手动液压堆高车机构设计_毕业设计论文

目录
摘要 (4)
Abstract (5)
第一章绪论 (6)
1.1液压堆高车提升机机构设计选题的目的和意义 (6)
1.2 国内外堆高车行业发展历史和现状及市场分析 (6)
1.2.1我国堆高车行业发展历程和现状 (6)
1.2.2国外堆高车发展现状 (7)
1.2.3国内外市场分析 (7)
第二章液压堆高车提升机构设计总述 (9)
2.1门架简介及设计要求 (9)
2.2门架系统的运动与安装关系 (9)
第三章货叉基本参数和尺寸的确定 (12)
3.1货叉尺寸确定 (12)
3.2货叉的计算简图 (12)
3.3货叉的强度验算 (13)
3.4货叉的刚度校核 (14)
3.5 货叉与挂钩焊接强度验算 (15)
第四章叉架的设计计算 (18)
4.1 叉架的计算 (18)
第五章液压堆高车门架的设计计算 (21)
5.1门架系统的构造原理 (21)
5.2 门架几何高度设计 (21)
5.3 计算滚轮压力 (22)
5.4 门架强度验算 (24)
5.4.1 门架立柱断面翼缘厚度校核 (24)
5.4.2 门架立柱断面腹板高度校核 (25)
5.4.3 门架立柱的弯矩校核 (26)
5.5 外门架强度计算 (26)
5.5.1 计算D点整体弯曲 (27)
5.6 门架刚度计算 (28)
5.6.1 门架刚度的计算状态 (28)
5.6.2 确定门架端部产生的各水平位移 (30)
5.6.3 校核挠度 (31)
第六章滚轮组件的安装及计算 (32)
6.1 内门架与外门架滚轮的设计 (32)
6.1.1 轴的计算 (32)
6.1.2 轴承的选择 (33)
6.1.3 导轮的设计 (34)
6.1.4 轴用挡圈 (35)
第7章起升液压系统设计 (37)
7.1 液压系统简介 (37)
7.2 设计方案 (37)
7.2.1 液压缸的设计及计算 (38)
7.2.2 油箱的设计 (39)
7.2.3 油路的设计 (40)
7.2.4 溢流阀力的计算 (41)
7.3链传动的设计 (41)
7.3.1 链轮齿数Z 的确定 (41)
7.3.2 链型号的确定 (41)
7.4链轮设计 (42)
7.5 链轮轴的设计 (43)
结束语 (45)
致谢 (46)
参考资料 (47)
文献综述 (43)
摘要
堆高车具有装卸和搬运功能，机动灵活，能适应多变的装卸搬运要求，普遍适用于港口、车站、货场、车间、仓库、油田及机场等处，还可以进入船舱和集装箱内进行装卸作业，除此之外，还广泛应用于军事部门和特殊防爆部门，有的车辆可无人驾驶，到人员不断接近的地方工作适用于柔性加工系统，总之，随着物流技术的不断发展和工业化水平的提高，堆高车使用范围将日益扩大，成为一种产量与品种很多的装卸搬运机械。

现代堆高车技术发展的主要趋势是充分考虑舒适性、安全可靠性和可维护性 ,产品专业化、系列多样化,大量应用新技术,完善操控系统,重视节能和环保 ,全面提升产品的性能和品质。

通过对国际国内堆高车造型设计的现状分析运用工业设计的理论和方法，研究了堆高车造型设计的要素及设计原则：造型要求简洁明快、线条流畅，以体现车身的力度感与坚实稳重的感；色彩．力求单纯，给人以轻松、愉悦的感觉，主色调以明度较高的黄色、橙色为宜；车身前后左右要求有宽大的玻璃，仪表具有良好的可读性。

