哈工大液压大作业叉车.docx

2 叉车工作装置液压系统的设计要求及技术参数本例所设计叉车主要用于工厂中作业，要求能够提升5000kg的重物，最大垂直提升高度为2m，叉车杆和导轨的重量约为200kg，在任意载荷下，叉车杆最大上升（下降）速度不超过0.2m/s，要求速度可调以实现缓慢移动，并且具有良好的位置控制功能。不论载荷大小，甚至在液压油源无法供油，油源到液压缸之间的液压管路出现故障等情况下，要求叉车杆能够锁紧在最后设定的位置。当叉车杆在上升过程中，液压系统出现故障时，要求安全保护装置能够使负载下降。所设计叉车提升装置示意图如图1-7所示。图1-7提升装置包含提升机构的支架必须设置一个能使其向后倾斜的装置，最大倾斜角为距垂直位置20o，最大扭矩为18000N·m，倾斜角速度应限制在1~2o/s之间，负载扭矩总是使支架回复到垂直位置。倾斜装置示意图如图1-8所示。图1-8倾斜装置叉车工作装置液压系统可以由叉车发动机直接驱动液压泵来提供油源，以便节省叉车携带电动机，减少叉车附属设备。液压系统需要设置合适的过滤器，液压油的工作温度应限定在合适的范围内。叉车的工作环境温度一般为-10~45℃，可以工作在具有粉尘和沙粒的环境中，表1-1是某型叉车的技术参数。表2-1技术参数技术参数起升工作装置额定载荷质量m（kg）5000最大提升负载质量m(kg)5200提升高度h(m)2提升速度v(m/s)0.2倾斜工作装置最大倾斜扭矩T(N·m)18000倾斜角度α(°)20倾斜角速度ω(°/s)1~2力臂r（m）1本设计已知所设计液压系统的最大负载和最大速度，因此可根据系统的最大负载和最大速度来确定液压系统的主要参数，无须再对液压系统进行工况分析。2.1 主要参数确定叉车工作装置液压系统包括起升液压系统和倾斜液压系统两个子系统，分别为起升液压缸和倾斜液压缸驱动，因此首先确定两个子系统执行元件的设计参数和系统的工作压力。2.1.1起升装置的参数确定由于起升液压缸仅在起升工作过程中承受负载，在下落工作过程中液压缸可在负载和液压缸活塞自重作用下自动缩回，因此可采用单作用液压缸做执行元件，如果把单作用液压缸的环形腔与活塞的另一侧连通，构成差动连接方式，因为活塞另一侧和环形面的压力相等，则液压缸的驱动力将由活塞杆的截面积决定。为减小外部连接管路，液压缸的设计可采用在活塞上开孔的方式，如图2-1所示。这样环形腔所需要的流量就可以从活塞端部一侧获得，液压缸只需要一条连接油路，环形腔一侧不需要单独连接到回路中。图2-1差动连接液压缸因为起升液压缸在驱动货叉和叉架起升时，活塞杆处于受压状态，起支撑杆的作用，所以在设计起升液压缸时，必须考虑活塞杆的长径比，为保证受压状态下的稳定工作，应考虑活塞杆的长径比不超过20:1。假设活塞杆长度为2m，则根据上述设计规则，其直径至少为0.1m。在计算液压缸受力的时候，活塞上的孔可以忽略。当起升液压缸使用的活塞杆直径为100mm时，提升负载的有效面积为活塞杆面积：m2起升液压缸需承受的负载力为：N因此，如果忽略压力损失和摩擦力，液压系统所需提供的工作压力应为：00000 Pa = 6.5 MPa这个压力值比较低，应考虑能够提高液压系统工作压力的设计方案。但提高压力后，液压缸活塞杆直径变小，如果按活塞杆长径比的设计规则，此时活塞杆长度不足以把负载提升2m高，应考虑其他设计方案。通过增加一个链条和动滑轮机构对起升装置进行改进，采用该机构可以使液压缸行程减小一半，但是需要对输出力和活塞杆截面积进行校核。由于链条固定在叉车门架的一端，液压缸活塞杆的行程可以减半，因此活塞杆的直径也可以相应地减半，但同时也要求液压缸输出的作用力为原来的两倍。即液压缸行程为1m，活塞杆直径变为50mm。于是，该起升液压缸的有效作用面积变为：m2按照前面的计算，由于液压缸所需输出的功保持常值，但是液压缸移动的位移减半，所以液压缸输出的作用力变为原来的两倍，即N液压系统所需的工作压力变为：MPa取起升液压缸的工作压力为13MPa，该工作压力对于液压系统来说属于合适的工作压力，因此起升液压缸可以采用这一设计参数。起升液压缸所需的最大流量由起升装置的最大速度决定。在该动滑轮和链条组成的系统中，起升液压缸的最大运动速度是叉车杆最大运动速度（0.2m/s）的一半，于是m3/s=47.1 l/min此时，起升液压缸活塞杆移动1m，叉车货叉和叉架移动2m，能够满足设计需求。根据差动液压缸活塞杆和活塞直径的比例关系d=0.707D，起升液压缸活塞直径D=70.7mm。根据液压缸参数标准，取液压缸活塞直径为70mm，液压缸的行程为1m。2.1.2倾斜装置的参数确定图2-2所示的叉车倾斜液压缸与门架的三种连接方式表明，叉车倾斜液压缸应输出的作用力不仅取决于叉车门架及负载产生的倾斜力矩，而且也取决于液压缸和门架的