PAGE叉車液壓工作裝置設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-3"\h\u1、設(shè)計(jì)任務(wù)31.1設(shè)計(jì)任務(wù)31.2設(shè)計(jì)要求41.3設(shè)計(jì)步驟42、設(shè)計(jì)思路與采用的技術(shù)方案42.1設(shè)計(jì)思路42.2設(shè)計(jì)方案53、設(shè)計(jì)內(nèi)容與說明63.1液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)確定63.1.1起升液壓系統(tǒng)的參數(shù)確定63.1.2傾斜液壓系統(tǒng)的參數(shù)確定73.2液壓系統(tǒng)原理圖的擬定103.2.1起升回路的設(shè)計(jì)103.2.2傾斜回路的設(shè)計(jì)123.3液壓元件選擇143.4液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算183.4.1壓力損失的驗(yàn)算183.4.2系統(tǒng)溫升的驗(yàn)算184、總結(jié)20參考文獻(xiàn)211設(shè)計(jì)任務(wù)1.1設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一臺叉車工作裝置液壓系統(tǒng)，主要參數(shù)如下：額定載荷質(zhì)量5000kg，最大提升負(fù)載質(zhì)量5200kg，提升高度2m，最大提升速度0.2(m/s)液壓元件的選擇、液壓系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)、檢驗(yàn)液壓系統(tǒng)的性能、液壓系統(tǒng)參數(shù)的算法。畫出液壓系統(tǒng)原理圖、撰寫設(shè)計(jì)說明書、設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)成果報(bào)告書1.2設(shè)計(jì)要求1、熟悉叉車工作裝置的工作原理，掌握液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的常用方法與步驟2、掌握液壓元件的工作原理、結(jié)構(gòu)、功能特點(diǎn)3、能正確設(shè)計(jì)計(jì)算液壓元件參數(shù)，選擇液壓元件規(guī)格、型號4、能正確選定液壓系統(tǒng)原理圖5、在設(shè)計(jì)過程中學(xué)會收集查找使用液氣壓技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、手冊等技術(shù)資料6、整理編制設(shè)計(jì)說明書、設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)成果報(bào)告書7、制作答辯PPT，完成畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯1.3設(shè)計(jì)步驟1、通過現(xiàn)場調(diào)研及查閱相關(guān)書籍和技術(shù)資料，對系統(tǒng)進(jìn)行分析，確定設(shè)計(jì)具體方案。2、全面檢查和指導(dǎo)性修改，整理編制設(shè)計(jì)說明書。3、繪制液壓系統(tǒng)原理圖。4、制作畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯PPT，完成畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。2設(shè)計(jì)思路與采用的技術(shù)方案2.1設(shè)計(jì)思路1.通過現(xiàn)場調(diào)研及查閱相關(guān)書籍和技術(shù)資料，對系統(tǒng)進(jìn)行分析，確定設(shè)計(jì)具體方案2.明確叉車工作裝置液壓系統(tǒng)的工作條件，比較確定液壓系統(tǒng)總體方案3.采用類比法確定工作壓力，計(jì)算載荷及相關(guān)參數(shù)4.參考相關(guān)資料，選擇液壓元件5.根據(jù)制圖標(biāo)準(zhǔn)要求，繪制液壓系統(tǒng)原理圖6.