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前移式手動液壓裝卸叉車設(shè)計
第1章 緒 論
1.1前移式手動液壓叉車的簡介
前移式手動液壓叉車是一種無污染,無動力的裝卸產(chǎn)品,該產(chǎn)品具有結(jié)構(gòu)緊湊,運輸靈活,操作簡單,回轉(zhuǎn)半徑小等特點。適用于工廠,車間,倉庫,車站,碼頭等處的貨物搬運與堆垛。對于那些有防火,防爆要求的場地(如印刷車間,油庫,碼頭,倉庫等)更為適用。若配合托盤裝箱,集裝箱等及可實現(xiàn)單元化運輸,有效減少了零部件的碰撞,劃傷和堆放面積,減少搬運工作量,提高搬運效率。單門架結(jié)構(gòu)設(shè)計,轉(zhuǎn)彎半徑小,適用于機械制造,造紙,印刷,搬運,物流等行業(yè)使用。
1.1.1設(shè)計目的
叉車的機動靈活強,能適應多變的裝卸搬運要求,前移式叉車主要用在倉庫內(nèi)中等高度的堆垛、取貨作業(yè),專門滿足了額定起重量小、起身高度低的特別需求,在室內(nèi)作業(yè)非常方便。
1.1.2設(shè)計的意義
叉車是應用十分廣泛的流動式裝卸搬運機械,廣泛應用于公路運輸、鐵路運輸、水路運輸各部門。多年來,由于成件貨物的品種多、規(guī)格雜、外形不一、包裝各異,所以對這些貨種很難實現(xiàn)裝卸作業(yè)機械化。叉車的問世,使得這一難題得到解決,這不但保證了安全生產(chǎn),而且暫用的勞動力大大減少,勞動強度大大降低。作業(yè)效率大大提高經(jīng)濟效益十分顯著。
1.2前移式手動液壓叉車的發(fā)展
1.2.1歷史與發(fā)展
二戰(zhàn)期間,由于搬運軍事物質(zhì)的需要,促進了叉車的發(fā)展。20世紀50年代國內(nèi)開始仿制前蘇聯(lián)的5t機械傳動叉車。60年代通過測繪仿制日本叉車,開創(chuàng)了中國的叉車行業(yè),也使當時叉車的外觀受日本叉車的影響較大,70年代的行業(yè)聯(lián)合設(shè)計,奠定了中國叉車行業(yè)的基礎(chǔ),其影響深遠。80年代的新系列設(shè)計,解放思想,拓展了品種系列,更新理念,大范圍采用了寬視野門架、同步器換擋、液力傳動和動力傳動轉(zhuǎn)向等新技術(shù)。80年代以來,引進國外產(chǎn)品技術(shù)、消化吸收和國產(chǎn)化,提高了行業(yè)的技術(shù)水平。90年代以來一批中外合資與獨資企業(yè)的簡歷,如德國的德林,形成了產(chǎn)品的檔次的多層次格局,使叉車行業(yè)百花齊放。以大連叉車有限公司為首的國內(nèi)叉車行業(yè)蓬勃發(fā)展。隨著一拖、柳工、廈工、山推等著名企業(yè)的加入,伴隨當今的改制、兼并和許多外資企業(yè)及私營股份制企業(yè)的加盟,使叉車行業(yè)進入了輝煌時期。
2007年中叉公司、外資及全國其他企業(yè)共生產(chǎn)叉車15萬余臺,雖然與汽車年產(chǎn)幾百萬輛相比,叉車仍是一個較小的行業(yè),但從中叉公司2003年產(chǎn)叉車約3萬5千臺,到2007年9萬2千臺,年增長率近30%的情況,可以看出我國叉車行業(yè)的發(fā)展勢頭非常的迅猛。
叉車行業(yè)的技術(shù)的進步體現(xiàn)在:走汽車工業(yè)專業(yè)化生產(chǎn)、零部件全球化采購的道路,中小噸位叉車的變速器與驅(qū)動橋、轉(zhuǎn)向橋,甚至門架逐漸轉(zhuǎn)向?qū)I(yè)化生產(chǎn);通過改制、兼并、重組使生產(chǎn)廠家向萬臺以上經(jīng)濟規(guī)模發(fā)展;增加5t以上大噸位叉車的產(chǎn)量,運用工程機械底盤技術(shù),開發(fā)堆高機、正面吊等產(chǎn)品;增加蓄電池叉車、交流蓄電池叉車的品種與產(chǎn)量;增加防爆等特殊用途叉車的品種與產(chǎn)量;提高叉車的外觀設(shè)計水平,提高叉車的可靠性,改善駕駛員的舒適性與作業(yè)條件;發(fā)揮信息技術(shù)的優(yōu)勢,利用CAD技術(shù)提高特型叉車的實際速度與水平,使叉車生產(chǎn)向多品種、小批量、用戶定制化的方向發(fā)展。
