我的叉車設(shè)計

1、 遼寧工程技術(shù)大學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(論 文)題 目： 3噸液壓叉車設(shè)計 作 者： 魏 純 才 指導(dǎo)教師： 張建卓 教授 專 業(yè)： 機(jī)械工程及自動化(液壓傳動與控制) 時 間： 二零一五年六月 中文題目：3噸液壓叉車設(shè)計外文題目：THE DESIGN OF 3 TONS HYDRAULIC FORKLIFT TRUCK 畢業(yè)設(shè)計（論文）共 54 頁（其中：外文文獻(xiàn)及譯文16頁） 圖紙共7張 完成日期 2015年6月 答辯日期 2015年6月 遼寧工程技術(shù)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）學(xué)生誠信承諾保證書本人鄭重承諾： 畢業(yè)設(shè)計（論文）的內(nèi)容真實、可靠，系本人在 指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，獨(dú)立完成。如果存在弄虛作

2、假、抄襲的情況，本人承擔(dān)全部責(zé)任。學(xué)生簽名：年 月 日遼寧工程技術(shù)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）指導(dǎo)教師誠信承諾保證書本人鄭重承諾：我已按學(xué)校相關(guān)規(guī)定對 同學(xué)的畢業(yè)設(shè)計（論文）的選題與內(nèi)容進(jìn)行了指導(dǎo)和審核，確認(rèn)由該生獨(dú)立完成。如果存在弄虛作假、抄襲的情況，本人承擔(dān)指導(dǎo)教師相關(guān)責(zé)任。指導(dǎo)教師簽名：年 月 日摘要 隨著工業(yè)科技的逐步發(fā)展，叉車的使用也更加普遍。叉車主要用途是進(jìn)行裝卸，堆垛和拆垛以及短途的搬動工作。 本設(shè)計主要是介紹3噸叉車機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)設(shè)計，在叉車液壓系統(tǒng)中，主要是叉車的工作部分，即起升液壓系統(tǒng)部分和傾斜液壓系統(tǒng)部分；這兩部分主要使貨叉傾斜插取貨物然后將貨物舉升。所以設(shè)計的重點(diǎn)就是起升和傾

3、斜部分的液壓系統(tǒng)方案。 設(shè)計在工況分析的基礎(chǔ)上，初步確定液壓系統(tǒng)方案，之后進(jìn)行兩部分的計算，以此確定液壓系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)，隨后擬定系統(tǒng)原理圖。 對于液壓系統(tǒng)內(nèi)的元件要依據(jù)主要技術(shù)參數(shù)一一選取，所設(shè)計的系統(tǒng)性能驗算，包括對液壓缸的設(shè)計。 通過對3噸液壓叉車液壓系統(tǒng)的設(shè)計，發(fā)揮液壓傳動的優(yōu)勢，從而達(dá)到搬運(yùn)機(jī)械化，減輕勞動強(qiáng)度，節(jié)約大量勞力，提高勞動生產(chǎn)力。關(guān)鍵詞：叉車;液壓系統(tǒng);起升液壓系統(tǒng);傾斜液壓系統(tǒng)1AbstractWith the development of industry technology, the use of the forklift is also more common .

4、 Forklift is mainly used for loading and unloading, stacking and open and short moving work.This design is mainly to introduce the mechanism of 3 tons of forklift hydraulic system design, in forklift truck hydraulic system is mainly forklift parts of the work, that is, from the lift hydraulic system

5、 part and tilting hydraulic system part; the two parts mainly the fork tilt in take goods and cargo lift. So the design focus is on the lifting and tilting part of the hydraulic system scheme.The design of the working condition analysis, the preliminary hydraulic system plan, after the two part of t

6、he calculation, in order to determine the technical parameters of the hydraulic system, and then develop a system schematic diagram. For the components in the hydraulic system, according to the main technical parameters one one, the design of the system performance, including the design of hydraulic

7、 cylinder.Through the design of 3 tons hydraulic forklift hydraulic system, exert the advantage of hydraulic drive, so as to achieve the handling mechanization, reduce labor intensity, save a lot of labor, improve labor productivity.Key words: forklift truck; hydraulic system; Lift hydraulic system;

8、 Tilting hydraulic system1目錄前言11緒論21.1液壓叉車的歷史和發(fā)展21.2液壓叉車的應(yīng)用和優(yōu)點(diǎn)21.3國內(nèi)外叉車的發(fā)展現(xiàn)狀和研究前景31.4液壓叉車分類41.5課題研究的意義51.6本設(shè)計的思路及內(nèi)容52進(jìn)行工況分析72.1叉車的運(yùn)動分析72.2負(fù)載分析82.2.1液壓缸的負(fù)載力82.2.2傾斜部分的負(fù)載力矩103初步確定液壓系統(tǒng)方案114確定液壓系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)134.1起升部分的計算134.1.1初選工作壓力144.1.2液壓缸的主要參數(shù)計算154.2傾斜液壓系統(tǒng)的設(shè)計方案和技術(shù)參數(shù)175擬定液壓系統(tǒng)原理圖215.1確定系統(tǒng)的類型215.2選擇液壓基本回路21

9、5.2.1起升系統(tǒng)回路設(shè)計215.2.2傾斜部分回路的設(shè)計225.2.3兩部分方向控制的設(shè)計235.2.4系統(tǒng)的供油問題方案235.3由基本回路組成液壓系統(tǒng)246液壓元件選擇266.1液壓泵的選擇266.2電機(jī)的選取276.3液壓閥的選擇276.4管路和過濾器等其他輔助元件的選擇計算286.4.1管道286.4.2過濾器296.4.3油箱306.4.4液壓油選取307驗算液壓系統(tǒng)性能317.1壓力損失的驗算317.2系統(tǒng)溫升驗算328液壓缸設(shè)計計算348.1 液壓缸壁厚的計算348.2缸頭厚度計算348.3缸底的厚度358.4液壓缸油口358.5液壓缸活塞行程368.6液壓缸缸筒長度368.7

