叉车液压系统设计

叉车液压系统设计 题 目 叉车的液压系统设计 Forklift hydraulic system design 姓 名 学 号 专业班级 指导教师 分 院 完成日期 摘 要 叉车是物流系统中最常用的装卸、搬运设备。本文介绍了世界范围内叉车的市场，叉车发展趋势以及叉车的结构特点。本文重点设计液压回路:由开式油箱供油，齿轮泵作为动力元件，油缸作为执行元件，液压控制阀作为控制元件。 根据液压起重机械的特点，设计液压叉车参数有:起重量、跨距、幅度起重高度、 各机构的工作速度及起重机各机构的工作类型。叉车的主要参数首先由使用单位 根据生产需要提出，具体数字应按国家 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 或工厂标准来确定，同时也要考虑到 制造厂的现实生产条件。因此，在确定参数时应当进行调查研究，充分协商和慎 重确定。 本文就液压叉车的应用现状和发展前景作了简单概述。扩展我们的知识面和 专业面，可以加强对自己的思维训练和能力培养，还可以填补空白，提高生产效 率，很大的现实意义。 关键词:叉车，液压系统，液压元件。 Abstract Forklifts are most commonly used in the logistics system of loading and unloading, handling equipment. This paper introduces the worldwide market for forklift trucks, forklifts, as well as the development trend of the structural features of the forklift to understand the hydraulic lifting of the main parameters of mechanical design:this paper emphasis on designing hydraulic circuit:by open type tank oil II servicing, double geared pump as power component，oil cylinder as actuator， hydraulic control valve as control component .According to the characteristics of hydraulic lifting equipment, manual hydraulic lift truck design parameters are: starting weight , span, ranging from lifting height, the speed of the various agencies and the work of crane types of agencies. First of all, the main parameters of the forklift by using the unit in accordance with production needs, the specific figures should be national standards or criteria to determine the plant, while also taking into account the realities of factory production conditions. Therefore, in determining the parameters should be carried out investigation and study, to determine the full consultation and careful. This paper the application of Forklifts pneumatic manipulator present condition and development prospects were simply summarized . Expand our knowledge a , Can strengthen their thinking training and ability training , Still can fill in the blanks , Improve production efficiency , Great practical significance. Key words: Forklift ;Hydraulic system;Hydraulic components. 目 录 摘 要 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? I Abstract ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? II 1. 