靜液壓叉車設(shè)計(jì)含7張CAD圖.zip,液壓,叉車,設(shè)計(jì),CAD 摘 要 隨著工業(yè)的發(fā)展，搬運(yùn)貨物的需求量越來越大，繁重的勞動(dòng)力，使叉車成為一種不可缺少的搬運(yùn)工具。而靜液壓叉車的傳動(dòng)系統(tǒng)有非常好的性能，且靜液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，相比傳統(tǒng)叉車減少了離合器、差速器和變速箱等易損部件，大大降低維護(hù)成本。靜液壓叉車操作方便，車身結(jié)構(gòu)簡單，通過性好。所以促使靜液壓叉車的研發(fā)與發(fā)展。 本文所述的《靜液壓叉車設(shè)計(jì)》就是對(duì)靜液壓叉車的一些基本結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容為： 1、叉車工作裝置的設(shè)計(jì)，其中包括：貨叉、叉架、門架系統(tǒng)，起升液壓缸，傾斜液壓缸，以及鏈輪、鏈條等部件。 2、叉車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。 3、叉車總體設(shè)計(jì)，其中包括：叉車總體基本數(shù)據(jù)及參數(shù)的確定，穩(wěn)定性計(jì)算，車輪選用等。 4、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，其中包括：靜液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，起升系統(tǒng)，傾斜系統(tǒng)，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 關(guān)鍵詞：靜液壓叉車；液壓系統(tǒng)；工作裝置；轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)  Abstract With the development of industry, the demand for moving goods is growing, the heavy labor force, so that the forklift as an indispensable handling tools. The hydrostatic transmission system has a very good performance, and hydrostatic transmission system, compared to traditional forklifts to reduce the clutch, differential and gearbox and other vulnerable parts, greatly reducing maintenance costs. Hydrostatic forklift easy to operate, the body structure is simple, good through. So to promote the development and development of hydrostatic forklift. The "hydrostatic forklift design" described herein is a design of some of the basic structures of hydrostatic forklifts. The main contents of this design are: 1. forklift work device design, including: fork, fork, gantry system, lifting hydraulic cylinder, tilt hydraulic cylinder, and sprockets, chains and other components. 2. forklift steering mechanism design. 3. the overall design of the forklift, including: forklift overall basic data and parameter determination, stability calculation, wheel selection and so on. 4. hydraulic system design, including: hydrostatic transmission system, lifting system, tilt system, steering system. Key words: Hydrostatic forklift; Hydraulic system; working equipment; Steering mechanism 43 目 錄 1 緒論 1 1.1 課題研究的目的與意義 1 1.2 叉車的歷史和發(fā)展 1 1.3 叉車的分類 1 1.4 叉車的發(fā)展趨勢(shì) 2 1.5 叉車研究的國內(nèi)外現(xiàn)狀 2 1.5.1 國外現(xiàn)狀 2 1.5.2 國內(nèi)現(xiàn)狀 2 2 工作裝置設(shè)計(jì) 2 2.1 貨叉 2 2.1.1 貨叉的構(gòu)造與選擇 2 2.1.2 貨叉的制造工藝及材料的選擇 3 2.1.3 貨叉基本尺寸的確定 3 2.1.4 貨叉的計(jì)算簡圖 3 2.1.5 貨叉的強(qiáng)度計(jì)算 3 2.1.6 貨叉的剛度計(jì)算 4 2.2 叉架 5 2.2.1 叉架的結(jié)構(gòu)與選擇 5 2.2.2 叉架強(qiáng)度 6 2.3 門架系統(tǒng)設(shè)計(jì) 9 2.3.1 立柱截面設(shè)計(jì) 9 2.3.2 高度幾何尺寸設(shè)計(jì) 10 2.3.3 寬度幾何尺寸設(shè)計(jì) 11 2.3.4 門架驗(yàn)算 12 2.4 起升液壓缸布置 16 2.5 傾斜液壓缸布置 17 2.6 縱向滾輪的選擇 17 2.6.1 外門架上部縱向滾輪選用 17 2.7 側(cè)向滾輪的選擇 17 2.8 鏈條的選擇 17 2.8.1 鏈條強(qiáng)度校核 17 2.9 鏈輪選擇 18 3 液壓缸 18 3.1 起升液壓缸設(shè)計(jì) 18 3.1.1 密封圈的選用 19 3.1.2 缸底厚度的確定 19 3.1.3 缸筒頭部 19 3.1.4 柱塞桿長度設(shè)計(jì) 20 3.1.5 密封圈選用及溝槽設(shè)計(jì) 21 3.1.6 防塵圈選用及溝槽設(shè)計(jì) 21 3.1.7 油口設(shè)計(jì) 21 3.2 傾斜液壓缸 21 3.2.1 傾斜液壓缸受力分析 21 3.2.2 傾斜液壓缸的選用 22 4 轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 22 4.1 轉(zhuǎn)向方式的選擇 22 4.2 軸距的確定 22 4.3 后輪主銷間距的計(jì)算 22 4.4 轉(zhuǎn)向液壓缸 23 4.4.1 轉(zhuǎn)向液壓缸的選擇 23 4.4.2 橫置液壓缸式校核 23 4.5 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 