2t叉车工作装置总体设计【三级门架】【含CAD图和说明书】

2t叉车工作装置总体设计【三级门架】【含CAD图和说明书】,三级门架,含CAD图和说明书,叉车,工作,装置,总体,设计,三级,CAD,说明书 大 连 交 通 大 学 2004 届 毕 业 设 计 目 录 1.叉车的工作装置总体设计： 3 2.方案设计 4 2.1门架级数的确定 4 2.2自由提升的确定 5 2.3门架结构 5 2.3.1门架 6 2.3.2升降架 7 2.3.3链条 7 2.3.4油缸 8 2.3.5运动原理 9 2.3.6.油泵 10 2.3.7.滚轮 11 3.叉车装置的设计计算 12 3.1.门架计算 12 3.1.1货叉架 12 3.1.2.内门架 13 3.1.3中门架 13 3.2.叉车稳定性计算 14 3.2.⒈叉车满载、门架直立时、叉车纵向稳定性。 14 3.2.2．叉车满载，门架后倾，叉车稳定性校核: 15 3.2.3.叉车满载码垛，门架后倾，横向稳定性校核。 16 3.2.4．叉车空载行驶，门架后倾，叉车横向稳定性校核 17 3.3.工作性能计算 19 3.4.确定油缸规格 20 3.4.1.确定起升缸的规格 20 3.4.2.确定提升缸的规格 21 3.5.起升速度，下降速度的计算 22 3.5.1起升速度 22 3.5.2.下降速度 22 4.叉车三级门架工作程序混乱问题探讨 23 4.1三级门架正常的工作程序的要求： 23 4.1.1当门架在做上升的运动时： 23 4.1.2当门架作下降运动时： 24 4.2．三级门架工作程序混乱的几种现象及其后果。 25 4.2.1当门架做上升运动： 25 4.2.2当门架做下降运动： 25 4.2.3其它情况 26 5.叉车选择的主要因素 26 6.现代叉车的发展趋势与未来发展趋势 27 6.1我国叉车行业的发展历程和现状： 27 6.2国内外市场分析与预测： 27 6.3现代叉车的发展趋势： 28 6.3.1产品的系列化和多样化 28 6.3.2. 绿色化推动叉车技术的发展 28 6.3.3工业造型设计 28 6.4未来叉车发展趋势： 28 7.结论 30 谢辞 31 参考文献： 32 附录：外文翻译资料 1.叉车的工作装置总体设计： 叉车的技术参数主要是说明叉车的结构特征和工作性能。叉车的技术参数分性能参数，尺寸参数和重量参数三种。 属于性能参数的有： 额定起重量，载荷中心距，最大起升高度，门架倾角，最大起升速度，最大行驶速度，牵引力，最大爬坡度，最小转弯半径，直角堆垛的最小通道宽度，90交叉通道宽度等。 属于尺寸参数的有： 最小离地间隙，轴距，前后轮距，外形尺寸等。 属于重量参数的有： 自重，桥负荷等。 3吨叉车3级门架全自由提升工作装置总图。 (如图1所示) 本叉车主要技术参数如下： 额定起重量： 2000 Kg 载荷中心距： 500 mm 最大起升高度： 4500 mm 自由起升高度： 1383 mm 整车高度不大于： 2300 mm 整车宽度： 1225 mm 前桥空载的重量： 1790 Kg 后桥空载的重量： 2535 Kg 空载时前轮的轮胎半径： 345 mm 空载时后轮的轮胎半径： 260.5 mm 整车重心距前桥： 1008 mm 整车重心距地面： 724 mm 前悬： 485 mm 门架倾角： 前/后 6/12 起升车辆的基本型式和额定起重量系列。根据中华人民共和国机械行业标准。JB/T 7313——94 确定如下： 起升车辆分为：堆垛用车辆和非堆垛用车辆 堆垛用车辆分为：平衡重式叉车，前移式叉车，插腿式叉车，托盘堆垛车，平台堆垛车，操作位置可升降车，侧面式叉车，越野叉车，侧向堆垛车，三向堆垛车，伸缩臂叉车，跨车， 非堆垛用车辆：托盘搬运车，平台搬运车，非堆垛跨车， 额定起重系列：起升车辆的额定起重量系列为：0.20，0.25，0.32，0.40，0.50，0.63，0.80，1.0，1.25，（1.5），1.6，（1.75），2.0，（2.25），2.5，（2.75），3.0，3.5，4.0，4.5，5.0，5.5，6.0，7.0，8.0，9.0，10.0，12.0，14.0，（15.0），16.0，18.0，20.0，22.0，25.0，28.0，32.0，37.0，（38.0），42.0 单位：t 注：括号内的数值不优先选用 2.方案设计 本方案设计的叉车为内燃平衡重式叉车。它是使用最广泛，用量最大的一种叉车，用于室内外装卸，搬运操作。 2.1门架级数的确定 目前，国内外4—4.5米以上高起升叉车，门架级数有两种。一种是二级门架，另一种是三级门架。 首先，我们出了在保持门架滚轮距不变的状况下，两种不同形式门架各项数据对照表。 门架级数 最大起升高度 （mm） 整车高度 (mm) 前悬距 (mm) 自由行程 (mm) 结构 价格 成本 二级 0300 2040 483 300 简单 低 低 三级 4500 2300 500 1383 较简单 较低 较低 表 1 以上表可以看出，如采用二级门架，则叉车外形高度尺寸偏大（与三级门架比较），如果叉车要求的起升高度很大，在这种情况下，就考虑具有外，中，内三节门架的必要性。 