叉车门架结构分析及载荷曲线的计算

的真实稳定程度。
( 2 )重心法
为衡量惯性力及重心高度对稳定性的影响，稳定性衡量方法 ——重心法。
为了确保叉车的稳定，必须将叉车合成重心高度 h 限制在一定范围内，更确切
的说，必须将合成重心高度 h 与合成重心至倾翻轴线之间水平距离 a 的比值限
制在一定范围内。为此：
纵向稳定性:
对实心轮胎叉车 h ≤ 1 0 a ， 或 h / a ≤10；
重力则为铅垂方向，都作用在叉车的重心上。设 P 为叉车某工况下的惯性力，
它对该工况下的叉车倾翻轴线形成一个倾覆力矩 P h ( h 为该工况下的重心高
度) ，促使叉车倾翻:叉车重力 G( 满载时 G = G o + Q ，空载时 G = G n )对同
一倾翻轴线形成一个稳定力矩 G a（或 Ge），a(或 e)为该工况下重心至倾翻轴线
叉车门架系统是叉车工作装置的骨架,是货叉的支架和导轨；门架支撑着起 升液压缸,同时还要承受货物的垂直作用力和纵向弯矩, 是承受力矩的主要部件, 它的过量变形和破坏,将会影响叉车的正常使用。 在设计门架时，采用以往的经 验设计和计算方法很难得到理想的设计，常会造成门架板厚布置不合理、重量大、 浪费材料等弊病。因此,分析其微观受力及位移很有意义。通过对门架受力的分 析，合理的确定门架的板厚及受力位置，最大加强门架的刚性，减小门架起升时 的弯曲变形；
门架结构分析及载荷曲线的计算
叉车作为一种装卸货物的特殊车辆，其载荷曲线的确定，对于叉车设计者来
说，是关系到叉车门架的强度和叉车整车稳定性的一个重要参数；对于叉车的使
用者来说，是直接关系到使用者的使用效率和生命安全的一个关键因素。载荷曲
线定制的好坏，不仅能使安全性能得到可靠保证，而且又能充分发挥叉车的使用
的水平距离；只要
P / G ≤a / h( 或 P / G≤ e / h )
1-1
叉车在该工况下是稳定的。因此要判断叉车是否稳定，只需判断上式是否成
立即可。为此，首先要掌握该工况下惯性力和重力的比值 P / G ，对每一台叉车
的比值 P / G ，在数值上可能有一些差别，但在同一类叉车之间，比值 P / G 肯
惯性力对整车稳定性的影响是巨大的，惯性力产生的倾覆力矩与重心高度成 正比，而且，惯性力也加大了门架的瞬间变形。实际上，叉车倾翻是在动态工况 下发生的。通过对惯性力的研究，合理的确定门架起升的最大速度，确保载荷曲 线及叉车效率的统一性。
度而不倾翻，如果都达到了，便认为叉车在规定的各种工况下都是稳定的。
平台试验法的基本原理和重心法有类似之处。我们知道，叉车受有重力、惯
性力、风力和地面反力.在忽略微小风力的条件下，决定叉车稳定性的重要力是
重力及惯性力。叉车的作业工况不同，惯性力的大小和方向也不同。叉车在水平
地面作业时，不论有载无载、启动、制动和转弯，各种惯性力都是水平方向的，
终位于叉车车轮支承面的前方，载荷始终产生一个使叉车向前倾翻的力矩，需要
叉车本身的重量 ( 包括平衡重的重量)所产生的稳定力矩来平衡，以保持叉车的
稳定。虽然规定了叉车的额定起重量，但叉车起升的载荷并不一定都表明重量、
或者标明的重量不准确，实际存在着超载的可能性。为了使叉车在有限的超载情
况下仍能保持纵向稳定，必须使稳定力矩有一定的富裕，由此提出了叉车稳定系
a r c t a n ( e / h ) ， 故也称这种方法为倾翻角法。满足上述规定的叉车，在作
业情况下，当惯性力和重力的比值 P / G 小于 a / h 时，叉车是稳定的。
( 3 )平台试验法
这种方法的基本内容是： 规定叉车各种不同状态下必须达到的倾斜度，将
实际叉车置于试验平台上，进行平台倾斜试验来检验该叉车是否能达到各项倾斜
结构性能、载荷（货物）质量分布、司机操作过程发生的额外载荷以及作业中可
能遇到的非正常的偶然动载荷等；此外，叉车的制造准确性及材料质量，例如制
成品的尺寸偏差、材质缺陷致使门架承载后产生扭转变形、车架和货叉变形等。