23 5 叉車總體設(shè)計(jì) 24 5.1 重心與軸載的確定及計(jì)算 24 5.1.1 叉車自重 24 5.1.2 靜軸載 24 5.1.3 叉車重心 24 5.2 輪胎選擇 25 5.3 穩(wěn)定性計(jì)算 25 5.3.1 滿載叉車縱向靜穩(wěn)定計(jì)算 25 5.3.2 空載縱向動(dòng)穩(wěn)定性計(jì)算 26 5.3.3 橫向靜穩(wěn)定性計(jì)算 26 5.3.4 橫向動(dòng)穩(wěn)定性計(jì)算 26 6 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 27 6.1 靜液壓傳動(dòng)系統(tǒng) 27 6.1.1 靜液壓傳動(dòng)概述 27 6.1.2 靜液壓傳動(dòng)系統(tǒng)方案的選擇 27 6.1.3 靜液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 28 6.2 工作裝置液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 30 6.2.1 工作裝置組成 30 6.2.2 起升液壓系統(tǒng)要求 30 6.2.3 傾斜系統(tǒng)要求 30 6.2.4 起升系統(tǒng)基本參數(shù)計(jì)算 31 6.2.5 傾斜液壓缸基本數(shù)據(jù)計(jì)算 31 6.2.6 其他液壓元器件的選擇 31 6.3 轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng) 31 6.3.1 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)流量計(jì)算 32 6.3.2 液壓轉(zhuǎn)向器的選擇 32 6.3.3 溢流閥的選擇 32 6.3.4 單穩(wěn)分流閥的選擇 32 參考文獻(xiàn) 33 謝 辭 34 1 緒論 1.1 課題研究的目的與意義 靜液壓叉車屬于物料搬運(yùn)機(jī)械中的一種，在生產(chǎn)中,物料搬運(yùn)機(jī)械的應(yīng)用有著重要的意義：⑴如今貨物搬運(yùn)量非常大，在一些鋼鐵企業(yè)，生產(chǎn)每噸鋼材都需要搬運(yùn)高達(dá)50噸的原材料、半成品、成品、燃料和廢料等物品；⑵搬運(yùn)物料需要很高的費(fèi)用，工業(yè)國家用25%左右的產(chǎn)品成本用作物料搬運(yùn)的費(fèi)用；⑶搬運(yùn)物料使用了大量的勞動(dòng)力，有些企業(yè)機(jī)械化程度不高，企業(yè)員工的15%以上都是搬運(yùn)工人；⑷有些情況下不能使用人力搬運(yùn)，只能依靠機(jī)械，比如：人力不能承擔(dān)的重物，在高溫和有放射性的環(huán)境下工作。因此，提高機(jī)械化程度使用相適應(yīng)的機(jī)械，是非常重要的。這樣不但可以減少產(chǎn)品損傷，更重要的是可以保護(hù)工人健康、提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率和改善產(chǎn)品質(zhì)量，從而使生產(chǎn)成本降低。 液壓傳動(dòng)及液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)是機(jī)械電子工程專業(yè)研究的一個(gè)方向，所研究課題《靜液壓叉車設(shè)計(jì)》剛好包含有關(guān)液壓傳動(dòng)和液壓設(shè)計(jì)方面知識(shí)，老師為了檢驗(yàn)以及鞏固我們所學(xué)液壓方面的知識(shí)，專門設(shè)置該題目，通過本課題的研究設(shè)計(jì)讓我們充分理解有關(guān)液壓方面的知識(shí)，將液壓方面的理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中去，充分培養(yǎng)我們理論結(jié)合實(shí)際的能力。 1.2 叉車的歷史和發(fā)展 現(xiàn)代用于搬運(yùn)物料的機(jī)械從19世紀(jì)開始，在19世紀(jì)30年代，出現(xiàn)了使用蒸汽機(jī)做動(dòng)力的起重機(jī)械和輸送機(jī)；在19世紀(jì)末，內(nèi)燃機(jī)的使用，搬運(yùn)物料的機(jī)械得到快速發(fā)展。最早在1910年出現(xiàn)了既能起升又能搬運(yùn)的叉車；世界第一臺(tái)叉車是由美國克拉克公司在1932年投放市場(chǎng)的，1935年后又出現(xiàn)了內(nèi)燃叉車。在二戰(zhàn)期間，因?yàn)檐娛挛镔Y的搬運(yùn)需要，無形中又促進(jìn)了叉車的發(fā)展。20世紀(jì)50年代，前蘇聯(lián)的5噸機(jī)械傳動(dòng)叉車在國內(nèi)開始仿制。到了20世紀(jì)70年代出現(xiàn)了用計(jì)算機(jī)來控制搬運(yùn)物料的機(jī)械系統(tǒng)，使物料搬運(yùn)進(jìn)入高度自動(dòng)化作業(yè)階段。 1.3 叉車的分類 根據(jù)叉車的起重量可分為：小噸位叉車（0.5 t和1 t），中噸位叉車（2 t和3 t），大噸位叉車（5 t，當(dāng)時(shí)沒有更大的） 根據(jù)動(dòng)力源分為：手動(dòng)叉車，內(nèi)燃叉車和蓄電池叉車 根據(jù)叉車與貨物的相對(duì)位置可分為：正面叉車和側(cè)面叉車，正面叉車又包含平衡重式叉車和前移式叉車；側(cè)面叉車包括多面叉車和集裝箱叉車。 根據(jù)技術(shù)特點(diǎn)分為：汽油叉車，柴油叉車，液化石油氣叉車；機(jī)械傳動(dòng)叉車，液力傳動(dòng)叉車，靜液壓傳動(dòng)叉車；機(jī)械轉(zhuǎn)向叉車，助力式或全液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向叉車；低起升門架叉車，高起升門架叉車，全自由提升叉車，集裝箱叉車等。 1.4 叉車的發(fā)展趨勢(shì) 目前，在叉車技術(shù)上向以下幾個(gè)方向發(fā)展: ⑴向用交流電控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)和電控裝置。⑵操作系統(tǒng)向集成化方向發(fā)展。⑶發(fā)展環(huán)保型叉車。⑷節(jié)能和機(jī)電液一體化高新技術(shù)的應(yīng)用。⑸重視叉車的安全可靠性和可維護(hù)性。⑹制動(dòng)系統(tǒng)向電子化方向發(fā)展。⑺向電動(dòng)叉車發(fā)展。 1.5 叉車研究的國內(nèi)外現(xiàn)狀 1.5.1 國外現(xiàn)狀 在國外，靜液壓技術(shù)已經(jīng)可以熟練的應(yīng)用到叉車上了，不過也只是個(gè)別公司能夠做到，大部分公司還達(dá)不到技術(shù)要求，靜液壓技術(shù)在叉車上的應(yīng)用，使得叉車發(fā)展進(jìn)入一個(gè)全新的階段，很好的改善了叉車的傳動(dòng)系統(tǒng)，使得叉車操作更加方便，操作精度也更高，更加方便控制。在這一方面做的最好最突出的就是德國的林德企業(yè)。