當今時代,國內(nèi)外在輕小型搬運和裝卸的工業(yè)車輛,和以蓄電池為動力的各種類型的搬運,裝卸,堆垛,牽引的工業(yè)車輛有CBY系列手動托盤搬運車、辦電動和全電動插腿式叉車、輕型前移式叉車、電動堆高機、揀選車及電動牽引車等。隨著物流倉庫儲蓄業(yè)得飛快發(fā)展,工業(yè)車輛產(chǎn)品要進入車間、庫房、超市等,這不僅要求車輛機構(gòu)輕巧,同時提出無污染、低噪音,還有通道的寬窄、門限、屋頂貨架的高度、進入電梯、地面樓板的承載能力、耐低溫、防爆燈技術(shù),這些要求只有輕小型搬運車輛較容易做到。近幾年來在物流技術(shù)的推動下,企業(yè)的技術(shù)改造投入加大,老庫房的改造和新庫房的建立大量增加,各城市超市數(shù)量的增加,都為輕小型搬運車輛產(chǎn)量增大和品種增多提供了很好的條件,所以說輕小型搬運車輛是物流技術(shù)重要裝備之一。輕小型搬運車輛行業(yè)應盡快抓住“物流熱”的機遇,努力提高產(chǎn)品技術(shù)含量,增加品種規(guī)格,為各行業(yè)的物流服務(wù)提供商務(wù)服務(wù)。
1.2.2叉車新產(chǎn)品設(shè)計的技術(shù)趨勢
1.門架系統(tǒng) 高起升,4.5m、6m或更高,滿足棉花倉庫、集裝箱搬運等用途;低起升,如2m,鐵路或進集裝箱用;特殊結(jié)構(gòu),如三級門架、全自由提升門架、特殊屬具、綜合滾輪等。
2.轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 中小噸位叉車采用動力轉(zhuǎn)向;改善軸距后重新設(shè)計曲柄滑塊橫置液壓缸轉(zhuǎn)向橋;增大最大轉(zhuǎn)角,減小轉(zhuǎn)彎半徑。
3.制動系統(tǒng) 手動制動和腳制動。
4.傳動系統(tǒng) 采用靜力傳動,采用輪邊減速、二級主傳動;傳動部件專業(yè)化生產(chǎn);機械傳動同步器換擋;采用寬基輪胎或高彈性實心輪胎。
5.整機技術(shù)參數(shù) 不求高、求合理。如行駛速度、軸距、最大起升高度等。
6.可靠性 重點在發(fā)動機、傳動系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、操作系統(tǒng)方面。
7.舒適性 駕駛員作業(yè),發(fā)動機的隔熱、降噪,符合人機工程學的儀表盤、操作桿等。
8.外觀設(shè)計 整機的流線型設(shè)計、形狀搭配等。
1.3前移式手動液壓叉車的優(yōu)勢及前景
前移式手動液壓叉車具有能量轉(zhuǎn)換效率高、噪聲小、無廢氣排放、控制方便等優(yōu)點,在車間、倉庫等場所以及食品、制藥、微電子及儀器儀表等對環(huán)境條件要求較高的行業(yè)得到了廣泛應用,成為室內(nèi)物料搬運的首選工具。
國外市場特別是歐美發(fā)達國家,由于受環(huán)保法規(guī)影響,電動手動液壓叉車的產(chǎn)量已占手動液壓叉車總產(chǎn)量的40%以上,日本電動手動液壓叉車產(chǎn)量也已超過了手動液壓叉車總量的1/3。在中國,手動液壓叉車所占比例為20%左右,已突破原來只能用于小噸位作業(yè)的局限,逐步由室內(nèi)走向室外,市場需求逐年上升
我果手動液壓叉車銷量海外市場貢獻率高速增長,進軍國際市場前景光明。
于我國手動液壓叉車口量占海外市場比重仍較低、性價比優(yōu)勢突出以及出口退稅導致國內(nèi)企業(yè)出口沖動等理由,預計未來中國手動液壓叉車出口仍將保持較快增速,2010年前復合增長率不低于30%。而未來3年,國內(nèi)叉車銷量年增速有望保持在20%以上,對海外市場的依賴度將加大。出口已成銷量增長的主要推進力。
1.4前移式手動液壓叉車的優(yōu)點
1、前移式手動液壓堆高車是物料搬運不可缺少的輔助工具,托盤搬運最輕便,最主要的是任何人均可操作。