衡量叉车稳定性的方法及其发展过程：
( 1 )稳定系数法
平衡重式叉车是最早发展起来的叉车类型，它的特点在于起升载荷的重心始
数。设叉车两个前轮接地中心点的连线为叉车纵向倾翻轴线，则稳定系数可用下
式表示：Байду номын сангаас
式中
K =︱M 稳/ M 倾︱=（GY）/（QB） M 稳 ——叉车自重产生的稳定力矩 M 倾——额定载荷产生的倾覆力矩 G——叉车自重
Y ——叉车自重重心至纵向倾翻轴线的水平距离
Q ——额定载荷
B ——载荷重心至纵向倾翻轴线的水平距离
对充气轮胎叉车 h ≤7 .5 a ， 或 h / a≤7.5；
横向稳定性: h ≤6 e， 或 h / e ≤6；
式中 h ——合成重心高度
a ——合成重心至倾翻轴线的水平距离
e ——合成重心至横向倾翻轴线的水平距离。
相当于规定了叉车静态倾翻式的临界倾翻角为 B= a r c t a n ( a / h ) 和 B=
/ h ，即重心位置参数所决定的临界倾斜度)。平台试验法正式建立在这一原理基
础上的，它规定了每种工况下的倾斜度 t a n θi，再用平台倾斜试验来检验叉车的
重心位置，以判断叉车的稳定性. 试验时，将叉车按实际工况时的状态置于平台
上，叉车的倾覆轴线平行于平台铰轴轴线，当平台倾斜度达到 t a n θi 时， 叉车
稳定系数具有载荷力矩超载储备能力的含义；在 B 值不变的条件下， K 具有载
荷超载能力的含义。
实际作业中，叉车倾覆是在动态工况下发生的，是在重力及水平惯性力综
合作用下倾覆的。其中惯性力产生的倾覆力矩与重心高度成正比。而上述稳定性
的计算，仅反应静态平衡的情况，未考虑动态情况下的惯性力，未考虑到重心高
度对稳定性的影响，因此这种稳定系数又称静稳定系数，它不能合理的反映叉车
不倾翻， 说明叉车重心位置满足 a / h≥t a n θi, = [ P / G ]，叉车在该工况下工作
时将是稳定的。
平台实验法的优点，首先在于它考虑了可能发生倾覆的各种工况，分别规定
了各种工况下必要的倾斜度 t a n θi = [ P / G ] i，并按各种工况逐项进行平台倾斜
试验，检验叉车各种工况下的重心位置是否满足要求，只有全部试验都满足，才
定有内在的规律，我们可以通过理论分析、积累试验数据和实际经验，确定一个
在该工况下通用的比值[ P / G ] ，它规定于该工况下的倾斜度，即 t a n θi= [ P /
G ]i。这样检验一台叉车在该工况下的稳定性，就只要检验该叉车在该工况下重
心位置参数是否满足 （1-1）式，也就是检验是否 t a n θi ≤t a n θ ( t a n θ= a
性能。
载荷的大小取决于载荷中心与起升高度。通过对载荷曲线的观察，可以将载
荷曲线分为两个区域，直线段为强度区域，在该区域主要考虑门架强度，轮胎负
荷和整车稳定性；曲线段为稳定区域，在该区域主要考虑的是，由于载荷中心和
门架起升高度变化后对整车稳定性影响的载荷变化。
影响叉车稳定性的因素很多，例如叉车作业场地的路面状况、坡度、轮胎的
认为叉车是稳定的;另一个优点在于它考虑了叉车弹性变形对稳定性的实际影
响，因为这个方法中， 检验叉车的重心位置不是靠计算，而是靠试验。
如上所述，我们只要通过稳定系数法计算出叉车最高处的载荷，再通过平台
试验法对计算的结果加以验证，就能准确的得到叉车的安全载荷曲线。
由于稳定系数法在计算过程中，一直将叉车作为刚体看待，忽视叉车各构件 （尤其是轮胎）的弹性变形，因此计算结果和实际情况有较大的误差。因此，在 计算过程中，我们必须考虑以下部件对计算结果的影响：
轴承是叉车主要的承力部件，由于自身的间隙及载荷的影响，其自身的变形 对叉车的稳定性也有很大影响。选用合理的轴承，确定轴头的大小及位置，尽量 减小轴承变形对载荷曲线的影响；
在以往的计算中，我们一直把整车看成一个刚性系统，车体及轮胎的弹性变 形都未加以考虑。此次我们考虑将车体及轮胎的变形加入到计算结果中；