叉車工作裝置液壓系統(tǒng)設(shè)計液壓系統(tǒng)經(jīng)典設(shè)計實例演示文稿

叉車工作裝置液壓系統(tǒng)設(shè)計液壓系統(tǒng)經(jīng)典設(shè)計實例演示文稿當(dāng)前1頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)根據(jù)叉車動力裝置不同，叉車可分為內(nèi)燃叉車和電瓶叉車兩類。內(nèi)燃叉車是指使用柴油、汽油或者液化石油氣為燃料，由發(fā)動機提供動力的叉車。載重量為0.5噸~45噸。(5T帶駕駛室內(nèi)燃叉車_標(biāo)清.avi)電瓶叉車是指以電瓶為動力的叉車。電瓶叉車多使用直流（DC）串激電動機，其機械特性能滿足叉車所需要的低速大扭矩的工作要求。隨著交流（AC）技術(shù)的發(fā)展，以及控制器的配套完善后，交流電機的使用逐漸增多，交流電機相對于直流電機來說，使用維護(hù)更加方便，缺點是成本相對直流電機要高。(前移式電瓶叉車_標(biāo)清.avi)3.1叉車液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求3.1.1叉車的結(jié)構(gòu)及基本技術(shù)指標(biāo)

當(dāng)前2頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)根據(jù)叉車用途不同，叉車可分為普通叉車和特種叉車兩類。普通叉車如下圖所示。3.1叉車液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求幾種典型的特種叉車如右側(cè)圖所示，分別是集裝箱堆高車、伸縮臂叉車、高速越野叉車。

當(dāng)前3頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)根據(jù)叉車的結(jié)構(gòu)特點，可分為平衡重式叉車、叉腿式叉車、前移式叉車、側(cè)面式叉車，其中，平衡重式叉車最常用。1.平衡重式叉車車體前方裝有升降貨叉、車體尾部裝有平衡重塊自行式叉車出現(xiàn)于1917年。第二次世界大戰(zhàn)期間叉車得到發(fā)展。中國從50年代初期開始制造叉車?？刹捎貌裼?、汽油、液化石油氣等燃料，也可用電瓶，載荷能力0.5噸~45噸，10噸以上多為柴油叉車。一般來說，電瓶叉車基本上都是平衡重式叉車。3.1叉車液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求當(dāng)前4頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)2.

叉腿式叉車兩腿前支分叉，防止翻倒。3.1叉車液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求當(dāng)前5頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)3。前移式叉車前移式叉車分門架前移式和貨叉前移式。門架前移式叉車是指作業(yè)時門架帶動貨叉前移，伸出到前輪之外叉取或放下貨物，行走時貨叉帶貨物收回，使貨物重心在支撐面內(nèi)；而貨叉前移式叉車是指貨架帶動貨叉前移至前輪之外進(jìn)行作業(yè)，行走時叉架帶動貨叉縮回到支撐平面內(nèi)。3.1叉車液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求當(dāng)前6頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)4.側(cè)面叉車貨叉安裝在叉車側(cè)面，具有直接從側(cè)面叉取貨物的能力，因此主要用來叉取長條型的貨物，如木條、鋼筋等。3.1叉車液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求當(dāng)前7頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)叉車通常由自行的輪式底盤和一套能垂直升降以及前后傾斜的工作裝置組成。其中，貨叉、叉架、門架、起升液壓缸、傾斜液壓缸組成叉車的工作裝置。3.1叉車液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求當(dāng)前8頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)叉車的基本參數(shù)：(1)起重量，又稱額定起重量，指貨叉上的貨物中心位于規(guī)定的載荷中心距時，叉車能夠舉升的最大重量。載荷中心距：貨物重心到貨叉垂直段前表面距離。起重量越大，載荷中心距也越大。平衡重式叉車載荷中心距如圖3-1所示。3.1叉車液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求當(dāng)前9頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)(2)起升高度，是指叉車位于水平堅實地面上，門架垂直放置且承受額定起重量的貨物時，貨叉所能升起的最大高度，即貨叉升至最大高度時水平段上表面至地面的垂直高度。3.1叉車液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求當(dāng)前10頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)(3)滿載行駛速度，是指貨叉上貨物達(dá)到額定起重量且變速器在最高檔位時，叉車在平直干硬地面的道路上行駛所能達(dá)到的最高穩(wěn)定行駛速度。3.1叉車液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求當(dāng)前11頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)(4)滿載最大起升速度，是指叉車在停止?fàn)顟B(tài)下，將發(fā)動機油門開到最大時，起升大小為額定起重量的貨物所能達(dá)到的平均起升速度。3.1叉車液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求當(dāng)前12頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)(5)滿載爬坡度，是指貨叉上載有額定起重量的貨物時，叉車以最低穩(wěn)定速度行駛所能爬上的長度為規(guī)定值的最陡坡道的坡度值。爬坡度用坡度的角度值（以度數(shù)表示）或以坡度起止點的高度差與其水平距離的比值（正切值）的百分?jǐn)?shù)來表示。(書上印錯了)由于叉車一般在比較平坦的場地上作業(yè)，所以對最大爬坡度的要求不高.一般情況下，內(nèi)燃叉車的最大爬坡度為20%-30%.