2、舵柄的造型適宜,帶有塑料手柄夾,使用起來特別舒服。操作者的手由堅固的保護器保護。用手可方便地操縱起升、下降和行走控制桿,托盤車使用起來輕便、安全、舒服。
3、抗扭鋼結(jié)構(gòu),貨叉由高抗拉伸槽鋼做成。叉尖做成圓形,插入托盤時,使托盤免受損壞,導輪使得貨叉順利插進托盤。
4、堅固的起升系統(tǒng),能滿足大多數(shù)的起升要求,并按標準要求鍍鋅。泵油缸裝在重載保護座上,缸筒是鍍鉻的。低位控制閥和溢流閥確保操作安全并延長使用壽命。
5、車輪運轉(zhuǎn)靈活,并裝有密封軸承,前后輪均由耐磨尼龍做成,滾動阻力很小,并有橡膠,聚氨酯或?qū)S幂喬ス┻x。
6、液壓系統(tǒng)和軸承完全無須維護,但在極端情況下,如在潮濕的環(huán)境下或用高壓軟管進行沖洗,所有軸承均備有加油孔以供加油。
1.5前移式手動液壓叉車設(shè)計參數(shù)
前移式手動液壓叉車性能:在標準起升高度1600mm 和額定起重量為 500㎏。
本論文所設(shè)計的前移式手動液壓叉車系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)(如表1.1所示)。
表1.1 設(shè)計參數(shù)
額 定 載 重 量
500kg
最 高 起 升 高 度
1600 mm
貨 叉 最 低 高 度
80 mm
載 荷 中 心 距
450mm
貨 叉 長 度
900 mm
外 形 尺 寸
長
1560mm
寬
700mm
高
1960mm
前 輪 直 徑
100mm
后 輪 直 徑
200mm
凈 重
140~180kg
1.6本章小結(jié)
緒論部分通過對前移式手動液壓叉車的簡單介紹,了解了國內(nèi)外叉車行業(yè)的歷史與現(xiàn)狀,以及未來叉車設(shè)計的發(fā)展趨勢。前移式手動液壓叉車的設(shè)計滿足了小倉庫和對載荷重量不大的工作場合的使用。
第2章 總體設(shè)計方案
2.1前移式手動液壓叉車主要結(jié)構(gòu)
前移式手動液壓叉車主要由機架部分、底座部分、叉架部分、叉腳部分、起升裝置、前移裝置等組成。
圖2.1機架結(jié)構(gòu)圖 圖2.2叉架結(jié)構(gòu)圖
圖2.3叉腳結(jié)構(gòu)圖 圖2.4底座結(jié)構(gòu)圖
圖2.5萬向輪結(jié)構(gòu)圖 圖2.6前移裝置結(jié)構(gòu)圖
圖2.7起升裝置結(jié)構(gòu)圖 圖2.8前輪結(jié)構(gòu)圖
2.2前移式手動液壓叉車的特點
前移式叉車的門架或者貨叉架可以前后移動,其中門架前移式叉車是指作業(yè)時門架帶動貨叉前移,伸出到前輪之外叉取或放下貨物,行走時貨叉帶貨物收回,使貨物重心在支撐面內(nèi);而貨叉前移式叉車是指貨架帶動貨叉前移至前輪之外進行作業(yè),行走時叉架帶動貨叉縮回到支撐平面內(nèi)。前移式叉車有兩條前伸的支腿,支腿較高,支腿前端有兩個輪子,支腿的作用是確保叉車在負載時的穩(wěn)定性。與插腿式叉車比較,前輪較大,支腿較高,作業(yè)時支腿不能插入貨物的底部,而門架可以帶著整個起升機構(gòu)沿著支腿內(nèi)側(cè)的軌道移動,這樣貨叉叉取貨物后稍微起升一個高度即可縮回,保證叉車運行時的穩(wěn)定性. 前移式叉車與插腿式叉車一樣,都是貨物的重心落到車輛的支撐平面內(nèi),因此穩(wěn)定性很好。適合于車間、倉庫內(nèi)作業(yè)。
分析前移式手動液壓叉車的組成部分,結(jié)合設(shè)計任務(wù),設(shè)計出來的前移式手動液壓叉車擁有以下特點:
1.由于所設(shè)計的前移式手動液壓叉車是液壓起重,對于工作環(huán)境的要求較低,所以可適應各種不同的工作環(huán)境。
2. 對比與前移式手動液壓叉車的手動起升,本文所設(shè)計的前移式手動液壓叉車是由液壓回路路控制的,其操縱簡便,可大大降低勞動強度,提高勞動效率。
3.本次設(shè)計的前移式手動液壓叉車,其車架主體部分的材料選用Q235A,且在前移式手動液壓叉車架的各關(guān)鍵受力點都輔以加強筋,使其受力均勻, 使叉車能承受在叉物時所承受的重力,提高叉車的安全性能。