撰寫設(shè)計(jì)說明書、設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)成果報(bào)告書2.2技術(shù)方案1起升裝置液壓系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)本次設(shè)計(jì)的叉車用于工業(yè)中操作，要求可以提起5000kg的物體，最大的垂直上升高度是2m，導(dǎo)軌和叉車桿的重量是200kg，在隨意的負(fù)載下，叉車桿最大下降和上升速度不可以超過0.2m/s，要求叉車桿下降和上升的速度可以調(diào)節(jié)，讓叉車桿可以慢慢的移動(dòng)。叉車桿上升過程的時(shí)候，如果液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障，安全裝置能使東西安全降落。叉車桿起升裝置示意圖如圖2-1所示，由起升液壓缸驅(qū)動(dòng)貨叉沿支架上下運(yùn)動(dòng)，從而提升和放下貨物。圖2-1起升裝置2傾斜裝置液壓系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)叉車工作裝置中的叉車桿傾斜裝置示意圖如圖2-2所示，該裝置由傾斜液壓缸驅(qū)動(dòng)貨叉及門架圍繞門架上某一支點(diǎn)做擺動(dòng)式旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而使貨叉能夠在轉(zhuǎn)運(yùn)貨物過程中向后傾斜某一角度，以防止貨物在轉(zhuǎn)運(yùn)過程中從貨叉上滑落。圖2-2傾斜裝置3設(shè)計(jì)內(nèi)容與說明3.1液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)確定3.1.1起升液壓系統(tǒng)的參數(shù)確定單作用的液壓缸活塞和環(huán)形腔的另一邊連通，就是差動(dòng)連接的方法，可以提高上升速度的情況下減小液壓泵輸出的流量情況，如圖3-1（a）。為了減小外面的連接管路，可以采取在活塞上開孔的方法，如圖3-1（b）所示。（a）管路連接方式（b）活塞上開孔方式圖3-1差動(dòng)連接液壓缸得到上面的設(shè)計(jì)，活塞桿直徑至少是0.1m，上升液壓缸的活塞桿直徑是100mm的時(shí)候，液壓缸提升負(fù)載有效面積是活塞桿面積，即m2得到的設(shè)計(jì)要求，上升液壓缸承受的負(fù)載是：N要是不算摩擦力和壓力損失，液壓系統(tǒng)工作壓力是：00000Pa=6.5MPa液壓缸行程為1m，活塞桿直徑變?yōu)?0mm，該起升液壓缸的有效作用面積為：m2液壓缸輸出不變，液壓缸位移機(jī)會減少，那就是液壓缸作用力是原來的兩倍，得N液壓系統(tǒng)所需的工作壓力變?yōu)椋篗Pa起升液壓缸所需的最大流量，起升液壓缸的最大運(yùn)動(dòng)速度是叉車桿最大運(yùn)動(dòng)速度(0.2m/s)的一半。m3/s=47.1L/min傾斜液壓缸活塞桿直徑d之間的關(guān)系是；，計(jì)算得到起升液壓缸的活塞直徑為=65mm液壓缸活塞的直徑是80mm，液壓缸行程是1m。3.1.2傾斜液壓系統(tǒng)的參數(shù)確定傾斜液壓缸與貨叉門架的連接方式主要有三種，如圖3-2所示。圖3-2傾斜液壓缸與門架的三種連接方式叉架傾斜支點(diǎn)到傾斜液壓缸的距離是r=1m，傾斜的力矩是T=18000N·m，它的輸出力Ft：N在叉車工作過程中，貨叉叉起貨物后，貨叉和門架在傾斜液壓缸作用下向里傾斜，放下貨物時(shí)，貨叉和門架復(fù)位，門架恢復(fù)豎直位置。因此傾斜液壓缸的作用是單方向的，此外基于減小占用空間和尺寸的考慮，傾斜液壓缸應(yīng)采用單作用液壓缸。在前述起升液壓系統(tǒng)的計(jì)算中，工作壓力約為12.99MPa，因此假設(shè)傾斜液壓缸的工作壓力與之相近為12MPa，傾斜液壓缸有桿腔的面積是：m2活塞直徑和傾斜液壓缸活塞桿直徑d的關(guān)系是，有桿腔作用面積為，則傾斜液壓缸活塞直徑可以用如下方法求出。mmm活塞桿直徑是mm，活塞直徑D圓整后參數(shù)mm此時(shí)傾斜液壓缸有桿腔作用面積為mm2可見，按照上述確定的活塞和活塞桿尺寸，重新計(jì)算得到的有桿腔有效作用面積小于前述按照假定工作壓力計(jì)算得到的有桿腔有效作用面積，因此應(yīng)減小活塞桿直徑或提高傾斜液壓系統(tǒng)的工作壓力。