉車傳動裝置的特點是前進、后退的檔位數(shù)和速度大致相同。 2.2.3 轉(zhuǎn)向裝置 用以控制叉車的行駛方向，一般由轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向拉桿和轉(zhuǎn)向輪等組成。1噸以下的叉車一般采用機械轉(zhuǎn)向器,1噸以上的叉車大多采用動力轉(zhuǎn)向器。叉車轉(zhuǎn)向裝置的特點是轉(zhuǎn)向輪在車體的后部。2.2.4 工作裝置 提升貨物的機構(gòu)，又稱為門架。由內(nèi)門架、外門架、貨叉架、貨叉、鏈輪、鏈條、起升油缸和傾斜油缸等組成。外門架下端鉸接在車架上，中部與傾斜油缸鉸接。由于傾斜油缸的伸縮，門架可前后傾斜（傾斜度一般為612）,使貨叉叉貨和搬運過程中貨物穩(wěn)定。內(nèi)門架帶有滾輪，嵌在外門架中，內(nèi)門架上升時可以部分地伸出外門架。貨叉架帶有滾輪,嵌在內(nèi)門架中,可以上下運動。起升油缸的底部固定在外門架下部，油缸的活塞桿沿內(nèi)門架上的導程桿上下移動。 活塞桿的頂部裝有鏈輪，起升鏈條一端固定在外門架上，另一端繞過鏈輪與貨叉架相連。當活塞桿頂部帶著鏈輪起升時，鏈條將貨叉和貨叉架一起提升起來。開始提升時僅貨叉起升，直至活塞桿頂?shù)絻?nèi)門架以后才能帶動內(nèi)門架上升，內(nèi)門架的上升速度為貨叉的 1/2。貨叉起升而內(nèi)門架不動時貨叉所能起升的最大高度叫做自由提升高度。一般自由提升高度為 300毫米左右。當貨叉架起升到內(nèi)門架頂部以后，內(nèi)門架才與貨叉架同時起升的門架，稱為全自由提升門架。10噸以上的叉車鏈輪大多直接固定在內(nèi)門架頂部，起升油缸一開始就頂舉門架，所以不能自由提升。圖2-1 叉車裝置2.2.5 液壓系統(tǒng) 為貨叉升降及門架傾斜提供動力的裝置，由油泵、多路換向閥和管路等組成。 2.2.6 制動裝置 與汽車的制動裝置相似，但叉車的制動器只布置在驅(qū)動輪上。 表示叉車性能的主要參數(shù)是在標準起升高度和標準載荷中心距下的額定起重量。載荷中心距是貨物重心到貨叉垂直段前壁的距離。3. 主要特點和技術參數(shù)3.1 主要特點 2T電動叉車是一種應用廣泛的物料搬運設備。該叉車主要用于廠礦、倉庫、車站、港口等場所，對成件、包裝件以及托盤等集裝件進行裝卸、堆垛、短途搬運等作業(yè)。液壓系統(tǒng)是義車的重要系統(tǒng)，其負荷的起升、傾斜、側(cè)移完全由液壓控制來實現(xiàn)。液壓系統(tǒng)應用了負荷傳感、變量系統(tǒng)、先導控制等技術，實現(xiàn)了液壓系統(tǒng)的兩波節(jié)能和遠程控制，系統(tǒng)油溫顯著降低，整車性能先進、搡作舒適、安全可靠。3.2 液壓系統(tǒng)簡介液壓系統(tǒng)除油箱及其管路外，由工作/ 轉(zhuǎn)向油泵和電機作為動力元件，多路換向閥，限速閥等作為控制元件，油缸作為執(zhí)行元件。液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件主要可分三部分：為了升降貨物配有起升油缸。為使裝貨的框架能前后傾斜，以利于搬運和行走方便使用傾斜油缸。轉(zhuǎn)向油缸和全液壓轉(zhuǎn)向器。油泵輸出的壓力油分別進入到工作裝置和轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)，通過前后傾手柄使多路換向閥的滑閥移動以改變液壓油的流動方向，從而控制升降油缸與門架傾斜油缸，實現(xiàn)起重貨架和門架的前后傾斜。另一個油路是油液經(jīng)轉(zhuǎn)向油泵與電機到全液壓轉(zhuǎn)向器控制轉(zhuǎn)向油缸；最后油液將再度重返油箱如此不斷循環(huán)，液壓系統(tǒng)是叉車工作過程中的重要環(huán)節(jié)。