4.前移裝置借鑒剪叉平臺設(shè)計,通過液壓缸控制前進后退,移動性好,安全可靠。
5.對比與前移式手動液壓叉車,本文所設(shè)計的液壓叉吊車其載重能力更強,可以滿足更多的工作要求。
6.此次設(shè)計的前移式手動液壓叉車,由于其是使用液壓,所以在工作時噪聲小,且無污染。
2.3設(shè)計難點分析
為了使設(shè)計出來的前移式手動液壓叉車能實現(xiàn)預定的功能,分析設(shè)計任務(wù),前移式手動液壓叉車在設(shè)計的過程中有以下的難點需要解決:
1.前移裝置的設(shè)計,如何前移,前移并且還得承受載荷重量。
2.為了使前移式手動液壓叉車能實現(xiàn)預定的載重量,對于液壓系統(tǒng)要如何設(shè)計。
3.完成液壓系統(tǒng)的設(shè)計后,如何傳遞動力,選擇何種傳動裝置。
4.本次所設(shè)計的是前移式前移式手動液壓叉車,除了讓叉車完成裝卸的功能外,如何讓叉車完成吊物的功能。
5.如何完成液壓叉車的起升功能。
6.完成前移式手動液壓叉車各部份的設(shè)計后,如何設(shè)計前移式手動液壓叉車的主體車架,及貨叉架、加強筋等輔助部分的設(shè)計。
2.4本章小結(jié)
通過圖形對所設(shè)計的叉車各個結(jié)構(gòu)部件有了大致的了解,包括了門架、前移裝置、起升裝置等。介紹了前移式手動液壓叉車的結(jié)構(gòu)特點,分析了本設(shè)計的重點難點。
第3章 傳動裝置設(shè)計
3.1傳動裝置的選擇裝置
傳動裝置有帶傳動裝置、鏈傳動裝置、齒輪傳動裝置等。
3.1.1帶傳動一般有以下特點:
(1)帶有良好的饒性,能吸收震動,緩和沖擊,傳動平穩(wěn)噪音小。
(2)當帶傳動過載時,帶在帶輪上打滑,防止其他機件損壞,起到過載保護作用。
(3)結(jié)構(gòu)簡單,制造,安裝和維護方便;
(4)帶與帶輪之間存在一定的彈性滑動,故不能保證恒定的傳動比,傳動精度和傳動效率較低。
(5)由于帶工作時需要張緊,帶對帶輪軸有很大的壓軸力。
(6)帶傳動裝置外廓尺寸大,結(jié)構(gòu)不夠緊湊。
(7)帶的壽命較短,需經(jīng)常更換。
由于帶傳動存在上述特點,故通常用與中心距較大的兩軸之間的傳動傳遞功率一般不超過50KW。
3.1.2鏈傳動一般有以下幾個特點:
(1)由于鏈傳動屬于帶有中間撓性件的嚙合傳動,所以可獲得準確的平均傳動比;
(2)與帶傳動相比,鏈傳動預緊力小,所以鏈傳動軸壓力小,而傳遞的功率較大,效率較高,鏈傳動還可以在高溫、低速、油污等情況下工作;
(3)與齒輪傳動相比,兩軸中心距較大,制造與安裝精度要求較低,成本低廉。
(4)鏈傳動運轉(zhuǎn)時不能保持恒定的瞬時傳動比和瞬時鏈速,所以傳動平穩(wěn)性較差,工作時有噪音且鏈速不宜過高。
鏈傳動主要用在要求工作可靠,且兩軸相距較遠,以及其他不宜采用齒輪傳動的場合。
3.1.3齒輪傳動的特點:
(1)效率高 在常用的機械傳動中,以齒輪傳動效率為最高,閉式傳動效率為96%~99%,這對大功率傳動有很大的經(jīng)濟意義。
(2)結(jié)構(gòu)緊湊 比帶、鏈傳動所需的空間尺寸小。
(3)工作可靠、壽命長 設(shè)計制造正確合理、使用維護良好的齒輪傳動,工作十分可靠,壽命可長達一二十年,這也是其它機械傳動所不能比擬的。這對車輛及在礦井內(nèi)工作的機器尤為重要。
(4)傳動比穩(wěn)定 傳動比穩(wěn)定往往是對傳動性能的基本要求。齒輪傳動獲得廣泛應用,正是由于其具有這一特點。
但是齒輪傳動的制造及安裝精度要求高,價格較貴,且不宜用于傳動距離過大的場合。
對比以上幾種傳動裝置,結(jié)合本文設(shè)計的需要,所以選擇鏈傳動作為液壓叉車的傳動裝置。
鏈傳動裝置主要由鏈輪軸、軸承、鏈輪鏈條等部分組成。鏈傳動裝置:(如圖3-1所示)
圖 3.1 鏈傳動
3.2鏈傳動的設(shè)計
3.2.1鏈輪的確定