10、 最小導(dǎo)向長度368.8活塞桿的穩(wěn)定性驗算369 叉車技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析3910結(jié)論40致謝41參考文獻(xiàn)42附錄A 譯文43附錄B 外文文獻(xiàn)501遼寧過程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）前言 液壓叉車是一種高起升裝卸和短距離運(yùn)輸兩用車，該產(chǎn)品具有升降平衡、轉(zhuǎn)動靈活、操作方便等特點(diǎn)。目前歐美發(fā)達(dá)國家和日本的電動叉車的產(chǎn)量已經(jīng)占有了國際上80%以上的市場。目前，科技先進(jìn)的國家已經(jīng)廣泛采用負(fù)荷傳感，變量系統(tǒng)，并利用先導(dǎo)控制技術(shù)實現(xiàn)了液壓系統(tǒng)的高效節(jié)能和遠(yuǎn)程控制等。我國的機(jī)械制造行業(yè)起步較晚，原有的基礎(chǔ)比較薄弱，與工業(yè)先進(jìn)國家相比，差距不小。國內(nèi)生產(chǎn)叉車的技術(shù)更是比國外落后很多，如何將剩余的15%-20%的比例加

11、大將是我們共同努力的目標(biāo)。因此加快叉車技術(shù)革新迫在眉睫。1緒論1.1液壓叉車的歷史和發(fā)展叉車最早是1932美國克拉克公司在汽車上改裝運(yùn)用于機(jī)場裝卸軍事物資的，最初的叉車是結(jié)構(gòu)較為簡單單級門架。 盡管結(jié)構(gòu)簡單，但很快發(fā)揮了叉車的巨大作用，節(jié)省了大量的人力物力。1936美國海絲特公司宣布生產(chǎn)叉車。此后叉車發(fā)展迅速，冷戰(zhàn)時期，兩大陣營都有各自叉車制造廠，北約主要有美國德國日本，華約主要有巴爾干叉車，兩大陣營年產(chǎn)量均在數(shù)十萬輛。在上世紀(jì)七八十年代，歐美國家十分重視物料搬運(yùn)技術(shù)的發(fā)展，所以搬運(yùn)機(jī)械也得到長足的發(fā)展。在工業(yè)生產(chǎn)中，八十年代搬運(yùn)物料費(fèi)用也從七十年代的占總費(fèi)用的30上升到40，叉車的數(shù)量和貿(mào)易

12、成交額也逐步上升，八十年代到現(xiàn)在，叉車年生產(chǎn)量穩(wěn)定保持在50萬臺以上。中國叉車起源于五十年代,成型于七十年代，八十年代蓬勃發(fā)展在引進(jìn)三菱，尼桑后蓬勃發(fā)展。尤其是2000年后，叉車發(fā)展進(jìn)入高速期。在2010年后，叉車國內(nèi)年需求量在10萬臺以上。叉車成為繼汽車，拖拉機(jī)之后產(chǎn)量第三車輛。但現(xiàn)在國產(chǎn)叉車仍是供大于求的局面，每年仍需從美國等購買相當(dāng)數(shù)量的叉車。在對外貿(mào)易和港口物流如火如荼的今天，叉車作為貨物搬移工具，是這些行業(yè)越來越不可或缺的一部分，運(yùn)用也會更加的頻繁。據(jù)權(quán)威預(yù)測，未來幾年，我國叉車年需求在30萬輛以上，中國的一些液壓叉車龍頭企業(yè)將更獲市場競爭力?？梢娭袊孳嚐o論從技術(shù)上和市場上仍是具有

13、巨大發(fā)展空間和潛力的。1.2液壓叉車的應(yīng)用和優(yōu)點(diǎn) 叉車是物流行業(yè)的重要設(shè)備，具有廣泛的運(yùn)用空間，通過液壓系統(tǒng)，使門架和貨叉自動裝卸貨物，達(dá)到插取，運(yùn)輸，舉升，放置的目的。在港口物資運(yùn)送時，由于叉車的機(jī)動靈活，所占體積小，噪音小，造價較低的優(yōu)點(diǎn)；液壓叉車可以在較為狹小的空間靈活搬運(yùn)物資。并且叉車的標(biāo)準(zhǔn)化通用性較高，使其可以在很多工況里使用，比如廠礦，倉儲，機(jī)場，碼頭等。叉車同時也可以進(jìn)入船艙內(nèi)，貨車內(nèi)，對貨物進(jìn)行裝卸、堆碼、拆垛等。液壓叉車的屬具樣式多樣，功能不同，尤其是一些專用屬具。專用的屬 具應(yīng)用 能夠大大提高叉車的使用效率，降低運(yùn)營成本。專用的叉車屬具可實現(xiàn)對貨物的夾抱、旋轉(zhuǎn)(順 / 逆時

14、針)、側(cè)移、推 / 拉、翻轉(zhuǎn)(向前 / 向后)、分開/ 靠攏( 調(diào)整貨叉間距 )、伸縮等功能，這是普通叉車貨叉所無法完成的動作。叉車的通用性和機(jī)動性是其他工程車輛所不具備的，其既可以運(yùn)用到公路鐵路運(yùn)輸也可以運(yùn)用到船舶機(jī)場等地。其小巧靈活，機(jī)動性強(qiáng)的特點(diǎn)也越來越被挖掘出來，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)，物流運(yùn)輸作用越來越巨大。起重叉車具有以下很多諸多優(yōu)點(diǎn)：1）靈便 液壓叉車具備小巧靈活，操作簡易，轉(zhuǎn)彎半徑小等特點(diǎn)。2）高效 液壓叉車配托盤貨箱，集裝箱等可實現(xiàn)單元化運(yùn)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）安全 在一些特殊場合如油庫，化工物品庫，對防火防爆要求很高。液壓叉