3.1叉車液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求當(dāng)前13頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)(6)門架前傾角和后傾角，分別指無載的叉車門架能從其垂直位向前和向后傾斜擺動的最大角度。

3.1叉車液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求當(dāng)前14頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)(7)最小轉(zhuǎn)彎半徑，是指將叉車的轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)至極限位置并以最低穩(wěn)定速度做轉(zhuǎn)彎運動時，其瞬時中心距車體最外側(cè)的距離。(書上定義)通常當(dāng)叉車在無載低速行駛、打滿方向盤轉(zhuǎn)彎時，車體最外側(cè)和最內(nèi)側(cè)至轉(zhuǎn)彎中心的最小距離，分別稱為最小外側(cè)轉(zhuǎn)彎半徑Rmin和最小內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)彎半徑R’min。最小外側(cè)轉(zhuǎn)彎半徑愈小，則叉車轉(zhuǎn)彎時需要的地面面積愈小，機動性愈好。(網(wǎng)上叉車廠家定義)

3.1叉車液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求當(dāng)前15頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)

叉車工作裝置主要由貨叉、叉架、門架、鏈條和鏈輪、起升液壓缸、傾斜液壓缸組成，如圖3-2所示。3.1叉車液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求3.1.2叉車的工作裝置

當(dāng)前16頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)起升液壓缸驅(qū)動貨叉升降，傾斜液壓缸驅(qū)動門架前后傾斜。起升液壓缸通過滑輪和鏈條，使叉架沿著內(nèi)門架升降，內(nèi)門架又以外門架為導(dǎo)軌上下伸縮。外門架的下部鉸接在叉架上，借助于傾斜液壓缸的作用，門架可以再前后方向傾斜一定角度。前傾目的是為了裝卸貨物方便，后傾目的是當(dāng)叉車行駛時，保證貨叉上的貨物穩(wěn)定。3.1叉車液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求當(dāng)前17頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)叉車液壓系統(tǒng)的工作裝置、助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)甚至行走傳動系統(tǒng)等都有液壓系統(tǒng)驅(qū)動完成，因此，叉車液壓系統(tǒng)的質(zhì)量直接影響著叉車的性能。下面分別就工作裝置、行走驅(qū)動、助力轉(zhuǎn)向的液壓系統(tǒng)逐一說明。3.1叉車液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求3.1.3叉車液壓系統(tǒng)組成及原理當(dāng)前18頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)某型號叉車液壓系統(tǒng)原理如圖3-3所示。該液壓系統(tǒng)有起升液壓缸8、傾斜液壓缸6和屬具液壓缸7三個執(zhí)行元件，由定量泵10供油，多路換向閥(屬具滑閥1、起升液壓缸滑閥3、傾斜液壓缸滑閥4)控制各執(zhí)行元件的動作，單向節(jié)流閥調(diào)節(jié)起升和屬具動作速度，從而驅(qū)動工作裝置完成相應(yīng)的工作任務(wù)。3.1叉車液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求當(dāng)前19頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)3.1叉車液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求當(dāng)前20頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)3.1叉車液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求當(dāng)前21頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)3.1叉車液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求當(dāng)前22頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)3.1叉車液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求當(dāng)前23頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)3.1叉車液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求當(dāng)前24頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)3.1叉車液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求當(dāng)前25頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)3.1叉車液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求當(dāng)前26頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)某型號叉車行走驅(qū)動液壓系統(tǒng)原理如圖3-4所示。該液壓系統(tǒng)由變量主液壓泵1供油，執(zhí)行元件為液壓馬達(dá)5，主液壓泵的吸油和供油路與液壓馬達(dá)的排油路和進(jìn)油路相連，形成閉式回路。3.1叉車液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求梭閥4和換油溢流閥6使低壓的熱油排回油箱，輔助液壓泵7把油箱中經(jīng)過冷卻的液壓油補充到系統(tǒng)中，起到補充系統(tǒng)泄漏和換油的作用，溢流閥8限定補油壓力，單向閥2保證補油到低壓油路中。當(dāng)前27頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)3.1叉車液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求當(dāng)前28頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)3.1叉車液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求雙向安全閥3保證液壓回路雙向工作的安全。當(dāng)前29頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)叉車轉(zhuǎn)向頻繁，為減輕駕駛員勞動強度，現(xiàn)在起重量2t以上的叉車多采用助力轉(zhuǎn)向-液壓助力轉(zhuǎn)向或全液壓轉(zhuǎn)向。某型號叉車液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)原理如圖3-5所示。3.1叉車液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求當(dāng)前30頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)該轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)和叉車工作裝置液壓系統(tǒng)分屬獨立的液壓系統(tǒng)，分別由單獨的液壓泵供油。系統(tǒng)中流量調(diào)節(jié)閥2可保證轉(zhuǎn)向助力器穩(wěn)定供油，并使系統(tǒng)流量限制在發(fā)動機怠速運轉(zhuǎn)時液壓泵流量的1.5倍。隨動閥3與普通三位四通換向閥基本相同，但該閥的閥體與轉(zhuǎn)向液壓缸缸筒連為一體，隨液壓缸缸筒的動作而動作。3.1叉車液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求當(dāng)前31頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)叉車直線行駛時，方向盤位于中間位置，隨動閥3的閥芯也處于中間位置，轉(zhuǎn)向液壓缸4不動作，叉車直線行駛。3.1叉車液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求當(dāng)前32頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)當(dāng)叉車轉(zhuǎn)彎時，駕駛員轉(zhuǎn)動方向盤，聯(lián)動機構(gòu)帶動隨動閥3的閥芯運動，使轉(zhuǎn)向液壓缸的兩腔分別與液壓泵或油箱相通，液壓缸動作，驅(qū)動轉(zhuǎn)向輪旋轉(zhuǎn)，叉車轉(zhuǎn)向，直到液壓缸缸筒的移動距離與閥芯的移動距離相同時，閥芯復(fù)位，轉(zhuǎn)向停止。3.1叉車液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求當(dāng)前33頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)(1)超載保護(hù)，多路換向閥殼體無裂紋、滲漏；工作性能應(yīng)良好可靠；安全閥動作靈敏，在負(fù)載25%時應(yīng)能全開，調(diào)整螺栓的螺母應(yīng)齊全堅固。操作手柄定位準(zhǔn)確、可靠，不得因震動而變位。(2)最大下降速度控制。為了提高裝卸效率，如果叉車起升速度增大，滿載下降速度也增大，下降速度過大是危險的，因此叉車液壓系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)置下降限速閥，既要控制貨叉的下降速度不超過限定的速度值，又要防止起升液壓缸的高壓橡膠軟管突然爆破時，起升在一定高度的載荷會從貨叉上突然落下，損傷貨物或傷人。

