我的叉车设计

1、 辽宁工程技术大学 毕 业 设 计(论 文)题 目： 3吨液压叉车设计 作 者： 魏 纯 才 指导教师： 张建卓 教授 专 业： 机械工程及自动化(液压传动与控制) 时 间： 二零一五年六月 中文题目：3吨液压叉车设计外文题目：THE DESIGN OF 3 TONS HYDRAULIC FORKLIFT TRUCK 毕业设计（论文）共 54 页（其中：外文文献及译文16页） 图纸共7张 完成日期 2015年6月 答辩日期 2015年6月 辽宁工程技术大学本科毕业设计（论文）学生诚信承诺保证书本人郑重承诺： 毕业设计（论文）的内容真实、可靠，系本人在 指导教师的指导下，独立完成。如果存在弄虚作

2、假、抄袭的情况，本人承担全部责任。学生签名：年 月 日辽宁工程技术大学本科毕业设计（论文）指导教师诚信承诺保证书本人郑重承诺：我已按学校相关规定对 同学的毕业设计（论文）的选题与内容进行了指导和审核，确认由该生独立完成。如果存在弄虚作假、抄袭的情况，本人承担指导教师相关责任。指导教师签名：年 月 日摘要 随着工业科技的逐步发展，叉车的使用也更加普遍。叉车主要用途是进行装卸，堆垛和拆垛以及短途的搬动工作。 本设计主要是介绍3吨叉车机构液压系统设计，在叉车液压系统中，主要是叉车的工作部分，即起升液压系统部分和倾斜液压系统部分；这两部分主要使货叉倾斜插取货物然后将货物举升。所以设计的重点就是起升和倾

3、斜部分的液压系统方案。 设计在工况分析的基础上，初步确定液压系统方案，之后进行两部分的计算，以此确定液压系统的技术参数，随后拟定系统原理图。 对于液压系统内的元件要依据主要技术参数一一选取，所设计的系统性能验算，包括对液压缸的设计。 通过对3吨液压叉车液压系统的设计，发挥液压传动的优势，从而达到搬运机械化，减轻劳动强度，节约大量劳力，提高劳动生产力。关键词：叉车;液压系统;起升液压系统;倾斜液压系统1AbstractWith the development of industry technology, the use of the forklift is also more common .

4、 Forklift is mainly used for loading and unloading, stacking and open and short moving work.This design is mainly to introduce the mechanism of 3 tons of forklift hydraulic system design, in forklift truck hydraulic system is mainly forklift parts of the work, that is, from the lift hydraulic system

5、 part and tilting hydraulic system part; the two parts mainly the fork tilt in take goods and cargo lift. So the design focus is on the lifting and tilting part of the hydraulic system scheme.The design of the working condition analysis, the preliminary hydraulic system plan, after the two part of t

6、he calculation, in order to determine the technical parameters of the hydraulic system, and then develop a system schematic diagram. For the components in the hydraulic system, according to the main technical parameters one one, the design of the system performance, including the design of hydraulic

7、 cylinder.Through the design of 3 tons hydraulic forklift hydraulic system, exert the advantage of hydraulic drive, so as to achieve the handling mechanization, reduce labor intensity, save a lot of labor, improve labor productivity.Key words: forklift truck; hydraulic system; Lift hydraulic system;

8、 Tilting hydraulic system1目录前言11绪论21.1液压叉车的历史和发展21.2液压叉车的应用和优点21.3国内外叉车的发展现状和研究前景31.4液压叉车分类41.5课题研究的意义51.6本设计的思路及内容52进行工况分析72.1叉车的运动分析72.2负载分析82.2.1液压缸的负载力82.2.2倾斜部分的负载力矩103初步确定液压系统方案114确定液压系统主要技术参数134.1起升部分的计算134.1.1初选工作压力144.1.2液压缸的主要参数计算154.2倾斜液压系统的设计方案和技术参数175拟定液压系统原理图215.1确定系统的类型215.2选择液压基本回路21

9、5.2.1起升系统回路设计215.2.2倾斜部分回路的设计225.2.3两部分方向控制的设计235.2.4系统的供油问题方案235.3由基本回路组成液压系统246液压元件选择266.1液压泵的选择266.2电机的选取276.3液压阀的选择276.4管路和过滤器等其他辅助元件的选择计算286.4.1管道286.4.2过滤器296.4.3油箱306.4.4液压油选取307验算液压系统性能317.1压力损失的验算317.2系统温升验算328液压缸设计计算348.1 液压缸壁厚的计算348.2缸头厚度计算348.3缸底的厚度358.4液压缸油口358.5液压缸活塞行程368.6液压缸缸筒长度368.7