3.3 設計方案雙泵驅(qū)動即工作裝置與轉(zhuǎn)向裝置均采用齒輪泵（成本低）變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，雙作用活塞式傾斜油缸，油路布置為：開式油箱與非上置式泵站分布于兩側(cè)，兩個傾斜油缸布置于外門架兩側(cè)，一個起升油缸位于門架兩側(cè)（視野開闊），控制閥位于駕駛員右方（操縱方便）；出油口采用網(wǎng)式濾油器（結(jié)構(gòu)簡單，通油能力大，壓力損失小，清洗方便）。相關數(shù)據(jù)參數(shù)見表3-1。表3-1 2t液壓叉車液壓系統(tǒng)技術參數(shù)額定起重量Q2000Kg載荷中心距C500mm起升高度H3000mm門架傾角（前傾/后傾）6/10最大起升速度(滿載)V升300400mm/s最大運行速度(滿載)V行10Km/h最小離地間隙100mm（1）確定回路方式：選開式回路，即執(zhí)行元件的排油直接回油箱，油液徑沉淀、冷卻后再進入液壓泵的進口。（2）選液壓油：普通礦物液壓油。（3）選執(zhí)行元件：液壓缸（起升油缸、傾斜油缸、轉(zhuǎn)向油缸等）。（4）液壓泵類型：系統(tǒng)壓力小于21Mpa，選用齒輪泵或葉片泵；大于21Mpa選柱塞泵。（5）調(diào)速方式：定量泵變轉(zhuǎn)速調(diào)速，同時使用換向閥閥口實現(xiàn)微調(diào)。（6）調(diào)壓方式：溢流閥做安全閥，限制系統(tǒng)最高壓力；執(zhí)行元件不工作時液壓泵在小功率下工作采用卸荷回路。垂直變負載(起升缸升降)采用限速閥，保證重物平穩(wěn)下落。（7）確定換向回路：三位四通手動換向閥控制。 4. 具體計算和液壓的元件選擇4.1 液壓回路原理設計液壓系統(tǒng)回路的工作線路主要分兩路進行，詳見圖4-1：圖4-1 液壓系統(tǒng)回路的工作路線 液壓傳動具有結(jié)構(gòu)緊湊，管路便于布置，運動平穩(wěn)，控制方便等一系列優(yōu)點，被廣泛應用于各種機械，叉車液壓系統(tǒng)在工程機械中是比較典型和簡單的。液壓系統(tǒng)一般由動力機構(gòu)（液壓泵）、執(zhí)行機構(gòu)（液壓缸）、控制元件（換向閥等）、輔助元件（油箱）四部分組成。圖4-2為我設計的叉車液壓回路原理圖。 1屬具液壓閥塊 3油管 4. 11單向節(jié)流閥 5起升液壓缸 6. 14溢流油管 7安全閥 8液壓泵 9起升液壓缸閥塊 10傾斜液壓缸閥塊 12吸油管 13油箱 15傾斜液壓缸 16屬具液壓缸 圖4-2 液壓系統(tǒng)原理圖 對于提升工作裝置，單作用液壓缸就能夠滿足工作要求，因為叉車體的重量能使叉車桿自動回到底部。液壓缸不必有低壓出口，高壓油可同時充滿活塞環(huán)形面和另一面（構(gòu)成差動缸），由于活塞兩側(cè)面積的不同而產(chǎn)生提升力。為減少管道連接，可以通過在活塞上面鉆孔實現(xiàn)液壓缸兩側(cè)的連接。 傾斜裝置通常采用兩個液壓缸驅(qū)動，以防止叉車桿發(fā)生扭曲變形。 另外，用于提升裝置的方向控制閥可選用標準的四通閥，其B口應該與油箱相連不應堵塞。這樣，當叉車桿處于下降狀態(tài)，泵卸荷時，液壓油可以直接流回油箱，有利于提高系統(tǒng)效率。 基本油路確定后，油路還不能正常工作，因為沒有安全保護裝置，也沒有調(diào)節(jié)流量（為限制負載下降速度而流出液壓缸的流量）的裝置?？梢酝ㄟ^引入一個安全閥，從而在負載下落時限制負載下落速度來解決這個問題，也可以在每個進油路上加一個單向閥，防止油液倒流。 因為存在負值負載（與活塞運動方向相同的負載），所以傾斜系統(tǒng)的回路設計稍微有所不同。