3.1叉車液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求3.1.4叉車對液壓系統(tǒng)的工作要求當(dāng)前34頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)(3)液壓系統(tǒng)管路接頭牢靠、無滲漏，與其他機件不磨碰，橡膠軟管不得有老化、變質(zhì)現(xiàn)象。(4)液壓系統(tǒng)中的傳動部件在額定載荷、額定速度范圍內(nèi)不應(yīng)出現(xiàn)爬行、停滯和明顯的沖動現(xiàn)象。(5)為方便叉車攜帶電動機，減少叉車附屬設(shè)備，從而減小液壓系統(tǒng)的整體尺寸，叉車工作裝置液壓系統(tǒng)可以由叉車發(fā)動機直接驅(qū)動液壓泵來提供油源。為適應(yīng)叉車在具有粉塵和沙粒的廠房環(huán)境中工作，因此應(yīng)考慮為液壓系統(tǒng)設(shè)置合適的過濾器。液壓油的工作溫度應(yīng)限定在合適的范圍內(nèi)，叉車的工作環(huán)境溫度一般為-10~45℃。3.1叉車液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求當(dāng)前35頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)3.1.5.1起升裝置液壓系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)及技術(shù)要求技術(shù)要求：(1)叉車桿上升(下降)速度可調(diào)；(2)叉車桿有良好的位置控制功能；(3)叉車桿有自鎖功能，無論在多大負(fù)載作用下，或者甚至在液壓油源無法供油，油源到液壓缸之間的液壓管路出現(xiàn)故障等情況下，要求叉車桿能夠被鎖緊在最后設(shè)定的位置；(4)叉車桿在上升過程中，當(dāng)液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，要求安全保護(hù)裝置能夠使負(fù)載安全下降。已知條件：叉車桿和導(dǎo)軌的質(zhì)量約為200kg。參數(shù)如表3-2所示。3.1叉車液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求3.1.5設(shè)計參數(shù)及技術(shù)要求當(dāng)前36頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)本設(shè)計中所設(shè)計叉車工作裝置中叉車桿起升裝置示意圖如圖3-6所示，由起升液壓缸驅(qū)動貨叉沿支架上下運動以提升或放下貨物。3.1叉車液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求導(dǎo)軌叉架重物鏈輪升降液壓缸鏈條當(dāng)前37頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)3.1.5.2傾斜裝置液壓系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)及技術(shù)要求傾斜裝置示意圖如圖3-7所示，該裝置由傾斜液壓缸驅(qū)動門架繞一鉸接點做擺動式旋轉(zhuǎn)。技術(shù)參數(shù)如下表所示。3.1叉車液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求叉架重物傾斜液壓缸導(dǎo)軌(門架)鉸接點當(dāng)前38頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)本設(shè)計實例中叉車工作裝置液壓系統(tǒng)包括起升液壓系統(tǒng)和傾斜液壓系統(tǒng)兩個子系統(tǒng)，分別確定兩個子系統(tǒng)的設(shè)計方案和主要技術(shù)參數(shù)。3.2.1確定起升液壓系統(tǒng)的設(shè)計方案和技術(shù)參數(shù)起升液壓系統(tǒng)作用是提起和放下重物，執(zhí)行直線運動，因此執(zhí)行元件選用液壓缸。由于液壓缸僅在起升工作階段承受負(fù)載，在下落過程中可在負(fù)載和活塞自重下自動縮回，因此可采用單作用缸。如果把單作用液壓缸的環(huán)形腔與活塞的另一側(cè)連通，構(gòu)成差動連接方式。如果忽略管路損失，單作用液壓缸的無桿腔和有桿腔的壓力近似相等，則液壓缸的驅(qū)動力將有活塞桿的截面積決定。