在由三节门架组成的工作装置中，外门架和车架联结，中间门架和内门架都可以上下伸缩，货叉的最大起升高度可达7—8米。目前在由三节门架组成的工作装置中，主要有两种不同的构造形式：部分自由起升和全自由起升。 2.2自由提升的确定 自由起升国内外也有两种形式。一种是部分自由提升，另一种是全自由提升。 由于部分自由提升形式叉车，自由提升部分很少，在底矮的厂房内，无法满足装卸需要，故一般中吨位叉车不采用。而全自由提升式叉车，又叫工作自由起升，具有全自由起升的叉车，能够在不低于叉车总高（内门架不伸出）的净空下码垛作业。也就是说，只要叉车能开进去的地方，就能码到与叉车高度大致相等的位置。这对在车，船和集装箱内，以及其他净空小的地方作业，是十分可贵的，也就是目前国外叉车发展的趋势。因而设计中选择了全自由提升形式。 2.3门架结构 它的工作组成是由：门架，一个柱塞缸，两个单作用活塞缸，限速阀等构造简图如下： （1）是不工作状态 （2）是起升到最大高度状态 图 2 图 3 1.升降架 2.柱塞缸 3.滚子链 4.内门架 5.板式链 6.中门架 7.活塞缸 8.外门架 柱塞缸布置在内门架上，柱塞杆的下端不是固定在外门架上，而是固定在中门架的下横梁上，活塞缸座在外门架上，上部顶在中门架上。在第一套滑轮组中，链条的一端连接在叉架上，链条绕过装在油缸外缸筒上的滑轮后，另一端固定在内门架下端。在第二套滑轮组中，链条的一端固定在内门架的上端，链条向下绕过中间门架下端的滑轮后，另一端固定在外门架的上端。具体各部简介如下： 2.3.1门架 门架通常是由内门架，中门架，外门架组成。内，中，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，形成型或各种封闭形状的框架。外门架的立柱大多为槽形截面，内门架的立柱截面形式较多，有槽形，工字形和其他异形形状。 门架的钢材选用通常为低合金结构钢，这类钢的合金元素总质量分数《5%，旧时的标准为牌号是16Mn的金属，国标为GB1591—88，现在则改用标准为牌号是 Q345—A的金属，国标为GB/T 1591—1994，钢的牌号是由代表屈服点的字母，屈服点的数值，质量等级的符号，脱氧方法符号等四个部分按顺序组成。Q345—A 为》345Mpa，Q345的主要用于船舶，锅炉，压力容器，石油储罐，桥梁，电站设备，起重运输机械及其他高载荷的焊接机构件，综合力学性能好，焊接性，冷热加工性能和耐腐蚀性能好。 如： Q——钢材屈服点“屈”字汉语拼音的首位字母； A，B，C，D——分别为质量等级； 2.3.1.1外门架 外门架下部焊有一横梁，用于支承三级门架升降机构，该横梁置于驱动桥壳体上，可绕壳体回转。外门架中部焊有倾斜油缸支座，当倾斜油缸的活塞杆伸缩时，升降机构绕驱动桥中心回转，实现前倾后倾。在下横梁体上方，左右各焊有一个碗形座，支承行程为1米7的单作用活塞式起升缸。外门架上方两侧，各装有一组小滚轮，用于中门架导向。 2.3.1.2中门架 中门架中部焊有一横梁，用于固定油管滑轮架。在中门架下端两侧，各装有一组小滚轮，二组大滚轮，使中门架在外门架中做滚动升降。大滚轮与外门架槽形钢腹板接触，可防止中门架的横向歪斜。 2.3.1.3内门架 内门架底部焊有一碗形座，用于支承行程为1米的柱塞缸。内门架下部两侧各装有两组大滚轮，一组小滚轮，使内门架在中门架内作滚动升降。大滚轮与中门架槽形钢两翼板接触，可防止内门架纵向歪斜。内门架中部焊有一横梁，用于固定柱塞缸。 2.3.2升降架 升降架是属于叉车属具中的部分，属具在叉车装配时要注意安装等级必须相同。世界各国对叉车货叉架的标准均采用ISO 2328——1993《叉车挂钩型货叉和货叉架的安装尺寸》。升降架选用三吨两级门架叉车的。我国各叉车厂生产的个吨位货叉架严格按标准设计，货叉的尺寸查得，国标为GB/T——5184，因此，在选择属具时，只要使所选的安装等级与货叉架的安装等级相同，那么叉车与属具的安装匹配是没有问题的。 2.3.3链条 链条是支承叉架和货物的重量并带动叉架运动的重要挠性件。由于链条具有相对伸长率低，滑轮直径小，承载能力大的优点。 叉车的链条主要是板式链和套筒滚子链两种。 在本装置中，有两套链条，其中一套为单列套筒滚子链 GB1243——76链条TG444——39 另一套为板式链DB254——266 链条为2597 链条的一端与叉架相连，另一端固定在外门架的横梁或起升油缸的缸筒上。通过比较可知，在后一种方案中，链条的拉力可使缸筒对外门架底部横梁的压力减小一半，但是链条拉力对缸筒偏心作用所产生的附加弯矩，将使缸筒和活塞杆向门架前倾的方向转动。在这种情况下，油缸的导向套和活塞杆将受横向力的作用，使门架的刚度和强度受到不利的影响。 图 4 三级门架 1.多板式链条 2.内门架 3.中门架 4.外门架 5.