該企業(yè)研發(fā)的一種叉車只用兩個(gè)類似于油門的踏板來控制叉車的前進(jìn)和后退，并且是完全的無級(jí)變速，踏板和現(xiàn)代無級(jí)變速的汽車一個(gè)工作原理，用踏板的行程改變叉車的行駛速度，當(dāng)踏板沒有被踩壓的時(shí)候液壓傳動(dòng)系統(tǒng)處于密閉狀態(tài)不形成回路，利用液壓油的可壓縮性很小的原理，這就使得叉車自動(dòng)減速，這就比原來的叉車省去了離合器，變速桿，變速箱，以及駐動(dòng)系統(tǒng)，真正實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡單，操作方便得到效果。 1.5.2 國內(nèi)現(xiàn)狀 相比國外發(fā)展?fàn)顩r，國內(nèi)現(xiàn)狀就沒有那么樂觀了，在國內(nèi)靜液壓技術(shù)在叉車上應(yīng)用還沒有得到大規(guī)模推廣更沒有得到大規(guī)模的生產(chǎn)，不過已經(jīng)開始研究，不過研究的單位也不太多，只有幾個(gè)國內(nèi)知名大學(xué)在做這個(gè)項(xiàng)目，比如，江蘇大學(xué)，同濟(jì)大學(xué)等一些名校。但是國內(nèi)雖然研究已經(jīng)開始但是在研究的過程中還存在各種各樣的問題，比如：發(fā)動(dòng)機(jī)的功率與選用的液壓元器件的功率不相符合，在叉車運(yùn)行過程中出現(xiàn)熄火等嚴(yán)重問題；在叉車工作過程中，不能長時(shí)間工作，工作時(shí)間一長就會(huì)出現(xiàn)高溫，嚴(yán)重影響叉車性能等情況，散熱系統(tǒng)不完善，不能很好地達(dá)到降溫效果，工作時(shí)長得不到保證，嚴(yán)重影響工作效率。 2 工作裝置設(shè)計(jì) 2.1 貨叉 2.1.1 貨叉的構(gòu)造與選擇 貨叉是叉車用來拿取物品的最基本最通用的裝置。貨叉安裝在叉架上，它呈現(xiàn)出L形的外形桿件，它由水平和垂直段兩部分組成。貨叉的水平段和垂直段做成整體的，稱為整體式貨叉。在一些小噸位叉車上，所選用貨叉的水平段和垂直段是分別制成的，用銷軸將他們連接起來，水平段既可平置也可向上折疊起來，與垂直段靠攏，稱為折疊式貨叉。由于折疊式貨叉制造比較麻煩，而本設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的叉車屬于中型叉車所以貨叉形式選擇整體式貨叉。 2.1.2 貨叉的制造工藝及材料的選擇 貨叉在制造過程中為了達(dá)到強(qiáng)度要求，先對(duì)毛坯進(jìn)行鍛造，做成長條形狀，然后再進(jìn)行鐓鍛，最后完成L形，做出基本形狀之后再把與叉架配合的兩個(gè)鉤焊接到貨叉上，再進(jìn)一步進(jìn)行熱處理基本就可以達(dá)到要求。貨叉對(duì)于叉車來說就是就是叉車的雙臂，非常重要，由于它要承受較大的力，但是為了減輕工作裝置的重量，它還得滿足重量輕的要求，又為了叉取貨物方便，貨叉的橫截面積也不能太大。所以，本設(shè)計(jì)中選用40Cr鋼，經(jīng)過適當(dāng)?shù)恼{(diào)質(zhì)處理，增加水平段的表面硬度，提高耐磨性能。 2.1.3 貨叉基本尺寸的確定 設(shè)計(jì)任務(wù)書中給定的荷載中心距C=500 mm，本設(shè)計(jì)中選用L=2C，即L=1000mm，暫定貨叉斷面尺寸：貨叉厚度為60 mm，貨叉寬度為180 mm。確定貨叉的安裝尺寸為：a=76mm，b=407mm，h1=470mm， h2=383mm， h3=381mm， m131mm，m2=29mm， c1=17.5mm， c2=16mm， k1=14mm，k2=13mm，e=16mm，q=8mm。 2.1.4 貨叉的計(jì)算簡圖 由于所選的貨叉類型為掛鉤型貨叉，則貨叉的上端與叉架配合部分，不能移動(dòng)也不能轉(zhuǎn)動(dòng)，所以，受力可以簡化為固定支座，下端基本不受力，可以簡化為活動(dòng)鉸支座，這樣貨叉就是一次超靜定的鋼架。如圖2-1。但是為了安全起見，計(jì)算時(shí)按照靜定問題進(jìn)行計(jì)算。 圖2-1 計(jì)算簡圖 2.1.5 貨叉的強(qiáng)度計(jì)算 貨叉的受力分析圖如圖2-2所示，在貨叉的水平段受到彎矩和剪力，貨叉的垂直段受力情況為：彎矩和拉力。那么貨叉的危險(xiǎn)截面就是垂直段下部分的A處以下的截面，在該截面受到的合力應(yīng)該是所受的彎曲應(yīng)力和軸向應(yīng)力的合力。則彎曲正應(yīng)力σw和軸向應(yīng)力σ1分別為： a)計(jì)算模型 b) 彎矩圖 c)剪力圖 d)軸力圖 圖2-2 貨叉的強(qiáng)度計(jì)算 σw=MmaxW=PCa2b/6=2000×10×500602×180/6=92.59 MPa σ1=PF=Pab=2000×1060×180=1.85 MPa σmax=σw+σ1=92.59+1.85=94.44 MPa 式中 Mmax——最大彎矩； P——貨叉的計(jì)算載荷； C ——載荷中心距； W——抗彎截面模量，W=a2b/6; a、b——截面高和寬； F——截面面積，F(xiàn)=ab； [σ]——許用應(yīng)力，[σ]= σs/n。 許用應(yīng)力和安全系數(shù)的選取，與計(jì)算載荷的選取密切相關(guān)。如果計(jì)算載荷比較精確，安全系數(shù)可較小。在計(jì)算的時(shí)候，除了考慮正常的受力情況以外，還要考慮一些其他因素，比如慣性等一些客觀存在的因素，但是又沒有相關(guān)方面的規(guī)定，又不得不為安全考慮。因此，本設(shè)計(jì)采用加大安全系數(shù)的辦法來達(dá)到安全要求。根據(jù)貨叉試驗(yàn)的有關(guān)規(guī)定，在本次設(shè)計(jì)中取n=3，貨叉選用40Cr鋼， 40Cr鋼的屈服強(qiáng)度為： σs=785MPa [σ]= σs/n=785/3=261.7MPa σmax=σw+σ1=92.59+1.85=94.44MPa<σ=261.7MPa 所以強(qiáng)度校核滿足要求。 2.1.6 貨叉的剛度計(jì)算 貨叉剛度計(jì)算為了確定貨叉水平段在外載荷作用下的變形程度，本設(shè)計(jì)以叉尖撓度作為計(jì)算值。原則為撓度越小，則表示貨叉剛度越大。 為了方便計(jì)算，先不考慮貨叉偏載和動(dòng)載系數(shù)，把正常工作載荷作為計(jì)算載荷，即P=Q/2，用簡便的彎矩圖乘法進(jìn)行計(jì)算如圖2-3。該方法要求先做集中力P作用下的貨叉彎矩圖Mp，并在叉尖處作用一個(gè)單位力P'=1，畫出貨叉在單位力作用下的彎矩圖M’，然后將彎矩圖Mp的面積和彎矩圖M’中與前一個(gè)彎矩圖的形心相對(duì)應(yīng)的高度坐標(biāo)y’相乘。用以上方法可得叉尖的撓度為： a)計(jì)算圖 b)Mp彎矩圖 c) M’彎矩圖 圖2-3貨叉叉尖撓度計(jì)算 fE=PclEI c l3 l-c+6 e+2h =1000×10×500×1000210000×603×180125001000×3×1000-500+6×76+2×383 =18.17mm f= l50=100050=20mm>fE=18.17mm 所以貨叉強(qiáng)度校核滿足要求。 式中 E——鋼的彈性模量，E =210000/MPa； I——貨叉截面慣性矩，貨叉作為等截面看待，I=a3b/12； f——許用撓度，f=l/50。 