叉车设计计算说明书

叉车性能及参数叉车稳定性计算叉车重心位置的确定叉车重心位置对叉车稳定行和桥负荷分配影响极大。

叉车总体位置布置后，各个部件或总成的重量和它们在叉车上的具体位置便基本确定。

当叉车门架处于直立状态时，其各个部件或总成的重量、重心坐标如表所示。

1.当叉车处于空载静止时，由力矩平衡可得下列公式：∑M x ＝g1 x1＋g2 x2＋⋯＋g n x n=Gx0∑M y ＝g1 y1＋g2 y2＋⋯＋g n y n=Gy0∑M z ＝g1 z1＋g2 z2＋⋯＋g n z n=Gz0式中：g1，g2。

g n——叉车各部件重量（kg）；x1，x2。

x n——各部件重心在叉车纵轴（x轴）方向至前桥中心的水平距离（mm）（在前桥中心以后为正，反之为负）；y1，y2。

y n——各部件中心至地面的高度（mm）；z1，z2。

z n——各部件中心至叉车纵向中心平面的水平距离，一边为正，另一边为负（mm）；x0，y0，z0——叉车重心坐标（mm）。

由以上公式可得空载时的重心坐标：x0=∑M xG ，y0=∑M yG，z0=∑M zG由于各个部件对叉车纵向中心平面对称布置，致使∑M z 等于零。

将表格中的数据代入上述重心公式，可得：x0=∑M xG＝42196704200mm＝1010.4mmy0=∑M yG=26638524200mm＝637.8mm2.码垛时的纵向稳定性（纵向静稳定性）叉车满载码垛，门架直立，货物起升到最大高度，如图所示。

其合成重心位置：a=GL0−Q（c+b）G+Qh g=Qh1+Gh2 G+Q式中：a——叉车合成重心至前桥中心线的水平距离；b——叉车合成中心至地面的垂直高度（b＝1.4r前＝1.4×355＝497mm）；c——载荷中心距（500mm）；G——叉车自重（4200kg）；Q——额定起重量（3000kg）；L0——叉车自身重心至前桥中心线的水平距离（L0＝x0＝1010.4mm）；h1——货物重心至地面的垂直高度（h1＝H＋c＝3000＋500＝3500mm）；h2——叉车自身重心至地面的垂直高度（h2＝y0＝637.8mm）。

将数据代入上述公式可得：a=GL0−Q（c+b）G+Q =4200×1010.4−3000×（500＋497）4200＋3000＝173.98mmh g=Qh1+Gh2G+Q ＝3000×3500＋4200×637.84200+3000=1830.38mmtanθ1＝ah g＝173.981830.38＝0.095>[0.08]稳定性通过。

3.满载行驶时的纵向稳定性（纵向动稳定性）门架最大后倾，货叉起升货物，货叉水平段上表面至地面的垂直距离s，如图所示。

此时合成重心位置：a＝GL0−Q[(b＋c)cosβ−(c＋s−r前‘)sinβ]G＋Qh g＝Gh2＋Q[(b＋c)sinβ＋(c＋s−r前‘)cosβ+r前‘]G＋Q式中：G、Q、b、c、h2与之前相同；——门架后倾角（120）；s——货叉水平段上表面离地距离（300mm）；r‘前——前轮静力半径（r‘前＝0.92r前＝337.25mm）。

将数据代入上述公式可得：a＝GL0−Q[(b＋c)cosβ−(c＋s−r前‘)sinβ]G＋Q＝4200×1010.4−3000×[(497＋500)cos12°−(500＋300−337.25)sin12°]4200＋3000＝223.15mmh g＝Gh2＋Q[(b＋c)sinβ＋(c＋s−r前‘)cosβ+r前‘]G＋Q＝4200×637.8+3000[(500+497)sin12°+(500+300−337.25)cos12°+337.25]4200+3000＝787.54mmtanθ2＝ah g＝223.15787.54＝0.283>[0.18]稳定性通过。

4.满载码垛时横向稳定性此时叉车状态如图所示。

其合成重心为：a＝GL0−Q[(b＋c)cosβ−(H＋c−r前‘)sinβ]G＋Qh g＝Gh2＋Q[(b＋c)sinβ＋(H＋c−r前‘)cosβ+r前‘]G＋Qh g‘＝h g−r后aLe＝(L−a)sinα＝（L−a）sin（tan−1m L）式中：e——叉车重心（满载时为合成重心）至横向倾复轴线的水平距离，其中，2m为前轮距（1000mm）；L为叉车轴距（1760mm）；h g‘——叉车重心（满载时为合成重心）至重力作用线与横向倾复基准平面的交点间的距离，其中，r后为后轮半径（295mm）；代入数据，得：a＝GL0−Q[(b＋c)cosβ−(H＋c−r前‘)sinβ]G＋Q＝4200×1010.4−3000×[(497＋500)cos12°−(3000＋500−337.25)sin12°]4200+3000＝457.02mmh g＝Gh2＋Q[(b＋c)sinβ＋(H＋c−r前‘)cosβ+r前‘]G＋Q＝4200×637.8＋3000[(497+500)sin12°+(3000+500−337.25)+337.25]4200+3000＝1887.96mmh g‘＝h g−r后aL＝1887.96−295×457.021760=1811.36mm e＝（L−a）sin（tan−1mL）＝（1760−457.02）sin(tan−15001760)＝1302.98×sin15.86°＝356.07mmtanθ3＝eh g’＝356.071811.36＝0.197>[0.06]5.空车行驶时的横向稳定性空载运行时，门架后倾120，货叉提升300mm此时a＝x0、h g＝y0；e＝(L−a)sinα＝（1760−1010.4）sin15.86°＝204.86mmh g‘＝h g−r后aL＝637.8−295×1010.41760＝468.44mm[tanθ4]＝(15＋1.1V)×100％＝(15＋1.1×20)×100％＝0.37tanθ4＝eh g’＝204.86468.44＝0.437>[0.37]稳定性通过。