套筒滚子链条 6.货叉架 2.3.4油缸 2.3.4.1 柱塞式升降缸选用CSG90.792——00规格油缸 （如图5所示） 2.3.4.2 单作用活塞缸选用3.0TCMS——4500B——OO/ZY规格油缸 大多数叉车起升油缸都选用单向作用柱塞式液压油缸。因为这是由于起升油缸的位置处于垂直或近似垂直的状态，因此变可能又单向作用的油缸实现升降重载。这种油缸当油泵向它压入高压油时，货物被举升。当油泵停止供油并通过分配阀将油缸直接与油箱沟通时，此刻在货物，叉架，内门架及柱塞本身重量的作用下使货叉下降，重载下落。这时油缸内的油液将被压回到油箱中。 柱塞式油缸，由于柱塞表面不需要与油缸内壁项接触，其密封依靠油缸头的密封圈，所以油缸的内壁的加工精度低，甚至在采用无缝钢管做缸体时，内壁可以不予加工。这样就大大简化了制造工艺，降低了成本。但是与活塞缸相比较，柱塞油缸的结构不够紧密，轮廓尺寸较大，是其缺点。 结构部分的设计难点在于，油管的固定和油缸的选取。例如固定在中门架上的滑轮架的设计，既要考虑滑轮运动静止后的位置，是否与其它件干涉，又要考虑，滑轮是否达到所须的行程。同时还要有一定的调整量。对与油缸的选取我做了大量的工作，经研究，分析之后，认为这两种规格是最佳的方案，对于活塞缸考虑的通用性，及经济性选用原车型的。而柱塞缸的选取，就成了主要问题。如果直径选大，则安装困难，且司机的视野不好。如果选小，则须增加一控制阀，将使油路变的复杂。其次，假如假如将柱塞缸选为活塞缸，须在增加一套油管用的滑轮机构。最后经过认真分析，计算确定选用这两种规格最为合理。（计算在后） 2.3.5运动原理 货物起升时，油泵输出的压力油通过柱塞杆空心油道，先从油空流入空心活塞杆内腔，在从另一孔流入外缸筒内部。在油压的作用下，外缸筒上行，带动叉架起升，当外缸筒的下缸盖与活塞贴靠时，叉架移动完全部自由起升高度。此后，空心活塞杆连同缸筒，带着叉架，顶着内门架一道起升。 也可以这样认为。门架起升时，从分配器来的高压油经限速阀进入柱塞缸活塞缸的大腔。由于设计计算及结构布置使的柱塞缸所承受的负荷比活塞承受的负荷小，（计算在后）柱塞缸首先运动，压力油使得柱塞杆外伸，推动套筒滚子链上的滑轮架，链条，带动升降架在内门架中起升。待柱塞杆升到顶点，柱塞缸充满油后，活塞缸继续动作，进入活塞缸大腔的压力油推动活塞杆外伸，使得中门架上升，由于多板链条滑轮组的作用，带动内门架，货叉架一起上升。 在该系统回油时，同样由于活塞缸所承受的负荷比柱塞缸承受的负荷打，而门架下降依赖负荷，所以活塞缸先降。由此完成门架的起升，下降运动。 图 6 油路示意图 1．链轮 2固定在内门架 3．固定在外门架 4。下降限速阀 2.3.6.油泵 在叉车的液压传动装置，一般都包括以下四个部分： 一. 动力机构：油泵，用以将机械能传给液体，造成液体的压力能。 二. 执行机构：包括油缸或油马达，它们把液体的压力能转换为机械能，输出到工作装置上去。 三. 操纵机构：又称控制调节装置。通过它们来控制和调节液流的压力，流量（速度）及方向，以满足叉车工作性能的要求，并实现各种不同的工作循环。该部分包括分配阀，节流阀和安全阀等部件。 四. 辅助装置：包括油箱，油管，管接头，滤油器等。 在叉车的液压系统中，大部分使用容积式油泵，这种油泵是通过一个封闭空间的容积变化达到吸油和压油。这种泵的吸入口和压出口总是在泵内被隔开，每转所输出的工作油液体积由泵的几何尺寸来决定。这样，如果泵的密封良好，漏液很小时，那么不论输出的油液遇到多大的阻力（即不论泵的负载多大）泵每转所输出的油液体积不变，即在泵的转速一定时，泵的流量不变。 在叉车液压系统中，液体流量一般不大，压力较高，同时要求泵的结构紧凑和轻便，因此主要采用齿轮泵。叉车事使用的齿轮油泵主要零件是一对互相啮合的外齿轮。其工作原理如下：齿轮泵中的封闭空间是两个齿轮与壳体所形成的两个封闭空间当齿轮泵的齿轮转动时吸油腔的空间体积从小变大从而形成真空，油液变被吸入，而压油腔的空间的体积从大变小，而将油液压入压力油路中去。 我国叉车上目前一般均采用CB型齿轮油泵。本叉车系统选用CBT——F430型号。 齿轮泵在使用时一般会出现困油现象和泄漏现象。为了消除困油现象，可在与齿轮端面接触的壳体上开出泄除困油的沟道。为了减少齿轮泵的泄漏，主要采用轴向间隙的液压补偿方法解决，即采用可以浮动的轴承座圈或轴承套，并将压力油引到轴承座圈或轴承套的外端，这些压力油将轴承座或轴承套压向齿轮的端面，压力越高，压的越紧，轴向间隙越小，因而减小泄漏。 2.3.7.滚轮 在叉车的起升系统中（即门架），为使其升降灵活，滑移平稳，运行阻力小，运行侧间磨耗小，在内，外门架，货叉架和起升油缸之间装有各种的滚轮和链轮，我国的叉车事业对于这些专用的滚轮的设计和制造，大致经历了如下的四个阶段： 第一阶段（60年代初）：其滚轮由轮壳内装铜套组成，其缺点是，压力大，注油困难，润滑不良，磨耗快，阻力大。 