研究结果对堆高车设计具有重要的实际指导意义。

关键词：堆高车；门架；提升机构
Abstract
Forklifts can do handing works,and can flexibility to adapt to changing of handing requirements and generally applicable to ports,railway stations,freight yard,workshops,warehouses,oil fields and the airport and places,and forklifts could still enter the cabin and container handing operations within.In addition,forklifts are alseo widely used in military and special explosion—proof sector,some vehicles will be unmanned,that officers should hot work in places close to or for Flexible Manufacturing Systerm.In short, as the logistics and technological development and the enhancement of the level of industrialization,the use of fork lifts will be expanding ,and it will become a yield varieties with a lot of material handing machinery.
The major trend ofmodern technology developmentof the fork truck is to be fully in consideration of the friendly operation, the reliability, the safety, the goodmaintenance, the specialization, the series, and the diversificat, and to adopt new technology, to improve steering system, and to focuson energy saving and environmentprotection in order to promote the truck’s capacity and quality.
Based on the analysis of current status of international and domestic forklift truck form design the key elements and design principles in forklift truck form design was researched using industriM design theory and methodology：It Was put forward that the form offorklift truck should be simple and lively tll smooth lines in order to convey the sense of strength and steadiness；the color strives simplicity to make people feel pleasant and light — mainly usingtones ofyeHow and orange；there shouldbe big ass atthefrontand back oftrucks；thein—struments should be easy to read．The research results provided practical reference for forklift truck design．
Keywords：fork truck; mast；lifting mechanism
第一章绪论
1.1液压堆高车提升机机构设计选题的目的和意义
堆高车是应用十分广泛的流动式装卸搬运机械，是物料搬运机械(国外称为工业车辆或地面运输车辆)的一种，是实现物流机械化作业，减轻工人搬运劳动强度，提高作业效率的主要工具。

堆高车又名堆高车、铲车、万能装卸车或自动装卸车。

它是由在无轨底盘上加装专用装卸工作装置构成的。

堆高车具有通用性强、机动灵活、活动范围大等特点，所以它广泛用于车站、港口码头、机场、仓库以及工矿企业等部门，用来实现机械化装卸、堆垛和短距离运输，是物流系统不可缺少的机械设备。

而堆高车中进行装卸作业的直接工作的装置是堆高车起重系统，货物的卸放、堆垛最终都是由其完成的，所以它是堆高车最重要的组成部分。

在我国国民经济的发展中，各行各业对堆高车的需求量逐年增加。

据国家权威机构研究预测，在今后几年我国堆高车年需求量将超过15万台。

堆高车产业市场潜力巨大，发展前景广阔。

1.2 国内外堆高车行业发展历史和现状及市场分析
1.2.1我国堆高车行业发展历程和现状
我国堆高车工业起步于20世纪50年代末，当时主要仿制前苏联产品。

从70年代后期到80年代中期，全行业先后组织了2次联合设计，各堆高车生产厂纷纷引进国外先进技术，如北京堆高车总厂引进日本三菱1～5t内燃平衡重堆高车技术，大连堆高车总厂引进日本三菱10～40t内燃平衡重堆高车和集装箱堆高车技术，天津堆高车总厂引进保加利亚巴尔干车辆公司1.25～6.3t内燃堆高车技术，杭州堆高车总厂引进西德O&K公司静压传动堆高车、越野堆高车和电动堆高车技术，合肥堆高车总厂、宝鸡堆高车公司引进日本TCM株式会社1～10t堆高车技术，湖南堆高车公司引进英国普勒班机械公司内燃防爆装置技术。