4.2 各液壓元件的設計計算與校核 為使液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更緊湊、簡潔，使液壓系統(tǒng)集中在一個模塊內(nèi)，把各液壓元件做成一體。把油箱與液壓缸裝配在同一圓心軸線內(nèi)，把各油路與各閥等設計在液壓缸的底座內(nèi)。4.2.1 液壓缸的設計及計算（1）液壓缸材料的確定 為使液壓缸結(jié)構(gòu)更緊湊、簡潔, 液壓缸材料采用高質(zhì)量,具有高抗拉強度極限的材料,采用高質(zhì)量的無縫鋼管,材料為:45號鋼制造,調(diào)質(zhì)處理。 查參考文獻9機械設計課程設計表12-1，得 硬度為: 162-217HBS，抗拉強度為：=600MPa 屈服極限為: =355MPa起升液壓缸 現(xiàn)在多采用柱塞式起升液壓式，其液壓缸外徑較細。液壓缸下部支撐在外門架下橫梁處，多處為半球形，柱塞上端與浮動橫梁連接或者直接頂住內(nèi)門架上部。傾斜液壓缸 傾斜液壓缸為雙作用式活塞缸，缸體尾部鉸接在車架上，活塞桿頭部鉸接在外門架中橫梁或后側(cè)。轉(zhuǎn)向液壓缸 過去采用交叉式或八字雙梯形轉(zhuǎn)向機構(gòu)時，轉(zhuǎn)向液壓缸為雙作用式活塞缸。為了減小差動現(xiàn)象，避免左右轉(zhuǎn)向靈敏相差太多，活塞桿往往用的比較細，常常發(fā)生彎曲或折斷事故。（2）起升壓缸內(nèi)腔直徑的計算與確定 根據(jù)設計條件，要提升的負載為2100kg，因此提升裝置需承受的負載力為： N （4.1） 由于鏈條固定在框架的一端，活塞桿的行程是叉車桿提升高度的一半，但同時，所需的力變?yōu)樵瓉淼膬杀叮ㄓ捎谒璧墓Ρ３殖Ｖ?，但是位移減半，于是負載變?yōu)樵瓉淼膬杀叮?。即提升液壓缸的負載力為 2 Fl = 41200 N （4.2） 為使液壓缸結(jié)構(gòu)較小，取液壓系統(tǒng)的設計壓力盡量的高。初取液壓系統(tǒng)的設計壓力為：=17MPa因為，=F/A= （4.3）（A為液壓缸內(nèi)腔的有效面積，D為液壓缸內(nèi)腔的直徑）所以，D= （4.4） = =55.56mm取液壓缸內(nèi)腔的直徑為:D=56mm所以, 液壓系統(tǒng)的設計壓力為: =F/A= （4.5） = =21MPa（3）液壓缸外直徑的計算與確定 為使液壓缸結(jié)構(gòu)較小，先把液壓缸按薄壁計算。因為，D/10時，為薄壁又因為， （4.6）（其中16M時，= 16M時，=） 所以 =1.5=28.5 M 取按全系數(shù)為：n=5, 所以=/n=120 M所以， （4.7） = =6.0mm 所以，D/=50/6=8.310 為厚壁。 所以，要按厚壁計算，為使設計更準確一些，按第四強度理論計算得：= （4.8）（其中，為液壓缸外直徑） 取，安全系數(shù)為：n=5, 所以=/n=120 M 所以， （4.9） 取，液壓缸外直徑為：=62mm4.2.2 液壓閥的選擇 提升系統(tǒng)中，所有液壓閥通過的流量至多為19l/min，所以閥的尺寸很小。如果采用的是串聯(lián)泵，則傾斜裝置子系統(tǒng)流過的流量至多為3 l/min。 為考慮系統(tǒng)的壓力損失（管路和各方向閥造成的），液壓系統(tǒng)提供的壓力應比負載所需壓力高1520bar： 溢流閥的調(diào)定壓力應高于供油壓力10%左右，即設成170bar比較合適。溢流閥的最大壓力值可能比170bar還高，甚至超過200bar。 注意： 與使用中通旁路式多路換向閥相比，使用標準方向閥可以節(jié)省成本。但是，使用標準方向閥需要多增加一個溢流閥和一個泵，即使用兩個溢流閥和一個串聯(lián)泵。（1）提升系統(tǒng)液壓閥選擇 由以上計算可知：提升子系統(tǒng)最大流量為18.7L/min。 