貨叉的重量計(jì)算 Ghc=7860×0.47×0.18×0.06+1×0.18×0.06×10=1248N 2.2 叉架 2.2.1 叉架的結(jié)構(gòu)與選擇 叉架就是貨叉的一個(gè)承載體，它由兩部分構(gòu)成，分為前后兩部分，前半部分用來配合貨叉的安裝，采用鋼體焊接出來的框架結(jié)構(gòu)，后半部分主要用來方便叉架帶動(dòng)貨叉一起在起升的時(shí)候的移動(dòng)，所以叉架的后半部分用兩列鋼板焊接而成，在鋼板上裝有移動(dòng)時(shí)的縱向滾輪和側(cè)向滾輪。用鏈條固定在叉架的后半部分，帶動(dòng)叉架向上移動(dòng)。如圖2-4。 圖2-4貨叉、叉架構(gòu)造 根據(jù)貨叉選擇的結(jié)構(gòu)，叉架采用板式叉架形狀如圖2-5所示。叉架的一些基本數(shù)據(jù)在貨叉安裝尺寸中已經(jīng)包括。 圖2-5叉架形狀 2.2.2 叉架強(qiáng)度 為了簡化計(jì)算，可將上、下橫梁可簡化成雙懸臂對(duì)稱簡支梁（如圖2-6），梁的上、下邊緣受力F作用，使梁同時(shí)受到彎曲和扭矩。力P作用在框架平面內(nèi)，從而構(gòu)成三次對(duì)稱超靜定框架，上橫梁懸臂根部受到最大彎矩。因此，危險(xiǎn)截面為開口框架上橫梁懸臂根部。 該截面作用在框架平面內(nèi)的彎矩為： Mx= Pl 作用在垂直于框架平面的彎矩為： Mx= Fl=P c +a+b2lf 圖2-6叉架強(qiáng)度計(jì)算簡圖 A 圖2-7叉架上橫梁橫截面計(jì)算圖 該截面的扭矩為： MT= Fh/2 P=Q/2 式中 Q——起重量； l——懸臂長度； c——載荷中心距； a——貨叉厚度； b——橫梁截面厚度； h——橫梁截面計(jì)算高度； f——框架上、下橫梁作用力F間的距離。 叉架上端的定位槽，使得上端的鋼板變薄。承受力強(qiáng)度變?nèi)酰孛嫒鐖D2-7所示，計(jì)算時(shí)只計(jì)算矩形部分，主要驗(yàn)證A、B兩點(diǎn)的受力。 A點(diǎn)的應(yīng)力為 σA=MxWx+WyWy=Plb h26+ Flb2 h6 =1000×10×1000bh26+1000×10×(500+60+b2)b2h6×407≤σ=261.7 MPa 由于方程求解難度比較大，所以根據(jù)貨叉安裝尺寸暫取b=32 mm，代入上式得： 260h2-82.35h-1.875×106≥0 根據(jù)二次方程求根公式 h=-b±b2-4ac2a≥0 h≥85.08mm 為安全起見?。? h=90mm 截面中B點(diǎn)的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力最大，其值為 τmax=MTαb2h =1000×10×500+60+16×90407×2×1.5×322×90 =4.61MPa<τ=209MPa 式中 α——經(jīng)查材料力學(xué)，α=1.5 B點(diǎn)為雙向應(yīng)力狀態(tài)，按第四強(qiáng)度理論： σB=MyWy2+3τmax2 =（1000×10×500+60+16322×906×407）2+3×4.612 =8.04MPa<261.7MPa 綜上所述，叉架上橫梁寬32 mm，高90 mm符合強(qiáng)度要求。下橫梁同上橫梁基本相同，下橫梁下端中間開一缺口方便貨叉的拆換。叉架總體寬度定為1100 mm，其他具體數(shù)據(jù)繪圖時(shí)確定。 叉架重力估算： Gcj=7860×1.1×0.47×0.032×10=1300N 2.3 門架系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2.3.1 立柱截面設(shè)計(jì) 內(nèi)、外門架都是由左、右兩根立柱組成，并用橫梁連接形成的門形框架，內(nèi)外門架的橫梁數(shù)目不同，分別位于門架的上、中、下位置。門架的立柱主要有兩個(gè)作用，第一承載門架，第二，用作內(nèi)門架和叉架的導(dǎo)軌。門架立柱截面的造型有多種多樣。比如：槽型，工字型等。內(nèi)外門架的配合形式為嵌套形式，不同形狀的立柱截面組合在一起形成不同形式的組合，這些組合都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，比如雙槽型組合，由于內(nèi)門門架形式一樣制造就相對(duì)簡單，方便。但是有優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)也有缺點(diǎn)，由于截面形狀的限制導(dǎo)致滾路間距一定，受到的滾輪壓力始終都比較大。其他組合形式的門架系統(tǒng)，會(huì)隨著起升高度的增加，滾輪間距逐漸變小，直到起升到最高點(diǎn)門架受滾輪壓力大小才和雙槽型組合受力相同。 表2-1C型截面參數(shù) H/mm h/mm B/mm b/mm d/mm 面積/mm2 單位質(zhì)量/(kg/m) Wx/mm3 148 110 45 12 19 3030 23.8 114817.2 表2-2L型截面參數(shù) B1/mm h1/mm d1/mm 面積/mm 單位質(zhì)量/(kg/m) Wx/mm3 33.5 13 17 3599.5 28.3 126798.3 注：H、h、B、b、d數(shù)據(jù)與C型截面相同。 圖2-8 門架截面幾何尺寸與參數(shù) 綜合上述幾種門架截面的設(shè)計(jì)，在本設(shè)計(jì)中采用CL型截面，使用可變距式滾輪布置。 本設(shè)計(jì)選擇采委會(huì)設(shè)計(jì)的新型門架槽鋼，根據(jù)本次設(shè)計(jì)的任務(wù)書中所給定的數(shù)據(jù)，選擇的CL型截面的具體數(shù)據(jù)如表2-1，表2-2所示（字母含義如圖2-8）。 圖2-9門架理論高度設(shè)計(jì)示意圖 2.3.2 高度幾何尺寸設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)的叉車任務(wù)書中給定的最大起升高度為3250 mm，最大起升高度為一般高度，普通的二級(jí)門架起升系統(tǒng)就可以滿足本次設(shè)計(jì)的要求。 如圖2-9所示的幾何關(guān)系，內(nèi)外門架的立柱高度為： H2=H1=Hmax-δ+Δ2+L1+d+t 式中 Hmax——最大起升高度（mm）； δ——貨叉厚度（mm）； Δ——滿載時(shí)的輪胎變形量（大致與δ相當(dāng)）（mm）； L1——叉架（內(nèi)外門架間）的縱向滾輪間距（mm）； d——縱向滾輪直徑（mm）； t——焊接尺寸（mm）。 根據(jù)CL形截面的選用，現(xiàn)確定滾輪直徑為110 mm，經(jīng)過自己親自測(cè)量額定起重量3.5t，最高起升高度3000 mm，自重4450 kg的叉車，滑動(dòng)滾輪之間的最小間距為340 mm，為安全起見，本設(shè)計(jì)中縱向滾輪間距取420 mm，最小離地間隙130 mm，當(dāng)叉車滿載時(shí)前輪會(huì)有一定的變形量，對(duì)起升高度有影響，本設(shè)計(jì)認(rèn)為昆泰變形量和貨叉厚度相抵消，先不考慮工藝尺寸，把這些數(shù)據(jù)代入上式可得： H1≈0.5Hmax+L1+d =0.5×3250+420+110 =2155mm 由于任務(wù)書上沒有給定自由提升高度的具體參數(shù)和要求，那么在本設(shè)計(jì)中只要能滿足正常叉車通過就可以，自由提升部分采用部分自由提升，自由提升量為d'=300 mm，本設(shè)計(jì)中采用內(nèi)外門架高低差法來實(shí)現(xiàn)自由提升。