在實際工作過程中,此處鏈輪只作單個使用,起到一個傳遞運動力的作用,所以對于鏈輪輪齒強度、剛度要求較高??紤]到跟軸承的配合關(guān)系確定為基軸配合,由于要承受較大的壓力,所公差確定為U7/h6。相對普通鏈輪而言,軸承鏈輪不需要設(shè)計齒,中間設(shè)計為光滑凸輪就可以了,它只需要頂著滾子鏈中間的滾子轉(zhuǎn)動即可,但是鏈輪要求要有足夠的強度和耐磨性,故鏈輪齒面一般都經(jīng)過熱處理,使之達到一定硬度,常用加工方法為:淬火處理,表面發(fā)黑處理。
3.2.2鏈型號的確定
叉車承載500㎏,鏈條工作載荷F = 4900N,根據(jù)這一特點結(jié)合滾子鏈的基本參數(shù)和尺寸選用鏈號 08B 的滾子鏈傳動 ,其極限拉伸載荷F= 17.8KN,足以滿足要求,因為有貨叉架兩邊的輪子做保護,只要選用單鏈傳動即可。
3.2.3 鏈節(jié)數(shù)的確定
由于此處鏈輪只作單個使用,所以不存在中心距 ,鏈節(jié)數(shù)由叉車起升裝置的起升高度來確定。根據(jù)選定鏈號,查表得所選鏈的節(jié)距 p = 12.7mm ,起升裝置的起升高度h = 1600mm,確定鏈節(jié)數(shù)=126節(jié)。
3.2.4強度校核
在鏈輪正常工作情況下,鏈速v ≤ 0.1 m/s,所傳遞的功率p為其承載力與其速度的乘積,即p = Fv ,承載力F =4900 N,則p = Fv=49000.1 =0.49kw
鏈速v ≤ 0.1 m/s,即為低速鏈傳動,鏈傳動的主要失效形式為鏈條的過載拉斷,因此應進行靜強度計算。(本章計算公式參照 簡明機械零件設(shè)計手冊 第二版 1997)
靜強度安全系數(shù)S
(3.1)
F—— 單排鏈的極限拉伸載荷
m —— 鏈條排數(shù)
K—— 工作情況系數(shù)
F —— 鏈的工作拉力
所選鏈的極限拉伸載荷F= 17.8KN;采用單鏈傳動,即m=1;根據(jù)其工作情況,查表選取K= 1.2;鏈的工作拉力=4900N,則
滿足強度要求。
3.2.5驗算鏈速
(3.2)
在預先設(shè)計的范圍內(nèi)
3.2.6確定潤滑方式
潤滑方式采用人工定期潤滑方式。
3.2.7計算對鏈輪軸的壓力 F`
F`=1.25 F =1.254900N2=12250 N
3.2.8鏈輪的結(jié)構(gòu)
鏈輪的直徑較小,因此采用實心式,其材料為中碳優(yōu)質(zhì)鋼C45(如圖3.2所示)
圖3.2 鏈輪結(jié)構(gòu)圖
(1)鏈輪輪齒結(jié)構(gòu):
齒寬
內(nèi)鏈節(jié)寬,則
圓角半徑
(2)鏈輪齒總寬:
由于鏈輪內(nèi)套軸承轉(zhuǎn)動,所以總寬必須大于軸承寬度15mm,為了防止軸承跟鏈輪的軸向運動,特意在鏈輪左側(cè)設(shè)計一凹槽來加入孔用彈性擋圈,以此來保證他們的穩(wěn)定轉(zhuǎn)動。
3.3鏈輪軸的選擇
3.3.1選擇軸的材料,確定許用應力
該軸傳遞的功率,對材料無特殊要求,故選用45鋼,并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。由表查得強度極限,再由表得許用應力[]=200。
(本章計算公式參照 簡明機械零件設(shè)計手冊 第二版 1997)
按扭轉(zhuǎn)強度估算軸徑
P=1×1.3=1.3KW 根據(jù)表得 C=107~118,又由式得
又由d=
由設(shè)計手冊取標準直徑。
設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)并繪制結(jié)構(gòu)草圖(如圖3.3所示)
圖 3.3鏈輪軸
1.按彎曲合成強度校核軸徑
畫出軸的受力圖(如圖3.4所示)
圖3.4 受力分析圖
在之間載一段距離為x(如圖3.5所示)
圖 3.5 受力分析圖
∵M的扭轉(zhuǎn)方向為逆時針為負
∴
∵在和之間截任一段距離。
∴x的取值為
又∵是階梯軸,軸的粗細不一
∴當時,也可能存在危險截面
∴
∴當時,
在和之間截一段距離為Y(如圖3.6所示)
圖3.6 受力分析圖
∵在和之間任取一段?!嗟娜≈禐?