自90年代开始，一些骨干企业在消化吸收引进技术的基础上积极对产品进行更新和系列化，因此目前国产堆高车的技术水平参差不齐。

其中，电动堆高车因受基础技术落后的制约，整体水平与世界先进水平差距很大，每年仍要进口价值近2亿美元的堆高车产品。

中国堆高车能否逐鹿国际市场，并在与世界强手的竞争中立于不败之地，将依赖于堆高车整
体技术水平的提高，特别是电动堆高车技术的飞速发展。

1.2.2国外堆高车发展现状
国际上生产堆高车的厂家，排名前几位的有林德、丰田、纳科、永恒力、小松、TCM、力至优等著名公司。

林德堆高车是世界上第一品牌堆高车，该公司是世界上唯一将静压传动技术大规模应用于堆高车的制造商，产品技术先进，质量可靠，其销售额一直遥遥领先，位居世界顶尖水平。

林德堆高车总的特点，8吨以下的产品其动力形式有内燃机和电瓶驱动，传动形式有静压传动和电传动;10吨以上的堆高车则采用内燃机驱动和液力传动。

产品种类之繁多，技术水平之高超，令世界同行所赞叹。

丰田、纳科、永恒力、小松、TCM、力至优等公司的产品技术基本处于同一水平，但各家有各家技术优势和特色。

世界上著名堆高车的技术特点是：品种齐全，技术先进，各具特色，尤其在提高作业效率、人机工程、节能、环保及安全性等方面的技术发展非常快，追求各性化，最大限度地满足客户的需求。

1.2.3国内外市场分析
目前，国内外电动堆高车大部分已经采用宽视野门架，起升液压缸由中间放置改为两侧放置。

液压缸的放置位置有两种：一种是液压缸位于门架后面；另一种是液压缸位于门架外测。

CARER公司的R40/45系列电动堆高车的液压缸位于门架外侧，R50/60/70系列堆高车的液压缸则位于门架后面。

门架一般分为标准型、两节型或三节型。

国内堆高车的起升高度一般在2~5m
之间，且以3m及3m以下的居多，而国外电动堆高车的起升高度一般在2~6m之间，由于仓库的立体化程度高，因此起升高度3m以上。

与预测全球约有250家堆高车生产企业，年生产量保持在50万台左右。

由于竞争的加剧，同20世纪80年代比，世界堆高车工业出现了销售额增长而利润减少的反常现象。

一方面，为降低成本，堆高车巨头纷纷在发展中国家建厂。

例如，在中国建有厦门林德、安徽TCM、北京汉拿、湖南德士达、烟台大宇重工、上海海斯特等。

这些公司把具有世界20世纪90年代中期先进的产品和技术带到国内，促进了我国堆高车技术的快速发展，同时对国内市场也造成了很大的冲击。

另一方面，随着市场经济的发展，物流技术在经济发展中的地位与作用越来越明显，堆高车普
及率越来越高，已从过去单一的港口码头进入到国民经济的各行各业。

目前我国堆高车的保有量约18万台，实际年潜在需求量约10万台，而实际年销售量仅3万台左右，可见中国的堆高车市场是巨大的。

随着人们对环境污染危害的深刻认识，环保已成为世界共同关注的焦点，因此，环保型堆高车将成为市场主流；其次，自动仓储系统、大型超市的纷纷建立，刺激了对室内搬运机械需求的增长，高性能电动堆高车、前移式堆高车、窄巷道堆高车等各类仓储机械迅速发展是未来堆高车市场的又一特征；另外，全球经济一体化必将带来全球工业的国际化，使得各国间及国内贸易大幅上升。