根據(jù)內(nèi)外門架高低差法特性，可以計(jì)算出外門架在原有基礎(chǔ)上再的增高0.25 d'即可。同樣也需要內(nèi)門架相對(duì)原來高度降低0.25 d'。所以內(nèi)外門架的高度為： H2=2155-0.25×300=2080mm H1=2155+0.25×300=2230mm 則門架的最低結(jié)構(gòu)高度Ha為： Ha=H1+amin=2230+130=2360mm 內(nèi)外門架的重量： 內(nèi)門架的重量： Gnm=7860×2.080×10×2×0.017×0.0335+0.019×0.045×2+0.012×0.110 =1177N 外門架的重量： Gwm=7860×2.230×10×2×0.019×0.045×2+0.012×0.110=1062.2N 2.3.3 寬度幾何尺寸設(shè)計(jì) 2.3.3.1 整體位置 叉車前輪在門架之外，所以門架的寬度要小于前輪的輪間距。 2.3.3.2 與車輪的側(cè)向間隙 門架立柱嵌于兩個(gè)前輪之間，立柱不能與車輪發(fā)生干涉，更何況輪胎有一定的變形量，為防止與變形后的輪胎相干涉，所以立柱和車輪之間一定要留有一定的間隙。 上面所說的，門架在叉車的整體位置和門架與車輪的側(cè)向間隙的具體數(shù)值如圖2-10所示。 為方便計(jì)算，暫定前后輪距相等（前輪需要安裝輪邊減速器和內(nèi)置液壓馬達(dá)，因此前輪比后輪的輪距要大一些，為方便計(jì)算贊取相等）。按照?qǐng)D示效果則外門架寬度為： 圖2-10門架安裝示意圖 Bwm=M-100=725-100=625mm 則內(nèi)門架寬度為： Bnm=Bwm-2×（B+46-33） =625-2×（45+13） =509mm 2.3.3.3 與前橋的位置關(guān)系 由于本此設(shè)計(jì)的是靜液壓叉車，并且本叉車的驅(qū)動(dòng)方式和傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方式截然不同，所以前橋不再是驅(qū)動(dòng)橋，而只是一個(gè)有承重作用的前橋，因此就不用考慮驅(qū)動(dòng)橋中部主傳動(dòng)部分(俗稱牙包)與外門架的下橫梁發(fā)生干涉。 2.3.3.4 前后位置布置 首先平衡重式叉車的門架位于車輪支撐點(diǎn)之外，門架和貨物的重量需要靠叉車其他部分的重量來平衡，才不至于向前傾覆。為了減小傾覆力矩，門架應(yīng)該盡量靠近車體。另外為了裝卸長大的貨物，叉車門架必須位于車輪的前面，否則貨物會(huì)與車輪干涉。因此門架的位置其立柱嵌于兩個(gè)前輪之間，而貨叉垂直段前表面必須位于車輪之前，就如圖2-10所示。 2.3.3.5 前懸距 根據(jù)大量的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，本設(shè)計(jì)的叉車的前懸距（前輪中心到貨叉垂直段前表面）B為前輪半徑R的1.4倍，即1.4 R。即： B=1.4R=1.4×0.5×750=525mm 2.3.4 門架驗(yàn)算 2.3.4.1 工況計(jì)算 把門架系統(tǒng)單獨(dú)隔離出來，當(dāng)門架向前傾斜最大角度，即前傾6°時(shí)，貨叉滿載起升到最大高度時(shí)，傾斜液壓缸和外門架鉸接的地方是個(gè)最大受力點(diǎn)，將受到最大外力矩。但現(xiàn)實(shí)中不允許出現(xiàn)這種違規(guī)操作，所以設(shè)計(jì)時(shí)按照門架處于豎直狀態(tài)，被其中的貨物的重心與載荷中心相重合工況進(jìn)行計(jì)算。 圖2-11貨叉分離體 2.3.4.2 縱向滾輪壓力 內(nèi)門架處于豎直狀態(tài)，在縱向平面內(nèi)，則內(nèi)門架受到的垂直方向的力為：叉架縱向滾輪對(duì)內(nèi)門架作用的一對(duì)力偶P1、P2，根據(jù)作用力與反作用力，則門架同樣給叉架滾輪一對(duì)支撐力P3、P4。當(dāng)內(nèi)門架起升到最大高度時(shí)，內(nèi)門架上的縱向滾輪間距與叉架縱向滾輪相同，那么受力情況也與叉架受力相同。滾動(dòng)摩擦非常小忽略不計(jì)，如圖2-11中所示，則： P3=P4=P1=P2=Qc+a-r1+Ghb-r12Ag =2000×10×500+152-58+407×122-582×420 =14173.87N 2.3.4.3 彎矩 由于門架受到滾輪的垂直力，則門架產(chǎn)生彎矩載荷：門架的受力簡圖和截面彎矩圖如圖2-12所示。 外門架和內(nèi)門架受力情況相似，但是比內(nèi)門架受力更加復(fù)雜。只不過外門架受到的是內(nèi)門架滾輪給外門架的垂直壓力力偶P3、P4，但是不同的地方時(shí)，外門架還受到起升液壓缸對(duì)門架施加向下的壓力。同時(shí)還受到傾斜液壓缸的拉力和支撐鉸軸的反作用力。雖然受力比較復(fù)雜，但是危險(xiǎn)截面是相同的，不用考慮橫向平面內(nèi)的受力情況，因此外門架的計(jì)算方法和內(nèi)門架計(jì) 圖2-12內(nèi)門架受力分析 算方法相同。根據(jù)內(nèi)外門架的受力情況，門架截面采用CL型是比較合理的。 2.3.4.4 門架強(qiáng)度 a) 整體彎曲應(yīng)力 每根立柱截面的最大彎矩如圖2-12所示，其值為 Mx=P1Ag=P2Ag =14173.87×420 =5953025.4N·mm 立柱截面處的正應(yīng)力為 σx=MxWx=2953025.4126798.3=46.95MPa 式中 Wx——抗彎模量，取Wx=126798.3/mm3。 b) 局部彎曲應(yīng)力 內(nèi)門架立柱翼緣直接接觸滾輪，所以在翼緣部分會(huì)產(chǎn)生局部彎曲，和表面接觸應(yīng)力且應(yīng)力的數(shù)值也是比較大的。計(jì)算簡圖如圖2-13所示。 翼緣與腹板連接處的應(yīng)力為： σx=±0.7×Pt24cb3=±0.7×14173.87172×418.5303=30.88MPa σz=±1.7×Pt24cb3=±1.7×14173.87172×418.5303=75MPa 圖2-13翼緣局部應(yīng)力計(jì)算簡圖 c) 合成應(yīng)力 根據(jù)以上的受力情況分析，可以看出最危險(xiǎn)截面是叉架下滾輪處和內(nèi)門架接觸的截面，翼緣根部受到最大應(yīng)力，或略其他較小應(yīng)力，根據(jù)第四強(qiáng)度理論，則有： σA=σw+σz2+σx2-σxσw+σz =46.95+752+30.882-30.88×46.95+75 =109.8MPa<230MPa 許用應(yīng)力[σ]= σs/n，為了安全，安全系數(shù)n=3。門架立柱采用16Mn，取[σ]=230 MPa。 d) 滾輪接觸應(yīng)力 σj=0.418PEbr =0.418×14173.87×2.1×10529×110 =407.77MPa<815MPa 式中 P——滾輪壓力（N）; E——彈性模量，E=2.1×105MPa； b——滾輪寬度（mm）； r——滾輪半徑（mm）； σj——許用許用應(yīng)力（MPa）。 