绪 论 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1 1.1课题发展现状和前景展望 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????1 1.2叉车的应用现状 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????3 1.3液压叉车有以下几个优点 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????4 III 1.4 液压叉车研究的目的、意义 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????4 1.5设计时要解决的几个问题 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????5 1.6 液压叉车的设计要求 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????6 2. 叉车的分类和组成 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????6 2.1叉车的分类: ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????6 2.2 叉车的结构组成:??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????7 2.2.1 动力装置 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????7 2.2.2 传动装置 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????7 2.2.3 转向装置 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????7 2.2.4 工作装置 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????7 2.2.5 液压系统 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????8 2.2.6 制动装置 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????8 3.1 主要特点 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????9 3.2 液压系统简介 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????9 3.3 设计 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????9 4. 具体计算和液压的元件选择 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 11 4.1 液压回路原理设计???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 11 4.2 各液压元件的设计计算与校核 ???????????????????????????????????????????????????????????????? 12 4.2.1 液压缸的设计及计算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????? 12 4.2.2 液压阀的选择 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 15 4.2.3 泵的设计与选择 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 17 4.2.4 油泵电机选择 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 19 4.2.5 油路的设计 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 19 5. 液压站结构设计 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 21 5.1 油箱的设计 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 21 5.2 压力损失计算 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 21 5.3 液压泵结构设计的注意事项 ???????????????????????????????????????????????????????????????????? 23 附 录 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 28 致谢 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 31 IV 1. 绪 论 叉车是物流行业的重要设备，是门架和货叉为工作装置的自行式装卸搬运机械，可用于装卸)堆放成件货物。它体积小、重量轻、结构紧凑、噪音低、污染小、造价低、操作灵活，可以在工作场地狭小的空间作业。 随着现代文明社会的发展，叉车的使用越来越普遍。叉车主要用途是进行装卸，堆垛和拆垛以及短途的搬动工作。由于叉车具有良好的机动性，又有较强的适用性。适用于货物多，货量大且必须迅速集散和周转的部门使用，因此叉车港口码头，铁路车站，仓库货场几乎不可缺少的机种。 V 由于社会对叉车的需求不断加大，使叉车的性能得到了改善，数目，品种和规格也不断增多，使用范围也不断增多。