10、 最小导向长度368.8活塞杆的稳定性验算369 叉车技术经济性分析3910结论40致谢41参考文献42附录A 译文43附录B 外文文献501辽宁过程技术大学毕业设计（论文）前言 液压叉车是一种高起升装卸和短距离运输两用车，该产品具有升降平衡、转动灵活、操作方便等特点。目前欧美发达国家和日本的电动叉车的产量已经占有了国际上80%以上的市场。目前，科技先进的国家已经广泛采用负荷传感，变量系统，并利用先导控制技术实现了液压系统的高效节能和远程控制等。我国的机械制造行业起步较晚，原有的基础比较薄弱，与工业先进国家相比，差距不小。国内生产叉车的技术更是比国外落后很多，如何将剩余的15%-20%的比例加

11、大将是我们共同努力的目标。因此加快叉车技术革新迫在眉睫。1绪论1.1液压叉车的历史和发展叉车最早是1932美国克拉克公司在汽车上改装运用于机场装卸军事物资的，最初的叉车是结构较为简单单级门架。 尽管结构简单，但很快发挥了叉车的巨大作用，节省了大量的人力物力。1936美国海丝特公司宣布生产叉车。此后叉车发展迅速，冷战时期，两大阵营都有各自叉车制造厂，北约主要有美国德国日本，华约主要有巴尔干叉车，两大阵营年产量均在数十万辆。在上世纪七八十年代，欧美国家十分重视物料搬运技术的发展，所以搬运机械也得到长足的发展。在工业生产中，八十年代搬运物料费用也从七十年代的占总费用的30上升到40，叉车的数量和贸易

12、成交额也逐步上升，八十年代到现在，叉车年生产量稳定保持在50万台以上。中国叉车起源于五十年代,成型于七十年代，八十年代蓬勃发展在引进三菱，尼桑后蓬勃发展。尤其是2000年后，叉车发展进入高速期。在2010年后，叉车国内年需求量在10万台以上。叉车成为继汽车，拖拉机之后产量第三车辆。但现在国产叉车仍是供大于求的局面，每年仍需从美国等购买相当数量的叉车。在对外贸易和港口物流如火如荼的今天，叉车作为货物搬移工具，是这些行业越来越不可或缺的一部分，运用也会更加的频繁。据权威预测，未来几年，我国叉车年需求在30万辆以上，中国的一些液压叉车龙头企业将更获市场竞争力。可见中国叉车无论从技术上和市场上仍是具有

13、巨大发展空间和潜力的。1.2液压叉车的应用和优点 叉车是物流行业的重要设备，具有广泛的运用空间，通过液压系统，使门架和货叉自动装卸货物，达到插取，运输，举升，放置的目的。在港口物资运送时，由于叉车的机动灵活，所占体积小，噪音小，造价较低的优点；液压叉车可以在较为狭小的空间灵活搬运物资。并且叉车的标准化通用性较高，使其可以在很多工况里使用，比如厂矿，仓储，机场，码头等。叉车同时也可以进入船舱内，货车内，对货物进行装卸、堆码、拆垛等。液压叉车的属具样式多样，功能不同，尤其是一些专用属具。专用的属 具应用 能够大大提高叉车的使用效率，降低运营成本。专用的叉车属具可实现对货物的夹抱、旋转(顺 / 逆时

14、针)、侧移、推 / 拉、翻转(向前 / 向后)、分开/ 靠拢( 调整货叉间距 )、伸缩等功能，这是普通叉车货叉所无法完成的动作。叉车的通用性和机动性是其他工程车辆所不具备的，其既可以运用到公路铁路运输也可以运用到船舶机场等地。其小巧灵活，机动性强的特点也越来越被挖掘出来，在现代工业生产，物流运输作用越来越巨大。起重叉车具有以下很多诸多优点：1）灵便 液压叉车具备小巧灵活，操作简易，转弯半径小等特点。2）高效 液压叉车配托盘货箱，集装箱等可实现单元化运输，不仅减少了碰撞，划伤等情况，更减少了工作量及堆放面积，大大提高工作效率。3）安全 在一些特殊场合如油库，化工物品库，对防火防爆要求很高。液压叉

