特种设备5吨叉车设计计算书

1.3 液压系统工作油泵驱动功率计算
该叉车液压系统采用油泵低速运转. 油泵选用 DSG05A18F9H-R270T，其参数为 排量 25ml/rpm 最高转速 3000 rpm
最低转速
500 rpm
额定压力 20 Mp 容积效率 0.9
校核流量要求,起升速度 280mm/min,油缸直径 56
Q=（28²*3.14）*(280*60)=41.3L/min
P n =80+0.002*（2570+9476+1591）
=107 Kg
P=1756+2002+107
=3865 Kg
初选油缸 缸径 D=56 ㎜ 则面积 S=πD2/4=24.63 ㎝ 2
活塞杆 d=40 ㎜
考虑联合操作超载 10%
P′=1.1P=4252 Kg 压力损失 10 kg/㎝ 2 P=4252/24.63+10=183 kg/㎝ 2
代入上式 得到
G=1.5Q=7500kg
参照国内外同类产品参数，初定自重为 7600 kg
1.2.2 部件重量、重心及平衡力矩估算
说明：A——门架垂直最大起升 B——门架后倾，货叉离地 300mm
C——后倾最大起升
1.2.2.1 满载堆垛时的纵向稳定性计算
工况：叉车在水平路面上，门架垂直，额定起重量位于规定的荷载中心，起升到最大起升高度 （见图 1）
S1=Q+GX+P1*f+P2*f+Pf*f 其中 P1=34621N
P2=34439N P3=2570 Kg P4=9476 Kg Pf=1591 Kg （侧向滚轮正压力） =9476 ㎏ P3=9476+3462.1-3443.9 =2570 ㎏ 2.2 油缸计算 2.2.1 提升缸计算 A，油缸载荷计算 作用在油缸上的力 P=S1+S2+P n 其中： S1 ——链条活动分支拉力 S2——链条固定分支拉力 P n——内门架重及门架滚轮摩擦力 f=0.002 （滚轮与内门架的摩擦系数 S1=2500+240+3462.1*0.002+3443.9*0.002+1191*0.002 =1756 Kg S2= S1 /0.95=2002 Kg
CPD50AC 蓄电池平衡重叉车 设计计算书
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第一章 总体计算
1.1 主要性能和尺寸参数
额定起重量 Kg
5000
载荷中心距 mm
500
门架倾角（前/后） °
5/10
最大起升高度 mm
3000
自由提升高度 mm
155
整车长度
mm
3863
整车宽度
mm
1495
整车高度
mm
2265
最小离地间隙 mm
σ=σw+σ`1= Mmax/W+P/F
=Pc/W+P/F
= Pc/[（1/6）*a* a* b]+p/ a* b
2
=28736N/㎝
安全系数 n=CS/σ=5500*9.8/28736=1.9≥1.6
结论：强度条件满足
6
2
其中 E=2.1*10 Kg/㎝
f=1.7≤[f]=L/50=105/50=2.1
=34621N P2=34621-（2500+240）* Sin6° 选用 ISO 链条 LH1623 片式链[P]=845000N P≤[P] 结论：满足使用条件
=37776N P2=P1-（Q+G）*Sin6°=37006 N B，叉车满载，门架垂直，最远一对滚轮接触偏载荷，动载荷 链条拉力 F=（P+G）*K1
机械传动效率η=0.9
1.2.4.1 该车辆行驶速度最大为 12KM/H,所以只考虑道路阻力即可，所需电机净功率
1.2.4.1.1 空载平路行驶
A，在良好的沥青，水泥路面上行驶
取滚动阻力系数 f=0.02,则道路阻力为
F1=G*f*9.8 =1489.6N
B,在碎石或硬土路面上行驶 取 f=0.03
T1=[5000*（0.871+1.6）+12600*（1.6-0.871）]/1.6 =10899 ㎏
T2=12600-10899=1701 ㎏
轴荷分配系数计算
空载
&1=3813.8/7600=50.2% &2=3076.2/7600=49.8%
满载
&1=10899/12600=86.5% &2=1078/12600=13.5% 1.2.3 轮胎选择