15、車的獨(dú)特優(yōu)勢就可以顯現(xiàn)出來。4）簡易 液壓叉車油缸采用高精密研磨管，進(jìn)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。1.3國內(nèi)外叉車的發(fā)展現(xiàn)狀和研究前景 目前國外已采用變頻調(diào)速交流電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)，這一系統(tǒng)不僅效率高，壽命長。在電動機(jī)調(diào)速方面，國外已實現(xiàn)無極調(diào)速。這是很先進(jìn)的。最新資料表明，外國已有設(shè)計能量回收裝置，可以回收動能，并且國外的液壓泵噪聲分貝已降至70分貝以下，有的比電動機(jī)噪音都小。國內(nèi)的叉車相較于國外總體是比較落后的，一是種類少，二是技術(shù)單一，技術(shù)含量小，專利性產(chǎn)品少。更多的存在的是仿制，沒有技術(shù)上的突破。雖然在外觀上由改進(jìn)，在核心技術(shù)上仍是

16、落后的。發(fā)動機(jī)，電動機(jī)，液壓系統(tǒng)等配套件上是制約中國液壓叉車發(fā)展的瓶頸。不僅設(shè)計理念落后，而且產(chǎn)品質(zhì)量差。目前我國液壓叉車存在的主要問題有：部分產(chǎn)品的安全性和環(huán)保指標(biāo)不夠；噪聲問題，由于發(fā)動機(jī)和液壓泵方面的局限，在消減噪音問題是做的不好；尺寸相對較大，國外部分叉車已采用全液壓驅(qū)動，國產(chǎn)的叉車在行走部分為機(jī)械驅(qū)動，大大增加了尺寸空間問題；能量損失大；液壓叉車多采用兩個或多個定量泵驅(qū)動，既增加了泵所占用空間，采用定量泵節(jié)流調(diào)速也造成了巨大能量損失；同時由于沒有能量回收功能，造成能耗大。鑒于對工業(yè)車輛的需求不斷增大，要求不斷提高；對于未來液壓叉車的發(fā)展也提出了新課題新要求；集機(jī)械，電子，液壓，傳感，

17、自動化于一體的多功能叉車無疑是未來發(fā)展的方向。未來叉車的發(fā)展有以下幾點(diǎn)展望：（1）產(chǎn)品的多樣化與系列化 隨著社會分工越來越細(xì)，對叉車的種類要求也越來越越高，不同場合使用不同功能的多樣化叉車是必不可少的。（2）節(jié)能和電液一體化的使用 工業(yè)發(fā)展愈發(fā)重視對環(huán)境的保護(hù)，環(huán)保型叉車將是市場的新寵，在滿足工作要求時，能量損失小，環(huán)境影響小。同時發(fā)揮液控電控的電液一體化，發(fā)揮液壓的獨(dú)特優(yōu)勢。電子化使操作的智能化，將物理信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號；同時將指令通過電子系統(tǒng)發(fā)送執(zhí)行。（3）運(yùn)用人類工效學(xué)原理，追求操縱舒適性 駕駛艙的舒適合理，將提高操作員的工作效率。運(yùn)用人機(jī)工程學(xué)原理，更加有利于操作者的使用指揮。2000

18、年的漢諾威展會上，就有的公司推出此類概念車，未來還有巨大的設(shè)計發(fā)展空間。1.4液壓叉車分類電動液壓叉車主要是為倉庫內(nèi)貨物搬運(yùn)而設(shè)計的叉車。液壓叉車大多為電機(jī)驅(qū)動。除因其車體緊湊、移動靈活、自重輕和環(huán)保性能好而在倉儲業(yè)得到普遍應(yīng)用。在多班作業(yè)時，電機(jī)驅(qū)動的倉儲叉車需要有備用電池。 前叉車分內(nèi)燃叉車和蓄電池叉車兩大類。內(nèi)燃叉車按動力分為柴油叉車、汽油叉車和液化石油氣叉車；按傳動方式內(nèi)燃叉車又分為機(jī)械傳動叉車、液力傳動叉車和靜壓傳動叉車；如按使用環(huán)境和用途內(nèi)燃叉車又可分為按國家標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的普通標(biāo)準(zhǔn)型叉車和限定用途及使用環(huán)境的專用叉車，如用于集裝箱作業(yè)的集裝箱叉車和全自由提升叉車、非標(biāo)高門架叉車、配備各

19、種屬具的叉車、配裝實心輪胎的叉車以及防爆叉車和越野叉車等。蓄電池叉車主要分為平衡重式蓄電池叉車、前移式蓄電池叉車、電動托盤堆垛叉車、電動搬運(yùn)車等；按驅(qū)動方式又分集中驅(qū)動蓄電池叉車和單驅(qū)動蓄電池叉車；與內(nèi)燃叉車一樣，蓄電池叉車也分為普通標(biāo)準(zhǔn)型和特種用途的各種專用叉車。叉車按結(jié)構(gòu)分類有：平衡重叉車、前移叉車、側(cè)面叉車、插腿叉車、跨車和特種叉車6類。 叉車結(jié)構(gòu)相對簡單，由幾個部分配合完成動作，其中動力裝置通過傳動裝置將動力傳給液壓系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件推動工作裝置運(yùn)動，完成動作，在其動作過程轉(zhuǎn)向裝置和制動裝置負(fù)責(zé)方向和停止。動力裝置:動力裝置主要兩種，一種是蓄電池-電動機(jī)，這種相對來說噪聲小，污染

20、小，適3合在飛機(jī)場等地。另外一種是內(nèi)燃機(jī)，功率大，但噪音大，在特定場合，需要有消音裝可以。此外后者的排氣也是問題，易污染環(huán)境。傳動裝置：傳動裝置有機(jī)械式，液壓式。機(jī)械傳動裝置由離合器、變速箱和驅(qū)動橋組成。液壓式由液力變矩器、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(dá)等組成。轉(zhuǎn)向裝置：用以控制叉車的的轉(zhuǎn)向，控制叉車的前進(jìn)后退動作。叉車裝置由轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向拉桿和轉(zhuǎn)向輪等組成。與普通機(jī)械相異，叉車轉(zhuǎn)向輪為后輪。工作裝置：提升貨物的機(jī)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。這一部分是叉車的最重要的部分。液壓系統(tǒng)：主要是工作部分，無論是