∴當Y取最大時Y=193N
2.作轉(zhuǎn)矩圖 (如圖3.7所示)
圖 3.7 轉(zhuǎn)距圖
3.求當量彎矩
因為此軸為靜應力狀態(tài)下的軸,轉(zhuǎn)矩不變,修正系數(shù)為。
4.確定危險截面及校核強度
查表得,滿足的條件,故此處所設(shè)計的軸的強度足夠,并有一定寬余量。
3.4軸承的選擇
3.4.1計算軸承的的載荷
根據(jù)以上所求的結(jié)果,要選擇軸承,要先求出當量載荷,因該向心軸承受作用。求出當量動載荷。計算時用到的徑向系數(shù),軸向系數(shù)。要根據(jù)值查取,而是額定靜載荷,在軸承型號為選定前不知道,故用試算法。查表暫??;e=0.34;X=1,Y=0, P=xFr+YFa=1x9600+0=9600
即軸承在作用下的使用壽命,相當于在純徑向載荷9600N作用下的使用壽命。
(本章計算公式參照 簡明機械零件設(shè)計手冊 第二版 1997)
(1) 計算所需的徑向基本額定靜載荷
計算所需的徑向基本額定靜載荷
由式 (3.3)
(2) 選擇型號
查表選60206型軸承其
故60206軸承的與原估計值接近,選擇的軸承適用。
3.4.2選擇潤滑方式
機件在運轉(zhuǎn)時,如果一些摩擦部位得不到適當?shù)臐櫥?,就會產(chǎn)生干摩擦。實踐證明,干摩擦在短時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量足以使金屬熔化,造成機件的損壞甚至卡死(許多漏水或漏油的汽車出現(xiàn)拉缸、抱軸等故障,主要原因就在于此)。因此必須對機件中的摩擦部位給予良好的潤滑。當潤滑油流到摩擦部位后,就會粘附在摩擦表面上形成一層油膜,減少摩擦機件之間的阻力,而油膜的強度和韌性是發(fā)揮其潤滑作用的關(guān)鍵??偟膩碚f它的作用有:潤滑、冷卻、洗滌、密封、防銹、消除沖擊載荷的作用。
脂潤滑的優(yōu)點主要包括:良好的耐水性、防銹性、膠體穩(wěn)定性和高低溫性。使用壽命長,是鈣基潤滑脂和普通潤滑脂使用周期的2-3倍。 降低能耗,可在-30℃低溫環(huán)境下使用。 通用性好,可適用于夏季又可適用于冬季,不僅簡化了采購品種,降低了能耗,提高效益,方便管理。供脂方式:加脂周期長、潤滑脂稠度硬的用加油槍打;加脂周期短、潤滑脂稠度稀的,且潤滑點周邊環(huán)境惡劣的用電動或氣動供脂泵注入。
根據(jù)前移式手動液壓叉車鏈傳動的實際情況,液壓叉車的潤滑方式選擇手工油潤滑,可根據(jù)實際情況進行定期的潤滑保養(yǎng),以增長液壓叉車的使用壽命。
3.5本章小結(jié)
機械傳動裝置主要有此輪傳動、帶傳動和鏈傳動,通過對它們特點及動作方式的分析,最終選擇鏈傳動,由液壓千斤頂?shù)钠鹕ㄟ^鏈條繞鏈輪的轉(zhuǎn)動來帶動貨叉架的上升,達到貨叉上升的目的。鏈傳動包括了鏈條、鏈輪、軸承及軸的設(shè)計,用軸端定位擋板把軸固定在軸支架上,利用軸肩和孔用彈性擋圈保證軸承不軸向運動,最后通過鏈輪跟軸承的緊配合來實現(xiàn)鏈輪的轉(zhuǎn)動。
第4章 叉車外型結(jié)構(gòu)設(shè)計
3.4機架的設(shè)計
圖4.1 機架裝置
1.扶手 2.立柱3.后輪架4.底板5.前插腿