估算前后轮最大静负荷 N1 和 N2 前轮 N1=0.865（G+Q）/n=0.865(7600+5000)/2=5450 ㎏ 后轮 N2=0.538G/2=6778 ㎏ 根据 GB2982—2001《工业轮胎系列》初选前轮为 250-15
后轮为 21*8-9
1.2.4 电机选择
G=7600 ㎏ Q=5000 ㎏ 最大行驶速度为 12km/h
154
转弯半径
mm
2557
轴距
mm
1800
轮距 前/后 mm
1240/1050
起升速度 mm/s 满载
280
空载
420
行走速度 Km/h 满载
13.5
空载
14.5
最大爬坡度 %
满载
20
空载
20
自重
Kg
7212
轮胎
前轮
250-15
后轮
21*8-9
1.2 稳定性计算
1.2.1 叉车自重估算
在初步设计阶段，为了计算电机功率，校核稳定性，选择轮胎，必须对叉车的自重进行估
=（2500+240）*1.2 =2088 Kg P1=（2500*1.2*1.3*65.1+240*1.2*12.5+240*1.2*8）*9.8/48 =32306N P2=P1=32306N 2.1.3.2 滑架侧向滚轮计算 G=（P1—P2）*45.9/47.6 P1=2500*1.2*1.3=2340 Kg P2=（5000-2500*1.3）*1.2*9.8=12348N G=（2340*9.8-12348）*45.9/47.6 =10206N≤轴承静载荷 17738N 结论：满足要求
计算结果如下
G0(kg) Q((kg) x0（m） y0（m） a2（m） H2（m） e2（m） h g2（m） i2
760 5000 0.871 0.61
0.96
0.8 0.182 0.49 0.37
结论：本工况下，叉车纵向稳定性满足要求，能保持稳定。
1.2.2.3 满载堆垛时的横向稳定性计算 工况：叉车货叉最大起升高度，门架后倾最大，叉车在水平路面上低速转弯，接近货垛 （见图 3）
第二章 门架及液压系统计算
2.1 门架系统的强度和钢度计算 2.1.1 货叉计算 货叉参数为
载荷中心距 c=500mm
货叉长度 L=1070 mm
支点中心距 d=409 mm
外延伸 e=74 mm
A，强度计算
载荷 P=K1*K2*Q/2
其中 K1=1.2 动载荷系数
K2=1.3 货叉偏载系数
P=1.2*1.3*5000/2=2340Kg=22932N
F2=2234.5N
1.2.4.1.2 满载平路上行驶
F3=（G+Q）f*9.8 =2469.6N
1.2.4.1.3 坡道阻力
取 f=0.02
F4=（G+Q）*Sinα*9.8 =24216.5N
考虑到叉车坡道满载行驶，则总阻力为
F=F1+F4=25706.2N
叉车坡道行驶速度按 2.5Km/h,传动比为 26.05，传动效率 0.9 则功率要求为
2.2.2 倾斜油缸的计算 2.2.2.1 倾斜油缸的行程计算 tg∠EBC=EC/BE=219/570 ∠EBC=21° BC=219/Sin21=611mm ∠CAG=53.3° AC=535 ∠BAF=68.9° AB=694.5 mm ∠BAC=57.7° 结论：稳定性通过 C，活塞杆强度计算 因油缸中部有支撑，按 x≤L 计算 初始挠度δ=（△1+△2）L1*L2/2a*L
2.1.3.3 内门架强度校核 计算工况：最大起升高度，前倾 5°，满载计算滚轮压力 P1=（2500* Cos5°*65.1+2500* Sin5°*41.3+240* Cos5°*12.5+2134.4*8）9.8/35
=34621N P2=34621-（2500+240）* Sin5°
=34439N P4=[（3462.1+2134.4）*155.3-3443.9*120.3]/48
油缸外径φ=70 ㎜
按等截面杆计算稳定临界力 计算柔度： λ=149.5/1.002=149≥[λ1]=105 油缸主要受纵向稳定控制 稳定临界力 Pk=π2*E*J1/(u*L)