21、起升部分還是傾斜部分都需要液壓系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)通過執(zhí)行元件將貨物插取，舉升，放置。制動裝置：和一般的工業(yè)車輛類似，唯一不同在于叉車的制動裝置在后輪上，也就是驅(qū)動輪上。1.5課題研究的意義  物資的搬運(yùn)在工業(yè)生產(chǎn)，日常生活都能應(yīng)用的到，尤其在工業(yè)生產(chǎn)中，原料的搬運(yùn)占整個生產(chǎn)時間的很大一部分。同時，物資搬運(yùn)過程花費(fèi)巨大，工業(yè)國家的物資的搬運(yùn)的花費(fèi)占產(chǎn)品成本25 左右。某些人力所不能搬運(yùn)的或很危險的領(lǐng)域，必須進(jìn)行機(jī)械搬運(yùn)。叉車作為常用的搬運(yùn)機(jī)械，具有很廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。 一輛高性能的叉車可以安全快速高效的完成動作，達(dá)到節(jié)省人力，完成工作的任務(wù)。而叉車的組成部分里最重要的是液壓系統(tǒng)和工

22、作裝置，因此如果合理設(shè)計液壓系統(tǒng)使系統(tǒng)能節(jié)能安全迅速完成指定動作，必將對搬運(yùn)物資，提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量同時可以降低生產(chǎn)成本起到重要意義。故本設(shè)計以叉車工作裝置的液壓系統(tǒng)為切入點(diǎn)，研究3噸液壓叉車的起升和傾斜部分，通過對液壓系統(tǒng)回路的設(shè)計，元件的選擇，使系統(tǒng)性能優(yōu)化，達(dá)到預(yù)設(shè)的目的。以上就是3噸液壓叉車設(shè)計的研究意義。1.6本設(shè)計的思路及內(nèi)容 3噸叉車的液壓系統(tǒng)是本設(shè)計的的重中之重，對于液壓系統(tǒng)的組成，由叉車的工作過程知，在貨物插取和貨物的起升運(yùn)送到指定高度過程中，主要有兩部分運(yùn)用了液壓技術(shù)。其一是通過液壓執(zhí)行元件推動貨叉傾斜（后傾），插取貨物，將貨物平穩(wěn)放置貨叉上；其二是通過液壓執(zhí)行原件將貨物

23、舉升放置到預(yù)設(shè)高度，再傾斜(前傾)，將貨物平穩(wěn)放下。 在上述過程中，叉取貨物與運(yùn)送貨物操作相對獨(dú)立，并且各自需要執(zhí)行元件；因此可將兩部分先各自獨(dú)立分析，設(shè)計液壓系統(tǒng)。之后。將兩部分整合擬定成系統(tǒng)。 在設(shè)計兩部分時，首先應(yīng)了解工作要求，進(jìn)行工況分析。通過運(yùn)動及負(fù)載分析確定各個部分所需承載的最大負(fù)載或扭矩。在初步確定執(zhí)行元件類型后，以所得數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，確定執(zhí)行元件的各項數(shù)據(jù)，如壓力和流量等。然后擬定兩部分的系統(tǒng)原理圖。 根據(jù)系統(tǒng)原理圖所需結(jié)合壓力與流量確定各個元件的類型。對于有些元件（如液壓缸）還需進(jìn)行設(shè)計，達(dá)到所用之需。當(dāng)然還需要對系統(tǒng)的流量損失等進(jìn)行驗算。 另外需要指出的是在眾多叉車門類中，有些

24、叉車屬具需要液壓控制，這也是液壓系統(tǒng)一部分，但叉車屬具種類繁多，功能各異，專用的叉車屬具可實現(xiàn)對貨物的夾抱、旋轉(zhuǎn)(順 / 逆時針)、側(cè)移、推 / 拉、翻轉(zhuǎn)(向前 / 向后)、分開/ 靠攏( 調(diào)整貨叉間距 )、伸縮等功能；對于不同液壓叉車其所需設(shè)計的屬具系統(tǒng)也各有不同，不具有普遍性。鑒于此，本設(shè)計并未針對這一部分進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計。2進(jìn)行工況分析 了解3噸叉車的工作要求，然后進(jìn)行工況分析，其中包括兩部分：運(yùn)動分析和負(fù)載分析，進(jìn)行分析之后，就可以以此開始設(shè)計，以此作為設(shè)計的基本依據(jù)。對驅(qū)動負(fù)載的運(yùn)動參數(shù)和動力參數(shù)進(jìn)行分析也就可以確定液壓系統(tǒng)的工作執(zhí)行元件的主要參數(shù)，進(jìn)而確定系統(tǒng)方案，原件選擇。圖2-1叉

25、車簡圖Figu2-1 diagram of forklift2.1叉車的運(yùn)動分析 運(yùn)動分析就是根據(jù)工藝要求確定整個工作周期中液壓系統(tǒng)負(fù)載的位移和速度隨時間的變化規(guī)律。 對于本設(shè)計的叉車液壓系統(tǒng)的的負(fù)載的位移即將貨物的舉升高度，按設(shè)計要求應(yīng)為3000mm。并且參照目前的叉車行業(yè)的滿載速度狀況（目前國內(nèi)普通叉車的最大起升速度約為0.5m/s）故設(shè)定為0.2m/s。叉車液壓缸回落過程一般依靠貨叉的自重，速度適中；同樣的在傾斜系統(tǒng)中，前后傾角為（）在本設(shè)計中，負(fù)載的行程較短，且速度較小，加速度也較小。故只需考慮在舉升中的速度即可。圖2-2速度循環(huán)圖Fig 2-2 speed cycle diagram