第二阶段（70年代）：采用轮壳内装有标准的滚动轴承，其缺点是滚轮的外径和宽度偏大，由于受门架型钢尺寸的限制，难于选到合适的饿滚轮轴承，在此阶段，叉车使用的滚轮的承载的能力偏低，寿命短，成本高。 第三阶段（70年代末—80年代初）：联合通行设计的叉车，通过对进口叉车的调查研究，自行设计与制造非标准的滚动轴承，直接作为滚轮使用在叉车上，产生较大的经济效益。但由于缺乏经验，所设计的轴承内圈，外圈和密封装置未按标准的轴承零件套用，再则由于其产量小，导致专业的轴承厂不愿定货。 第四阶段（80年代—至今）：由于改革开放的指引下，国内主要的叉车厂，相继引进国外叉车的先进制造技术。通过对这些技术的消化和吸收，找到了设计叉车用的滚动轴承的方法。 但要值得注意的是，叉车专用滚轮为易损件，叉车使用一段时间后，滚轮的外径缩小，而门架槽钢的内槽宽度扩大从而间隙扩大。 叉车滚动轴承的制造问题。叉车专用的滚动轴承的品种规格多，而社会对叉车的需求远比汽车少，纵所周知，专业轴承厂的生产品种少而且专业化的程度高，需要较高的批量才能接受定货。此问题在发达国家也出现过，其处理的办法是： 1. 叉车制造厂，自制外圈，送到轴承厂组装成轴承。 2. 叉车制造厂，自办小型轴承厂，自制外圈，向轴承厂购买其他件。自行组装。 国内的轴承厂规模小，生产的自动化程度低，叉车专用轴承的问题容易解决。若国内的叉车门架钢的型号统一，专用滚轮的累计需求增多。专用滚轮的制造与售价问题会更好的解决。将会产生巨大的社会经济的效益。 而在实际过程中，通过调整垫调整侧滚轮与滚动面之间的间隙，可实现滑架，内，中，外门架之间的侧向间隙控制。如果这间隙太小，上下移动时会发生卡死现象。如果间隙太大，门架起升到最大高度时会影响整车的稳定性。滚轮与滚动面之间，也会发生撞击，从而加速了门架与滚轮之间的磨损。进口型钢门架与滚轮的饿接触面是平直的，接触条件比较好。国产型钢的轨道面与滚轮外缘是斜面接触，因此，滚轮与门架的滚动面之间的间隙更为重要，也更为困难。比较理想的纵向滚轮与滚动面之间单边间隙不大于1.8 mm,侧向滚轮间隙不大于0.5 mm. 3.叉车装置的设计计算 3.1.门架计算 3.1.1货叉架 货叉架正滚轮的荷重 P= h= 350 mm h: 货叉架滚轮中心距 ａ= 667 mm a: 货物重心到滚轮水平距离 a= 120 mm a: 货叉架重心到滚轮水平距离 G= 200 Kg G: 货叉架总重 Q= 2000 Kg Q:叉车额定起重量 P==1940Kg 3.1.2.内门架 内门架正滚轮的荷重 P= h= 300 mm h: 内门架大滚轮水平中心距 a= 695 mm a: 货物中心到滚轮水平距离 a= 28 mm a: 柱塞缸和内门架重心到滚轮的水平距离 G= 200 Kg G: 柱塞缸重 G= 208.33 Kg G: 内门架重 a= 148 mm a: 货叉架重心到滚轮水平距离 P==2385Kg 3.1.3中门架 中门架正滚轮荷重 P= a= 723 mm a: 货物中心到滚轮水平距离 a= 176 mm a: 货叉架重心到滚轮水平距离 a= 56 mm a: 柱塞缸和门架重心到滚轮水平距离 a= 28 mm a: 中门架重心到滚轮水平距离 G= 258 Kg G: 中门架总重 h= 300 mm h: 中门架滚轮中心距 P==2520Kg 3.2.叉车稳定性计算 稳定性是保证叉车安全作业的必要条件。由于货叉上货物的重心位于叉车纵向的车轮支承底面之外，叉车有可能在纵向丧失稳定，向前倾翻。当叉车转弯过急，或在斜坡上转弯或高速行驶时转弯，都有可能使叉车丧失横向稳定性，向一侧翻倒。因此，为了保证叉车的安全作业，必须使叉车具有必要的纵向稳定性和横向稳定性。 3.2.⒈叉车满载、门架直立时、叉车纵向稳定性。 设叉车满载、门架直立时叉车重心距前轴距为，高为： 则：= 忽略起升3m后叉车重心的变化 则：= 图 7 前轮轮胎半径为345mm（空载） 故门架直立时，叉车的重心位置是 距前轴距 =1008mm 距地面高 =724mm 式中： G —— 叉车自重 G = 4548 Kg Q —— 叉车载重 Q = 2000 Kg C —— 叉车前悬 c = 485 mm B —— 载荷中心距 b = 500 mm 代入公式后得 : a = 399 h = `1877 tg = =0.21% 叉车满载﹑门架直立﹑叉车纵向稳定性满足要求。 3.2.2．叉车满载，门架后倾，货叉上平面距地面300mm,叉车全速行驶，受制动力和惯性力的作用时，叉车稳定性校核: 叉车合成中心距前轴距a: a = 式中： —— 门架后倾角 = 12 S —— 货叉上平面距地面的高度 S = 300 mm r —— 门架满载前轮静力半径 r = 311 mm 将数代入式中： a= =448.64 mm 叉车合成中心高h: h= = =999.27 mm tg === 0.449 >0.18 叉车满载，门架后倾，货叉上平面距地面300mm全速行驶叉车纵向稳定性满足要求 注：在纵向稳定性计算中。 