本設(shè)計(jì)中，許用應(yīng)力取材料的布氏硬度值的5倍。取16Mn的布氏硬度為163，則σj=163×5=815MPa 所以校核通過。 2.3.4.5 門架剛度 計(jì)算門架剛度和貨叉剛度校核差不多，這里計(jì)算時(shí)按門架的工況為，門架處于豎直狀態(tài)時(shí)，滿載情況下，起升到最大高度且貨物重心位于荷載重心處。則： 內(nèi)門架頂端的水平前移量為： f=f1+θ1l2-Ag+ΔAgl2-Ag+f2 f1=P3×H13-(H1-Ag)33EI =14173.87×22303-2230-42033×210000×122×110 =7.3mm 同理 f2=6.9mm 內(nèi)門架的頂端對(duì)垂直線的轉(zhuǎn)角為 θ=θ1+ΔAg+θ2 θ2=MxEJH2 =5953025.42100000×14909800×2080 =3.95×10-4 同理外門架頂端轉(zhuǎn)角為 θ1=3.75×10-6 則： f=23.36mm 由于最大起升高度小于4m的叉車，允許的水平前移量[f]≤H/100=32.5 mm，θ≤2°所以校核通過。 2.4 起升液壓缸布置 起升液壓缸的布置有兩種方案：一是采用單起升液壓缸，位于門架中間，缺點(diǎn)：液壓缸嚴(yán)重影響駕駛員的視野。二是采用雙液壓缸，液壓缸位于門架立柱之后，優(yōu)點(diǎn)是門架視野比較好，缺點(diǎn)是布置不當(dāng)是會(huì)增大前懸距。為了使駕駛員有個(gè)良好的駕駛環(huán)境，所以本設(shè)計(jì)中采用第二種方案。 2.5 傾斜液壓缸布置 傾斜液壓缸布置方案有3種：第一，采用單根傾斜液壓缸，布置在中間，拉動(dòng)外門架中橫梁。第二，采用雙傾斜液壓缸，拉動(dòng)中橫梁。第三，采用雙傾斜液壓缸，布置在高位，比如外門架上橫梁與護(hù)頂之間，優(yōu)點(diǎn)是受力小，缺點(diǎn)是行程大且不好布置。根據(jù)國內(nèi)叉車發(fā)展的現(xiàn)狀，我采用第二種方案，將傾斜液壓缸布置在外門架中橫梁與車架前輪“擋泥板”之間。由于任務(wù)書中對(duì)門架的傾斜角度沒有給定明確的參數(shù)，本設(shè)計(jì)定傾斜液壓缸的動(dòng)作要保證門架完成前傾6°，后傾12°。不過因注意的是，在門架前傾和后傾最大程度上不能與叉車的“前臉”發(fā)生干涉。 2.6 縱向滾輪的選擇 選擇型號(hào)為760211KIT的縱向滾輪，基本尺寸為：內(nèi)徑為55 mm，外徑110 mm，厚度為29 mm。材料為軸承鋼。 2.6.1 外門架上部縱向滾輪選用 門架配合形式為CL型，因此在外門架的上端縱向滾輪除有個(gè)主縱向滾輪外還需要一個(gè)副縱向滾輪，主縱向滾輪采用和內(nèi)門架和叉架上的縱向滾輪一樣，副縱向滾輪選擇圓柱滾子軸承N205E為副縱向滾輪。 2.7 側(cè)向滾輪的選擇 所選的滾輪的基本數(shù)據(jù)為：側(cè)滾輪的，軸套內(nèi)徑是20 mm 外徑是42 mm，軸承厚度30 mm 總長是80 mm，軸的小孔徑是10 mm 兩個(gè)小孔中心距是60 mm。材料為軸承鋼。 2.8 鏈條的選擇 選擇的鏈條的具體參數(shù)如表2-3所示。 2.8.1 鏈條強(qiáng)度校核 每根鏈條拉力： FT=Q+Ghηq×2 =20000+1300+1248×20.8×2 =28185N<75620N 校核通過。 表2-3鏈條參數(shù) 鏈條型號(hào) 節(jié)距/mm 片數(shù)組合 極限載荷/N 安全系數(shù) LH1234 19.050 3x4 75620 >6.1 鏈板厚度 內(nèi)鏈板孔徑 銷軸直徑 鏈條通道高度 鏈板高度 3.3 7.96 7.94 18.34 18.11 鉚接銷軸高度 外鏈接內(nèi)寬 27.5 16.5 2.9 鏈輪選擇 根據(jù)所選鏈條的寬度和承重載荷，選得鏈輪型號(hào)為：780308K3，規(guī)格：外徑138 mm，內(nèi)徑40 mm，槽寬37 mm，槽深100 mm。額定載重3.5t。材質(zhì)為碳鋼。所選的鏈輪的尺寸數(shù)據(jù)如表2-4所示。 表2-4鏈輪參數(shù) 尺寸名稱 計(jì)算公式 備注 D1 D2 B D1min=5×P D2min=D1+h1 Bmin=1.05b P——連接節(jié)距 h1——鏈條通道高度 b——鏈條銷軸 3 液壓缸 3.1 起升液壓缸設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)中采用雙起升液壓缸，通過受力分析得每個(gè)液壓缸的受力為： Fc=Q+Ghηq+Gnm2 =20000+1300+1248×20.8+11772 =30333.5N 液壓缸的柱塞桿面積為： A=FcP×10-6m2 =30333.520×10-6m2 =1.52×10-3m2 又因?yàn)椋? A=πd24 所以柱塞桿直徑為： d=4Aπ=44mm 出于安全考慮，暫定柱塞桿直徑為52 mm，暫定缸筒內(nèi)徑尺寸為63 mm，確定液壓缸的壁厚為7 mm。任務(wù)書中給定最大起升速度31.2 m/ min，則起升液壓缸內(nèi)流量為： Qqs=Avmax =3.14×0.0262×31.2 =0.06623m3/min 液壓缸內(nèi)工作壓力為： Pn=4Fcπd2=4×30333.53.14×522=14.29MPa 缸筒壁厚所能承受最大工作壓力的驗(yàn)算 Pmax=0.35×σs×D12-D2D2=129.6?Pn 結(jié)論：滿足工作要求。 由于缸徑小于80 mm時(shí)，導(dǎo)向套的長度為（0.6~1.0）D，所以導(dǎo)向套的長度取最大，可確定為63 mm。缸筒的材料選用45鋼。 3.1.1 密封圈的選用 確定密封圈的公稱內(nèi)徑為58 mm，密封圈厚度為2.65±0.09 mm。 3.1.2 缸底厚度的確定 缸底采用平行缸底，無孔，設(shè)計(jì)則缸底厚度為： h=0.433d×Pσ=0.433×63×15.46230=7.072mm 為了安全起見取缸底厚度為10 mm。選取起升液壓剛的安裝方式為底座安裝，考慮到安裝螺栓的固定空間，所以底座做成110mm ×110 mm的正方形底面，并采用焊接的形式與缸筒相連接。 3.1.3 缸筒頭部 缸筒頭部采用法蘭連接方式和缸筒連接，連接形式用螺釘連接。法蘭材料選用16Mn則其法蘭厚度為： h=3FD0-dcpπdcpσ=3×48168.279-60.53.14×60.5×230=7.82mm 為安全起見法蘭厚度取h=8mm。 式中 h——法蘭厚度，mm； F——法蘭受力總和，N；F=48168.2N； dcp——密封環(huán)平均直徑，mm，dcp=60.5mm； P——工作壓力，Pa； d——密封環(huán)內(nèi)徑，mm；d=58 mm； q——附加密封壓力，Pa； D0——螺釘孔分布圓直徑，mm； σ——許用應(yīng)力，Pa。 3.1.3.1 螺栓連接計(jì)算 法蘭采用6×M12螺釘?shù)姆绞竭B接，材料為16Mn，則缸筒與缸蓋采用螺栓連接時(shí)，螺紋處拉應(yīng)力為： σ=4×K×Fπd12Z=4×1.5×48168.23.14×102×6=153.4MPa 螺紋處的切應(yīng)力為： τ=K1×K×F×d020.2d12Z=0.12×1.5×48168.2×1220.2×102×6=10404.3N 合應(yīng)力為： σn=σ2+3τ2=153.42+3×0.01042=153.4MPa <230MPa 校核通過。 