例如在森林中木材工业方面，已在堆场方面使用叉车来装卸与搬运圆木，方木和板料。在水泥以预制品的加工中,过去一直使用塔式起重机进行装卸和搬运工作，现在国外已大量使用叉车，获得了良好的效益。类似的情况还很多。 1.1课题发展现状和前景展望 自2001,2008年，中国工业车辆行业的产销量每年平均以31.67%的速度增加，出口的年均增长速度更是达到55.12%以上。2008年中国机动工业车辆出口总数60333台，占行业总销量的35.89%，这说明中国工业车辆产业的发展已离不开国际经济大环境的支持。2009上半年，行业的出口同比下降61.6,，而且至今为止，并不能看出有明显复苏的迹象。中国工业车辆企业的国际化步伐刚刚才迈出，金融危机就不期而至，告诉我们未来的道路将是崎岖而坎坷的，征途中充满着艰辛和风险。今年第二季度后，本土工业车辆企业的销量呈现回升趋势，这主要得益于国内经济的复苏。总体而言，国内市场是令人鼓舞的，情况远好于国际市场。金融危机爆发后，中国政府推行了积极的财政政策和宽松的货币政策，尤其是在2008年11月推出总额达4万亿元人民币的经济刺激方案，有效地拉动了内需。今年第二季度以来，下游行业的全面复苏带动了工业车辆市场需求的增长，国内市场销量开始出现企稳回升势头。鉴于工业车辆市场的规模与全社会的经济活动总量之间总是保持一种正相关的关系，我们相信随着宏观经济的不断改善，国内市场的需求将稳步回升。 在短暂的低谷期之后，中国工业车辆市场又重新回到快速增长的轨道上。过去，在劳动力资源过剩和劳动力成本低下的时代，企业在考虑物流解决方案时更多采用室内起重机械和人力搬运。如今，这个时代已经一去不复返。对机械化和效率的追求使得越来越多企业倾向于用工业车辆作业方式取代旧有的搬运方式，这已成为一种趋势，随着经济的发展和社会的进步，这种趋势已难以逆转。 未来几年，中国将继续采取积极的宏观经济政策，以保持经济平稳较快增长。在宏观经济全面恢复的背景下，国家的经济总量在稳步提高;工业化程度在不断加深;物流业呈现高速发展的态势;全社会的固定资产投资将持续保持在较高水 1 平。这些，都为工业车辆产业的发展提供了更为广阔的市场空间。宏观经济因素将保证工业车辆行业在未来稳步前行。 中国工业车辆市场是一个开放的市场，中国工业车辆行业同样是一个开放的行业。一方面，因为具备较低成本及较大市场规模，国际工业车辆制造业正处于从全球范围内向中国转移的过程中;另外一方面，中国本土企业急于突破国内市场的激烈竞争局面，正在全面实施走出去的战略，积极开拓国际市场，以寻求更为广阔的发展空间。 不可否认，中国工业车辆产业前一阶段的比较优势主要来自于低成本因素;但也应该看到，行业近年来取得了长足的进步，中国工业车辆企业不论是在规模上还是在技术上，与发达国家企业间的差距正在逐步拉近。行业的进展已不光是量变，量变的同时也在质变。 随着中国本土企业的逐渐崛起以及全球工业车辆产业向中国的转移，中国在将来必然会成为世界工业车辆产业制造中心之一，或许将成为世界最大的制造中心。在成就这种定位的过程中，必然伴随着我们不懈的努力，本土企业需要在技术、管理上有更多的突破和创新。本土企业在国内和国际两个市场都取得成功的那一天，才是我们真正崛起的时刻。 金融危机并没有改变行业发展的本质和趋势。有广阔的国内市场作后盾，中国工业车辆行业不会停止前进的步伐;在经历残酷的市场竞争洗礼后，中国工业车辆企业必定会成为全球产业中重要的力量;只要我们不断创新、不断进取，中国工业车辆行业必将会迎来更加强大的新时代。 1.2叉车的应用现状 叉车主要使用于仓储大型物件的运输，是工业搬运车辆，一般指对成件托盘货物进行装卸、堆垛和短距离运输作业的各种轮式搬运车辆，一般厂家都不会购买，找杭州叉车出租等专业的设备租赁公司搬 运。叉车属于物料搬运设机械，被广泛应用于车站、机场、工厂、仓库等国民经济各部门，是机械化装卸、堆垛和短距离运输的高效设备，是托盘运输、集装箱运输必不可少的设备。 中国从上个世纪50年代就开始制造叉车，如今随着中国国民经济的快速发展，大部分企业的无聊搬运也都已经脱离了原先的人工搬运，开始采用叉车为主 2 的机械化搬运。在过去几年的发展中，叉车市场 的需求量每年都在增长，，因为购买叉车的成本较大，因此以杭州叉车出租的等类型的租赁公司也不断增加，开拓了一片新的领域。 对于我国叉车出口，在海外市场中所占比重较小，性能比也不够突出。预计未来，中国的叉车出口会保持较快的增长速度，在未来三年，国内叉车销量年增速保持在20%以上，对海外市场的依赖性也会 加大，出口将会成为销售增长的主要推动力。 1.3液压叉车有以下几个优点 (1)电动液压叉车是一种无污染的液压叉车，具备运输灵巧，操作灵活，转弯半径小等特点。 (2)电动液压叉车配合托盘货箱，集装箱等可实现单元化运输，不仅减少了碰撞，划伤等情况，更减少了工作量及堆放面积，大大提高工作效率。 (3)电动液压叉车门架采用重型立柱钢材，冷弯成型。使门架更坚固，更安全，移动灵活，操作方便省力。 (4)电动液压叉车适用于生产工厂，生产车间，仓库仓储，各地车站，码头，机场等地，尤其适合有防火，防爆要求的场地使用，如印刷车间，各类油库，化学品仓库等地。 5)电动液压叉车油缸采用高精密研磨管，进口油封，一体式阀芯，方便折( 卸和维修;泄压方式采取脚踩式，升降速度平稳，安全性大大提高。 (6)电动液压叉车采用先进的喷塑工艺，改善产品外观的同时增加了电动液压叉车的耐用性。 1.4 液压叉车研究的目的、意义 在机械工业中，液压叉车的意义可以概括如下: (1)可以提高生产过程中的自动化程度 液压叉车有利于实现 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 的传送、物品的装卸，从而可以提高劳动生产率和降低生产成本。 (2)可以改善劳动条件，避免人身事故 3 在一些简单、重复，特别是较笨重的操作中，以叉车代替人进行工作，可以避免由于操作疲劳或疏忽而造成的人身事故。 (3)可以减轻人力，并便于有节奏的生产 叉车标准化和通用性很高广泛应用于厂矿、仓库、车站、港口、机场、货场、流通中心和配送中心等场所，并可进入船舱、车厢和集装箱内，对成件、包装件以及托盘、集装箱等集装件进行装卸、堆码、拆垛、短途搬运等作业，是托盘运输、集装箱运输必不可少的设备。 叉车的主要工作属具是货叉，在换装其他工作属具后，还可以用于对散堆货物、非包装货物、长大件货物等进行装卸作业以及对其进行短距离搬运作业。叉车用途非常广泛，它不仅广泛应用于公路运输、铁路运输、水路运输各部门，而且在物资储运、邮政以及军事等部门也有应用。 综上所述，有效的应用叉车，是发展机械运输工业的必然趋势。 1.5设计时要解决的几个问题 (1)对叉车液压系统的技术要求 叉车液压控制系统中的传动部件在额定载荷、额定速度范围内不应出现爬行、停滞和明显的冲动现象。多路换向阀壳体无裂痕、渗漏，工作性能良好可靠; 载荷曲线、液压控制铭牌应齐全清新。液压控制系统内的油压应符合设计要求，油箱内油位不得低于油位指示器的油标线。液压控制系统管路应畅通，密封良好，无漏油现象。 液压分配器一般采用整体式，其外壳应无裂纹、泄漏。压缩弹簧应完好，当外力消除后阀杆应迅速复位。阀杆与阀座的配合应良好、无泄漏现象。操作手柄应有一定的强度和刚性，表面平整、光滑、无变形。当外力作用于手柄时液压分配器应能有效、迅速地开通或切断油路，使液压缸活塞升起、停留、复位，并定位可靠，不得因振动而使操纵手柄移位。液压分配器上应有金属铭牌和指示牌。 安全阀动作灵敏，工作性能良好可靠，在超载25%时应能全开，调整螺栓的螺帽应齐全紧固。操作手柄定位准确、可靠，不得因振动而变位。叉车一般采用弹簧式安全阀。调整螺栓的螺帽必须齐全，且不得随意拧动。 起升、倾斜液压缸应密封良好，无裂纹和泄漏现象。倾斜液压缸应能灵活 4 可靠地使门架倾斜。起升液压缸能平稳地举起属具及重物，支承重物时，液压缸柱塞回缩不得大于3mm。倾斜液压缸与门架、车架的铰接应牢靠、灵活，配合间隙不得过大。升降液压缸与门架的联接应牢靠，液压缸应密封良好、无裂纹、工作平顺，在额定载荷下，10min 门架自沉量不大于20mm，自倾角不大于0.5?，满载时起升速度不低于标准值的1/2。 (2)叉车液压系统的污染控制 叉车液压系统的污染控制是日常维护中极其重要的环节，液压系统的污染控制涉及设计、制造、安装、使用、检修、日常保养和定期维护等环节，只有对各个环节采取相应措施，才能有效控制污染，使系统的故障率降到最低。 控制和消除液压系统在使用过程中污染物的侵入和生成，主要取决于系统设计的先进性与合理程度。设计叉车液压系统时，应对元件的功能、性能、可靠性、可维修性进行统筹评估，尽可能避免采用抗污染性差的元件。如多选用凸缘连接而少用管接头，空气滤清器安装口的设计位置应高且隐蔽，软管选用加衬的油管，活塞杆端安装防尘密封装置，液压缸顶部设置排气阀等。在液压泵的吸油口、重要元件的进油口及工作油流回油箱处，以系统污染敏感度和系统污染生成水平为依据，综合考虑过滤精度、压降、流量特性、纳垢特性、材料相容性、耐压爆裂及其寿命等，选用不同精度的过滤器。油箱设计既考虑油液的散热效果，又应具有沉淀固体污染物和排除污染物的功能，如内壁磷化处理或采用喷塑，以防漆皮、铁锈对液压系统的污染。设计管路时，应根据管内流速推荐值确定管路直径，弯头及弯曲管路应尽可能少，液压泵吸油管管口距油箱底面高度为管子外径的2倍，回油管以45?的斜切口面朝箱壁并靠近箱壁插入油液中，且回油管与液压泵的吸油管之间应设置隔板。 叉车使用时严禁随意打开油箱盖，以防异物进入液压系统; 注意防尘防水，保持液压系统的封闭性; 定期检查液压油，换油时应将油箱内的旧油全部放完并冲洗干净; 新油加入油箱前，必须进行24h沉淀处理并过滤，过滤精度不得低于系统要求的过滤精度; 加油时注意油桶口、油箱口的清洁，将流入油箱的主回油管路拆开，用临时油桶接油，点动液压泵，利用新油置换出管道内的浊油，在系统管路元件充满油后，油箱油量应保持在规定的油位范围内。 5 1.6 液压叉车的设计要求 (1)叉车广泛用于物流，仓库存储物品的搬运，因此，叉车必须有良好的灵活性和耐用性。 (2)液压系统原理的设计和确定。 (3)液压系统参数及所用元件结构参数的计算和确定，并用CAD或者三维制图软件画出阀块图。 2. 叉车的分类和组成 2.1叉车的分类: 叉车按动力方式可分为内燃叉车、电动叉车、手动叉车;按特性及功能可分为平衡重式叉车、前移式叉车和侧叉式叉车三种基本类型，这三种也是常用类型;按支撑方式可分为三支点叉车和四支点叉车两种类型。平衡重式叉车是最为常见、数量最多且用途最广泛的一种叉车。它的工作装置是由可摆动的带有货叉的伸缩式门架和使之发生升降、摆动的液压系统组成的。后者是由油泵、各种液压阀、工作油缸以及联系他们形成回路的油管等等组成。工作装置位于前轴之外，靠车的自重和平衡重来平衡货叉上的载重，以保证它在满载工作的时候不会翻 6 倒。货叉是基本的取物装置。 2.2 叉车的结构组成: 叉车的主要组成部分有动力装置、传动装置、转向装置、工作装置、液压系统和制动装置。 2.2.1 动力装置 供叉车作动力装置的有内燃机和蓄电池,电动机两种。对噪声和空气污染要求较严的场合应采用蓄电池,电动机为动力，如使用内燃机应装有消声器和废气净化装置。 2.2.2 传动装置 用以将原动力传递给驱动轮，有机械的、液力的和液压的 3种。