有资料表明全世界集装箱吞吐量每年以30%左右的速度递增。

贸易的增加将推动现代集装箱搬运与堆垛设备的高速发展。

第二章液压堆高车提升机构设计总述
2.1门架简介及设计要求
门架是叉车工作装置的重要组成部分，是叉车最富有特色的部件。

它负责货物的起升及相应的装卸动作，并对叉车的整机性能有极大的影响。

最常见的叉车门架是由内、外两节组成。

内外门架是格子分别在左、右两根立柱，通过上下不同数量的横梁连接而成的门式框架。

立柱既是门架承载的主要构件，有是叉车或内门架做升降运动的导轨。

立柱截面有槽形钢、工字钢和其他异形状，材料多为低合金16Mn 钢。

左、右立柱通过二到三根横梁连接。

构成框架结构，然后嵌套在一起，依靠装在内、外架上的滚轮，使内门架沿外门架立柱滚动。

（a）内门架（b）外门架
图2-1 门架结构简图
1——立柱2——横梁
叉车的内门架嵌套在外门架里面，用起升油缸使内架可在外架内移动，成为可伸缩的构造。

这是它的构造特点。

加工要求，门架布置在前轴前边，在车的前方，这是它在布置或位置上的特点。

内架、外架和叉架都是用型钢焊成的平面框架，它们与起升油缸和链滑轮组和重量占了工作装置总重的绝大部分，且集中在位于前轴外边的门架平面内，因而是影响叉车抵抗向前翻倒的能力的不利因素。

在设计时，就要尽力去减小这些不利影响，为此必须注意两点：一是在保证工作装置能正常工作的前提下，要尽可能地将它布置得靠近前轴；二是在考虑司机视野问题时，要保证在叉车无载行驶下，司机能看见货叉叉尖，同时应力求在货叉由地面升起至顶端的整个过程中，司机都能很好地观察货叉上货物的情况。

2.2门架系统的运动与安装关系
门架系统的运动与安装关系（图2-2）是：货叉挂在叉架上；叉架受链条的牵引，并以其纵、侧向滚轮为“车轮”，以内门架为“活动导轨”作升降运动；内
门架则受起升液压缸的顶推，也以其纵、侧向滚轮为“车轮”，以外门架2为“固定导轨”而升降；外门架的下铰坐铰接在驱动桥壳或车架上，中部靠两个并列的倾斜液压缸来实现整个门架系统的前、后倾动作。

起升液压缸分成两个，下端以半球面支承在外门架后侧，中部受外门架“扶持”，上端顶在一个浮动横梁上，自由提升结束后即与内门架上横梁重叠。

起升链条的一端固定在起升液压缸筒上（相当于固定在外门架上），中部绕过固定在浮动横梁上的链轮后，另一端挂住叉架。

图2-2
1——内门架，2——外门架。

3——叉架，4——货叉，5——纵向滚轮，6——侧向滚轮，7——起升液压缸，8——链条，9——链轮，10——浮动横梁，11——内门架上横梁。

表2-3 1t液压叉车门架主要性能参数
第三章 货叉基本参数和尺寸的确定
3.1货叉尺寸确定
货叉的主要尺寸有货叉水平段长度l ；货叉垂直段高度h ；货叉断面尺寸a b ⨯(a 为货叉厚度，b 为货叉宽度等)（图3-1）。

图3-1 货叉的结构和尺寸
货叉尺寸主要取决于起重量Q 、载荷中心距c ，取起重量Q=1吨，按GB/T 5183-2005与GB/T 5184-2008选出货叉的基本参数和尺寸为
货叉长度：l=1000mm ； 货叉垂直高度：h=520mm ； 货叉厚度和宽度：厚30宽80mm ； 货叉两铰支点中心距：h1=383； 货叉外伸距：e=76mm
据《机械设计手册》选择材料为40cr 钢，调质处理后钢屈服强度MPa S 785=σ。