15、车的独特优势就可以显现出来。4）简易 液压叉车油缸采用高精密研磨管，进口油封，一体式阀芯，方便折卸和维修；泄压方式采取脚踩式，升降速度平稳，安全性大大提高。1.3国内外叉车的发展现状和研究前景 目前国外已采用变频调速交流电动机驱动系统，这一系统不仅效率高，寿命长。在电动机调速方面，国外已实现无极调速。这是很先进的。最新资料表明，外国已有设计能量回收装置，可以回收动能，并且国外的液压泵噪声分贝已降至70分贝以下，有的比电动机噪音都小。国内的叉车相较于国外总体是比较落后的，一是种类少，二是技术单一，技术含量小，专利性产品少。更多的存在的是仿制，没有技术上的突破。虽然在外观上由改进，在核心技术上仍是

16、落后的。发动机，电动机，液压系统等配套件上是制约中国液压叉车发展的瓶颈。不仅设计理念落后，而且产品质量差。目前我国液压叉车存在的主要问题有：部分产品的安全性和环保指标不够；噪声问题，由于发动机和液压泵方面的局限，在消减噪音问题是做的不好；尺寸相对较大，国外部分叉车已采用全液压驱动，国产的叉车在行走部分为机械驱动，大大增加了尺寸空间问题；能量损失大；液压叉车多采用两个或多个定量泵驱动，既增加了泵所占用空间，采用定量泵节流调速也造成了巨大能量损失；同时由于没有能量回收功能，造成能耗大。鉴于对工业车辆的需求不断增大，要求不断提高；对于未来液压叉车的发展也提出了新课题新要求；集机械，电子，液压，传感，

17、自动化于一体的多功能叉车无疑是未来发展的方向。未来叉车的发展有以下几点展望：（1）产品的多样化与系列化 随着社会分工越来越细，对叉车的种类要求也越来越越高，不同场合使用不同功能的多样化叉车是必不可少的。（2）节能和电液一体化的使用 工业发展愈发重视对环境的保护，环保型叉车将是市场的新宠，在满足工作要求时，能量损失小，环境影响小。同时发挥液控电控的电液一体化，发挥液压的独特优势。电子化使操作的智能化，将物理信号转化为数字信号；同时将指令通过电子系统发送执行。（3）运用人类工效学原理，追求操纵舒适性 驾驶舱的舒适合理，将提高操作员的工作效率。运用人机工程学原理，更加有利于操作者的使用指挥。2000

18、年的汉诺威展会上，就有的公司推出此类概念车，未来还有巨大的设计发展空间。1.4液压叉车分类电动液压叉车主要是为仓库内货物搬运而设计的叉车。液压叉车大多为电机驱动。除因其车体紧凑、移动灵活、自重轻和环保性能好而在仓储业得到普遍应用。在多班作业时，电机驱动的仓储叉车需要有备用电池。 前叉车分内燃叉车和蓄电池叉车两大类。内燃叉车按动力分为柴油叉车、汽油叉车和液化石油气叉车；按传动方式内燃叉车又分为机械传动叉车、液力传动叉车和静压传动叉车；如按使用环境和用途内燃叉车又可分为按国家标准生产的普通标准型叉车和限定用途及使用环境的专用叉车，如用于集装箱作业的集装箱叉车和全自由提升叉车、非标高门架叉车、配备各

19、种属具的叉车、配装实心轮胎的叉车以及防爆叉车和越野叉车等。蓄电池叉车主要分为平衡重式蓄电池叉车、前移式蓄电池叉车、电动托盘堆垛叉车、电动搬运车等；按驱动方式又分集中驱动蓄电池叉车和单驱动蓄电池叉车；与内燃叉车一样，蓄电池叉车也分为普通标准型和特种用途的各种专用叉车。叉车按结构分类有：平衡重叉车、前移叉车、侧面叉车、插腿叉车、跨车和特种叉车6类。 叉车结构相对简单，由几个部分配合完成动作，其中动力装置通过传动装置将动力传给液压系统，液压系统的执行元件推动工作装置运动，完成动作，在其动作过程转向装置和制动装置负责方向和停止。动力装置:动力装置主要两种，一种是蓄电池-电动机，这种相对来说噪声小，污染

20、小，适3合在飞机场等地。另外一种是内燃机，功率大，但噪音大，在特定场合，需要有消音装可以。此外后者的排气也是问题，易污染环境。传动装置：传动装置有机械式，液压式。机械传动装置由离合器、变速箱和驱动桥组成。液压式由液力变矩器、动力换档变速箱和驱动桥组成。液压传动装置由液压泵、阀和液压马达等组成。转向装置：用以控制叉车的的转向，控制叉车的前进后退动作。叉车装置由转向转向器、转向拉杆和转向轮等组成。与普通机械相异，叉车转向轮为后轮。工作装置：提升货物的机构，又称为门架。由内门架、外门架、货叉架、货叉、链轮、链条、起升油缸和倾斜油缸等组成。这一部分是叉车的最重要的部分。液压系统：主要是工作部分，无论是