選擇直動式溢流閥的型號為DBDS10P10，帶保護罩的調(diào)節(jié)螺栓，通徑10mm,板式閥，進油口最大壓力63MPa，出油口最大壓力31.5MPa。 選擇調(diào)速閥的型號為2FRM10，通徑10mm,最大工作壓力21MPa，最大流量50L/min。 選擇手動換向閥的型號為WMM6，通徑為6mm,最高工作壓力：油口A、B、P為31.5MPa,油口T為16MPa，最大流量60L/min。如圖4-3圖4-3 WMM6手動換向閥（2）傾斜系統(tǒng)液壓閥選擇 由以上計算可知：傾斜子系統(tǒng)最大流量為2.6L/min。 選擇單向閥的型號為RVP-6-1-0，通徑6mm,最大工作壓力31.5MPa，最大流量1815000L/min。 選擇手動換向閥的型號為WMM6，通徑為6mm,最高工作壓力：油口A、B、P為31.5MPa,油口T為16MPa，最大流量60L/min。閥塊圖如圖4-4圖4-4 閥塊安裝圖4.2.3 泵的設計與選擇 齒輪泵具有結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕，工作可靠等優(yōu)點，廣泛應用在叉車上。一般采用CB系列高壓齒輪泵，如圖5。根據(jù)系統(tǒng)設計的要求選擇壓力，根據(jù)起升速度選擇流量。當電動機直接帶泵時，應選用高速齒輪泵。齒輪泵屬于容積式液壓泵，輸出壓力隨負載變化，在系統(tǒng)中必須設置安全閥。取，泵油缸的直徑為：d=18mm操作桿的長度為：L=800mm泵油桿的長度為：l=32mm 泵缸的壁厚取與液壓缸相約。 因為，最大壓力為：=19Mpa 所以，最大的操作力為：= （4.10） = =193.3N =20kgf 具體結(jié)構(gòu)如圖液壓缸裝配圖。 通過分析計算，泵的最大移動距離為：s=50mm 所以，泵的單次進油量為：V= （4.11） = =13122 =0.013L 假定齒輪泵的容積效率為90%，電機轉(zhuǎn)速為1500r/m，則泵的排量為： cm3/rev （4.12） 滿負載條件下（1500rpm，容積效率90%）的實際流量為： l/min （4.13） 大于所需值18.7 l/min，滿足設計要求。如圖4-5圖4-5 齒輪泵工作油泵采用CB系列齒輪泵，型號為CB-F18C-FL。參數(shù)見表4-1表4-1 CB-F18C-FL型齒輪泵名稱符號量值單位流量Qmax30.6L/min；額定轉(zhuǎn)速V額1800r/min；額定壓力P額12.5Mpa；驅(qū)動功率P驅(qū)11.2kw；質(zhì)量m8.2kg；4.2.4 油泵電機選擇據(jù)油泵額定轉(zhuǎn)速及所需驅(qū)動功率，選擇Z4-112-4(15min工作制)。參數(shù)見表4-3。表4-2 Z4-112-4型油泵電機參數(shù)名稱符號量值單位額定功率P5.5KW額定電壓V160V額定電流I42.7A轉(zhuǎn)速(最高)n3000/4000r/min效率83.5%飛輪矩J0.8質(zhì)量m60kg 選用的油泵電機采用5min工作制，故折算成后功率，故該電機滿足油泵工作需要。4.2.5 油路的設計為使液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更緊湊、簡潔，使液壓系統(tǒng)集中在一個模塊內(nèi)，把各液壓元件做成一體。把各油管路做在液壓缸的底座內(nèi)。油管路的管徑不宜選得過大，以免使液壓裝置的結(jié)構(gòu)龐大：但也不能選過小，以免使系統(tǒng)壓力損失過大，影響工作。通常的流體速度：排油管路：3m/s5m/s吸油管路：0.5m/s1.5m/s泵自身的初始吸油壓力限制在不超過0.33bar(10Hg)這些速度受油路和裝置工作條件，功率損失，熱和噪聲的產(chǎn)生以及振動的影響，會發(fā)生變化。假定吸油管路的速度為1m/s，排油管路的速度為5m/s。