在静止时，根据我国叉车标准对纵向静稳定的要求，起重量在5吨以下的叉车： tg=＞0.04 式中： a —— 叉车合成重心至前桥中心线的水平距离； h —— 叉车合成重心至地面的高度； 在运动时，我国叉车标准规定，叉车纵向稳定实验的平台倾角为18。 倾角为18计算叉车的纵向动稳定性时，在不考虑轮胎变形影响的情况下，必须满足以下条件： tg =﹥0.18 式中： a —— 叉车合成重心至前桥中心线水平距离； h —— 叉车合成中心至地面的垂直高度； 3.2.3.叉车满载码垛，门架后倾，货物上升到最大高度时，横向稳定性校核。 合成中心距前轴距a = 式中： H —— 最大起升高度 H = 3000 mm a = =702.65 mm h= = =2254 前轮距 M = 1000 轴距 L = 1700 将叉车看成是三点支撑 e =(l-a)sin≈ 505.68 合成重心至三点支撑平面的高度h h =h’ -r 式中r为叉车满载时后轮轮胎半径 r = 282mm h≈ 2254-282 =2137.45 图 8 ≈ =0.237 ＞0.06 叉车满载码垛，门架后倾起升到最大高度时横向稳定性满足要求 3.2.4．叉车空载行驶，门架后倾，货叉上平面距地面300mm时，叉车横向稳定性校核 忽略空载时门架后倾引起的变化，认为此种状态的叉车重心位置与空载门架直立时相同。即： a = 1008 mm h = 724 mm e =(l-a)sin = 350.83 (mm) h =h-r 式中r为空载时后轮半径 r = 260..5 mm h =724-260.5 =569.5 mm 叉车最大车速V = 20 km/h (15+1.1V) ％ = 43％ = 0.616 ﹥ 43％ 因此空载行驶，门架后倾，叉车横向稳定性合格。 备注：在横向稳定性计算中。 叉车满载码垛时的横向稳定性，我国叉车标准规定，叉车满载码垛时的横向稳定性实验，平台倾角6％，在不考虑轮胎变形的影响，必须满足以下条件： tg =≥0.06 叉车空载行驶时的横向稳定性，我国叉车标准规定，叉车空载行驶时的横向稳定性实验，平台倾角为（1.5+1.1v）100％,v为空车最高行驶速度，公里/小时，在进行该项稳定性计算时，如果不考虑轮胎变形的影响，应该满足以下条件： tg=≥(15+1.1V)100% 在式中 e=(L-a)sin 其中 L为叉车轴距； a为叉车重心至前桥中心线的水平距离； 为横向倾复轴线与叉车纵轴的夹角， = tg h——叉车重心至重力作用线与横向倾复基准平面的交点间的距离 h =h –r 在此 h 为叉车重心至地面的垂直高度; r为后轮半径； a,L与前相同 小结 1. 叉车稳定性的计算状态 (1) 在叉车满载码垛时的纵向稳定性： 计算状态:叉车在水平面上静止不动,门架直立,货叉满载起升到最大高度,叉车受到重力作用. (2) 叉车满载行驶时的纵向稳定性： 计算状态:门架后倾,货叉满载并高出地面约300毫米,叉车在平道上全速行驶制动,叉车受制动惯性力和重力作用. (3) 叉车满载满垛时的横向稳定性： 计算状态:货叉满载,起升到最大高度,门架后倾,叉车在平地上码垛,低速转弯,或在侧面斜坡上静止不动,或在平地上受侧向的正常风力作用. (4) 叉车空载行驶时的横向稳定性： 计算状态:叉车空载,门架后倾,货叉离地300毫米,叉车在平面上高速转弯． 从叉车的四种状态的稳定性计算式可以看出： (1) 降低叉车的重心高度,对叉车的纵向和横向稳定性都有利． (2) 叉车的重心越靠后,纵向稳定性越高,但横向稳定性越底． 2.轮胎变形对叉车横向稳定性的影响： （1）. 径向变形的影响 在倾翻过程中，处于低侧前轮负荷逐渐增加．失稳开始时，高侧的轮胎轮胎负荷为０，而处于低侧的轮胎轮胎负荷达到最大值，变形量也为最大值．由于轮胎径向变形，使叉车的横向稳定角将减小，使叉车的稳定度减低，不利于叉车的横向稳定． 　　　（2）.轮胎横向变形的影响 　　叉车位于横坡上时，轮胎由于侧向力产生侧向变形，使整车重心更接近于倾翻轴线，而不利于横向稳定性． （3）.轮胎切向变形的影响 当轮胎传递扭距时，切向力将使轮胎产生切向变形，使重心至新的侧轴线之距离响应的缩短，横向稳定角相应的减小。 通过上述讨论，可见轮胎变形影响叉车的横向稳定性。 根据中华人民共和国国家标准。平衡重式叉车稳定性基本实验 （如表2所示） 3.3.工作性能计算 工作油泵压力P的决定 P= P=2（Q+G）+G+G+G+G 式中： Q = 2000 Kg 叉车额定载重量 G = 200 Kg 叉架总重 G = 208.33 Kg 内门架 G = 258 Kg 中门架 G = 86.2 Kg 活塞与活塞头部重 G = 48.9 Kg 链条 从上式门架计算可得： 叉架在内门架上产生的支反力R: R= 1940 Kg =19012 N 叉架，内门架在中门架内产生的支反力R： R= 2385 Kg=23373 N 叉架，内门架，中门架在外门架内产生的支反力R： R = 2520 Kg=24696 N 由支反力产生的阻力F： F = W （R+R+R）=0.02（19012+23373+24696）=1294.18 N =132.06 Kg P= 2（2000+200）+208.33+258+86.2+48.9+132.06=5133.5 Kg 3.4.