3.1.4 柱塞桿長度設(shè)計(jì) 柱塞桿定位采用在柱塞桿的末端加工成螺紋，在末端裝配上比柱塞桿大的螺母進(jìn)行定位，為安全起見，螺母規(guī)格為最大外徑58 mm，螺母厚度40 mm。定柱塞桿和內(nèi)門架的連接長度為70 mm。 起升液壓缸行程為： Sc=Hmax-δ+Δ2=Hmax2=0.5×3250=1625mm 液壓缸的安裝高度為： Hc=Sc+C1=1625+63+10+8+40=1746mm 式中 C1——液壓缸的導(dǎo)向、缸蓋、缸底等固定尺寸 柱塞桿的長度為： 1625+63+8+40+70+40=1846 mm 3.1.5 密封圈選用及溝槽設(shè)計(jì) 3.1.5.1 密封件O型圈設(shè)計(jì)： 本設(shè)計(jì)中采用最常用的矩形溝槽，這里用于主密封件選用的O型密封圈的尺寸為;公稱直徑52 mm，密封圈厚度為2.65±0.09 mm。 3.1.5.2 溝槽設(shè)計(jì) 槽寬一般為O型圈截面直徑的1.5倍，所以槽寬為3.98 mm，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定O型圈的變形率為0.2則槽深為，2.12 mm 3.1.6 防塵圈選用及溝槽設(shè)計(jì) 所選擇的密封圈和對(duì)應(yīng)的溝槽尺寸如表3-1所示。 3.1.7 油口設(shè)計(jì) 油口具體數(shù)據(jù)如表3-2所示。 表3-1氈密封圈及溝槽尺寸 氈封圈 槽 D d1 b1 D0 d0 b Bmin 69 49 8 58 51 7 12 表3-2油口安裝尺寸 EC EEmin 方形法蘭名義規(guī)格DN EE 0 -0.15 EA ±0.25 ED M27x2 16 16 15 29.7 M8x1.25 3.2 傾斜液壓缸 3.2.1 傾斜液壓缸受力分析 傾斜液壓缸的受力存在兩個(gè)極限位置，即當(dāng)門架達(dá)到最大后傾角度12°時(shí)傾斜液壓缸受到最大的壓應(yīng)力也是推動(dòng)門架需要的最大推力。當(dāng)門架達(dá)到最大前傾角6°時(shí)，傾斜液壓缸達(dá)到最大拉力。 根據(jù)實(shí)際安裝情況，使達(dá)到最大后傾角度時(shí)傾斜液壓缸和門架垂直，則門架前傾至最大角度時(shí)傾斜液壓缸和門架成75°，經(jīng)受力分析得傾斜液壓缸受到的壓力和拉力為： Fy=Gnm+Gwm+Ghc+Gcj+Gsin12° =1248+1300+1177+1062.2+20000×sin12° =5153.5N Fl=Gnm+Gwm+Ghc+Gcj+Gsin9° =1248+1300+1177+1062.2+20000×sin9° =3877.57N 3.2.2 傾斜液壓缸的選用 由于傾斜所用行程較小，現(xiàn)液壓缸已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，因此可直接選定型號(hào)，選用HSG型液壓缸，缸徑63 mm，行程300 mm。就可滿足設(shè)計(jì)需求。 4 轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 4.1 轉(zhuǎn)向方式的選擇 由于叉車轉(zhuǎn)向工作頻繁，轉(zhuǎn)彎半徑小，極限轉(zhuǎn)角大，由于工作場(chǎng)地小，轉(zhuǎn)彎半徑必須小，為了滿足極限轉(zhuǎn)角大的要求，本設(shè)計(jì)中采用曲柄滑塊式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。由于叉車工作時(shí)車身較重，為了方便轉(zhuǎn)向，本設(shè)計(jì)用全液壓式控制轉(zhuǎn)向，平衡重式叉車多采用雙軸線式轉(zhuǎn)向，本設(shè)計(jì)也采用同樣的方式 4.2 軸距的確定 暫定本設(shè)計(jì)的軸距為L=1450mm。 4.3 后輪主銷間距的計(jì)算 叉車最大內(nèi)輪轉(zhuǎn)角βnmax=80°。本設(shè)計(jì)確定M/L=0.5，當(dāng)βn=80°時(shí)βw=55.9°。 則最小轉(zhuǎn)彎半徑為： Rmin=Lsinβwmax+C 根據(jù)任務(wù)書所給數(shù)據(jù)最小轉(zhuǎn)彎半徑Rmin=2270mm，代入上述公式得： 2270=1450sin55.9°+C C=518.9mm 即，當(dāng)C小于等于518.9mm時(shí)可滿足設(shè)計(jì)要求，根據(jù)所選軸距，為了車身相協(xié)調(diào)，C取300 mm。 則實(shí)際最小轉(zhuǎn)彎半徑為： Rsmin=1450sin55.9°+300=2051mm 本設(shè)計(jì)確定M/ L=0.5，且軸距為 L=1450 mm所以M=1450÷2=725 mm 4.4 轉(zhuǎn)向液壓缸 4.4.1 轉(zhuǎn)向液壓缸的選擇 所選橫置液壓缸具體參數(shù)為，活塞桿直徑50 mm，內(nèi)缸徑80 mm外徑90 mm。連接曲柄滑塊的孔的中心距為500 mm。 4.4.2 橫置液壓缸式校核 由上文可知叉車在空載時(shí)后輪承受的載荷最大： Gh'=0.5×G2'×1000×10=9350N 暫定車輪公轉(zhuǎn)半徑e =90 mm，因?yàn)檫x定后輪輪胎斷面寬度為160 mm，因?yàn)檗D(zhuǎn)向綜合摩擦系數(shù)μ=0.25；單個(gè)車輪測(cè)轉(zhuǎn)向阻力矩為： Ms=Z1μe2+p212=9350×0.25×902+1603212=244.5N·m 橫置液壓缸式表面推力為： Ft=9350×0.25=2337.5N 橫置液壓缸式的活塞桿直徑和起升液壓缸的直徑相同，而受力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于起升液壓缸的受力，所以校核通過。 4.5 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 暫取轉(zhuǎn)向節(jié)臂初始角α0=90°，取r1=R1/D, e=E/D根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式： e=C1+C2α0+C3ML+C4α02+C5α0ML+C6ML2 r1=G1+G2α0+G3ML+G4α02+G5α0ML+G6ML2 式中的系數(shù)見表4-1。 表4-1經(jīng)驗(yàn)公式中的系數(shù) 下表序號(hào) 1 2 3 4 5 6 C -8.807857 +0.1467839 +8.3315333 -0.000562699 -0.069538 -1.20057 G -7.020729 +0.12650658 +8.11866 -0.000550556 -0.058138 -1.1222867 經(jīng)計(jì)算得： e=0.59 r1=1.06 根據(jù)所選的橫置液壓缸可計(jì)算出： D=725-500÷2=112.5mm E=e×D=112.5×0.59=66.375mm R1=r1×D=1.06×112.5=119.25mm 最后經(jīng)過數(shù)據(jù)圓整，D=112.5 mm，E=66 mm，R1=120 mm。 