6.連接板7.支撐軸8.加強筋9.封板
10.角鋼11.接夜盒12.安全擋板13.橫檔14小板
4.1.1機架的主要組件的材料及尺寸的選擇
(1)門架截面圖(如圖4.2所示)
圖4.2 門架截面圖
(2)底座前插腿:鑄鋼、U形鋼槽,980×90×70 (如圖4.3所示)
圖4.3 底座前插腿組件
1.前輪座 2.前插腳矩形管
(3)機架橫檔組件:Q235A, 620×50×7 (如圖4.4所示)
圖4.4機架橫檔組件
(4)機架后輪架組件:Q235A、矩形管, 230×115×100 (如圖4.5所示)
圖4.5機架后輪架組件
1.輪座 2. 輪架
(5)機架立柱組件:C型鋼槽,100×36×1860(如圖4.6所示)
圖4.6機架立柱組件
4.2后輪的設(shè)計
為了保證前移式手動液壓叉車在運輸及起重物的過程中的穩(wěn)定性,應具有四個支持點,叉車重心的投影點不論在工作位置或運輸位置,都不應超出四點所形成的四邊形,要使轉(zhuǎn)彎時叉車的轉(zhuǎn)動方便、靈活,在轉(zhuǎn)彎時必須要求各個輪子有一個共同瞬時的回轉(zhuǎn)中心,所設(shè)計的兩后輪軸應在同一軸線上,所以選用插頭式腳輪。
后輪選擇的是萬向輪,有標準的尺寸,由于額定起重量為500kg,所以選擇萬向輪的尺寸為(表4.1):
表4.1
輪徑
輪寬
載重
單輪材料
軸承
安裝高度
孔徑
200mm
50mm
240kg
鐵心防滑膠輪
滾珠
230mm
12mm
4.3前輪輪架
前輪輪架為精鑄造件,其規(guī)格與尺寸大小以輪子尺寸而定,其軸承孔與軸承作過盈配合,前輪組內(nèi)包含:軸用彈性擋圈、防塵蓋、軸承、前輪、前輪軸。其中前輪直徑為100mm,前輪軸直徑為12mm,如圖4.7。
圖 4.7前輪輪架結(jié)構(gòu)
4.4剪式支撐板
為了實現(xiàn)貨叉前移功能,專門設(shè)計了一種既能承受低載荷,又能實現(xiàn)前移的剪叉式支撐板,如圖4.8。
圖4.8剪叉式支撐板
4.5萬能夾具設(shè)計
夾具的設(shè)計主要是保證前移支撐板的前進和固定,從而保證前移貨叉的穩(wěn)定性,它的左邊部分套在貨叉架上的絲杠上,右邊部分與前移支撐桿松連接,通過搖動絲杠使前移支撐桿前伸來達到移動貨叉的目的,非常方便。前支撐移桿的長度為420mm,寬度為28mm,孔徑為8mm,另外一端與貨叉相連,絲杠的梯形螺距是7mm,從頭轉(zhuǎn)到尾需要58轉(zhuǎn),如圖4.10,4.11。
圖 4.0 萬能夾具
圖 4.11 絲杠
4.6本章小結(jié)
本章具體介紹了各個機構(gòu)的工作原理和外形尺寸,夾具在絲杠上的來回移動使前移支撐桿推動貨叉的前移和后退,從而達到設(shè)計要求。
第5章 動力系統(tǒng)的設(shè)計
5.1液壓千斤頂主要構(gòu)件分析
該系統(tǒng)是一個組焊件,技術(shù)條件要求為:組焊后加工,熱處理調(diào)質(zhì)達到HB240~HB280。表面粗糙度最高達到Ra2.3 μm,最低達到Ra12.5 μm,尺寸公差較小,另外有一處位置公差要求,這就需要經(jīng)過粗加工、半精加工、精加工過程。本零件用于大批量生產(chǎn)。本系統(tǒng)主要運用了:杠桿原理,帕斯卡原理,單向閥單向?qū)ㄔ淼取?