3.2货叉的计算简图
货叉和叉架的联接形式不同，其制支承类型有所不同，小吨位堆高车的货叉一般用整体式货叉，采用挂钩型联接，上支承可简化为活动铰支座。

按照这种简化，货叉可看作一次超静定刚架（图3-2）。

与此同时，考虑到挂钩型货叉上部的挂钩处有安装间隙，并非绝对不能转动，照此分析，货叉又可简化为支承在两个铰接支座上的静定刚架（图3-3）。

图3-2 超静定刚架计算简图
图3-3 静定刚架计算简图
这两种计算简图，在集中载荷P力作用下，货叉的危险截面均在支座A以下的垂直段，其应力状态相同，强度相等。

但货叉垂直段的受力情况不同，导致变形不同。

由于静定刚架水平段的变形量大于静定刚架水平段的变形量。

为偏于安全起见，货叉的强度和刚度均按静定刚架进行计算。

3.3货叉的强度验算
（a）(b)
(c) (d)
图3-4 货叉强度验算计算简图
从货叉所受的集中载荷P力作用的内力图(图3-4)来看, 水平段受弯矩和剪力,
垂直段受弯矩和拉力, 危险截面支座A 以下垂直段的最大正应力为
6
/2max
w b a PC W
M ==σ ab
P F P =
=/1σ 1max σσσ+=w ≤][σ
式中
max M ——最大弯矩；
P ——货叉的计算载荷； C ——载荷中心距；
W ——抗弯截面模量，6/a 2b W =； a,b ——货叉截面的高和宽； F ——在面面积，F=ab;
][σ——许用应力，n /][s σσ=。

根据文献《堆高车构造与设计》Q/2，n ≥3在此去;n=3。

（式4-2）
式中
Q ——起重量，Q=1t=9800N 由此得出
N Q P 49002
98002===
将相关数据代入式3-1MPa 17.20480
*30*306
*500*4900w ==σ
a 04.280*304900
1MP ab P F P ===σ
MPa n S 67.2613
785
][===σσ
因为a 21.20604.217.2041max MP w =+=+=σσσ<a 67.261][MP =σ
所以货叉满足强度条件。

3.4货叉的刚度校核
货叉的扰度越小表示货叉的刚度越大。

计算货叉的扰度一般采用图乘法。

图乘法要求先做出货叉在集中力P 作用下的弯矩图Mp ，并在求扰度处作用一个单位P ’=1,画出在单位作用下的货叉弯矩图M ’，然后将其中一个弯矩图的面积和另一个弯矩图中与前一个弯矩图的形心相对应的高度y ’相乘。

为了计算方便，可将弯矩图分成独立规则的图形，逐个相乘后在叠加，然后在除以货叉的抗弯度EI ，就得到所求的扰度。

（a ）计算图 （b ）M P 弯矩图 （c ）'M 弯矩图
图3-5 货叉叉尖挠度计算图
由此可得叉尖的挠度
]26)3(c
[f d e c l l
EI Pcl E ++-=
≤[f] 式中
I ——货叉的截面惯性矩，货叉作为等截面看待12/3b a I =； E ——货叉的弹性模量，； P1——货叉的额定截荷， [f]——叉尖允许扰度，一般取l/50. 代人数据, 得出
mm 47.1]2*6.355*6)50100*3(2
1
[12
8*3*
10*1.2100*50*4900f 3
11=++-=
E 叉尖的许用挠度为
mm l f 250
10050][===
由于mm
f mm f E 2][47.1=<=,所以货叉满足刚度条件
3.5 货叉与挂钩焊接强度验算
挂钩尺寸根据ISO2328-77标准规定，z=17.5mm ，M=31mm ，s=47mm ，K=H=5mm ，b=100mm ，G=33mm （图3-6）。

图3-6 挂钩尺寸与焊接强度验算
挂钩的水平段受弯矩和拉力, 垂直段受弯矩。

根据起重机焊接强度的计算规范, 由拉伸应力1σ和剪切应力1
τ所组成的复合应力, 按等效应力cp σ来进行计算, 其
计算公式为
cp σ==
式中
'F ——挂钩所受的水平力, N ； D ——焊缝总长度，cm ； 'P ——所受垂直力，N 。

代入数据, 得出
()()N
d z c a P F 39.104199
.4075.15047644'=++⨯=++=
()()mm H G D 24652332100222b 2=⨯-⨯+⨯=-+=
则
MP 06.1056.245.0764446.245.039.1041942
2
2121cp
=⎪⎭
⎫
⎝⎛⨯⨯+⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=+=τσσ
货叉与挂钩焊接的焊条选用TB13-2, 焊条的抗拉强度490b MPa σ≥,焊条的许用应力
[]490
163.333
'
b
MPa n
σσ==
=
由于
[]MP cp 3.16306.105=<=σσ
所以，货叉与挂钩满足焊接强度条件。