21、起升部分还是倾斜部分都需要液压系统。液压系统通过执行元件将货物插取，举升，放置。制动装置：和一般的工业车辆类似，唯一不同在于叉车的制动装置在后轮上，也就是驱动轮上。1.5课题研究的意义  物资的搬运在工业生产，日常生活都能应用的到，尤其在工业生产中，原料的搬运占整个生产时间的很大一部分。同时，物资搬运过程花费巨大，工业国家的物资的搬运的花费占产品成本25 左右。某些人力所不能搬运的或很危险的领域，必须进行机械搬运。叉车作为常用的搬运机械，具有很广泛的应用领域。 一辆高性能的叉车可以安全快速高效的完成动作，达到节省人力，完成工作的任务。而叉车的组成部分里最重要的是液压系统和工

22、作装置，因此如果合理设计液压系统使系统能节能安全迅速完成指定动作，必将对搬运物资，提高生产率和产品质量同时可以降低生产成本起到重要意义。故本设计以叉车工作装置的液压系统为切入点，研究3吨液压叉车的起升和倾斜部分，通过对液压系统回路的设计，元件的选择，使系统性能优化，达到预设的目的。以上就是3吨液压叉车设计的研究意义。1.6本设计的思路及内容 3吨叉车的液压系统是本设计的的重中之重，对于液压系统的组成，由叉车的工作过程知，在货物插取和货物的起升运送到指定高度过程中，主要有两部分运用了液压技术。其一是通过液压执行元件推动货叉倾斜（后倾），插取货物，将货物平稳放置货叉上；其二是通过液压执行原件将货物

23、举升放置到预设高度，再倾斜(前倾)，将货物平稳放下。 在上述过程中，叉取货物与运送货物操作相对独立，并且各自需要执行元件；因此可将两部分先各自独立分析，设计液压系统。之后。将两部分整合拟定成系统。 在设计两部分时，首先应了解工作要求，进行工况分析。通过运动及负载分析确定各个部分所需承载的最大负载或扭矩。在初步确定执行元件类型后，以所得数据为基础，确定执行元件的各项数据，如压力和流量等。然后拟定两部分的系统原理图。 根据系统原理图所需结合压力与流量确定各个元件的类型。对于有些元件（如液压缸）还需进行设计，达到所用之需。当然还需要对系统的流量损失等进行验算。 另外需要指出的是在众多叉车门类中，有些

24、叉车属具需要液压控制，这也是液压系统一部分，但叉车属具种类繁多，功能各异，专用的叉车属具可实现对货物的夹抱、旋转(顺 / 逆时针)、侧移、推 / 拉、翻转(向前 / 向后)、分开/ 靠拢( 调整货叉间距 )、伸缩等功能；对于不同液压叉车其所需设计的属具系统也各有不同，不具有普遍性。鉴于此，本设计并未针对这一部分进行详细设计。2进行工况分析 了解3吨叉车的工作要求，然后进行工况分析，其中包括两部分：运动分析和负载分析，进行分析之后，就可以以此开始设计，以此作为设计的基本依据。对驱动负载的运动参数和动力参数进行分析也就可以确定液压系统的工作执行元件的主要参数，进而确定系统方案，原件选择。图2-1叉

25、车简图Figu2-1 diagram of forklift2.1叉车的运动分析 运动分析就是根据工艺要求确定整个工作周期中液压系统负载的位移和速度随时间的变化规律。 对于本设计的叉车液压系统的的负载的位移即将货物的举升高度，按设计要求应为3000mm。并且参照目前的叉车行业的满载速度状况（目前国内普通叉车的最大起升速度约为0.5m/s）故设定为0.2m/s。叉车液压缸回落过程一般依靠货叉的自重，速度适中；同样的在倾斜系统中，前后倾角为（）在本设计中，负载的行程较短，且速度较小，加速度也较小。故只需考虑在举升中的速度即可。图2-2速度循环图Fig 2-2 speed cycle diagram