3.2初步確定液壓系統(tǒng)方案和主要技術(shù)參數(shù)當(dāng)前39頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)實現(xiàn)但作用液壓缸的差動連接，可以通過方向控制閥在外部管路上實現(xiàn)，如圖3-8(a)所示。為減小外部連接管路，液壓缸的設(shè)計也可采用在活塞上開孔的方式，如圖3-8(b)所示。3.2初步確定液壓系統(tǒng)方案和主要技術(shù)參數(shù)pA1A2p當(dāng)前40頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)起升液壓缸在驅(qū)動貨叉和叉架上升時，活塞桿處于受壓狀態(tài)，為保證受壓狀態(tài)下的壓桿穩(wěn)定，活塞桿的長徑比不超過20:1。3.2初步確定液壓系統(tǒng)方案和主要技術(shù)參數(shù)F當(dāng)前41頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)起升液壓缸在驅(qū)動貨叉和叉架上升時，活塞桿處于受壓狀態(tài)，為保證受壓狀態(tài)下的壓桿穩(wěn)定，活塞桿的長徑比不超過20:1。如果直接用液壓缸實現(xiàn)升降，根據(jù)表3-2，活塞桿長度應(yīng)大于2m，則活塞桿直徑至少0.1m。3.2初步確定液壓系統(tǒng)方案和主要技術(shù)參數(shù)當(dāng)前42頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)如果活塞桿直徑0.1m，即100mm，根據(jù)差動液壓缸輸出力計算方法，此時液壓缸提升負(fù)載的有效面積為活塞桿面積，即：3.2初步確定液壓系統(tǒng)方案和主要技術(shù)參數(shù)根據(jù)表3-2，起升液壓缸需承受的負(fù)載力為忽略壓損和摩擦力，液壓系統(tǒng)應(yīng)提供工作壓力為當(dāng)前43頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)工作壓力為6.5MPa對于液壓系統(tǒng)較低，應(yīng)采用更高的工作壓力。但工作壓力高，根據(jù)公式3.2初步確定液壓系統(tǒng)方案和主要技術(shù)參數(shù)則活塞桿面積Ar需要減小。Ar變小，根據(jù)公式：活塞桿直徑也要變小。但活塞桿直徑如果變小，為保證壓桿穩(wěn)定，在活塞桿長徑比保持為20:1的時候，活塞桿長度會小于2m，則重物提升高度將達(dá)不到2m。因此，如果壓力變大，則不能使用液壓缸直接提升重物。當(dāng)前44頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)改進(jìn)方案如圖3-6所示。根據(jù)改圖可知，液壓缸的行程可以減小一半，即活塞桿長度可由2m變?yōu)?m，但輸出力為原來的2倍(根據(jù)高中物理可以得到該結(jié)論)。液壓缸輸出力為原來2倍，即3.2初步確定液壓系統(tǒng)方案和主要技術(shù)參數(shù)液壓系統(tǒng)所需的工作壓力為取起升液壓缸的工作壓力為13MPa，對于液壓系統(tǒng)而言，該工作壓力比較合適。起升液壓缸的最大流量由起升裝置的最大速度決定，在該方案中，起升液壓缸的最大速度是叉車桿最大速度(0.2m/s)的一半，即當(dāng)前45頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)對于差動連接液壓缸而言，其無桿腔面積和有桿腔面積之比應(yīng)取為2:1，則起升液壓缸活塞桿直徑d和活塞直徑D之間關(guān)系為D=0.707d，得活塞直徑為：3.2初步確定液壓系統(tǒng)方案和主要技術(shù)參數(shù)根據(jù)液壓缸參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，取液壓缸活塞直徑為160mm，行程為1m。當(dāng)前46頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)3.2.2確定傾斜液壓系統(tǒng)的設(shè)計方案和技術(shù)參數(shù)傾斜液壓缸與貨叉門架的連接方式主要有三種，如圖所示。這三種連接方式表明，叉車傾斜液壓缸應(yīng)輸出的作用力不僅取決于叉車貨叉門架及負(fù)載產(chǎn)生的傾斜力矩，而且取決于液壓缸和門架的連接位置到叉車貨叉門架傾斜支點的距離，因此叉車傾斜液壓缸的尺寸也取決于傾斜液壓缸的安裝位置。液壓缸安裝位置越高，距離傾斜支點越遠(yuǎn)，液壓缸所需的輸出力越小。3.2初步確定液壓系統(tǒng)方案和主要技術(shù)參數(shù)當(dāng)前47頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)