第四章叉架的设计计算
4.1 叉架的计算
叉架又名滑架，它的总用是安装货叉或者其他工作属具，并带动货物一起升降。

根据叉架在门架系统中的相关位置，货物的重量靠叉架传给起重链条，货物重量产生的力矩通过叉架传递给门架，当链条带动叉架升降时，叉架要可靠的沿着门架导轨运动。

由此，决定了叉架在构造上是一个垂直运动的承载小车，一般由两部分构成。

其前部是i一个焊接框架结构，主要同于安装悬挂货叉及其他属具；后部是两列装有导向滚轮的滚轮架，与前部框架焊接构成一体。

有链条牵引，眼门架导轨垂直升降。

更具货叉的形式和他在框架上的安装方式，茶几有两种形式，及板式和滑杆式。

本次设计采用板式叉架，如图4-1
图4-1叉架简图
图4-2 叉架受力图
如图4-2所示，在垂直框架平面内作用的力F，对于上、下横梁可简化成双悬臂对称简支梁（图4-2），只是力F作用在梁的上下边缘上，是梁在受弯曲的同时，
还受到扭矩。

在框平面内受力P 作用，构成三次对称超静定框架，其弯矩图如图（2-4）所示，最大弯矩位于上横梁悬臂根部。

由此可见，开口框架上横梁悬臂根部是危险截面。

该截面作用在框架平面内的弯矩为
l P M x = 作用在垂直框架平面的弯矩为
f
l
b
a c p F M y )2(l ++=
= 该截面的扭矩为
2
2Q P Fh M T =
=
式中 Q ——起重量； l ——悬臂长度； C ——载荷中心距； a ——货叉厚度； b ——横梁截面厚度；
h ——横梁截面计算高度；
f ——框架上、下横梁作用力F 间的距离；
F ——纵向载荷，2
h Pm
F =
，m=c+a+0.5b 取l=350mm ，C=500mm ，a=30mm ，b=33mm ，h=43mm ，f=354mm ，h2=383。

根据
h/b=1.2查表的α=0.219
代入数据得 mm
N M N M mm
N M T y x ∙=∙=∙=17.150323mm 81.26475911470000
图4-3叉架上横梁截面计算图
上横梁截面由于被定为槽所削弱，为安全和计算方便将截面（图4-3）作为矩形截面进行计算，注意验算A 、B 两点应力。

叉架采用材料Q235取a 160][MP =σ。

A 点的应力为
6/6/2
2h b Fl
bh Pl W M W M y y X X A +=+=σ≤][σ 截面中B 点的扭转剪应力最大，其值为
h
b M
T 2max a =τ≤][τ
B 点为双向应力状态，按第四强度理论：
2
max
y
3)(τσ+=W
M y
B ≤][σ 代入数据a 7.115MP A =σ
MPa MPa
B 09.12483.14max ==στ
最后得
MPa MP MPa MP MPa MPa B A 160][a 09.124112][a 93.14160][7.115max =<==<==<=σσττσσ 所以叉架满足要求。

第五章液压堆高车门架的设计计算
5.1门架系统的构造原理
图5-1为门架结构简图，内门架1和外门架2都是由两根柱和一个或两个端梁焊成的框架。

内架仅有一个上端梁，下部有一个很弱的横系杆。

外架有上端梁及下端梁，为不妨碍内架，上端梁放在立柱顶端后翼缘后边。

中部由横梁加强，其两侧伸出有联接倾斜油缸的铰轴。

左右立柱异型槽钢，其开口相对。

叉架和内架上的各滚轮组分别安放在内架和外架立柱的槽内，滚轮组构成叉架，内架和外架相互之间的活动联系，起传力和保证有正确动力的导向作用。

起升链滑轮组包含两套对称布置的起升链和动，滑轮座固定在内架上梁。

起升油缸的上、下支座的支承分别固定在内架上梁和外加下梁上，为保证安置在期间的起升油缸受纯压力，支座的支承表面常为球面。

链的一端固定在外架的下梁或立柱上，另一端与叉架相连接。

图5-1 堆高车门架结构
1——内门架2——叉架3——内门架4——货叉5——货物6——导向滑轮
5.2 门架几何高度设计
二级门架的横向尺寸又布置来定，立柱的截面尺寸由强度来定，高度尺寸要满足起升高度的要求。