排油管路計算：最大流量為0.000312m3/s，則管道的最小橫截面積為： （4.15） （4.16） （管道直徑） 與計算數(shù)值最接近的實際管子直徑為8或10mm，所以： 當選用8mm的管徑時，流速為v=6.2m/s 當選用10mm的管徑時，流速為v=4.0m/s 推薦選用管徑為10mm的管子 吸油孔計算 孔的橫截面積： （4.17） （孔徑） （4.18）與之最近的實際值為20mm5. 液壓站結(jié)構(gòu)設計液壓站是由液壓油箱，液壓泵裝置及液壓控制裝置三大部分組成。液壓油箱裝有空氣濾清器，濾油器，液面指示器和清洗孔等。液壓站裝置包括不同類型的液壓泵，驅(qū)動電機及其它們之間的聯(lián)軸器等，液壓控制裝置是指組成液壓系統(tǒng)的各閥類元件及其聯(lián)接體。5.1 油箱的設計本課題選開式油箱，設計問題：油箱的容量及液面、隔板高度；濾油器、箱底坡度選擇；是否采用加強筋增加剛性以便承載液壓泵或其他液壓件；密封裝置的選取，是否用熱交換器及其安裝位置的布置等。具體要求如下：（1）油箱一般用2.54mm鋼板焊成，尺寸高大的油箱要加焊角鐵和肋板以增加剛度。叉車要在油箱上放置電動機，液壓泵等其他液壓件，故其厚度要增加。（2）油箱應有足夠容量，以滿足散熱要求，同時注意到：在系統(tǒng)工作時油面必須保持足夠高度，以防液壓泵吸空；系統(tǒng)停止時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壓泵26 min的流量估計，油箱液面高度要小于80%，并用油位計觀察。油箱有效容積應為泵每分鐘流量的23以上，設泵每分鐘流量為是大值30.6L/min，則油箱的有效容量為V=30.62.8=85.8L。（3）油箱底設計一定坡度以方便放油，箱底與地面有一定距離，（離安裝底面150mm以上以便散熱和搬移），最低處應裝放油閥。（4）安裝熱交換器時，還要考慮安裝位置，還可以裝油溫計測油溫。（5）箱壁要涂防銹涂料。5.2 壓力損失計算 管道中的壓力損失是指：粘性液體在管道內(nèi)流動時，都要受到與流動方向相反的流體阻力，消耗的能量將以壓力降的形式反映出來，故產(chǎn)生壓力損失（或水頭損失）。表現(xiàn)為局部壓力損失與沿程壓力損失之和。又因為柱塞上升時，柱塞與密封環(huán)之間的相對滑動也產(chǎn)生摩擦阻力損失 =+=+=1.096 （5.1）式中-起升油缸柱塞直徑 cm-密封環(huán)與柱塞接觸器長度-密封填料單位工作表面上摩擦力，常取=1/（1）沿程壓力損失：（圓管）據(jù)達西公式： （5.2）式中-沿程阻力系數(shù) -圓管的沿程長度，取管總長3m -圓管內(nèi)徑15mm=0.015m -管內(nèi)平均流速，取3m/s分析:1）行走機械為:紊流且光滑管，則沿程阻力系數(shù)采用公式; =0.04 (據(jù)，此時選取) （5.3）2）查機械設計手冊中（液壓工程手冊單行本）第644頁表23.10-2可知：礦物質(zhì)液壓油的密度范圍為850960kg/m,據(jù)機械設計-課程設計手冊第二頁表1-5選取液壓油密度為920 kg/m.=0.92g/cm.綜上： =3.312/（2）局部壓力損失:據(jù)公式= （5.4）式中-總的局部阻力系數(shù)，考慮起升油缸工作，則有單向閥，溢流閥，換向閥，起升缸的節(jié)流閥等，均存在局部壓力損失。查5表8-7-閥類元件局部損失估算： =11+10.5+14+11=6.5/ （5.5）為確保精確在進行公式驗算：查12表23.2-79其中：局部阻力取=1.5, 彎頭處取=0.29（彎頭較多，設計彎頭10個）入口阻力系數(shù)=0.5；出口阻力系數(shù)=2，所以=1.54+1.5+0.5+0.2910=10.9 （5.6）所以=5.72/。