机械传动装置由离合器、变速箱和驱动桥组成。液力传动装置由液力变矩器、动力换档变速箱和驱动桥组成。液压传动装置由液压泵、阀和液压马达等组成。叉车传动装置的特点是前进、后退的档位数和速度大致相同。 2.2.3 转向装置 用以控制叉车的行驶方向，一般由转向器、转向拉杆和转向轮等组成。1吨以下的叉车一般采用机械转向器,1吨以上的叉车大多采用动力转向器。叉车转向装置的特点是转向轮在车体的后部。 2.2.4 工作装置 提升货物的机构，又称为门架。由内门架、外门架、货叉架、货叉、链轮、链条、起升油缸和倾斜油缸等组成。外门架下端铰接在车架上，中部与倾斜油缸铰接。由于倾斜油缸的伸缩，门架可前后倾斜(倾斜度一般为6?,12?),使货叉叉货和搬运过程中货物稳定。内门架带有滚轮，嵌在外门架中，内门架上升时可以部分地伸出外门架。货叉架带有滚轮,嵌在内门架中,可以上下运动。起升油缸的底部固定在外门架下部，油缸的活塞杆沿内门架上的导程杆上下移动。 活塞杆的顶部装有链轮，起升链条一端固定在外门架上，另一端绕过链轮与货叉架相 7 连。当活塞杆顶部带着链轮起升时，链条将货叉和货叉架一起提升起来。开始提升时仅货叉起升，直至活塞杆顶到内门架以后才能带动内门架上升，内门架的上升速度为货叉的 1/2。货叉起升而内门架不动时货叉所能起升的最大高度叫做自由提升高度。一般自由提升高度为 300毫米左右。当货叉架起升到内门架顶部以后，内门架才与货叉架同时起升的门架，称为全自由提升门架。10吨以上的叉车链轮大多直接固定在内门架顶部，起升油缸一开始就顶举门架，所以不能自由提升。 图2-1 叉车装置 2.2.5 液压系统 为货叉升降及门架倾斜提供动力的装置，由油泵、多路换向阀和管路等组成。 2.2.6 制动装置 与汽车的制动装置相似，但叉车的制动器只布置在驱动轮上。 表示叉车性能的主要参数是在标准起升高度和标准载荷中心距下的额定起重量。载荷中心距是货物重心到货叉垂直段前壁的距离。 8 3. 主要特点和技术参数 3.1 主要特点 2T电动叉车是一种应用广泛的物料搬运设备。该叉车主要用于厂矿、仓库、车站、港口等场所，对成件、包装件以及托盘等集装件进行装卸、堆垛、短途搬运等作业。液压系统是义车的重要系统，其负荷的起升、倾斜、侧移完全由液压控制来实现。液压系统应用了负荷传感、变量系统、先导控制等技术，实现了液压系统的两波节能和远程控制，系统油温显著降低，整车性能先进、搡作舒适、安全可靠。 3.2 液压系统简介 液压系统除油箱及其管路外，由工作/ 转向油泵和电机作为动力元件，多路换向阀，限速阀等作为控制元件，油缸作为执行元件。 液压系统执行元件主要可分三部分: ?为了升降货物配有起升油缸。 ?为使装货的框架能前后倾斜，以利于搬运和行走方便使用倾斜油缸。 ?转向油缸和全液压转向器。 油泵输出的压力油分别进入到工作装置和转向操纵机构，通过前后倾手柄使多路换向阀的滑阀移动以改变液压油的流动方向，从而控制升降油缸与门架倾斜油缸，实现起重货架和门架的前后倾斜。另一个油路是油液经转向油泵与电机到全液压转向器控制转向油缸;最后油液将再度重返油箱如此不断循环，液压系统是叉车工作过程中的重要环节。 3.3 设计方案 双泵驱动即工作装置与转向装置均采用齿轮泵(成本低)变转速调节，双作用活塞式倾斜油缸，油路布置为:开式油箱与非上置式泵站分布于两侧，两个倾斜油缸布置于外门架两侧，一个起升油缸位于门架两侧(视野开阔)，控制阀位于驾驶员右方(操纵方便);出油口采用网式滤油器(结构简单，通油能力大， 9 压力损失小，清洗方便)。相关数据参数见表3-1。 表3-1 2t液压叉车液压系统技术参数 2000Kg 额定起重量Q 500mm 载荷中心距C 3000mm 起升高度H 6?/10? 门架倾角(前倾α/后倾β) 最大起升速度(满载)V 300,400mm/s 升 10Km/h 最大运行速度(满载)V 行 100mm 最小离地间隙δ (1)确定回路方式:选开式回路，即执行元件的排油直接回油箱，油液径沉淀、冷却后再进入液压泵的进口。 (2)选液压油:普通矿物液压油。 (3)选执行元件:液压缸(起升油缸、倾斜油缸、转向油缸等)。 (4)液压泵类型:系统压力小于21Mpa，选用齿轮泵或叶片泵;大于21Mpa选柱塞泵。 (5)调速方式:定量泵变转速调速，同时使用换向阀阀口实现微调。 (6)调压方式:溢流阀做安全阀，限制系统最高压力;执行元件不工作时液压泵在小功率下工作采用卸荷回路。垂直变负载(起升缸升降)采用限速阀，保证重物平稳下落。 (7)确定换向回路:三位四通手动换向阀控制。 10 4. 具体计算和液压的元件选择 4.1 液压回路原理设计 液压系统回路的工作线路主要分两路进行，详见图4-1: 图4-1 液压系统回路的工作路线 液压传动具有结构紧凑，管路便于布置，运动平稳，控制方便等一系列优点，被广泛应用于各种机械，叉车液压系统在工程机械中是比较典型和简单的。液压系统一般由动力机构(液压泵)、执行机构(液压缸)、控制元件(换向阀等)、辅助元件(油箱)四部分组成。图4-2为我设计的叉车液压回路原理图。 11 1—属具液压阀块 3—油管 4. 11—单向节流阀 5—起升液压缸 6. 14—溢流油管 7—安全阀 8—液压泵 9—起升液压缸阀块 10—倾斜液压缸阀块 12—吸油管 13—油箱 15—倾斜液压缸 16—属具液压缸 图4-2 液压系统原理图 对于提升工作装置，单作用液压缸就能够满足工作要求，因为叉车体的重量能使叉车杆自动回到底部。液压缸不必有低压出口，高压油可同时充满活塞环形面和另一面(构成差动缸)，由于活塞两侧面积的不同而产生提升力。为减少管道连接，可以通过在活塞上面钻孔实现液压缸两侧的连接。 