为了最大可能的降低整车结构高度，必须使内外门架的高度相同。

其结构简图如下图5-2
图5-2
内外门架的高度为H2=H1()d L H ++≈2max 5.0
5.3 计算滚轮压力
本设计选择门架材料为Q345，其剪切弹性模量为:G=8.4MPa ，弹性模量为：E=2.1×10。

抗a 101.25MP E ⨯=拉、抗压[]a 230MP =σ，抗剪[]160=τMPa ，屈服点
MPa 350s =σ。

)a (h 21102
21G Qa K
P P +=
= 式中
Q ——额定起重量，Kg ； G 1——货叉和叉架的自重，Kg ；
k ——动力载荷系数，K=K 1（动力系数）×K 2（货物偏载系数）。

K1=1.2，K2=1.3,K=1.56
图5-3 门架载荷作用图
其中Q=1000Kg 、1260a mm = 0665a mm =、G 1=86Kg 、h 2=356mm 、
代入数据得
g
01.1506260866651000356256
.1)a (h 21102
21K G Qa K
P P =⨯+⨯⨯=
+==）
（ 知h 1=420mm ，h 2=356mm 外门架滚轮压力为：
Kg h P P P 52.1276420
35601.1506h 12
143=⨯==
=
图5-4门架滚轮压力计算图
5.4 门架强度验算
图5-5
图5-6
根据《叉车构造与设计》表6-7与6-8取H=121.3mm ，h=78.7mm ，B=41mm ，b=10.8mm ，d=21.3mm ，B1=33.5mm ，h1=13mm ，d1=17mm.面积,1.80317,8.26433121mm W mm S x ==。

31223.126798,5.3599mm W mm S x ==
5.4.1 门架立柱断面翼缘厚度校核
立柱翼缘在滚轮压力作用下，产生局部弯曲，存在局部弯曲应力。

此外，在滚轮和翼缘的接触处有较大的表面接触应力，且各项应力的数值均较大。

经有关文献精确分析和实验研究，在已知如图5-5所示的尺寸时，对于滚轮这样分布压力作用
下的翼缘局部弯曲应力，可按下列公式计算：
根据局部弯曲应力计算公式：[]2
3.06P
=s σσδ
≤局部
得到：δ≥
式中：
[]s σ——材料屈服极限，Q345钢的[]s σ=350MPa ；
P ——滚轮压力，P=P 1=P 2=1506.01Kg 。

所以得到 63.3350
01
.150606.3=⨯=
σmm
由于3.63>10，知此翼缘厚度设计合理。

5.4.2 门架立柱断面腹板高度校核
根据滚轮的接触应力σ接触来求腹板高度
[]
k σσ=≤接触
（式5-5） 式中：
P ——滚轮压力，1506.01Kg ；
l ——滚轮踏面宽度，50mm ；
E np ——导轨和滚轮材质的综合当量弹性模量，钢制滚轮时，E np =a 101.25MP ⨯ 2.1×104Kg/mm 2。

P np ——导轨和滚轮的当量曲率半径，圆柱形滚轮对平面导轨时，P np =R=43mm 。

[]k σ——与滚轮材质和导轨表面硬度有关的许用接触应力，常用60~80MPa 。

取[]270/Kg mm σ= 代入公式得
a 35.384350101.201.1506418.05
MP =⨯⨯⨯⨯=接触σ
由[]MPa MP k 8060a 35.38-=<=σσ接触符合要求。