26、2.2負(fù)載分析 負(fù)載分析主要研究的是及其在工作的過程中，其執(zhí)行機(jī)構(gòu)的受力狀況，也就是動力分析。要弄明白液壓執(zhí)行元件上的負(fù)載力或者負(fù)載力矩。同時要注意工作時可能產(chǎn)生過載和沖擊情況。 對于本設(shè)計要確定起升液壓缸上的負(fù)載力和傾斜負(fù)載力矩情況。 2.2.1液壓缸的負(fù)載力 叉車起升過及回落過程中液壓缸作直線運(yùn)動，其外負(fù)載力可以表示為 （2-1）其中，-工作負(fù)載；-摩擦負(fù)載；-慣性負(fù)載。1）工作負(fù)載 本設(shè)計為3噸叉車液壓系統(tǒng)，負(fù)載的主要為舉升重為3000kg的貨物，同時還要舉起質(zhì)量為50kg的叉車桿和導(dǎo)軌。在分析工況時可認(rèn)為工作負(fù)載為恒值負(fù)載。在本設(shè)計中： 2）摩擦負(fù)載 摩擦負(fù)載是指液壓缸驅(qū)動工作機(jī)構(gòu)時所

27、要克服機(jī)械摩擦阻力。液壓缸啟動時為靜摩擦阻力，計算公式: （2-2）啟動后為動摩擦，計算公式： （ 2-3）其中G-運(yùn)動部件所受重力； -垂直于運(yùn)動方向作用力； -靜摩擦系數(shù)； -動摩擦系數(shù)。查機(jī)械手冊液壓傳動與控制表23.4-1:表2-1摩擦系數(shù)Table 2-1 friction coefficient導(dǎo)軌類型導(dǎo)軌材料運(yùn)動狀態(tài)摩擦系數(shù) 滑動導(dǎo)軌 鑄鐵對鑄鐵啟動時低速（）高速（）0.15-0.200.1-0.120.05-0.08在本設(shè)計中，已知重力G和，取=0,.15 =0.05 則可得：3）慣性負(fù)載 慣性負(fù)載指的是運(yùn)動負(fù)載在啟動及制動過程中產(chǎn)生的慣性力。其計算公式為: （2-4） 時間內(nèi)

28、的速度變化值啟動或制動時間根據(jù)經(jīng)驗公式，對于行走機(jī)械取=0.5。所以本設(shè)計的慣性負(fù)載力為：。 除以上幾種力外，液壓缸在工作過程中要克服密封的摩擦阻力，還可能有背壓阻力和彈性阻力的作用，其中由于缸的密封材質(zhì)和密封形成不同，密封阻力難以精確計算；背壓阻力和彈性阻力相對較小，故忽略不計。根據(jù)以上力的計算繪制出液壓缸的負(fù)載循環(huán)圖即或；表現(xiàn)出負(fù)載隨時間或負(fù)載隨行程的變化關(guān)系。 2.2.2傾斜部分的負(fù)載力矩 對于傾斜部分的負(fù)載力矩為設(shè)計的已知條件，在本設(shè)計中最大傾斜扭矩為：，并且要使傾斜前后角分別為，且要求其最大的傾斜角速度不超過。 綜合以上工況分析，結(jié)合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和已知條件，可得出本設(shè)計叉車液壓系統(tǒng)的設(shè)計

29、要求及技術(shù)參數(shù)如下表:表2-3技術(shù)參數(shù)Table 2-3 technology parameters技術(shù)參數(shù)起升工作裝置最大提升負(fù)載質(zhì)量m/kg3000提升高度h/mm3000叉車桿導(dǎo)軌質(zhì)量/kg50最大提升速度v/m/s0.2傾斜工作裝置最大傾斜扭矩T/N·m10000傾斜角度前/后/°6/12最大傾斜角速度/°/s23初步確定液壓系統(tǒng)方案 叉車液壓系統(tǒng)方案的確定首先要確定執(zhí)行元件液壓缸或液壓馬達(dá)。液壓缸主要可實現(xiàn)直線運(yùn)動，液壓馬達(dá)則可實現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動。 3噸叉車起升液壓系統(tǒng)的作用是舉升和放下貨物，為簡單的直線運(yùn)動，因此選擇液壓缸作為執(zhí)行元件即可。以下為幾種液壓缸的

30、類型特點(diǎn)和適用場合。表3-1液壓缸的類型特點(diǎn)及使用場合Table 3-1 type of hydraulic cylinder and its application名稱特點(diǎn)適用場合雙活塞桿缸雙向?qū)ΨQ雙向的往復(fù)運(yùn)動單活塞杠缸有效面積大 雙向不對稱往返不對稱的直線運(yùn)動，差動連接可實現(xiàn)快進(jìn)柱塞缸結(jié)構(gòu)簡單，制造工藝好單向工作，靠重力或其他形式外力返回擺動缸單葉片式擺角范圍大，最大擺角雙葉片式擺角范圍小，最大擺角小于的擺動運(yùn)動小于的擺動運(yùn)動 對于叉車起升部分的液壓系統(tǒng)，在上升過程中收到貨物的負(fù)載力；在下降過程中依賴負(fù)載或活塞桿的自重，是往返不對稱的直線運(yùn)動，因此選擇單活塞桿缸。叉車的往返速度不同，為實

31、現(xiàn)減少泵的輸出流量同時提高起升的速度，本設(shè)計采用差動連接方式，即把有桿腔和無桿腔聯(lián)通。在不考慮活塞兩側(cè)的壓力損失情況下，兩側(cè)壓力相同，在壓力一定的情況下，那么液壓缸輸出力取決于兩側(cè)的面積差，即活塞桿的面積。實現(xiàn)單作用液壓缸的差動連接，有如下兩個方案，其中（1）是采用在有桿腔和無桿腔開設(shè)油口，從外部連接管道的方式，此種連接方式外側(cè)必須得有方向控制閥才可以。還有一種是（2）即在活塞上開口，這種方式的的優(yōu)點(diǎn)是可以節(jié)省管道，有桿腔的油液來自無桿腔，只需一條管道即可。鑒于以上分析，起升部分采用在活塞上開孔的單作用液壓缸差動連接。 （1）管路連接方式 （2）活塞上開孔方式圖 3-1 差動連接液壓缸Fig