5 叉車總體設(shè)計(jì) 5.1 重心與軸載的確定及計(jì)算 5.1.1 叉車自重 叉車的重量大小和重心位置是進(jìn)行叉車設(shè)計(jì)的基本參數(shù)，非常重要，這些數(shù)據(jù)決定了選擇發(fā)動(dòng)機(jī)、計(jì)算穩(wěn)定性和牽引性能。根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)叉車自重暫定為3.4t。 5.1.2 靜軸載 滿載：為保證叉車的縱向穩(wěn)定性，本設(shè)計(jì)中前橋橋載G1為滿載叉車總重量的90%。考慮到轉(zhuǎn)向的時(shí)候需要的最小附著力，后橋橋載G2為滿載叉車總重量的10%。即： G1=3.4+2×0.9=4.86t G2=3.4+2×0.1=0.54t 空載：為了保證叉車的橫向穩(wěn)定性，本設(shè)計(jì)暫定前橋橋載G'1=45%G，后橋橋載G'2=55%G,。即： G'1=3.4×0.45=1.53t G'2=3.4×0.55=1.87t 5.1.3 叉車重心 5.1.3.1 空載時(shí) 橫向：重心位于中間且兩邊對(duì)稱。 縱向：重心位于距前輪中心55%軸距L處。L0=1450×0.55=797.5mm。 高度：h0=560mm 5.1.3.2 滿載且舉升高度達(dá)到最大，門架為豎直狀態(tài)時(shí)： 縱向：重心距前輪中心的距離為： L0=ΣGiLiG=308mm 高度：重心距地面距離為： h0=ΣGihiG=1741.5mm 5.2 輪胎選擇 根據(jù)軸載的計(jì)算分別算出每個(gè)輪胎的負(fù)載為： 滿載時(shí)： Gq=0.5×G1×1000=2430kg Gh=0.5×G2×1000=270kg 空載時(shí)： Gq'=0.5×G1'×1000=765kg Gh'=0.5×G2'×1000=935kg 所選擇的前后輪輪胎的數(shù)據(jù)如表5-1所示。 表5-1輪胎規(guī)格 輪胎位置 輪胎規(guī)格 標(biāo)準(zhǔn)輪輞 允許輪輞 充氣壓力/MPa 斷面寬度/mm 外直徑/mm 驅(qū)動(dòng)輪負(fù)荷/kg 轉(zhuǎn)向輪負(fù)荷/kg 前輪 7.00-15-12 5.5 5.50T 0.86 200 750 2870 2420 后輪 6.00-9-10 4.00E 4.50E 0.86 160 540 1505 1275 5.3 穩(wěn)定性計(jì)算 5.3.1 滿載叉車縱向靜穩(wěn)定計(jì)算 計(jì)算時(shí)叉車狀態(tài)：門架垂直，滿載，起升到最大高度，叉車靜止。 根據(jù)縱向靜穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)的通過要求有： i1=lh?0.04 h<7700mm 滿載縱向靜穩(wěn)定性通過。 5.3.2 空載縱向動(dòng)穩(wěn)定性計(jì)算 計(jì)算時(shí)叉車狀態(tài)：門架后傾，起升300 mm，滿載，全速前進(jìn)。 i1=lh?0.18 h<1711mm 叉車在該狀態(tài)下工作時(shí)叉車的重心高度近似與空載時(shí)相同。滿載縱向穩(wěn)定性計(jì)算通過。 5.3.3 橫向靜穩(wěn)定性計(jì)算 計(jì)算時(shí)叉車狀態(tài)，起升到最大高度，門架后傾的堆垛狀態(tài)。前輪中心距為1045 mm，后輪中心距為925 mm。 重心位置和滿載起升最大時(shí)高度相同則有： i1=lh=0.5B×1-3081450cosΨh0-3081450k?0.06 cosΨ=L(0.5B)2+L2 綜上： h<6523.5mm 橫向靜穩(wěn)定性計(jì)算通過。 5.3.4 橫向動(dòng)穩(wěn)定性計(jì)算 叉車狀態(tài)，空載，全速前進(jìn)，門架后傾。 穩(wěn)定性要求： 15+1.1v%=39.2% i1=lh=0.5B×1-0.55cosΨh0-0.55k>0.392 cosΨ=L(0.5B)2+L2 綜上： h<712.3mm 橫向動(dòng)穩(wěn)定性計(jì)算通過。 綜上所述，本設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的叉車結(jié)構(gòu)比較合理，縱向靜穩(wěn)定性、縱向動(dòng)穩(wěn)定性、橫向靜穩(wěn)定性、橫向動(dòng)穩(wěn)定性，均能通過，不會(huì)出現(xiàn)傾翻和側(cè)翻情況。 6 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6.1 靜液壓傳動(dòng)系統(tǒng) 6.1.1 靜液壓傳動(dòng)概述 圖6-1 高速液壓馬達(dá)靜液壓傳動(dòng)方案 發(fā)動(dòng)機(jī)的功率通過液壓泵、液壓調(diào)速控制系統(tǒng)、液壓馬達(dá)，配合機(jī)械傳動(dòng)的驅(qū)動(dòng)橋或輪邊減速裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)車輪的驅(qū)動(dòng)稱為液壓機(jī)械傳動(dòng)，簡稱靜液壓傳動(dòng)或靜液傳動(dòng)。與液力傳動(dòng)不同，靜液壓傳動(dòng)是利用工作液體的靜液壓力來傳遞動(dòng)力的，即利用液體的不可壓縮性來實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的傳遞。其調(diào)速是通過改變泵或同時(shí)改變馬達(dá)的排量來實(shí)現(xiàn)的，故稱為容積調(diào)速。 靜液壓叉車與傳統(tǒng)叉車省去離合器，變速桿，變速箱，等諸多部件，所以整體布置比較簡單，方便的優(yōu)點(diǎn)，液壓傳動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)完全無級(jí)變速，可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率的利用效率。駕駛操作也相應(yīng)的編簡單了。當(dāng)然也存在著高速性能差，傳遞效率較低（總效率50%左右），成本較高，液壓元件的質(zhì)量不過關(guān)時(shí)容易發(fā)生泄漏等缺點(diǎn)。 目前靜液壓傳動(dòng)廣泛應(yīng)用于液壓挖掘機(jī)，以及一些裝載機(jī)，軍用和進(jìn)口叉車上。林德內(nèi)燃叉車一直采用靜液壓傳動(dòng)，只需一個(gè)前進(jìn)一個(gè)后退兩個(gè)踏板操作，松開踏板即自動(dòng)減速并停止，操作十分方便，是靜液壓傳動(dòng)叉車中的典型案例。 6.1.2 靜液壓傳動(dòng)系統(tǒng)方案的選擇 圖6-2 低速液壓馬達(dá)靜液壓傳動(dòng)方案 1-內(nèi)燃機(jī) 2-變量泵 3-管路 4-液壓馬達(dá) 5-驅(qū)動(dòng)車輪 靜液壓傳動(dòng)系統(tǒng)一般有2種方案的選擇即：高速液壓馬達(dá)方案和低速液壓馬達(dá)方案，高速液壓馬達(dá)方案如圖6-1所示，取消離合器與變速器，保留原機(jī)械傳動(dòng)的驅(qū)動(dòng)橋，靜液壓傳動(dòng)部