已知傾斜液壓缸連接位置到叉架傾斜支點的距離為1m，傾斜力矩給定為18000Nm，則傾斜液壓缸所需輸出力為3.2初步確定液壓系統(tǒng)方案和主要技術(shù)參數(shù)

在叉車工作過程中，貨叉叉起貨物后，貨叉和門架在傾斜液壓缸作用下向里傾斜；放下貨物后，貨叉和門架復(fù)位，門架回復(fù)垂直位置。因此，傾斜液壓缸的作用是單方向的。此外，基于減小占用空間和尺寸的考慮，傾斜液壓缸應(yīng)采用單作用液壓缸。當(dāng)前48頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)3.2初步確定液壓系統(tǒng)方案和主要技術(shù)參數(shù)門架的傾斜可由一個液壓缸驅(qū)動，也可用兩個并聯(lián)液壓缸同時驅(qū)動，用兩個缸時貨叉和門架受力更合理，貨叉不容易在貨物作用下側(cè)翻或傾斜，工作更平穩(wěn)，因此，本實例中采用兩個單作用液壓缸并聯(lián)驅(qū)動門架。兩個缸時，每個缸的作用力為9000N。由于起升液壓缸的工作壓力為12.98MPa，假定傾斜液壓缸的工作壓力為12MPa。當(dāng)前49頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)3.2初步確定液壓系統(tǒng)方案和主要技術(shù)參數(shù)門架和貨叉向后傾斜時，傾斜液壓缸有桿腔一側(cè)為工作腔，作用面積為

由于負(fù)載力矩的方向總是使叉車桿回到垂直位置，所以傾斜裝置一直處于拉伸狀態(tài)，活塞桿不會彎曲(拉桿)。取d=0.7D，有桿腔面積為則活塞直徑為將D根據(jù)國標(biāo)圓整為40mm，則d=0.7D=28mm。則有桿腔作用面積為可見，按照上述確定的活塞和活塞桿尺寸，重新計算得到的有桿腔有效作用面積(6.4)小于前述按照假定工作壓力計算得到的有桿腔有效作用面積(7.5)，因此應(yīng)減小活塞桿直徑或提高傾斜液壓系統(tǒng)的工作壓力。當(dāng)前50頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)3.2初步確定液壓系統(tǒng)方案和主要技術(shù)參數(shù)如果取傾斜液壓缸活塞桿直徑d為25mm，則有桿腔作用面積為

此時傾斜液壓缸有桿腔作用面積大于原估算面積，因此能夠滿足設(shè)計要求。如果提高傾斜液壓缸的工作壓力，則傾斜液壓缸所需的最大工作壓力為傾斜液壓缸無桿腔的有效作用面積為本設(shè)計實例采用提高工作壓力的設(shè)計方案進(jìn)行設(shè)計。當(dāng)前51頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)3.2初步確定液壓系統(tǒng)方案和主要技術(shù)參數(shù)傾斜液壓缸的最大運動速度給定為20/s，轉(zhuǎn)換成線速度為