26、2.2负载分析 负载分析主要研究的是及其在工作的过程中，其执行机构的受力状况，也就是动力分析。要弄明白液压执行元件上的负载力或者负载力矩。同时要注意工作时可能产生过载和冲击情况。 对于本设计要确定起升液压缸上的负载力和倾斜负载力矩情况。 2.2.1液压缸的负载力 叉车起升过及回落过程中液压缸作直线运动，其外负载力可以表示为 （2-1）其中，-工作负载；-摩擦负载；-惯性负载。1）工作负载 本设计为3吨叉车液压系统，负载的主要为举升重为3000kg的货物，同时还要举起质量为50kg的叉车杆和导轨。在分析工况时可认为工作负载为恒值负载。在本设计中： 2）摩擦负载 摩擦负载是指液压缸驱动工作机构时所

27、要克服机械摩擦阻力。液压缸启动时为静摩擦阻力，计算公式: （2-2）启动后为动摩擦，计算公式： （ 2-3）其中G-运动部件所受重力； -垂直于运动方向作用力； -静摩擦系数； -动摩擦系数。查机械手册液压传动与控制表23.4-1:表2-1摩擦系数Table 2-1 friction coefficient导轨类型导轨材料运动状态摩擦系数 滑动导轨 铸铁对铸铁启动时低速（）高速（）0.15-0.200.1-0.120.05-0.08在本设计中，已知重力G和，取=0,.15 =0.05 则可得：3）惯性负载 惯性负载指的是运动负载在启动及制动过程中产生的惯性力。其计算公式为: （2-4） 时间内

28、的速度变化值启动或制动时间根据经验公式，对于行走机械取=0.5。所以本设计的惯性负载力为：。 除以上几种力外，液压缸在工作过程中要克服密封的摩擦阻力，还可能有背压阻力和弹性阻力的作用，其中由于缸的密封材质和密封形成不同，密封阻力难以精确计算；背压阻力和弹性阻力相对较小，故忽略不计。根据以上力的计算绘制出液压缸的负载循环图即或；表现出负载随时间或负载随行程的变化关系。 2.2.2倾斜部分的负载力矩 对于倾斜部分的负载力矩为设计的已知条件，在本设计中最大倾斜扭矩为：，并且要使倾斜前后角分别为，且要求其最大的倾斜角速度不超过。 综合以上工况分析，结合行业标准和已知条件，可得出本设计叉车液压系统的设计

29、要求及技术参数如下表:表2-3技术参数Table 2-3 technology parameters技术参数起升工作装置最大提升负载质量m/kg3000提升高度h/mm3000叉车杆导轨质量/kg50最大提升速度v/m/s0.2倾斜工作装置最大倾斜扭矩T/N·m10000倾斜角度前/后/°6/12最大倾斜角速度/°/s23初步确定液压系统方案 叉车液压系统方案的确定首先要确定执行元件液压缸或液压马达。液压缸主要可实现直线运动，液压马达则可实现回转运动。 3吨叉车起升液压系统的作用是举升和放下货物，为简单的直线运动，因此选择液压缸作为执行元件即可。以下为几种液压缸的

30、类型特点和适用场合。表3-1液压缸的类型特点及使用场合Table 3-1 type of hydraulic cylinder and its application名称特点适用场合双活塞杆缸双向对称双向的往复运动单活塞杠缸有效面积大 双向不对称往返不对称的直线运动，差动连接可实现快进柱塞缸结构简单，制造工艺好单向工作，靠重力或其他形式外力返回摆动缸单叶片式摆角范围大，最大摆角双叶片式摆角范围小，最大摆角小于的摆动运动小于的摆动运动 对于叉车起升部分的液压系统，在上升过程中收到货物的负载力；在下降过程中依赖负载或活塞杆的自重，是往返不对称的直线运动，因此选择单活塞杆缸。叉车的往返速度不同，为实

31、现减少泵的输出流量同时提高起升的速度，本设计采用差动连接方式，即把有杆腔和无杆腔联通。在不考虑活塞两侧的压力损失情况下，两侧压力相同，在压力一定的情况下，那么液压缸输出力取决于两侧的面积差，即活塞杆的面积。实现单作用液压缸的差动连接，有如下两个方案，其中（1）是采用在有杆腔和无杆腔开设油口，从外部连接管道的方式，此种连接方式外侧必须得有方向控制阀才可以。还有一种是（2）即在活塞上开口，这种方式的的优点是可以节省管道，有杆腔的油液来自无杆腔，只需一条管道即可。鉴于以上分析，起升部分采用在活塞上开孔的单作用液压缸差动连接。 （1）管路连接方式 （2）活塞上开孔方式图 3-1 差动连接液压缸Fig