桥负荷计算当叉车总体布置完毕，重心位置确定以后，可以比较精确计算出前后桥的实际垂直静负荷。

叉车实际桥负荷计算按照叉车在水平路面上静止不动，门架直立的状态进行。

1)叉车无载时的前后桥垂直静负荷R1‘、R2’R1‘＝G L−L0L＝4200×1760−1010.41760＝1788.82kgR2’=G−R1‘＝4200−1788.82＝2411.18kgR1‘G ×100％＝1788.824200×100％＝42.59％∈[40％～50％]满足设计要求。

2)叉车满载时前后桥垂直静负荷R1、R2R1＝G(L−L0)＋Q(L＋b＋c)L＝4200×(1760−1010.4)＋3000×(1760+497+500)1760＝6488.25kgR2=G+Q−R1＝4200+3000−6488.25＝711.75kgR2 G＋Q ×100％＝711.757200×100％＝9.88％满足设计要求。

轮胎计算及校核轮胎的作用是：（1）承受叉车重量（包括货重）；（2）通过轮胎与地面的摩擦，驱动叉车行驶和使叉车转向；（3）吸收震动和冲击，使叉车行驶平稳。

叉车轮胎的类型和规格是根据叉车的使用条件、车轮负荷、驱动桥的结构等因素选择的。

由之前桥负荷计算可知，前轮最大的静负荷N1＝6488.25/2＝3244.13kg；后轮最大的静负荷N2=2410.3/2=1205.15kg。

确定轮胎行驶条件系数A已知叉车最大行驶速度为20km/h，按正常路面情况考虑，查表用插入法求得A＝1.7−(1.7−1.524−16)×(20−16)＝1.6计算轮胎的实际负荷能力W查表充气轮胎规格标准，叉车前轮规格为：28x9-15-14pr，气压700kpa，标准负荷能力W0＝2000kg，后轮6.50-10-10pr，气压700kpa，标准负荷能力W0＝810kg。

考虑轮胎行驶条件系数后的实际负荷能力为：前轮：W1＝AA0W0＝1.61×2000＝3200kg后轮：W2＝AA0W0＝1.61×810＝1296kg前轮W1（3200）< N1（3244.13），超载超载：3244.13−32003200×100%＝1.38%后轮W2（1296）> N2（1205.5），合格比较结果，前轮承受的最大垂直静负荷大于其最大负荷能力，但超载不多，因此所选轮胎仍可认为合格。

叉车行驶性能及牵引性能计算叉车制动一般借助于前桥车轮制动器的作用，产生摩擦力矩，阻止车轮转动。

与此同时，在车轮于路面之间产生摩擦力，这个力就是使叉车减速或停车的制动力。

制动性能计算制动距离是指从司机教踩制动半开始，到叉车完全停车为止的行驶距离。

按粘着条件确定制动距离S 制＝V2254φ（L−φh g）（L−a）式中：S制——制动距离（m）；V——叉车行驶速度（20km/h）；L——轴距（1760mm）；h g——重心高度（787.54mm）；φ——附着系数（混凝土路面为0.6～0.75，在此取0.7）；a——重心水平位置距前桥距离（223.15mm）。

代入数据可得：S 制＝V2254φ(L−φh g)(L−a)＝202×(1760−0.7×787.54)254×0.7×(1760−223.15)＝5.07m<6m满足要求液压系统设计计算液压传动装置是叉车的重要组成部分，液压传动利用工作液体传递能量，将运动传给工作油缸（起升油缸、倾斜油缸和转向助力油缸）、以达到装卸货的目的。

货架起升的速度计算由叉车货架的起降原理可知，设油缸的运动速度为V缸，则可知货架的起升速度V1＝2V缸.叉车工作时，油泵运转将液压油输送至起升油缸及其他工作油缸，已知油泵总输送流量Q0、输送至起升油缸的流量Q、分流至其他工作油缸流量为Q分（13L/min），则Q＝nqηV＝2650×32×10－3×0.92＝78.02L/minQ0＝Q＋Q分可得：Q＝Q0－Q分＝78.02－13＝65.02L/minV 缸＝10Q2S＝10Q2×14×π×d2式中：n——油泵转速（2650rpm）；q——油泵排量（32ml/r）；ηV——油泵的容积效率（92％）；d——油缸直径（56mm）；V缸——油缸速度（m/min）。