32、3-1 differential connection hydraulic cylinder叉車的貨叉傾斜工作裝置的主要作用是使貨叉和門架繞其上的支點(diǎn)在一定角度內(nèi)（），由于其傾斜角度很小，在選擇執(zhí)行元件時，選擇液壓缸即可，不必選擇液壓馬達(dá)。4確定液壓系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù) 液壓系統(tǒng)的主要技術(shù)參數(shù)有壓力和流量，是選擇液壓元件及輔助元件等的參考標(biāo)準(zhǔn)。對于叉車的液壓缸技術(shù)參數(shù)的確定，首先要選定液壓缸的工作壓力，然后以此來確定缸的尺寸，進(jìn)而由速度確定流量。4.1起升部分的計算圖4-1 叉車起升簡圖Fig4-1 forklift lifting part chart 但本設(shè)計中，在起升過程，液壓缸受負(fù)載壓力，

33、為確保在其受壓狀態(tài)有足夠的強(qiáng)度，且能把貨物舉升到預(yù)定高度（3m），叉車設(shè)計必須考慮到活塞桿的長徑比。一般情況下長徑比不宜超過20:1。 為滿足提升高度要求，活塞桿的長度應(yīng)為3m，按照長徑比20:1設(shè)計，活塞桿直徑為0.15m此時液壓缸提升負(fù)載的有效面積為活塞桿面積（在計算液壓缸受力的時候，活塞上的孔可以忽略。）則有效作用面積變?yōu)椋?（4-1） 由工況分析起升過程，最大負(fù)載力為: （4-2）如果忽略壓力損失情況，則液壓系統(tǒng)所需壓力為： （4-3） 此壓力值過低，不符合液壓工作壓力的一般情況，無法充分發(fā)液壓傳動的優(yōu)勢。因此需要另選方案來確定液壓缸參數(shù)。 為此本設(shè)計增加一個傳動鏈和動滑輪機(jī)構(gòu)對起升裝

34、置進(jìn)行改進(jìn)。如下圖此設(shè)計可以使液壓缸行程減半，且可達(dá)到舉升重物的目的。由于動滑輪的作用，液壓缸行程減?。坏瑫r要求要達(dá)到舉升的目的，還需要使液壓缸的輸出力變?yōu)橹暗?倍。 圖4-2增加傳動鏈和動滑輪的起升裝置Figure 4-2 the lift device of the drive chain and the movable pulley基于以上分析，本叉車液壓系統(tǒng)主要技術(shù), 參數(shù)按如下步驟確定。4.1.1初選工作壓力 查閱資料知，我國3噸叉車液壓系統(tǒng)壓力由最初10MPa，到后來的行業(yè)組織聯(lián)合設(shè)計的14MPa，到現(xiàn)在已達(dá)17.5Mpa。據(jù)此結(jié)合下表初步選定工作壓力為12MPa。并以此作為確

35、定液壓缸的尺寸和其他參數(shù)。表4-1按主機(jī)的類型選擇液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件的工作壓力Table 4-1 working pressure of hydraulic system actuator according to the type of host設(shè)備類型 機(jī) 床農(nóng)業(yè)機(jī)械，汽車工業(yè)，小型工程機(jī)械及輔助機(jī)構(gòu)工程機(jī)械重型機(jī)械鍛壓設(shè)備液壓支架等船用系統(tǒng)磨床 組合機(jī)床齒輪 加工機(jī)床 牛頭刨床插床車床銑床鏜床研磨機(jī)床拉床龍門刨床工作壓力/MPa1.2 <6.32-42-5<1010-1616-3214-254.1.2液壓缸的主要參數(shù)計算 按之前的分析，系統(tǒng)工作壓力為；液壓缸所需輸出力為： （4

36、-4） 則此時液壓缸提升負(fù)載的有效面積為： （4-5）由此可得桿的直徑為: （4-6）此時，以長徑比驗算：>3m可知以此設(shè)計，滿足長徑比的要求。由液壓缸活塞桿外徑尺寸系列，選擇活塞桿。表4-2液 壓 活 塞 桿 外 徑 尺 寸 此 列Table 4-2 outside diameter of hydraulic piston rod420561605226318062570200828802201032902501236100280144011032016451253601850140查閱工程手冊，根據(jù)下表，參考本設(shè)計的工作壓力為12MPa，故選取此處 d/D取0.7；可得： D=d/0

37、.7=114mm表 4-3按工作壓力選取d/DTable 4-3 press the working pressure to select d/D工作壓力/5.05.0-7.07.0d/D0.5-0.550.62-0.700.7再根據(jù)下表液壓缸內(nèi)徑尺寸系列 選擇缸的內(nèi)徑為：D=125mm表4-4 液 壓 缸 內(nèi) 徑 尺 寸 系 列Table 4-4 inn er diameter series of hydraulic cylinder84012528010501403201263160360168018040020902004502510022050032110250在確定缸的桿徑尺寸后，由

38、公式： (4-7) -液壓缸的機(jī)械效率，通常取0.85-0.99可以得出: （4-8） 起升液壓缸的最大流量由液壓缸的有效面積和最大流速共同決定，由于動滑輪的作用，最大速度為叉車起升速度的一半，可得：；則最大流量: （4-9）再根據(jù)下表選擇液壓桿行程 1500mm 在動滑輪作用下，可以達(dá)到提升3000mm的高度。表4-5 液壓缸活塞桿行程第三系列Table 4-5 piston rod stroke third series24026030034038042048053060065075085095010501200130015001700190021002400260030003400380

