32吨叉车门架

引言

本次设计主要为32吨平衡重式柴油内燃叉车的门架系统。由于该叉车的起重量大，为了防止滚轮压力一直处于较大的情况下，本门架结构不采用CC型截面，而是采用CL 并列式二级门架。

CC型截面的优点是内、外门架的立柱截面相同，材料规格单一，制造方便。缺点是供内外门架升降导向的滚轮只能装在内门架立柱的下端腹板上，滚轮间距一定，在外载荷一定的条件下，不论内门架是否起升，滚轮压力总是比较大。

CL型截面的特点是，内门架立柱外翼缘均有外伸翼缘插入外门架立柱槽形内，这使得有可能在外门架立柱顶端装设一个内门架的导向滚轮，内门架的外伸缘翼压在此滚轮上运动。内门架的另一个导向滚轮仍装在内门架立柱下端腹板上，此滚轮压在外门架立柱的后翼缘内壁上。这样内门架受起重载荷的力矩作用后，由于内门架上下支撑滚轮间距大，滚轮上的的压力就小，门架受力情况改善。但随着内门架上升的同时，滚轮间距逐渐变小，滚轮压力也增大，最大起升高度时，滚轮间距最小，压力最小，但从疲劳等效载荷的角度考虑还是比较有效的。

在此次设计过程中，根据基本参数及叉车的作业情况，本着满足了强度、刚度、稳定性的前提下，尽可能节约材料的原则，采用大截面、薄钢板，从而达到省材的目的，同时减小自重，也提高了门架的刚度。

在选用材料方面，考虑到性能要求，又兼顾经济性，此次设计过程中，门架立柱及上中下横梁均采用16Mn钢。

在整个设计过程中，全部采用国家标准，因此整个设计安全可靠，节材耐用。

1 设计参数

1.1 基本参数

额定起重量Q：32t

载荷中心距C：1250mm

最大起升高度Hmax: 3500mm

自由起升高度：100mm

起升速度：0.367m/s

门架前后倾角：6°/ 12°

行驶速度：28km/s

最小外侧转弯半径Rmin: 5400mm

最小离地间隙：250mm

爬坡度：20%

1.2 整体尺寸参数

货叉表面至后部距离：5196mm

宽度：2700mm

门架回缩垂直高度：3497mm

起升垂直高度：5147mm

护顶架高度：2700mm

驾驶座高度K:1690mm

轴距L：3500mm

轮距（M1前/M2后）：2100/2340mm

1.3 其他参数

轮胎数量（前/后）：4/2

轮胎尺寸前 12.00-24-16PR

后 12.00-20-16PR

货叉尺寸（厚/宽/长）:130/280/2000

动力形式：柴油

行车踏板制动：液力

停车手制动：机械

蓄电池型号 12-6Q-19S

容量 195/12 Ah/v

发动机制造商/型号：上柴/6235 输出功率：120KW

额定转速：2200r/min

2 总体设计

2.1自重估算

由叉车自重估算的经验公式

G≈[0.1L+C+1.4R]Q/[(0.55-0.1)L]

=[(C+1.4R)/(0.45L)+0.22]Q

=[(1250+1.4x610)/(0.45x3500)+0.22]x32

∴叉车自重G取42.68t≈42t

2.2静轴载

满载时：

前桥桥载：G1=90%（G+Q）=0.9x740000=666000N

保证平衡重式叉车的纵向静态稳定性

后桥桥载：G2=10%(G+Q)=0.1x740000=74000N

保证转向所需要的附着力

空载时：

前桥桥载：G1’=45%G=0.45x420000=189000N

后桥桥载：G2’=55%G=0.55x420000=231000N

保证叉车的横向稳定性

2.3稳定性计算

2.3.1.稳定性试验原理

由于平衡重式叉车的载荷位于车轮支撑平面之外，在装卸搬运过程中有失稳翻倒的危险，因此在总体设计中要进行稳定性计算。稳定性试验的原理是利用倾斜平台上重力的分力模拟实际工作的水平力。

图一稳定性平台试验基本原理

2.3.2.稳定性试验

（1）纵向静稳定计算

工况：门架垂直，前轴与倾翻平台轴线平行，额定载荷，起升到最大高度。

指标：倾斜度3.5%

纵向静稳定试验时，满载叉车联合重心位于前轮中心0.1L处，即l=0.1L 根据平行力系的合成原理，可求出满载叉车联合重心高度为：

h= (Hmax+C)[G/(G+Q)]+h1(G/G+Q)

i=l/h>0.035

h1< [0.1L (G+Q)-0.035(Hmax+C) Q]/0.035Q

= [0.1x3500(32+42)-0.035(3500+1250) x32]/ (0.035x42)

= 14266.7mm

图二纵向静稳定计算

（2）纵向动稳定计算

工况：门架全后倾，前轴与倾翻平台轴线平行，额定载荷，起升300mm

指标：倾斜度18%

h= (300+C) [Q/ (G+Q)] +h2x [Q/ (G+Q)]

i= l/h= 0.1L/ h> 0.18

h2< [0.1L (G+Q)-0.18(300+C) Q]/0.18G

= [0.1x3500(32+42)-0.18(300+1250) x32]/ (0.18x42)

= 2511.6mm

图三纵向动稳定计算

（3）横向静稳定计算

工况：门架全后倾，前轮着地点和转向桥轴中心连线与倾翻平台轴线平行，额定载荷，起到最大高度

指标：倾斜度 6%

φ=arctg(m/l)=arctg(0.5M1/L)

=arctg [(0.5x2100)/3500]

≈16.699°

e=(L-l)sinφ

= 0.9L sinφ

hg’= hg-r后（l/L）> 0.06

h3< [(0.9L sinφ+0.06r后l/L）(G+Q)- 0.06(Hmax+C)Q]/0.06G= 23325.4mm

图四横向静稳定计算

（4）横向动稳定性计算

工况：门架全后倾，前轮着地点和转向桥铰轴中心线与倾翻平台轴线平行，空载，起升300mm

指标：倾斜度（15+1.1Va）%

横向动稳定试验时，空载叉车联合重心位于距前轮中心0.55L处，即l=0.55L e= (L-l)sinφ=0.45Lsinφ

r’=arctgr’=arctg[r后/(L/cosφ)]

= arctg[559/(3500/cos16.699)]

≈8.6976°

hg’= (hg-n)cosr’

= (hg-r后（l/L）)cosr’

I4= e/hg’> (15+1.1Va)%=23.56%