如果取傾斜液壓缸活塞桿直徑為圓整后的尺寸d=25mm，則有桿腔作用面積為m2傾斜液壓缸所需的最大工作壓力為：MPa傾斜液壓缸無桿腔的有效作用面積為m2本設(shè)計(jì)采用提高工作壓力的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。m/s液壓缸所需的總流量為：m3/s=5.3L/min傾斜液壓缸需要走過的行程為：m本設(shè)計(jì)中假設(shè)這一部分壓力損失約為1.5～2.0MPa，因此液壓系統(tǒng)應(yīng)提供的工作壓力應(yīng)比執(zhí)行元件所需的最大工作壓力高出1.5~2.0MPa，即起升液壓系統(tǒng)=13+1.5=14.5MPa3.2液壓系統(tǒng)原理圖的擬定3.2.1起升回路的設(shè)計(jì)為減少管道連接，可以通過在液壓缸活塞上鉆孔來實(shí)現(xiàn)液壓缸兩腔的連接，起升液壓缸活塞運(yùn)動(dòng)方向的改變通過多路閥或換向閥來實(shí)現(xiàn)即可。為防止貨物和貨叉由于自重而超速下落，需形成平衡回路。三種方案比較如圖3-3（a）、圖3-3（b）和圖3-3（c）所示。（a）設(shè)計(jì)方案一（b）設(shè)計(jì)方案二（c）設(shè)計(jì)方案三圖3-3起升回路三種設(shè)計(jì)方案比較圖3-3（a）中，工作間歇時(shí)，與換向閥相配合，能夠?qū)⒅匚锲胶饣蜴i緊在某一位置，但不能長時(shí)間鎖緊。圖3-3（b）中是采用平衡閥或液控單向閥來實(shí)現(xiàn)平衡控制，該設(shè)計(jì)方案能夠保證在叉車的工作間歇，貨物被長時(shí)間可靠地平衡和鎖緊在某一位置。圖3-3（c）中是用流量調(diào)節(jié)閥和單作用液壓缸連接的方法，可以自動(dòng)調(diào)節(jié)液壓缸的流量。3.2.2傾斜回路的設(shè)計(jì)防止叉車桿發(fā)生扭曲變形，更好地驅(qū)動(dòng)叉車門架的傾斜或復(fù)位。為防止貨叉和門架在復(fù)位過程中由于貨物的自重而超速復(fù)位，從而導(dǎo)致液壓缸的動(dòng)作失去控制或引起液壓缸進(jìn)油腔壓力突然降低，因此在液壓缸的回油管路中應(yīng)設(shè)置一個(gè)背壓閥。一方面可以保證傾斜液壓缸在負(fù)值負(fù)載的作用下能夠平穩(wěn)工作，另一方面也可以防止由于進(jìn)油腔壓力突然降低到低于油液的空氣分離壓甚至飽和蒸汽壓而在活塞另一側(cè)產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象。圖3-4傾斜回路原理圖本設(shè)計(jì)采用兩個(gè)多路閥加旁通閥的控制方式分別控制起升液壓缸和傾斜液壓缸的動(dòng)作，其原理圖如圖3-5所示。本設(shè)計(jì)叉車工作裝置液壓系統(tǒng)擬采用普通的三位四通手動(dòng)換向閥控制方式，用于控制起升和傾斜裝置的兩個(gè)方向控制閥均可選用標(biāo)準(zhǔn)的四通滑閥。另外，還應(yīng)注意采用普通換向閥實(shí)現(xiàn)的換向控制方式還與液壓油源的供油方式有關(guān)。圖3-5多路換向閥控制方式圖3-6普通換向閥控制方式兩個(gè)齒輪泵分別與兩個(gè)三位四通手動(dòng)換向閥相連。根據(jù)上述起升回路、傾斜回路、換向控制方式和供油方式的設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)初步擬定的液壓系統(tǒng)原理圖如圖3-7所示。1-大流量泵2-小流量泵3-起升安全閥4-傾斜安全閥5-起升換向閥6-傾斜換向閥7-流量控制閥8-防氣穴閥9-起升液壓缸10-傾斜液壓缸11、12-單向閥圖3-7叉車工作裝置液壓系統(tǒng)原理圖3.3液壓元件選擇3.3.1液壓泵的選擇假定齒輪泵的容積效率為90%，電機(jī)轉(zhuǎn)速為1500r/min，則根據(jù)前面的計(jì)算結(jié)果，兩個(gè)液壓泵的排量可分別計(jì)算為：cm3/revcm3/rev查閱Sauer-Danfoss公司齒輪泵樣本，考慮在SNP3系列中選擇排量為33.1cm3/rev的齒輪泵。