39、04.2傾斜液壓系統(tǒng)的設(shè)計方案和技術(shù)參數(shù) 叉車的貨叉傾斜工作裝置的主要作用是使貨叉和門架繞其上的支點(diǎn)在一定角度內(nèi)（），由于其傾斜角度很小，在選擇執(zhí)行元件時，選擇液壓缸即可，不必選擇液壓馬達(dá)。門架傾斜機(jī)構(gòu)是利用傾斜油缸的伸縮運(yùn)動，使門架繞下部鉸點(diǎn)前傾或后傾，達(dá)到貨叉從水平位置向前或后傾斜一個角度，在可移式叉車和側(cè)面式叉車上門架需沿導(dǎo)軌移動。圖4-3傾斜油缸工作工況示意圖Fig. 4-3 diagram of working condition of tilting cylinder 當(dāng)叉車貨叉叉起貨物后，門架和貨叉是向里傾斜的，如上左圖所示；貨物運(yùn)送到預(yù)定高度后，貨叉在傾斜液壓系統(tǒng)作用下向外傾斜

40、，如右圖所示；放下貨物后，門架恢復(fù)垂直位置。 叉車液壓缸應(yīng)輸出的力取決于兩個因素，一個是門架和負(fù)載產(chǎn)生的傾斜力矩，另一個是液壓缸和門架的連接點(diǎn)到傾斜指點(diǎn)的距離。其示意圖如下，即決定于力矩T和距離r。圖4-5傾斜裝置示意圖Fig. 4-5 schematic diagram of tilting device已知傾斜力矩和距離： 所以傾斜液壓缸所需的輸出力： （4-10） 由傾斜液壓缸工作工況示意圖知液壓缸作用是單方向的，采用單作用液壓缸即可。同時為了使貨叉受力更還合理，工作更加平穩(wěn)安全，宜采用兩個單作用液壓缸并聯(lián)的方式。基于以上分析本部分執(zhí)行元件為兩個并聯(lián)單作用液壓缸。 當(dāng)采用如上方式則每個液

41、壓缸所需提供的作用力為總輸出力的一半。即: （4-11） 與起升部分初選工作壓力類似，此處仍選擇工作壓力為12MPa；當(dāng)叉取貨物時，貨叉后傾，工作腔為有桿腔，那么傾斜液壓缸有桿腔的面積為： （4-12） 其中 查閱資料，在此處取活塞桿直徑d與液壓缸內(nèi)徑D之比為0.7；由此可得出活塞的直徑即液壓缸內(nèi)徑D: （4-13） 按液壓缸尺寸內(nèi)徑系列選擇標(biāo)準(zhǔn)值選擇 D=50mm 同時按照液壓缸活塞桿外徑尺寸系列，選擇標(biāo)準(zhǔn)值d=36mm，此時，環(huán)形作用面積： （4-14） 其值大于之前之前的計算值，可知滿足設(shè)計要求。則油缸的最大工作壓力為： （4-15） 傾斜系統(tǒng)所需的最大流量出現(xiàn)在傾斜液壓缸的伸出過程中，

42、此時液壓缸無桿腔充滿液壓油，因此應(yīng)按照活塞端部一側(cè)計算，活塞面積用如下公式計算： （4-16）由已知的傾斜液壓缸工況分析知最大傾斜角速度： 則其線速度為： （4-17）在放下貨物，貨叉恢復(fù)垂直位置依靠兩活塞桿的推動,液壓缸所需總流量 （4-18） 在取貨物放下貨物這一整體過程中，傾斜液壓缸行程為： （4-19） 以上計算出了液壓起升部分的基本數(shù)據(jù)和傾斜部分的基本數(shù)據(jù)，據(jù)此就可以設(shè)計液壓系統(tǒng)的方案，進(jìn)而求其他液壓元件的型號等。 5擬定液壓系統(tǒng)原理圖 液壓系統(tǒng)原理圖的擬定主要分為三步。第一，確定系統(tǒng)的類型，第二，選擇液壓基本回路，第三，由基本回路組成液壓系統(tǒng)。 對于叉車液壓系統(tǒng)的擬定，叉車液壓缸的

43、輸出力，方向，流量，速度等均可以由壓力控制回路，方向控制回路，速度控制回路等實現(xiàn)，通過多種回路的設(shè)計及閥的選擇達(dá)到實現(xiàn)叉車動作要求的目的。5.1確定系統(tǒng)的類型 液壓系統(tǒng)分為開式和閉式兩種類型。開式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，有也能較好的冷卻沉淀，閉式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，易于保持空氣清潔，但散熱較差，回路復(fù)雜。 本叉車結(jié)構(gòu)相對簡單，不宜外設(shè)散熱機(jī)構(gòu)，故設(shè)計采用開式回路。5.2選擇液壓基本回路 據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的負(fù)載，速度和運(yùn)動形式確定組成液壓系統(tǒng)基本回路。本部分由起升和傾斜兩部分組成，將兩部分分別進(jìn)行回路設(shè)計。5.2.1起升系統(tǒng)回路設(shè)計 基于起升液壓缸計算部分的分析，系統(tǒng)采用單作用液壓缸差動連接，實現(xiàn)在上升過程中收到貨物

44、的負(fù)載力；在下降過程中依賴負(fù)載或活塞桿的自重，往返不對稱的直線運(yùn)動。并且本設(shè)計在活塞上鉆孔，使高壓油液可以充滿液壓缸的有桿和無桿腔，達(dá)到減省管路的目的。 由于叉車起升部分為垂直運(yùn)動，應(yīng)考慮采用平衡回路。防止貨物因自重快速墜落，同時還需要設(shè)置背壓原件，綜合以上考慮，本設(shè)計采取如下方案:圖5-1起升系統(tǒng)設(shè)計方案Fig 5-1 rising system design scheme 上圖方案是采用一種特殊的流量調(diào)節(jié)閥和在單作用液壓缸活塞上開設(shè)小孔實現(xiàn)差動連接的方式，本設(shè)計與普通溢流閥回路設(shè)計不同，最主要的是一下兩點(diǎn)：其一是本設(shè)計采用的流量控制閥是由負(fù)載的大小變化而變化，以閥口開閉度來控制流入缸的流量