确定油缸规格 3.4.1.确定起升缸的规格 根据国内外实验资料推荐，三吨叉车液压系统，从油泵至起升油缸入口上的管径损，包括沿程损失，局部损失，分配器损失为12——15Kg/cm,为1.18MPa～1.47MPa，现取平均值为13.5Kg/cm，为1.32Mpa。 故液压系统工作压力P=+13.5 由系统压力标准要求得在满载门架垂直以安全速度起升时，起升油缸要P 13Mpa。所以由此来确定如何选择油缸的规格。 11.68 因为Ｐ= A为起升缸的活塞面积 2A为双缸的活塞面积 所以 2A43.07 cm A=21.54 d52 mm 查油缸标准得 选用油缸型号为3.0TCMS—4500B—00/ZY 起升缸直径φ56 mm 活塞杆直径φ45 mm 活塞行程1452.5mm 油缸安装距 1739 mm 计算起升油缸的油压： A===24.6 cm 双缸的活塞面积为： 2A=49.23 cm 起升油缸的油压为P==10.22 Mpa 3.4.2.确定提升缸的规格 因为是柱塞缸先起带动叉架运动 所以柱塞缸的油压应小于活塞缸的油压。由此以知得它们相差的油压差大致在2.75～3之间。所以柱塞缸的油压为10.22-3=7.22Mpa 在忽略阻力的情况下， 提升缸上的受力为： P=2（Q+G）+G+G+G=2（2000+200）+208.33+86.2+48.9 =4743.43 Kg =46485.614 N 式中：Q，G，G,G,G由上式可知。 提升缸的油压P= A64.38 cm 柱塞缸的面积为：A= 所以 d90.24 mm 又因为P 13Mpa 所以 d 67.5 mm 综上所述 取柱塞缸的型号为 CSG90.742—00规格 提升缸的直径为φ100 mm 杆径为 φ 90 mm 行程为 792 mm 安装距为1039 mm 计算提升缸的油压： A===63.61 cm 提升缸的油压为：P===7.30 MPa 3.5.起升速度，下降速度的计算 本叉车的齿轮泵选用合肥长源液压件股份有限公司的产品。 齿轮油泵的型号为CBT—F430 其实用参数如下： 油泵排量 30 ml/r 额定压力为 20Mpa 转速为 2650 转 即 ： Q=30 ml/r P=20 Mpa n= 2650 依据上述油泵计算货物起升及下降速度： 3.5.1起升速度 发动机最高转速为2650转，在满载起升时，发动机转速降低，大约降低200转，现定为满载起升时发动机的转速为2400转。设油泵的容积效率为0.9，则油泵泵油量q: q=30ml/r2400r/min0.9=64800 cm/min 油缸起升速度V： V===1316 cm/min 货叉起升速度V： V=2V=21316=2632 cm/min =439 mm/s 为了保险起见， 任务书中规定起升速度V〉380 mm/s 当货物空载上升时与满载时相同 为439 mm/s 3.5.2.下降速度 本叉车采用XSF—F16L—3T——G限速阀，该阀在叉架下降时的流量q=55L/min 货叉下降的速度V V=2=467 mm/s 下降速度满足标准要求。 4.叉车三级门架工作程序混乱问题探讨 三级门架叉车在试制的过程中，普遍的碰到一个技术难点，是其工作的装置的运动程序如何能依照原始的设计方案的工作程序正常的实施。一般都会出现种种的混乱的现象。严重的影响了三级门架正常的工作及使用。 4.1三级门架正常的工作程序的要求： 4.1.1当门架在做上升的运动时： （1）内门架在做上升运动前，（如图9所示）货叉落地，内，中，外三门架齐平。 （2）门架刚开始作上升运动时（如图10所示 ） 图 9 这时中间油缸先行上升运动，使货叉架及滑架上升。 而两侧 的缸不动，使内，中，外门架之间，无相对上升运动。与此同时，货叉架及滑架实现自由提升。 （3）待滑架及货叉架实现全自由提升后，这时中间缸停止上升运动。而由两侧缸开始实现上升运动，带动内门架，（包括内门架内的货叉及滑架）以及中门架同时实现上升运动。（如图11所示）但内门架（包括货叉及滑架）的上升速度，比中门架的上升速度要快一倍。（图为链条和链 图 10 轮的作用。） （4）继续上升到最高的位置，这时内门架处于最高位置。（滑架及货叉架在内门架的最高位置，中门架处于中间的位置。而外门架仍在原地不动 。（如图12所示） 图 12 4.1.2当门架作下降运动时： （1）.两侧缸先行下降，带动内门架和中门架同时下降，这时，因为中间缸未行下降，所以滑架及货叉，仍挺在内门架的最高处。由于链轮及链条的位置的作 用。内 门架（包括滑架及货叉）的下降速度是中门架下 降速度的一倍。（如图13所示） （2）.