32、3-1 differential connection hydraulic cylinder叉车的货叉倾斜工作装置的主要作用是使货叉和门架绕其上的支点在一定角度内（），由于其倾斜角度很小，在选择执行元件时，选择液压缸即可，不必选择液压马达。4确定液压系统主要技术参数 液压系统的主要技术参数有压力和流量，是选择液压元件及辅助元件等的参考标准。对于叉车的液压缸技术参数的确定，首先要选定液压缸的工作压力，然后以此来确定缸的尺寸，进而由速度确定流量。4.1起升部分的计算图4-1 叉车起升简图Fig4-1 forklift lifting part chart 但本设计中，在起升过程，液压缸受负载压力，

33、为确保在其受压状态有足够的强度，且能把货物举升到预定高度（3m），叉车设计必须考虑到活塞杆的长径比。一般情况下长径比不宜超过20:1。 为满足提升高度要求，活塞杆的长度应为3m，按照长径比20:1设计，活塞杆直径为0.15m此时液压缸提升负载的有效面积为活塞杆面积（在计算液压缸受力的时候，活塞上的孔可以忽略。）则有效作用面积变为： （4-1） 由工况分析起升过程，最大负载力为: （4-2）如果忽略压力损失情况，则液压系统所需压力为： （4-3） 此压力值过低，不符合液压工作压力的一般情况，无法充分发液压传动的优势。因此需要另选方案来确定液压缸参数。 为此本设计增加一个传动链和动滑轮机构对起升装

34、置进行改进。如下图此设计可以使液压缸行程减半，且可达到举升重物的目的。由于动滑轮的作用，液压缸行程减小；但同时要求要达到举升的目的，还需要使液压缸的输出力变为之前的2倍。 图4-2增加传动链和动滑轮的起升装置Figure 4-2 the lift device of the drive chain and the movable pulley基于以上分析，本叉车液压系统主要技术, 参数按如下步骤确定。4.1.1初选工作压力 查阅资料知，我国3吨叉车液压系统压力由最初10MPa，到后来的行业组织联合设计的14MPa，到现在已达17.5Mpa。据此结合下表初步选定工作压力为12MPa。并以此作为确

35、定液压缸的尺寸和其他参数。表4-1按主机的类型选择液压系统执行元件的工作压力Table 4-1 working pressure of hydraulic system actuator according to the type of host设备类型 机 床农业机械，汽车工业，小型工程机械及辅助机构工程机械重型机械锻压设备液压支架等船用系统磨床 组合机床齿轮 加工机床 牛头刨床插床车床铣床镗床研磨机床拉床龙门刨床工作压力/MPa1.2 <6.32-42-5<1010-1616-3214-254.1.2液压缸的主要参数计算 按之前的分析，系统工作压力为；液压缸所需输出力为： （4

36、-4） 则此时液压缸提升负载的有效面积为： （4-5）由此可得杆的直径为: （4-6）此时，以长径比验算：>3m可知以此设计，满足长径比的要求。由液压缸活塞杆外径尺寸系列，选择活塞杆。表4-2液 压 活 塞 杆 外 径 尺 寸 此 列Table 4-2 outside diameter of hydraulic piston rod420561605226318062570200828802201032902501236100280144011032016451253601850140查阅工程手册，根据下表，参考本设计的工作压力为12MPa，故选取此处 d/D取0.7；可得： D=d/0

37、.7=114mm表 4-3按工作压力选取d/DTable 4-3 press the working pressure to select d/D工作压力/5.05.0-7.07.0d/D0.5-0.550.62-0.700.7再根据下表液压缸内径尺寸系列 选择缸的内径为：D=125mm表4-4 液 压 缸 内 径 尺 寸 系 列Table 4-4 inn er diameter series of hydraulic cylinder84012528010501403201263160360168018040020902004502510022050032110250在确定缸的杆径尺寸后，由

38、公式： (4-7) -液压缸的机械效率，通常取0.85-0.99可以得出: （4-8） 起升液压缸的最大流量由液压缸的有效面积和最大流速共同决定，由于动滑轮的作用，最大速度为叉车起升速度的一半，可得：；则最大流量: （4-9）再根据下表选择液压杆行程 1500mm 在动滑轮作用下，可以达到提升3000mm的高度。表4-5 液压缸活塞杆行程第三系列Table 4-5 piston rod stroke third series24026030034038042048053060065075085095010501200130015001700190021002400260030003400380