因此，在貨叉恢復(fù)垂直位置，兩個傾斜液壓缸處于活塞桿伸出的工作狀態(tài)時，液壓缸所需的總流量為傾斜液壓缸需要走過的行程為3.2.3系統(tǒng)工作壓力的確定假設(shè)沿程和局部的壓力損失為1.5~2.0MPa，則工作壓力應(yīng)比執(zhí)行元件需要的最大工作壓力高1.5~2.0MPa，即(起升液壓缸12.98MPa，傾斜液壓缸12MPa)當(dāng)前52頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)3.3擬定液壓系統(tǒng)原理圖3.3.1起升系統(tǒng)的設(shè)計起升裝置在舉起貨物時需要液壓缸輸出作用力，放下貨物時貨叉和貨物的重量能使叉車桿自動回落到底部，因此起升系統(tǒng)采用單作用缸差動連接。為減少管道連接，可以通過在液壓缸活塞上鉆孔來實現(xiàn)液壓缸兩腔的連接，液壓缸不必有低壓出口，高壓油可同時充滿液壓缸的有桿腔和無桿腔，由于活塞兩側(cè)的作用面積不同，因此液壓缸會產(chǎn)生提升力。起升液壓缸活塞運動方向的改變通過多路閥或換向閥實現(xiàn)。為防止液壓缸因重物自由下落，同時起到調(diào)速目的，起升系統(tǒng)的回油路中必須設(shè)置背壓元件，防止貨物和貨叉由于自重而超速下落，形成平衡回路。為實現(xiàn)上述目的，起升系統(tǒng)可采用三種方案。當(dāng)前53頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)3.3擬定液壓系統(tǒng)原理圖圖3-10(a)設(shè)計方案采用調(diào)速閥對液壓缸的下落速度進(jìn)行控制。該系統(tǒng)不要求液壓缸必須連接進(jìn)油和出油兩條油路，只連接一條油路的單作用缸也可采用該方案。當(dāng)前54頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)3.3擬定液壓系統(tǒng)原理圖無論貨物重量大小，下落速度在調(diào)速閥調(diào)節(jié)下基本恒定，無法進(jìn)行實時的調(diào)節(jié)。工作間歇時，與換向閥相配合，能夠?qū)⒅匚锲胶饣蜴i緊在某一位置，但不能長時間鎖緊(換向閥不要承擔(dān)負(fù)載平衡功能)。在重物很輕或無負(fù)載時，調(diào)速閥的節(jié)流作用仍會使系統(tǒng)產(chǎn)生很大的能量損失。當(dāng)前55頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)3.3擬定液壓系統(tǒng)原理圖圖3-10(b)設(shè)計方案是采用平衡閥或液控單向閥實現(xiàn)平衡。該系設(shè)計方案能夠保證在叉車的工作間隙，貨物被長時間可靠地平衡和鎖緊在某一位置。但采用平衡閥或液控單向閥的平衡回路都要求液壓缸具有進(jìn)油和回油兩條油路，否則貨叉無法在貨物自重作用下實現(xiàn)下落，而且該設(shè)計方案無法調(diào)節(jié)貨物的下落速度，因此不能滿足設(shè)計要求。下落速度的調(diào)節(jié)靠外控順序閥的流量控制，而外控閥的流量是無法實時調(diào)節(jié)的。低壓(外控順序閥未被打開)高壓(外控順序閥被打開)當(dāng)前56頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)3.3擬定液壓系統(tǒng)原理圖該系設(shè)計方案能夠保證在叉車的工作間隙，貨物被長時間可靠地平衡和鎖緊在某一位置。但采用平衡閥或液控單向閥的平衡回路都要求液壓缸具有進(jìn)油和回油兩條油路，否則貨叉無法在貨物自重作用下實現(xiàn)下落，而且該設(shè)計方案無法調(diào)節(jié)貨物的下落速度，因此不能滿足設(shè)計要求。低壓(液控單向閥未被打開)高壓(液控單向閥被打開)下落速度的調(diào)節(jié)靠調(diào)節(jié)節(jié)流閥的流量控制，而節(jié)流閥的流量是可以實時調(diào)節(jié)的。當(dāng)前57頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)3.3擬定液壓系統(tǒng)原理圖圖3-10(c)設(shè)計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。該流量閥可以根據(jù)貨叉載重大小自動調(diào)節(jié)起升液壓缸的流量，使該流量不隨叉車載重量的變化而變化，貨物越重，閥開口越小，反之閥開口越大，因此能夠保證起升液壓缸的流量基本不變，起到壓力補償?shù)淖饔?。在重物很輕或無載重時，通過自身調(diào)節(jié)，該流量調(diào)節(jié)閥口可以開大甚至全開，從而避免不必要的能量損失。本設(shè)計實例采用該方案。