当内门架，中门架同时下降到与外门架齐平时，两侧缸即不在下降。但这时货叉及滑架仍处在内门架的上端。（如图14所示） （3）.当继续进行下降动作时，即由中间缸开始实现下降动作。这时滑架及货叉在内门架 内下降，直到使货叉落地，即完成全部的下降动作。（如图15所示）。 4.2．三级门架工作程序混乱的几种现象及其后果。 实践表明，由于多方面的不当因素，（如设计问题，制造质量问题等）都会使三级门架的工作程序产生混乱现象。综合起来看，有以下几种可能： 4.2.1当门架做上升运动： （1）.有时，两侧缸先于中间缸实行上升动作：即当滑架及货叉在内门架内还未向上动作时，内，中门架却先行在外门架内向上运动，这种混乱状会使叉车失去自由提升高度。这在使用中是不允许的。 （2）也有时，在开始提升时，是中间架先行上升运动，还未上升到位时，两侧缸就提前开始上升动作，使内，中门架过早的在外门架内上升。这种混乱的现象，会使叉车的自由提升高度未达到设计规定的值。所以，这种现象也是不允许的。 4.2.2当门架做下降运动： （1） 有时中间缸先行下降，使滑架及货叉架在内门架内先行下降。当滑架及货叉到达内门架的底端时，两侧缸才实现下降动作，才带动中，内门架在外门架内下降。这种混乱现象，会使驾驶员很不习惯。因为，驾驶员在驾驶时，目光注视着货叉（及载荷），但对货叉上方的空间，其目光难以关注，对货叉以上部分的门架，无暇顾及。这样的混乱现象，是不利于操作安全的。也是驾驶员所不习惯的。 （2） . 也有时，中间缸和两侧缸同时实行下降动作。这样，仍然会使滑架及货叉架在内门架内过早的下降一段距离。其后果与上述情况，也是不利于安全操作的。 4.2.3其它情况 另外，还有一种混乱情况，即无论是在门架实现上升或下降动作。本来是按正常的工作程序在动作，但当货叉运行到中间某位置时，如果驾驶员关闭油路，当即货叉架立即停止在某一位置。但由于油路关闭太猛。使两侧缸和中间缸之间的液压油在短时间内会互相的串动，因而，使内，中门架以及内门架内的滑架及货叉架向上或向下的移动。但这种上下移动的动作，几乎是相互抵消的。使货叉的实际的停留高度，基本上是不变动的。这种混乱情况是不好的，因为关闭油路后，内，中门架以及滑架货叉等的动作并未停止，这会使驾驶员感到似乎货叉的高度还变化，产生一种操作上的不安全感。 要解决这个问题，根本的办法是在油路的设计上考虑设置单向阀。以避免油缸之间相互的窜油。也或者在操作上注意在关闭油路时，不要过猛，要缓慢一些，使油路液压油来的及自取平衡状态，就可避免这种混乱现象。 造成三级门架工作程序的混乱，设计上的因素是一方面，但也不可以忽略了制造工艺上的问题，因为门架各部分的运动阻力，也会严重影响门架的工作程序。所以对三级门架的制造精度要求应该高于传统二级门架。型钢的选材，滚轮的配合，门架的整体，都应严格的按设计要求进行控制。当然，如侧向滚轮的配合间隙等在设计上应采取一些可调的措施。以使在动作混乱时，进行一些调整解决。 总之，要使三级门架的工作程序达到设计要求，应该从设计，工艺和制造质量上综合的采取措施，才能有效的解决。 5.叉车选择的主要因素 叉车的选择无论是其性能，参数的选择，还是叉车的驱动形式，叉车的结构形式，均与叉车的工作环境，货物的存储形式密切相关。通过生产计划的分析与预测，并选择合理的物流形式，储存方式，合理的进行叉车的选择和运用，自然就能达到最佳的投资效益。然而，在现有的条件下，根据港口，库场的布置特点，综合考虑其他因素，进行设备的合理选择与配置，影响叉车选择的因素有很多，从应用的角度来说，有工作环境，搬运距离，通道宽度及库场条件等。其中，以工作环境对叉车的影响最大。 内燃叉车的优点是：作业持续时间长，功率大，爬坡能力强，对路面的要求低，基本的投资少，缺点是：运转时有噪声和震动，排废气。因此，内燃叉车适合于室外作业。在路面不平，或爬坡度较大以及作业繁忙，搬运距离较长的场合，内燃叉车比较优越。 6.现代叉车的发展趋势与未来发展趋势 6.1我国叉车行业的发展历程和现状： 我国叉车工业起步于20世纪50年代末，70年代初距规模，到90年代末，从国内叉车市场每年的销售情况统计来看，已形成了安徽叉车集团公司，杭州叉车总厂，大连叉车总厂，大连叉车总厂的三个重点企业，及林德厦门叉车有限公司四强鼎立的局面。 目前，国内的叉车市场保有量为18万台，实际年潜在的需求量为10万台，而实际年销售量为3万台。 6.2国内外市场分析与预测： 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整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，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。已从过去的港口，码，进入到国民经济的个行业。 随着人们对环境污染危害的认识，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的主流。