叉车工作装置液压系统设计

叉车工作装置液压系统设计

1 提升装置的设计

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：

2060081.92100=⨯==mg F l N

为减小提升装置的液压缸行程，通过加一个动滑轮和链条（绳），对装置进行改进，如图1所示。

图1 提升装置示意图 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 l = 41200 N

如果系统工作压力为100bar ，则对于差动连接的单作用液压缸，提升液压缸的活塞杆有效作用面积为

451041.210100

004122--⨯=⨯==p F A l r m 2

42

1041.24-⨯==d A r π m 2

所以活塞杆直径为d = 0.0724 m ，查标准（63、70、80系列），取 d = 0.070m 。 根据液压缸的最大长径比20：1，液压缸的最大行程可达到1.40 m ，即叉车杆的最大提升高度为2.80 m ，能够满足设计要求的2 m 提升高度。

因此，提升液压缸行程为1m ，活塞杆和活塞直径为70/100mm （速比2）或70/125mm （速比1.46）。

因此活塞杆的有效作用面积为

42

2

1038.540.0704-⨯=⨯==ππd A r m 2

bar A F P r l S 107105.38412004

=⨯==- 当工作压力在允许范围内时，提升装置最大流量由装置的最大速度决定。在该动滑轮系统中，提升液压缸的活塞杆速度是叉车杆速度(已知为0.2m/s)的一半，于是提升过程中液压缸所需最大流量为：

1.01038.54max ⨯⨯==-v A q r m 3/s

23.1max ==v A q r l/min

2 系统工作压力的确定

系统最大压力可以确定为大约在110bar 左右，如果考虑压力损失的话，可以再稍高一些。

3 倾斜装置的设计

倾斜装置所需的力取决于它到支点的距离，活塞杆与叉车体相连。因此倾斜液压缸的尺寸取决于它的安装位置。安装位置越高，即距离支点越远，所需的力越小。

图2 倾斜装置示意图

假设r =0.5m ，倾斜力矩给定为T =7500 N.m ，因此倾斜装置所需的作用力F 为：

150005

.07500===r T F N 如果该作用力由两个双作用液压缸提供，则每个液压缸所需提供的力为7500N 。

如果工作压力为100bar ，则倾斜液压缸环形面积A a 为：

45105.710100

7500--⨯=⨯==p F A a m 2 由于负载力矩的方向总是使叉车杆回到垂直位置，所以倾斜装置一直处于拉

伸状态，不会弯曲。

假设活塞直径D=40mm ，环形面积给定，则活塞杆直径可以用如下方法求出。

)(4

22d D A a -=π 0.025=d m

为了保证环形面积大于所需值，活塞杆直径必须小于该计算值，取0.022=d m ，则环形面积为：

24622221077.810)2240(4

)(4m d D A a --⨯=⨯-=-=ππ 倾斜机构所需最大压力为：

54105.8510

77.87500⨯=⨯==-a A F p Pa =85.5 bar 而液压缸工作压力为110bar ，因此有足够的余量。

倾斜系统所需的最大流量出现在倾斜液压缸的伸出过程中，此时液压缸无杆腔充满液压油，因此应按照活塞端部一侧计算，活塞面积用如下公式计算：

2204.04

4⨯==ππD A p =12.6×

10-4 m 2 倾斜装置所需最大速度给定为2º/s ，先转换成弧度制，然后再转换成线速度： 22deg/2/0.0349/360

s rad s rad s πω=== 0.03490.50.0175/V r m s ω=⨯=⨯=

因此，两个液压缸在伸出过程中所需的流量为：

0175.0106.122242⨯⨯⨯==-v A q p = 0.43981 m 3/s = 2.6 l/min

倾斜装置需要走过的行程为：

200.50.175180

S m π=⨯⨯= 综上，两个倾斜液压缸的可选尺寸为40/22mm/mm ，行程为200mm 。 4 油路设计

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。

行走机械液压系统中通常采用中位卸荷的多路换向阀（中路通）控制多个液压缸的动作，如图3所示。

图3 中位卸荷的多路换向阀（中路通）控制的液压系统也可采用另一种稍有不同的双泵供油方案，先确定基本油路组成，然后再加入安全装置，如图4所示。

注意前述大部分计算过程对所有油路设计方案都适用，包括引入中通多路换向阀的设计。

提升和倾斜两个装置都需要通过比例控制阀来控制，比例阀由手动操纵杆和对中弹簧来操纵。液压系统原理图中还应增加液压泵，油箱和两个溢流阀以保证安全，溢流阀可以用于调节供油压力的大小。

由于提升和倾斜两个工作装置的流量差异很大但相对都比较小，因此采用两个串联齿轮泵比较合适。大齿轮泵给提升装置供油，小齿轮泵给倾斜装置供油。齿轮泵与中通比例换向阀相连，当系统不工作时，两个泵处于卸荷状态，这样可以提高系统的效率。