45、，使缸的流量始終保持不變；負(fù)載大，開口也隨之變小，反之亦然。使負(fù)載始終受到平穩(wěn)的力，更加的安全。其二是當(dāng)下降時無負(fù)載，此時閥的開口很大，使液壓油直接溢流，減少能量損失。綜上可知，這一設(shè)計不但控制了下降速度，使叉車更安全，而且在有負(fù)載時不至于流量過大，導(dǎo)致管道危險。此外，此設(shè)計液壓缸無回油管路設(shè)計具有諸多優(yōu)點(diǎn)，在前文已有講述，此處不再贅述。5.2.2傾斜部分回路的設(shè)計由液壓叉車的實物圖知，液壓叉車一般具有兩個貨叉，分列兩側(cè)。因此從機(jī)械平穩(wěn)性方面考慮，最好采用雙缸執(zhí)行，分列兩側(cè)，即可以使叉車貨叉受力平穩(wěn)（若是一缸執(zhí)行傾斜部分，放置中間；可能會產(chǎn)生受力不均，叉車桿扭曲發(fā)生形變）。因此本設(shè)計采用雙缸作

46、為執(zhí)行元件，雙缸并聯(lián)；共同工作。對于閥的選擇，設(shè)計需要一個背壓閥，基于以下考慮：當(dāng)舉升至目的高度，貨叉在前傾過程中，由于貨物重力分力作用，傾斜液壓桿由輸出力變?yōu)槭軌浩攘?，很可能出現(xiàn)快速復(fù)位的問題。另外，進(jìn)油腔也可能因壓力突然變化（減小），產(chǎn)生氣穴的問題。因此，設(shè)計加入一個背壓閥是必要的。所以綜合以上設(shè)計如下圖。圖5-2傾斜系統(tǒng)設(shè)計方案Figure 5-2 tilt system design scheme5.2.3兩部分方向控制的設(shè)計 本設(shè)計有兩部分執(zhí)行元件，即起升與傾斜部分，因此可采用兩個普通三位四通手動換向閥控制方向。此處控制閥均可選取標(biāo)準(zhǔn)的三位四通滑閥。圖5-3換向閥回路設(shè)計Figure

47、 5-3 reverse valve circuit design5.2.4系統(tǒng)的供油問題方案 本設(shè)計的預(yù)想是電機(jī)帶動泵，泵給傾斜和起升部供油，兩部分一般不同時工作。由之前的計算可知起升部分的流量遠(yuǎn)大于傾斜部分，因此采用普通泵供油會造成較大的浪費(fèi)，因此本設(shè)計采用雙聯(lián)泵前后泵流量不同。前泵給流量大的起升缸供油，小泵給傾斜缸供油。兩個齒輪泵分別與兩個三位四通閥相連，為使液壓泵在工作裝置不工作時處于卸荷狀態(tài)，兩個換向閥應(yīng)采用M型中位機(jī)能，這樣可以提高系統(tǒng)的效率，減少浪費(fèi)。5.3由基本回路組成液壓系統(tǒng) 首先選擇和擬定液壓系統(tǒng)主回路，然后加入必須的輔助回路，之后把各種回路綜合，加入必要的輔助原件及裝置，

48、構(gòu)成系統(tǒng)原理圖。 綜合以上起升部分，傾斜部分及方向控制油路選擇，3噸叉車液壓系統(tǒng)設(shè)計原理圖如下：其中圖（5-4）的設(shè)計方案是單泵通過三位六通閥分別作用于起升和傾斜部分，理論上是可以的，但是實際上傾斜部分的流量相較于起升部分相當(dāng)?shù)男。ㄓ珊竺娴挠嬎阒鹕糠值牧髁渴莾A斜部分的近40倍）；如果采用單泵作用會造成浪費(fèi)，故不采用。圖5-4 叉車工作裝置液壓系統(tǒng)原理圖（原始方案）Fig. 5-4 schematic diagram of the hydraulic system of forklift truck (original scheme)1-大流量泵 2-小流量泵 3-起升安全閥 4-傾斜安全閥

49、 5-起升換向閥 6-傾斜換向閥 7-流量控制閥 8-防氣穴閥 9-起升液壓缸 10-傾斜液壓缸 11、12-單向閥圖5-5 叉車工作裝置液壓系統(tǒng)原理圖（最終方案）Fig. 5-5 schematic diagram of hydraulic system for forklift truck (final plan)6液壓元件選擇 液壓元件的選擇首先是選取液壓元件的類型，其次是計算出元件需要承擔(dān)的流量及壓力；最后根據(jù)型號，規(guī)格在不同廠家選出最合適的標(biāo)準(zhǔn)原件。6.1液壓泵的選擇 液壓泵站是液壓系統(tǒng)的重要組成部分（動力源）它向液壓系統(tǒng)提供一定的壓力和流量的工作介質(zhì)。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。由此可知本設(shè)計選用結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，自吸性能較好的雙聯(lián)齒輪泵即可。雙聯(lián)齒輪泵是依靠泵缸與嚙合齒輪間所形成的工作容積變化和移動來輸送液體或使之增壓的回轉(zhuǎn)泵。雙聯(lián)齒輪泵壓力完全取決于泵出處阻力的大小。 液壓泵的規(guī)格型號的選擇主要根據(jù)液壓泵的額定壓力及流量等參數(shù)選擇，而額定壓力及流量可以通過由執(zhí)行元件最大工作壓力和流量確定。液壓泵的最大工作壓力pp （6-1） 式中：液壓缸最大工作壓力；從液壓泵出口到液壓缸總的管路損失。其中對于管路簡單、流速不大的，取=（0.2-0.5）;管