當(dāng)前58頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)3.3擬定液壓系統(tǒng)原理圖3.3.2傾斜系統(tǒng)的設(shè)計傾斜系統(tǒng)采用兩個并聯(lián)液壓缸做執(zhí)行元件，兩個液壓缸的同步動作是通過兩個活塞桿同時剛性連接在門架上的機械連接方式來保證，以防止叉車桿發(fā)生扭曲變形。當(dāng)前59頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)3.3擬定液壓系統(tǒng)原理圖為防止貨叉和門架在復(fù)位過程中由于貨物的自重而超速復(fù)位，從而導(dǎo)致液壓缸的動作失去控制或引起液壓缸進(jìn)油腔壓力突然降低，因此在液壓缸的回路中應(yīng)設(shè)置一個背壓閥。采用背壓閥(溢流閥做背壓閥)，一方面可以保證傾斜液壓缸在負(fù)值負(fù)載的作用下能夠平穩(wěn)工作，另一方面也可以防止由于進(jìn)油腔壓力突然降低到低于油液的空氣分離壓甚至飽和蒸汽壓而在活塞另一側(cè)產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象。當(dāng)前60頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)3.3擬定液壓系統(tǒng)原理圖3.3.3方向控制回路的設(shè)計可以采用兩個多路閥加旁通閥的控制方式分別控制起升液壓缸和傾斜液壓缸的動作，如圖3-12所示。當(dāng)前61頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)3.3擬定液壓系統(tǒng)原理圖傾斜液壓缸活塞桿伸出：當(dāng)前62頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)3.3擬定液壓系統(tǒng)原理圖傾斜液壓缸活塞桿收回：當(dāng)前63頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)3.3擬定液壓系統(tǒng)原理圖起升液壓缸活塞桿伸出：當(dāng)前64頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)3.3擬定液壓系統(tǒng)原理圖起升液壓缸活塞桿收回：當(dāng)前65頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)3.3擬定液壓系統(tǒng)原理圖可以采用兩個普通的三位四通手動換向閥分別控制起升液壓缸和傾斜液壓缸的動作，如圖3-13所示。本設(shè)計采用該方案。當(dāng)前66頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)3.3擬定液壓系統(tǒng)原理圖傾斜液壓缸活塞桿伸出：當(dāng)前67頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)3.3擬定液壓系統(tǒng)原理圖傾斜液壓缸活塞桿收回：當(dāng)前68頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)3.3擬定液壓系統(tǒng)原理圖起升液壓缸活塞桿伸出：當(dāng)前69頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)3.3擬定液壓系統(tǒng)原理圖起升液壓缸活塞桿收回：當(dāng)前70頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)3.3擬定液壓系統(tǒng)原理圖3.3.4供油方式由于起升和傾斜兩個工作裝置的流量差異很大(起升47.1，傾斜5.3)，而且相對都較小，因此采用兩個串聯(lián)齒輪泵供油比較合適。其中大齒輪泵給起升裝置供油，小齒輪泵給傾斜裝置供油。兩個齒輪泵分別與兩個三位四通手動換向閥相連，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型中位機能，這樣可以提高系統(tǒng)效率。根據(jù)以上討論，液壓系統(tǒng)原理如圖3-14所示。當(dāng)前71頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)3.3擬定液壓系統(tǒng)原理圖起升液壓缸活塞桿伸出：當(dāng)前72頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)3.3擬定液壓系統(tǒng)原理圖起升液壓缸活塞桿縮回：當(dāng)前73頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)3.3擬定液壓系統(tǒng)原理圖傾斜液壓缸活塞桿伸出：當(dāng)前74頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)3.3擬定液壓系統(tǒng)原理圖傾斜液壓缸活塞桿縮回：當(dāng)前75頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)3.4選擇液壓元件3.4.1液壓泵的選擇液壓泵采用結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉的雙聯(lián)齒輪泵。假定齒輪泵的容積效率為90%，電機轉(zhuǎn)速為1500r/min，在3.2.1中，計算出起升液壓缸的最大流量為47.1L/min，在3.2.1中，計算出傾斜液壓缸的最大流量為5.3L/min，則兩個液壓泵的排量可以計算出來當(dāng)前76頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)3.4選擇液壓元件查詢Sauer-Danfoss公司齒輪泵樣本，SNP2系列中與3.93cm3/r接近的齒輪泵排量為3.9cm3/r，SNP3系列中與34.9cm3/r接近的齒輪泵排量為33.1cm3/r和37.9cm3/r，而33.1更接近于34.9，如果選用排量37.9cm3/r的液壓泵，工作過程中會有較大的流量經(jīng)過溢流閥溢流回油箱，造成浪費，并有可能產(chǎn)生嚴(yán)重的發(fā)熱?？