倾斜装置通常采用两个液压缸驱动，以防止叉车杆发生扭曲变形。 另外，用于提升装置的方向控制阀可选用标准的四通阀，其B口应该与油箱相连不应堵塞。这样，当叉车杆处于下降状态，泵卸荷时，液压油可以直接流回油箱，有利于提高系统效率。 基本油路确定后，油路还不能正常工作，因为没有安全保护装置，也没有调节流量(为限制负载下降速度而流出液压缸的流量)的装置。可以通过引入一个安全阀，从而在负载下落时限制负载下落速度来解决这个问题，也可以在每个进油路上加一个单向阀，防止油液倒流。 因为存在负值负载(与活塞运动方向相同的负载)，所以倾斜系统的回路设计稍微有所不同。 4.2 各液压元件的设计计算与校核 为使液压系统结构更紧凑、简洁，使液压系统集中在一个模块内，把各液压元件做成一体。把油箱与液压缸装配在同一圆心轴线内，把各油路与各阀等设计在液压缸的底座内。 4.2.1 液压缸的设计及计算 (1)液压缸材料的确定 为使液压缸结构更紧凑、简洁, 液压缸材料采用高质量,具有高抗拉强度极限 12 的材料,采用高质量的无缝钢管,材料为:45号钢制造,调质处理。 查参考文献[9]《机械设计课程设计》表12-1，得 硬度为: 162-217HBS，抗拉强度为:=600MP 屈服极限为: =355MP ,,aabs?起升液压缸 现在多采用柱塞式起升液压式，其液压缸外径较细。液压缸下部支撑在外门架下横梁处，多处为半球形，柱塞上端与浮动横梁连接或者直接顶住内门架上部。 ?倾斜液压缸 倾斜液压缸为双作用式活塞缸，缸体尾部铰接在车架上，活塞杆头部铰接在外门架中横梁或后侧。 ?转向液压缸 过去采用交叉式或八字双梯形转向机构时，转向液压缸为双作用式活塞缸。为了减小差动现象，避免左右转向灵敏相差太多，活塞杆往往用的比较细，常常发生弯曲或折断事故。 (2)起升压缸内腔直径的计算与确定 根据设计条件，要提升的负载为2100kg，因此提升装置需承受的负载力为: F,mg,2100，9.81,20600 N (4.1) l 由于链条固定在框架的一端，活塞杆的行程是叉车杆提升高度的一半，但同时，所需的力变为原来的两倍(由于所需的功保持常值，但是位移减半，于是负载变为原来的两倍)。即提升液压缸的负载力为 2 F= 41200 N (4.2) l 为使液压缸结构较小，取液压系统的设计压力尽量的高。初取液压系统的设 P计压力为:=17MPa max 4FP因为，=F/A= (4.3) max2,D (A为液压缸内腔的有效面积，D为液压缸内腔的直径) 4F所以，D= (4.4) ,Pmax 13 4，41200 = 3.14，17 =55.56mm 取液压缸内腔的直径为:D=56mm 所以, 液压系统的设计压力为: 4F P=F/A= (4.5) max2,D 4，41200 = 23.14，50 =21MPa (3)液压缸外直径的计算与确定 为使液压缸结构较小，先把液压缸按薄壁计算。因为，D/10时，为薄壁 ,, PDy,,又因为， (4.6) ,,2, PP,PyPy(其中?16M时，= 16M时，1.5P=) P1.25PPmaxmaxmaxmaxaa P 所以 =1.5=28.5 M PPmaxya 取按全系数为:n=5, ,,, 所以=/n=120 M ,Pba PDy,,所以， (4.7) ,,2, 28.5，50 = 2，120 =6.0mm 所以，D/=50/6=8.3,10 为厚壁。 , 所以，要按厚壁计算，为使设计更准确一些，按第四强度理论计算得: 2222D，DD，D2222ww,,,，,,,,,,= (4.8) ，p，ptrtryy2222D,DD,Dww(其中，为液压缸外直径) Dw 14 ,,, 取，安全系数为:n=5, 所以=/n=120 M 所以， ,Pba 222,,,,,,，P4,3pD,D (4.9) w22,,,,3p 222120，194，120,3，19,50 22120,3，19 ,59.3mm 取，液压缸外直径为:=62mm Dw 4.2.2 液压阀的选择 提升系统中，所有液压阀通过的流量至多为19l/min，所以阀的尺寸很小。如果采用的是串联泵，则倾斜装置子系统流过的流量至多为3 l/min。 为考虑系统的压力损失(管路和各方向阀造成的)，液压系统提供的压力应比负载所需压力高15~20bar: P,132，20,152bar smax 溢流阀的调定压力应高于供油压力10%左右，即设成170bar比较合适。溢流阀的最大压力值可能比170bar还高，甚至超过200bar。 注意: 与使用中通旁路式多路换向阀相比，使用标准方向阀可以节省成本。但是，使用标准方向阀需要多增加一个溢流阀和一个泵，即使用两个溢流阀和一个串联泵。 (1)提升系统液压阀选择 由以上计算可知:提升子系统最大流量为18.7L/min。 选择直动式溢流阀的型号为DBDS10P10，带保护罩的调节螺栓，通径10mm,板式阀，进油口最大压力63MPa，出油口最大压力31.5MPa。 选择调速阀的型号为2FRM10，通径10mm,最大工作压力21MPa，最大流量50L/min。 选择手动换向阀的型号为WMM6，通径为6mm,最高工作压力:油口A、B、P为31.5MPa,油口T为16MPa，最大流量60L/min。如图4-3 15 图4-3 WMM6手动换向阀 (2)倾斜系统液压阀选择 由以上计算可知:倾斜子系统最大流量为2.6L/min。 选择单向阀的型号为RVP-6-1-0，通径6mm,最大工作压力31.5MPa，最大流量18,15000L/min。 选择手动换向阀的型号为WMM6，通径为6mm,最高工作压力:油口A、B、P为31.5MPa,油口T为16MPa，最大流量60L/min。