=11644Kg Pk/ P′=11644/4252=2.74 B，油缸稳定性计算 最大挠度 x 确定 x=πE*J/( P′/2) =2280*0.049*4/3865 =130 安全系数 n=2-4
算。
据《叉车》推荐公式
G=Q｛（1.4R+C）/L（X′—X）+X/（X′—X）｝式中
G——叉车自重
Q——额定起重量，Q=5000kg
C——载荷中心距，C=500mm
L——轴距，L=1800mm
R——前轮自由半径
R=367.5mm
X——满载后桥轴荷系数 X=0.12
X′——空载后桥轴荷系数 X′=0.58
ex1=(L-e3)cosr e3=(G0*x0-Q*a3)/(G0+Q) hg3=(G0*yo+Q*H3)/(G0+Q) i3= ex1/ hg3≥0.06 计算结果如下
G0 7600
Q 5000
x0
y0
0.871 0.61
a3
h3
ex1
r
h g3
e3
i3
0.447 2.867 0.367 72.85 1.458 0.375 0.25
e1=(G0*x0-Q*a1)/(G0+Q) h g1=( G0* y0+Q*H1) /( G0+Q) i =e1/ hg1≥0.04 计算结果如下
结论：本工况下,叉车纵向稳定性满足要求,能保持稳定
1.2.2.2 叉车满载运行时的纵向稳定性
G0(kg) Q((kg) x0（m） y0（m） a1（m） H1（m） e1（m） h g1（m） i
结论：刚度条件满足
截面为 a*b=125 mm*50 mm 材料为 40Cr(Cs=5500kg/cm2)
2.1.2 链条选用 链条承受的最大静载荷 S=Q/2=2500 ㎏ 链条破断载荷 P=S*n n——安全系数，《叉车》规定 n≥5 P=2500*5=12500 ㎏
2.1.3.3 内门架强度校核 计算工况：最大起升高度，前倾 6°，满载计算滚轮压力 P1=（2500* Cos6°*65.1+2500* Sin6°*41.3+240* Cos6°*12.5+2134.4*8）9.8/35
0.871 0.61 1.62 12
72.85 0.22 0.61 0.36
结论：本工况下，叉车横向稳定性满足要求，能保持稳定
1.2.2.5 轴荷分配计算
A 空载
T1=G（L-L0）/L =7600*（1.62-0.871）/1.62
=3513.8 ㎏ T2=7600-3513.8=3076.2kg B 满载
P=n* TM/9550 =(512*282)/9550/0.9=21.6kw
由以上三种情况计算得知,满载爬坡时消耗功率最大,故以此作为选择电机的依据。根据国内电
机配套情况及该叉车结构选用常州华盛电机 XYDB(F)-11-1H。其参数为
标定功率 11Kw 标定转速为 2200 rpm 额定扭矩为 38.5 Nm
工作压力 16.9MPa，计算见门架及液压系统
泵的输入功率
P=Q*ΔP/612*ηt=42*169/612*0.8=14.5kw
选用辽源汇丰 XQD-10-3H-1 电机，其参数为
标定功率 13.5Kw 标定转速为 2000 rpm 额定扭矩为 64 Nm
1.4 叉车传动系速比的确定 1.4.1 电机和轮胎已选定，可按标定的最高车速，确定减速箱的传动比。 i=2731/113=24.17 根据国内配套情况现初步选定为 26.05
7600 5000 0.871 0.61 0.96
3.5
0.182
1.7
0.107
工况：满载货叉起升 300mm,门架后倾最大,在水平路面上以最高速度行驶,进行紧急制动 (见图 2)
图2
e2=(G0* x0-Q*a2)/( G0+Q)
h g2=( G0*y0+ Q*h2)/( G0+Q)
i2 =e2/hg2≥0.18
结论：本工况下，叉车横向稳定性满足要求，能保持稳定
1.2.2.4 叉车空载运行时的横向稳定性 工况：空载货叉起升至 300 ㎜，门架最大后倾，在水平路面以上最大速度行驶，急转弯 e4=(L—x0)cosr h g4= y0 i4=e4/ hg4≥(15+1.1V)%=31.5% 计算结果如下 x0（m） y0（m） L（m） V(Km/h) r（°） e4（m） hg4（m） i4