滿負(fù)載情況的時(shí)候（電機(jī)的轉(zhuǎn)速1500r/min，容積效率是90%）它的流量是：l/min而半負(fù)載條件下（電機(jī)轉(zhuǎn)速1550r/min，容積效率93%）的實(shí)際流量為：l/min大于起升回路所需要的流量47.1l/min，因此能夠滿足設(shè)計(jì)要求。如果排量是37.9cm3/rev，滿負(fù)載情況是時(shí)候（電機(jī)的轉(zhuǎn)速1500r/min，容積是效率90%）流量是l/min一半負(fù)載情況的時(shí)候（電機(jī)轉(zhuǎn)速1550r/min，容積效率93%）流量是l/min可見，如果叉車大多數(shù)時(shí)間都不工作在滿負(fù)載的情況，則選用排量為37.9cm3/rev的較大液壓泵會造成比較大的溢流損失。比較小流量的液壓泵，滿負(fù)載的情況的時(shí)候（電機(jī)轉(zhuǎn)速1500r/min，容積效率90%）流量是=5.4l/min大于傾斜回路所需要的流量5.3l/min，因此能夠滿足設(shè)計(jì)要求。3.3.2電機(jī)的選擇叉車工作的時(shí)候，保證安全，傾斜裝置和上升裝置不會一起工作，大流量的液壓泵輸出功率是：=10.8kW齒輪泵的效率是80%的話，電機(jī)功率是：=13.5kW3.3.3液壓閥的選擇叉車工作裝置液壓系統(tǒng)由雙聯(lián)泵供油，因此對于起升回路的最大流量均為47.7l/min，各元件的額定壓力應(yīng)大于起升回路的最大工作壓力14.5MPa；對于傾斜回路，流經(jīng)各個(gè)液壓閥的最大流量為5.4l/min，額定壓力應(yīng)大于傾斜回路的最大工作壓力15.6MPa。起升回路和傾斜回路溢流閥的調(diào)定壓力是不同的，按照前述計(jì)算起升回路溢流閥的調(diào)定壓力設(shè)為16MPa比較合適，傾斜回路溢流閥的調(diào)定壓力設(shè)為17MPa，具體調(diào)定數(shù)值將在后續(xù)壓力損失核算部分中做進(jìn)一步計(jì)算。查閱相關(guān)液壓閥生產(chǎn)廠家樣本，確定本設(shè)計(jì)叉車工作裝置液壓系統(tǒng)各液壓閥型號及技術(shù)參數(shù)如表3-1所示。表3-1液壓閥型號及技術(shù)參數(shù)序號元件名稱規(guī)格額定流量L/min最高使用壓力MPa型號1三位四通手動(dòng)換向閥56031.54WMM6T502單向閥117621DT8P1-06-05-103溢流閥312031.5DBDH6P-10/2004單向閥121021DT8P1-02-05-105流量調(diào)節(jié)閥76731.5VCDC-H-MF(G1/2)6三位四通手動(dòng)換向閥63025DMG-02-3C6-W7溢流閥41221C175-02-F-108背壓閥和防氣穴閥812031.5MH1DBN10P2-20/050M3.3.4管路的選擇按照這個(gè)情況，流量泵排油管路的流量是q=47.7L/min則管道的最小橫截面積為：mm2mm2mm為減小壓力損失，管徑應(yīng)盡可能選大些，所以選用管子通徑為15mm的油管作排油管即可。大流量泵最大流量是液壓泵的理論上的流量，即L/min，管道最小的面積是：mm2mm2mm可以選擇40mm的油管做吸油管。3.3.5油箱的設(shè)計(jì)大概確定了油箱的有效容積是雙聯(lián)泵的流量是L/min，算得油箱的有效容積是取a=2。因此L取得油箱的容積是V==139.125L，所以取油箱的容積是150L。3.3.6其他輔件的選擇叉車工作裝置液壓系統(tǒng)中使用的過濾器，選擇型號為EF3-40的空氣濾清器，其性能參數(shù)為：加油流量21L/min空氣流量170L/min油過濾面積180mm2空氣過濾精度0.279mm油過濾精度125μm3.4液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算3.4.1壓力損失的驗(yàn)算本設(shè)計(jì)主要核算經(jīng)過各種液壓閥的局部壓力損失，如果是起升回路的話，單向閥11的壓力是0.035MPa；流量是50L/min的時(shí)候，手動(dòng)換向閥5壓力損失是0.5MPa，因此起升回路進(jìn)油管路總的局部壓力損失為1.035MPa所以溢流閥調(diào)定壓力應(yīng)為15.4MPa所以選擇溢流閥的壓力是16MPa是最好的。根據(jù)產(chǎn)品樣