紤]到前述計算中假定液壓泵容積效率為90%，在實際工作過程中，液壓泵的容積效率可能高于90%，尤其在低負(fù)載時。在低負(fù)荷時，電機轉(zhuǎn)速也可能會略高于1500r/min，因此液壓泵的實際輸出流量會增大。當(dāng)前77頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)3.4選擇液壓元件滿載條件下，電機轉(zhuǎn)速1500r/min，容積效率90%，則實際流量為：半負(fù)載條件下，電機轉(zhuǎn)速1550r/min，容積效率93%，則實際流量為半負(fù)載條件下，實際流量大于系統(tǒng)所需流量47.1L/min，能夠滿足設(shè)計要求。如果選擇排量為37.9cm3/r的液壓泵，在滿負(fù)載條件下，電機轉(zhuǎn)速為1500r/min，容積效率為90%，此時實際流量為在半負(fù)載條件下，電機轉(zhuǎn)速為1550r/min，容積效率為93%，此時實際流量為即如果叉車大多數(shù)時間都不工作在滿負(fù)載的情況下，選用排量為37.9cm3/r的較大液壓泵會造成較大的溢流損失。當(dāng)前78頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)3.4選擇液壓元件傾斜系統(tǒng)的小流量液壓泵，在滿載條件下，電機轉(zhuǎn)速1500r/min，容積效率90%，此時實際流量為該值等于傾斜系統(tǒng)所需的流量5.3L/min，能夠滿足設(shè)計要求。3.4.2電動機的選擇為減小系統(tǒng)尺寸，簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，可以使用內(nèi)燃機做動力，液壓泵由發(fā)動機直接驅(qū)動。如果空間允許，也可以采用電動機。在叉車工作過程中，為保證工作安全，起升系統(tǒng)和傾斜系統(tǒng)一般不會同時工作；又由于起升裝置的輸出功率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傾斜裝置的輸出功率，因此，雖然叉車工作裝置由雙聯(lián)泵供油，在選擇驅(qū)動電機時，只要能夠滿足為起升裝置供油的大流量液壓泵的功率要求即可。在最高工作壓力下，大流量液壓泵的實際輸出功率為當(dāng)前79頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)3.4選擇液壓元件齒輪泵總效率通常在80%~90%之間，取齒輪泵的總效率為80%，所需的電機功率為3.4.3液壓閥的選擇液壓系統(tǒng)由雙聯(lián)泵供油，因此，對于起升系統(tǒng)，流經(jīng)換向閥、單向閥、溢流閥和平衡閥的最大流量為47.7L/min(半載工況)，各元件的額定壓力應(yīng)大于起升系統(tǒng)的最大工作壓力14.5MPa；當(dāng)前80頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)3.4選擇液壓元件對于傾斜系統(tǒng)，流經(jīng)各個液壓閥的最大流量為5.3L/min，額定壓力應(yīng)大于傾斜系統(tǒng)的最大工作壓力13.5MPa。流經(jīng)傾斜系統(tǒng)的液壓閥流量小，因此傾斜系統(tǒng)中的液壓閥通徑比起升系統(tǒng)的小。當(dāng)前81頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)3.4選擇液壓元件在選擇溢流閥時，由于溢流閥在起升系統(tǒng)和傾斜系統(tǒng)中都作為安全閥，因此其調(diào)定壓力應(yīng)高于供油壓力的10%左右。起升系統(tǒng)和傾斜系統(tǒng)溢流閥的調(diào)定壓力是不同的，按照前述計算起升系統(tǒng)溢流閥的調(diào)定壓力設(shè)為16MPa比較合適，傾斜系統(tǒng)溢流閥調(diào)定壓力設(shè)為15MPa，具體數(shù)值在后續(xù)壓損校核中確定。當(dāng)前82頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)3.4選擇液壓元件查閱樣本，確定型號如表3-4所示。當(dāng)前83頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)3.4選擇液壓元件3.4.4管路的選擇管路直徑可由液壓元件進(jìn)出口直徑來確定，也可通過管路中流速的推薦值進(jìn)行計算。假設(shè)液壓泵排油管路速度為5m/s，液壓泵吸油管路速度為1m/s.按照半載工況，大流量泵排油管路中流過的最大流量為則管道的最小橫截面積為由A=PI*D2/4可知，可得查液壓管路管徑標(biāo)準(zhǔn)，與上述計算值最接近的實際值為33mm，因此可選用通徑為40mm的油管作為大流量泵的吸油管。當(dāng)前84頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)3.4選擇液壓元件3.4.5油箱的設(shè)計按照儲油量的要求，初步確定油箱的有效容積為已知雙聯(lián)泵總流量為qv=49.65+6=55.6L/min，對于行走工程機械，為減小液壓系統(tǒng)的體積和質(zhì)量，在計算油箱的有效容積時取a=2，因此有油箱總體容積為查液壓泵站油箱公稱容積系列，取油箱整體容積為150L。如果油箱的長寬高比例參照3:2:1設(shè)計，則計算得到長、寬、高分別為0.09m、0.06m、0.03m。當(dāng)前85頁，總共93頁。組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)3.4選擇液壓元件3.4.6其他輔件的選擇液壓裝置使用的過濾器包括油箱注油過濾器和主回路上的回油過濾器。查相關(guān)廠家樣本，選擇型號為EF3-40的空氣過濾器，其性能參數(shù)為：(1)加油流量為21L/min；(2)空氣流量為170L/min；(3)油過濾面積為180mm2；(4)空氣過濾精度為0.279m