由σ接触的等式经转换得：
[]
mm l E P R k np
59.227050101.201.1506175.04182.02
4
2
≈⨯⨯⨯⨯=⨯⨯≥
σ
取滚轮的实际半径为计算半径的两倍，即:
R 实际=2R ，则R 实际=2×22.59=45.18mm （取46mm ），则腹板高度为：
mm 1142102462222h 0=+⨯+⨯=++=σ实际R
由3.121114h 0=<=h mm 此尺寸设计合格。

5.4.3 门架立柱的弯矩校核
把内门架看作外伸悬臂梁，按一端铰支、一端自由的单根薄壁杆来计算。

在垂直于门架的平面内，由于滚轮的集中作用，计算门架立柱中产生的最大弯矩。

又介于内外门架的应力情况较复杂，计算工作量较大，现根据吕维镇、张质文老师介绍的简化计算法进行计算。

简化计算的整体强度安全系数应大于4，校核翼缘的局部弯曲强度安全系数N 局应不小于1.2，最危险截面在B 点(图5-5)。

在整体弯曲和约束扭转的共同作用下，内门架立柱的危险截面是与叉架下滚轮相接触的截面B,如图5-5。

堆高车起重链条的一端固定在起升油缸缸筒上，链条拉力S 对缸筒产生的力矩通过活塞杆在内门架和上端产生推力，其方向垂直于门架平面，使内门架弯曲。

在截面B 上的这个附加弯矩数值极小，可以略去不计。

因此，截面B 的计算弯矩仍可写为：
56.537647.3501.1506h 214max =⨯===Ph P M Kg/cm
1.整体弯曲正应力
22bmax /47.6617983
.12656
.5376456.1cm Kg W KM x W =⨯==
σ
图 5-6门架立柱
已知许用弯曲应力为（取N 值为4）：
[]
[]2
3500875/4s Kg cm N
σσ===
由
[]22w /825/g 47.661cm Kg cm K =<=σσ可知整体安全。

图5-7受力简图 5.5 外门架强度计算
外门架是由左右立柱和多根横梁组成的外形封闭的复杂刚架结构。

由于通过立柱与横梁的弯曲中心的纵轴不在同一平面内，因此外门架并不是一个平面薄壁框架。

在外载荷作用下，外门架立柱产生的弯曲变形和约束扭转变形与内门架立柱相似。

我们同样也把外门架简化为单根立往计算，横梁的影响则通过支座约束来考虑。

外门架立柱在垂直门架平面内的整体弯曲，不考虑门架前倾的影响.，从门架下滚轮接触点至立柱与倾斜油缸连接处的一整段内，都承受最大弯矩M bmax 的作用。

门架滚轮压力对外门架立柱还产生约束扭转。

外门架立柱一般在上中下三处或四处有横梁连系，立住与横梁的连接均可看成铰支，它允许立柱的截面翘曲，但不允许
截面转动。

图5-8 图5-8强度计算图
外门架强度计算简图图5-7，危险截面在D 点。

知H 0=1866mm 、h 0=520mm 、h 1=480mm 。

5.5.1 计算D 点整体弯曲
链条拉力S 对起升油缸产生力矩，通过活塞杆及内门架使门架滚轮压力增加，门架弯曲增加。

门架滚轮压力增量为：
2
max
Sa P H =
（ 其中
S ——链条拉力，Kg ； a 2——链条与轴中心距，cm ； H max ——最大起升高度，cm 。

知H max =300cm ，取a 2=6cm ，求得
()()g 16.169486100056.11K G Q K S =+⨯=+=
g 88.33300
6
16.1694K P =⨯=∆
则有
g 32.9447
135
88.3343K P P =⨯=
∆≈∆ g
48.179132.9416.16943143K P P P P =+=∆+== 所以D 点最大弯矩为：。