=3.31+5.72+1.09=10.12/（3）液壓系統(tǒng)調(diào)節(jié)壓力P=100+3.31+5.72+1.09=110.12/ （5.7）故選用的140/滿足要求。5.3 液壓泵結(jié)構(gòu)設計的注意事項（1）液壓裝置中各部件、元件的布置要均勻、便于裝配、調(diào)整、維修和使用，并且要適當?shù)刈⒁馔庥^的整齊和美觀。（2）考慮液壓油箱的大小與剛度，液壓泵與電動機裝在液壓油箱的蓋子上或裝在液壓油箱之外。（3）在閥類元件的布置中，行程閥的安放位置必須靠近運動部件。手動換向閥的位置必須靠近操作部位。換向閥之間應留有一定的軸向距離，以便進行手動調(diào)整或裝拆電磁鐵。壓力表及其開關應布置在便于觀察和調(diào)整的地方。（4）壓泵與機床相聯(lián)的管道一般都先集中接到機床的中間接頭上，然后再分別通向不同部件的各個執(zhí)行機構(gòu)中去，這樣做有利于搬運、裝拆和維修。（5）硬管應貼地或沿著機床外形壁面敷設。相互平行的管道應保持一定的間隔，并用管夾固定。隨工作部件運動的管道可采用軟管、伸縮管或彈性管。軟管安裝時應避免發(fā)生扭轉(zhuǎn)，影響使用壽命。液壓站設計如下圖：圖5-1 液壓站主視圖圖5-2 液壓站俯視圖圖5-3 液壓站左視圖結(jié) 論畢業(yè)設計是我們作為學生在學習階段的最后一個環(huán)節(jié)，是對所學基礎知識和 專業(yè)知識的一種綜合應用，是一種綜合的再學習、再提高的過程，這一過程對學生的學習能力和獨立思考及工作能力也是一個培養(yǎng)，同時畢業(yè)設計的水平也反映了大學教育的綜合水平，因此學校十分重視畢業(yè)設計這一環(huán)節(jié)，加強了對畢業(yè)設計工作的指導和動員教育。在畢業(yè)設計過程中也暴露出自己專業(yè)基礎的很多不足之處，感覺自己所學習的只是冰山一角，面對稍微復雜的東西還是沒能得心應手，再一次體會到學無止境的意義了。在完成畢業(yè)設計的時候， 我盡量的把畢業(yè)設計和實際工作有機的結(jié)合起來，實踐與理論相結(jié)合。這樣更有利于自己能力的提高。參考文獻1 陶元芳，衛(wèi)良寶叉車構(gòu)造與設計M機械工業(yè)出版社，2 張質(zhì)文叉車M北京：人名鐵道出版社，19793 劉娜，陳慕忱主編CPD1型電動叉車設計計算書（液壓系統(tǒng)）武漢：19804 陸植叉車設計M北京：機械工業(yè)出版社，19915 陳慕枕裝卸搬運車輛M2版，北京：人民交通出版社，19996 起重運輸機械太原重機學院教材M，1974年 7 章宏甲，黃誼液壓傳動M械工業(yè)出版，200348 范存德主編液壓系技術手冊M沈陽：遼寧科學技術出版社，200459 陳秀寧，施高義機械設計課程設計第四版，浙江大學出版社，2008510 周開勤主編.機械零件手冊第五版北京：高等教育出版社，200011 Gilbert Kivenson.The Art and Science of Iventing (2nd ed）.VNR Co.198212 The international trend of development in forklift Enterprise.Construction Machinery & Maintenance Magazine.2008. 附錄附錄1：閥塊圖，一張，A1附錄2：液壓站裝配圖，一張，A0附錄2 液壓站裝配圖附錄1 閥塊圖致謝本畢業(yè)設計是在張老師的悉心指導下完成的。從課題的立項、選題到課題的開發(fā)與研究，再到本論文的撰寫到定稿的每一步工作都傾注著張老師的心血和汗水，張老師為本設計提出了許多寶貴性的、具有指導性的意見和建議，并提供了大量的資料，張老師的指導和幫助我將銘記于心！同時也得到了同學們的相助， 在此，對于老師和同學們的幫助表示忠心的感謝。 xxx 2012年5月23日