阀块图如图4-4 16 图4-4 阀块安装图 4.2.3 泵的设计与选择 齿轮泵具有结构简单，体积小，重量轻，工作可靠等优点，广泛应用在叉车上。一般采用CB系列高压齿轮泵，如图5。根据系统设计的要求选择压力，根据起升速度选择流量。当电动机直接带泵时，应选用高速齿轮泵。齿轮泵属于容积式液压泵，输出压力随负载变化，在系统中必须设置安全阀。 ,取，泵油缸的直径为:d=18mm 操作杆的长度为:L=800mm 泵油杆的长度为:l=32mm 泵缸的壁厚取与液压缸相约。 P 因为，最大压力为:=19Mpa max 1l2Pd,F 所以，最大的操作力为:= (4.10) maxmax4L 13223.141918 = ，，，，4800 =193.3N 17 =20kgf 具体结构如图液压缸装配图。 通过分析计算，泵的最大移动距离为:s=50mm 12 所以，泵的单次进油量为:V= (4.11) ,sd4 12，3.14，50，18 = 4 3 =13122 mm =0.013L 假定齿轮泵的容积效率为90%，电机转速为1500r/m，则泵的排量为: 187003 cm/rev (4.12) D,,13.8req0.9，1500 满负载条件下(1500rpm，容积效率90%)的实际流量为: l/min (4.13) q,14.4，0.9，1500,19.4 大于所需值18.7 l/min，满足设计要求。如图4-5 图4-5 齿轮泵 18 工作油泵采用CB系列齿轮泵，型号为CB-F18C-FL。参数见表4-1 表4-1 CB-F18C-FL型齿轮泵 名称 符号 量值 单位 Q 30.6 流量 L/min; max 1800 额定转速 V r/min; 额 12.5 额定压力 P Mpa; 额 11.2 驱动功率 P kw; 驱 m 8.2 质量 kg; 4.2.4 油泵电机选择 据油泵额定转速及所需驱动功率，选择Z4-112-4(15min工作制)。参数见表4-3。 表4-2 Z4-112-4型油泵电机参数 名称 符号 量值 单位 P 5.5 KW 额定功率 V 160 V 额定电压 I 42.7 A 额定电流 n 3000/4000 r/min 转速(最高) ,83.5 % 效率 J 0.8 飞轮矩 m 60 kg 质量 选用的油泵电机采用5min工作制，故折算成后功率PKW,，,5.51559.53，故该电机满足油泵工作需要。 4.2.5 油路的设计 为使液压系统结构更紧凑、简洁，使液压系统集中在一个模块内，把各液压元件做成一体。把各油管路做在液压缸的底座内。 油管路的管径不宜选得过大，以免使液压装置的结构庞大:但也不能选过小，以免使系统压力损失过大，影响工作。 通常的流体速度: 19 排油管路:3m/s~5m/s 吸油管路:0.5m/s~1.5m/s 泵自身的初始吸油压力限制在不超过0.33bar(10’’Hg) 这些速度受油路和装置工作条件，功率损失，热和噪声的产生以及振动的影响， 会发生变化。 假定吸油管路的速度为1m/s，排油管路的速度为5m/s。 排油管路计算: 3最大流量为0.000312m/s，则管道的最小横截面积为: 3Q0.000312m/s2A,,,62.4mm (4.15) ,5m/s 2D,A, (4.16) 4 (管道直径) D,79.5,8.9mm 与计算数值最接近的实际管子直径为8或10mm，所以: 当选用8mm的管径时，流速为v=6.2m/s 当选用10mm的管径时，流速为v=4.0m/s 推荐选用管径为10mm的管子 吸油孔计算 孔的横截面积: 30.000312m/s2A,,312mm (4.17) 1 (孔径) (4.18) D,397.3,19.9mm 与之最近的实际值为20mm 20 5. 液压站结构设计 液压站是由液压油箱，液压泵装置及液压控制装置三大部分组成。液压油箱装有空气滤清器，滤油器，液面指示器和清洗孔等。液压站装置包括不同类型的液压泵，驱动电机及其它们之间的联轴器等，液压控制装置是指组成液压系统的各阀类元件及其联接体。 5.1 油箱的设计 本课题选开式油箱，设计问题:油箱的容量及液面、隔板高度;滤油器、箱底坡度选择;是否采用加强筋增加刚性以便承载液压泵或其他液压件;密封装置的选取，是否用热交换器及其安装位置的布置等。具体要求如下: (1)油箱一般用2.5,4mm钢板焊成，尺寸高大的油箱要加焊角铁和肋板以增加刚度。叉车要在油箱上放置电动机，液压泵等其他液压件，故其厚度要增加。 (2)油箱应有足够容量，以满足散热要求，同时注意到: ?在系统工作时油面必须保持足够高度，以防液压泵吸空; ?系统停止时由于油液全返回油箱，不至于造成油液溢出油箱，通常油箱容量可按照液压泵2,6 min的流量估计，油箱液面高度要小于80%，并用油位计观察。 油箱有效容积应为泵每分钟流量的2,3以上，设泵每分钟流量为是大值30.6L/min， ，则油箱的有效容量为V=30.62.8=85.8L。 (3)油箱底设计一定坡度以方便放油，箱底与地面有一定距离，(离安装底面150mm以上以便散热和搬移)，最低处应装放油阀。 (4)安装热交换器时，还要考虑安装位置，还可以装油温计测油温。 5)箱壁要涂防锈涂料。 ( 5.2 压力损失计算 管道中的压力损失是指:粘性液体在管道内流动时，都要受到与流动方向相反的流体阻力，消耗的能量将以压力降的形式反映出来，故产生压力损失(或水头损失)。表现为局部压力损失与沿程压力损失之和。