39、04.2倾斜液压系统的设计方案和技术参数 叉车的货叉倾斜工作装置的主要作用是使货叉和门架绕其上的支点在一定角度内（），由于其倾斜角度很小，在选择执行元件时，选择液压缸即可，不必选择液压马达。门架倾斜机构是利用倾斜油缸的伸缩运动，使门架绕下部铰点前倾或后倾，达到货叉从水平位置向前或后倾斜一个角度，在可移式叉车和侧面式叉车上门架需沿导轨移动。图4-3倾斜油缸工作工况示意图Fig. 4-3 diagram of working condition of tilting cylinder 当叉车货叉叉起货物后，门架和货叉是向里倾斜的，如上左图所示；货物运送到预定高度后，货叉在倾斜液压系统作用下向外倾斜

40、，如右图所示；放下货物后，门架恢复垂直位置。 叉车液压缸应输出的力取决于两个因素，一个是门架和负载产生的倾斜力矩，另一个是液压缸和门架的连接点到倾斜指点的距离。其示意图如下，即决定于力矩T和距离r。图4-5倾斜装置示意图Fig. 4-5 schematic diagram of tilting device已知倾斜力矩和距离： 所以倾斜液压缸所需的输出力： （4-10） 由倾斜液压缸工作工况示意图知液压缸作用是单方向的，采用单作用液压缸即可。同时为了使货叉受力更还合理，工作更加平稳安全，宜采用两个单作用液压缸并联的方式。基于以上分析本部分执行元件为两个并联单作用液压缸。 当采用如上方式则每个液

41、压缸所需提供的作用力为总输出力的一半。即: （4-11） 与起升部分初选工作压力类似，此处仍选择工作压力为12MPa；当叉取货物时，货叉后倾，工作腔为有杆腔，那么倾斜液压缸有杆腔的面积为： （4-12） 其中 查阅资料，在此处取活塞杆直径d与液压缸内径D之比为0.7；由此可得出活塞的直径即液压缸内径D: （4-13） 按液压缸尺寸内径系列选择标准值选择 D=50mm 同时按照液压缸活塞杆外径尺寸系列，选择标准值d=36mm，此时，环形作用面积： （4-14） 其值大于之前之前的计算值，可知满足设计要求。则油缸的最大工作压力为： （4-15） 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，

42、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： （4-16）由已知的倾斜液压缸工况分析知最大倾斜角速度： 则其线速度为： （4-17）在放下货物，货叉恢复垂直位置依靠两活塞杆的推动,液压缸所需总流量 （4-18） 在取货物放下货物这一整体过程中，倾斜液压缸行程为： （4-19） 以上计算出了液压起升部分的基本数据和倾斜部分的基本数据，据此就可以设计液压系统的方案，进而求其他液压元件的型号等。 5拟定液压系统原理图 液压系统原理图的拟定主要分为三步。第一，确定系统的类型，第二，选择液压基本回路，第三，由基本回路组成液压系统。 对于叉车液压系统的拟定，叉车液压缸的

43、输出力，方向，流量，速度等均可以由压力控制回路，方向控制回路，速度控制回路等实现，通过多种回路的设计及阀的选择达到实现叉车动作要求的目的。5.1确定系统的类型 液压系统分为开式和闭式两种类型。开式系统结构简单，有也能较好的冷却沉淀，闭式系统结构紧凑，易于保持空气清洁，但散热较差，回路复杂。 本叉车结构相对简单，不宜外设散热机构，故设计采用开式回路。5.2选择液压基本回路 据执行机构的负载，速度和运动形式确定组成液压系统基本回路。本部分由起升和倾斜两部分组成，将两部分分别进行回路设计。5.2.1起升系统回路设计 基于起升液压缸计算部分的分析，系统采用单作用液压缸差动连接，实现在上升过程中收到货物

44、的负载力；在下降过程中依赖负载或活塞杆的自重，往返不对称的直线运动。并且本设计在活塞上钻孔，使高压油液可以充满液压缸的有杆和无杆腔，达到减省管路的目的。 由于叉车起升部分为垂直运动，应考虑采用平衡回路。防止货物因自重快速坠落，同时还需要设置背压原件，综合以上考虑，本设计采取如下方案:图5-1起升系统设计方案Fig 5-1 rising system design scheme 上图方案是采用一种特殊的流量调节阀和在单作用液压缸活塞上开设小孔实现差动连接的方式，本设计与普通溢流阀回路设计不同，最主要的是一下两点：其一是本设计采用的流量控制阀是由负载的大小变化而变化，以阀口开闭度来控制流入缸的流量