另外，全球经济一体化必将带来全球工业的国际化，使的各国间和国际贸易大幅上升。贸易的整长将推动现代集装箱的搬运与堆垛设备的高速发展。 6.3现代叉车的发展趋势： 6.3.1产品的系列化和多样化 根据美国工业车辆协会的分类法，叉车分为7大类。分别为电动乘驾驶叉车，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与越野叉车。 6.3.2. 绿色化推动叉车技术的发展 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革新。 6.3.3工业造型设计 近年来，各大企业皆推出了外观造型另人注目的新车型，体现了叉车造型轿车化的发展趋势。随着计算机技术的发展，虚拟样机设计，三维实体造型，快速成型等先进设计手段和先进制造技术的运用，叉车造型将越来越有新异和特色。 目前我国叉车发展存在的主要问题：部分产品安全性能及环保指标不能满足标准要求，产品可靠性差，早期的故障率高，主要作业性能不稳定。 6.4未来叉车发展趋势： 随着科学技术的发展，市场经济的发展，物流设备在经济发展中的作用越来越明显，叉车普及率越来越高，叉车制造业之间的竞争也越显激烈，企业只有不断的进行技术创新及探索，适时地将新产品推向市场，接受市场的考验，并不断的进行改进。才能发展壮大并在激烈的市场竞争中，立于不败之地。 更加注重人类的功效学，以提高操纵的舒适性 研究表明：驾驶室内的精巧布置有利于提高生产率。如果所有的控制都能在人机工程学进行布置，司机操纵就更加舒适，更能集中注意力工作。 在2000年汉诺威物流展览会上，国际上各大公司竞相展示其未来型概念叉车。这些车虽然还只是样机模型，还未用于商业生产，但却为未来的叉车指明了方向。德国的JUNIIEIRIOS集团公司展示的概念叉车，驾驶室可旋转180度。可避免司机运载较为庞大的货物及倒车时扭转身体而导致背部和颈部疲劳。MANUEL AYDT‘S公司的概念叉车，门架位于驾驶室的后面，行驶时司机可以相对所搬运的货物旋转180，以获得最佳视野。STILL公司的RXX型概念叉车，采用航天升降液压缸，取消了型钢门架。给司机提供了良好的前方视野。提高了作业的舒适性和安全性。 采用交流电机变频调速是电瓶叉车质的飞跃 近来交流电机以引起叉车界极大的兴趣，交流电机运用于叉车有以下的显著特点： （1）.叉车的运行速度高，工作装置起升速度大 （2）.由于它采用高效的控制器及具有再生制动功能，因此，比传统叉车节能30%以上。 绿色环保成为叉车工业追求的目标 未来叉车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的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。 微电子技术和传感技术，信息处理技术的发展，对提高叉车的整体水平，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越来越明显，使电子与机械，电子与液压的配合更加紧密。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的主方向。 随着人类环保意识的增强，环保法规的出台，排放少，噪音小的叉车必然受到欢迎。电瓶车以其零排放，噪音小，必将成为首选，天然气液化石油气等燃料叉车也将会得到近一步发展。 7.结论 为了适应市场需求，满足用户需要扩大品种在3吨基本型叉车工作装置基础上，开发即适应集装箱作业又适应野外作业的高起升作业，根据以上的综合设计，完成了3吨叉车三级门架全自由提升工作装置设计。 本课题的设计是对我大学四年来所学课程的一次大检阅，是理论与实践的综合及应用，是对个人能力的一次考验。由于在专业课程的学习中没有具体的接触到“起重运输机械”方面的知识，这次三级门架全自由提升工作装置的设计正好给我认真学习的机会。通过对起升机构，油缸及滚轮荷重的计算，学习并参阅了了大量的各种起重机械运输方面的书籍和读物，对起重运输机械有了一定的了解，对以后的学习和工作有一定的帮助和启发。通过对三级门架的计算，查阅了有关的机械设计，液压，机械零件设计方面的手册，进一步加深了对所学《机械设计》，《机械原理》等知识的印象，总之，这次毕业设计培养了我的独立工作的能力和对所学知识的综合运用的能力，对一个设计的构思到具体的计算以及如何的布图都有了全方面的认识，对以后的实际工作有很大的启示。 无论是在方案上还是在其他个方面，都有许多要改进的地方，希望在以后的实践中能够进一步完善。 望眼于新世纪，市场经济的发展，物流业的快速升温，叉车的普及率越来越高，叉车制造业之间的竞争也越来越激烈，我们只有不断的进行技术创新及探索，才能接受市场的考验，才能使我国的机械运输行业在激烈的国际市场中立于不败之地，使我国的机械运输行业能够迅速健康蓬勃的发展。 谢辞 三个多月的毕业设计中，机械设计教研室的老师给予我极大的帮助。姜丽娟