又因为柱塞上升时，柱塞与密封环之间的相对滑动也产生摩擦阻力损失 21 ,,,,,lklklk，1.25，1，0.921==+=+=1.096 (5.1) ,P摩擦,,,,,，d，d，d，8，61244444式中------------起升油缸柱塞直径 cm l ---密封环与柱塞接触器长度 d 2cm---密封填料单位工作表面上摩擦力，常取=1/ kkkg(1)沿程压力损失:(圆管) 2L,,,P,，，据达西公式: (5.2) ,,2d 式中-----------沿程阻力系数 , L---圆管的沿程长度，取管总长3m ---圆管内径15mm=0.015m d ---管内平均流速，取3m/s , 分析:1)行走机械为:紊流且光滑管，则沿程阻力系数采用公式; 0.31645,, =0.04 (据，此时选取) (5.3) 3000，R，10R,3000ee0.25Re 2)查《机械设计 手册 华为质量管理手册 下载焊接手册下载团建手册下载团建手册下载ld手册下载 中(液压工程手册单行本)》第644页表23.10-2可知:矿物 3质液压油的密度范围为850~960kg/m,据《机械设计--课程设计手册》第二页表1-5 33选取液压油密度为920 kg/m.=0.92g/cm. 2cm综上: k,P=3.312/ g, (2)局部压力损失: 2,,，,,P,据公式= (5.4) ,2 ,式中---------,总的局部阻力系数，考虑起升油缸工作，则有单向阀，溢流阀，换 向阀，起升缸的节流阀等，均存在局部压力损失。 查[5]表8-7-阀类元件局部损失估算: 2cm,Pk =1×1+1×0.5+1×4+1×1=6.5/ (5.5) ,g 22 为确保精确在进行公式验算: 查[12]表23.2-7~9其中: ,,局部阻力取=1.5, 弯头处取=0.29(弯头较多，设计弯头10个) ,,入口阻力系数=0.5;出口阻力系数=2， ，，,所以=1.54+1.5+0.5+0.2910=10.9 (5.6) , 2cm所以,P=5.72/。 k,g 2cm=3.31+5.72+1.09=10.12/ k,Pg1 2cm(3)液压系统调节压力P=100+3.31+5.72+1.09=110.12/ (5.7) kg 2cm故选用的140/满足要求。 kg 5.3 液压泵结构设计的注意事项 (1)液压装置中各部件、元件的布置要均匀、便于装配、调整、维修和使用，并且要适当地注意外观的整齐和美观。 (2)考虑液压油箱的大小与刚度，液压泵与电动机装在液压油箱的盖子上或装在液压油箱之外。 (3)在阀类元件的布置中，行程阀的安放位置必须靠近运动部件。手动换向阀的位置必须靠近操作部位。换向阀之间应留有一定的轴向距离，以便进行手动调整或装拆电磁铁。压力表及其开关应布置在便于观察和调整的地方。 (4)压泵与机床相联的管道一般都先集中接到机床的中间接头上，然后再分别通向不同部件的各个执行机构中去，这样做有利于搬运、装拆和维修。 (5)硬管应贴地或沿着机床外形壁面敷设。相互平行的管道应保持一定的间隔，并用管夹固定。随工作部件运动的管道可采用软管、伸缩管或弹性管。软管安装时应避免发生扭转，影响使用寿命。 液压站设计如下图: 23 图5-1 液压站主视图 图5-2 液压站俯视图 24 图5-3 液压站左视图 25 结 论 毕业设计是我们作为学生在学习阶段的最后一个环节，是对所学基础知识和 专业知识的一种综合应用，是一种综合的再学习、再提高的过程，这一过程对学生的学习能力和独立思考及工作能力也是一个培养，同时毕业设计的水平也反映了大学教育的综合水平，因此学校十分重视毕业设计这一环节，加强了对毕业设计工作的指导和动员教育。 在毕业设计过程中也暴露出自己专业基础的很多不足之处，感觉自己所学习的只是冰山一角，面对稍微复杂的东西还是没能得心应手，再一次体会到学无止境的意义了。在完成毕业设计的时候， 我尽量的把毕业设计和实际工作有机的结合起来，实践与理论相结合。这样更有利于自己能力的提高。 26 参考文献 [1] 陶元芳，卫良宝(叉车构造与设计[M](机械工业出版社， [2] 张质文(叉车[M](北京:人名铁道出版社，1979( [3] 刘娜，陈慕忱主编(CPD1型电动叉车设计计算书?(液压系统)(武汉:1980( [4] 陆植(叉车设计[M](北京:机械工业出版社，1991( [5] 陈慕枕(装卸搬运车辆[M](2版，北京:人民交通出版社，1999( [6] 起重运输机械(太原重机学院教材[M]，1974年( [7] 章宏甲，黄谊(液压传动[M](械工业出版，2003(4( [8] 范存德主编(液压系技术手册[M](沈阳:辽宁科学技术出版社，2004(5( [9] 陈秀宁，施高义(机械设计课程设计(第四版，浙江大学出版社，2008(5( [10] 周开勤主编.机械零件手册(第五版(北京:高等教育出版社，2000( [11] Gilbert Kivenson.The Art and Science of Iventing (2nd ed).VNR Co.1982( [12] The international trend of development in forklift Enterprise.Construction Machinery & Maintenance Magazine.2008. 27 附 录 附录1:阀块图，一张，A1 附录2:液压站装配图，一张，A0 28 附录2 液压站装配图 29 附录1 阀块图 30 致谢 本毕业设计是在张老师的悉心指导下完成的。从课题的立项、选题到课题的开发与研究，再到本论文的撰写到定稿的每一步工作都倾注着张老师的心血和汗水，张老师为本设计提出了许多宝贵性的、具有指导性的意见和建议，并提供了大量的资料，张老师的指导和帮助我将铭记于心～同时也得到了同学们的相助， 在此，对于老师和同学们的帮助表示忠心的感谢。 xxx 2012年5月23日 31