45、，使缸的流量始终保持不变；负载大，开口也随之变小，反之亦然。使负载始终受到平稳的力，更加的安全。其二是当下降时无负载，此时阀的开口很大，使液压油直接溢流，减少能量损失。综上可知，这一设计不但控制了下降速度，使叉车更安全，而且在有负载时不至于流量过大，导致管道危险。此外，此设计液压缸无回油管路设计具有诸多优点，在前文已有讲述，此处不再赘述。5.2.2倾斜部分回路的设计由液压叉车的实物图知，液压叉车一般具有两个货叉，分列两侧。因此从机械平稳性方面考虑，最好采用双缸执行，分列两侧，即可以使叉车货叉受力平稳（若是一缸执行倾斜部分，放置中间；可能会产生受力不均，叉车杆扭曲发生形变）。因此本设计采用双缸作

46、为执行元件，双缸并联；共同工作。对于阀的选择，设计需要一个背压阀，基于以下考虑：当举升至目的高度，货叉在前倾过程中，由于货物重力分力作用，倾斜液压杆由输出力变为受压迫力，很可能出现快速复位的问题。另外，进油腔也可能因压力突然变化（减小），产生气穴的问题。因此，设计加入一个背压阀是必要的。所以综合以上设计如下图。图5-2倾斜系统设计方案Figure 5-2 tilt system design scheme5.2.3两部分方向控制的设计 本设计有两部分执行元件，即起升与倾斜部分，因此可采用两个普通三位四通手动换向阀控制方向。此处控制阀均可选取标准的三位四通滑阀。图5-3换向阀回路设计Figure

47、 5-3 reverse valve circuit design5.2.4系统的供油问题方案 本设计的预想是电机带动泵，泵给倾斜和起升部供油，两部分一般不同时工作。由之前的计算可知起升部分的流量远大于倾斜部分，因此采用普通泵供油会造成较大的浪费，因此本设计采用双联泵前后泵流量不同。前泵给流量大的起升缸供油，小泵给倾斜缸供油。两个齿轮泵分别与两个三位四通阀相连，为使液压泵在工作装置不工作时处于卸荷状态，两个换向阀应采用M型中位机能，这样可以提高系统的效率，减少浪费。5.3由基本回路组成液压系统 首先选择和拟定液压系统主回路，然后加入必须的辅助回路，之后把各种回路综合，加入必要的辅助原件及装置，

48、构成系统原理图。 综合以上起升部分，倾斜部分及方向控制油路选择，3吨叉车液压系统设计原理图如下：其中图（5-4）的设计方案是单泵通过三位六通阀分别作用于起升和倾斜部分，理论上是可以的，但是实际上倾斜部分的流量相较于起升部分相当的小（由后面的计算知起升部分的流量是倾斜部分的近40倍）；如果采用单泵作用会造成浪费，故不采用。图5-4 叉车工作装置液压系统原理图（原始方案）Fig. 5-4 schematic diagram of the hydraulic system of forklift truck (original scheme)1-大流量泵 2-小流量泵 3-起升安全阀 4-倾斜安全阀

49、 5-起升换向阀 6-倾斜换向阀 7-流量控制阀 8-防气穴阀 9-起升液压缸 10-倾斜液压缸 11、12-单向阀图5-5 叉车工作装置液压系统原理图（最终方案）Fig. 5-5 schematic diagram of hydraulic system for forklift truck (final plan)6液压元件选择 液压元件的选择首先是选取液压元件的类型，其次是计算出元件需要承担的流量及压力；最后根据型号，规格在不同厂家选出最合适的标准原件。6.1液压泵的选择 液压泵站是液压系统的重要组成部分（动力源）它向液压系统提供一定的压力和流量的工作介质。液压泵类型：系统压力小于21Mpa，选用齿轮泵或叶片泵；大于21Mpa选柱塞泵。由此可知本设计选用结构简单，成本低廉，自吸性能较好的双联齿轮泵即可。双联齿轮泵是依靠泵缸与啮合齿轮间所形成的工作容积变化和移动来输送液体或使之增压的回转泵。双联齿轮泵压力完全取决于泵出处阻力的大小。 液压泵的规格型号的选择主要根据液压泵的额定压力及流量等参数选择，而额定压力及流量可以通过由执行元件最大工作压力和流量确定。液压泵的最大工作压力pp （6-1） 式中：液压缸最大工作压力；从液压泵出口到液压缸总的管路损失。其中对于管路简单、流速不大的，取=（0.2-0.5）;管