5.2液壓缸的主要形式及選材
液壓缸能將液壓能轉(zhuǎn)換為機械能,用來驅(qū)動工作機構(gòu)作直線運動或擺動運動。它是液壓執(zhí)行元件。液壓缸由于結(jié)構(gòu)簡單,工作可靠,除單個使用外,還可幾個組合或與杠桿、連杠、齒輪齒條、棘輪棘爪、凸輪等其他機構(gòu)配合,實現(xiàn)多種機械運動,因此應用十分廣泛。
液壓缸有多種類型。按結(jié)構(gòu)特點可分為活塞式、柱塞式和組合式三大類;按作用方式又可分為單作用式和雙作用式兩種。由于液壓缸要承受較大壓強,故液壓缸采用:45號鋼活塞式單作用液壓缸。
5.3液壓缸的壓力(液壓缸主要參數(shù)的計算)
5.3.1額定壓力
也稱為公稱壓力,是液壓缸能用以長期工作的最高壓力。油液作用在活塞單位面積上的法向力圖5.1。單位為Pa,其值為:
Pn=G/A=0.5×104 ÷(3.14×0.2×0.2)=3.98×10 Pa (5.1)
圖5.1 液壓缸的計算簡圖
式中:為活塞桿承受的總負載;A為活塞的工作面積。
上式表明,液壓缸的工作壓力是由于負載的存在而產(chǎn)生的,負載越大,液壓缸的壓力也越大。
表5.1為國家標準規(guī)定的液壓缸公稱壓力系列。
表5.1 液壓缸公稱壓力(MPa)
0.4
0.63
1
2.5
4
6.3
10
16
20
25
31.5
5.3.2工作壓力
由于活塞的重力大約在g=10 N左右,要遠比物體的重力小,所以可以忽略不計。
所以
=G/A =0.5×104 ÷(3.14×0.2×0.2) (5.2)
=3.98168×10 Pa
≈Pn = 3.98×10 Pa
5.3.3最高允許壓力
也稱試驗壓力,是液壓缸在瞬間能承受的極限壓力。通常為
≤ 1.5Pn =1.5×3.98×10 Pa=5.97×10 Pa≈0.06 MPa
5.4液壓缸的輸出力與輸出力
5.4.1液壓缸的理論輸出力
液壓缸的理論輸出力F 出等于油液的壓力和工作腔有效面積的乘積,即
=AG=5×104 N (5.3)
由于液壓缸為單活塞桿形式,因此兩腔的有效面積不同。所以在相同壓力條件下液壓缸往復運動的輸出力也不同。由于液壓缸內(nèi)部存在密封圈阻力回油阻力等,故液壓缸的的實際輸出力小于理論作用力。
5.4.2液壓缸的理論輸入力
F入 =F 出×A1÷A2=5×104 ×(0.022÷0.22)=5×102 N (5.4)
式中:A1表示小液壓缸的橫截面積,0.02(m) 表示小液壓缸的半徑 ,A2表示大液壓缸的橫截面積,0.2(m) 表示大液壓缸的半徑。
5.5液壓缸的輸出速度
5.5.1大液壓缸的輸出速度
= nSA1/A2=10×0.3×0.01=0.03 m/min (5.5)
Q=nSA1=10×0.3×3.14×(0.02)2=3.768×10-3 L/min (5.6)
式中:V為液壓缸的輸出速度;Q為輸入液壓缸工作腔的流量;A2為大液壓缸工作腔的有效面積;A1表示小液壓缸的橫截面積;n =10表示小液壓缸每分鐘回程10次;S=0.3 m表示小液壓缸工作行程為300
5.5.2 速比
(5.7)
式中:V1為活塞前進速度;V2為活塞退回速度;A1為活塞無桿腔有效面積;A2為活塞有桿腔有效面積。
速度不可過小,以免造成活塞桿過細,穩(wěn)定性不好。其值如表5.2示:
表5.2 液壓缸往復速度比推薦值
工作壓力p/Mpa
≤10
1.25~20
>20
往復速度比
1.33
1.46~2
20
5.6液壓缸的功率
5.6.1輸出功率
輸出功率P0:液壓缸的輸出為機械能。單位W,其值為:
=5×104×0.03 =1500 W
式中:F為作用在活塞桿上的外負載;v為活塞平均運動速度。
5.6.2輸入功率
輸入功率:液壓缸的輸入為液壓能。單位為W,它等于壓力和流量的乘積,
即 q=nSA1=10×0.3×3.14×(0.02)2=3.768×10-3 L/min
=3.98168×105 ×3.768×10-3 =1500.3 W
式中:p為大液壓缸的工作壓力;q為大液壓缸的輸入流量。
由于液壓缸內(nèi)存在能量損失(摩擦和泄露等),因此,輸出功率小于輸入功率。
5.7小液壓缸的主要參數(shù)計算
(1)小液壓缸的輸出力等于大液壓缸的輸入力, 即:
F =500 N
(2)小液壓缸的流速為:
V=(A大/A小)×V大=100×0.03=3 m/min
(3)小液壓缸的流量為:
q=nSA1=10×0.3×3.14×(0.02)2=3.768×10-3 L/min
表5.2 小液壓缸參數(shù)
半徑()
壁厚()
材料
類型
20
2
HT200
單作用活塞式
5.8本章小結(jié)
液壓千斤頂是貨叉架起升的動力裝置,本章詳細計算了液壓千斤頂液壓缸的壓力、輸入輸出力和液壓缸的功率,液壓缸的起升速度為15mm/次,貨叉架從最底端到最頂端需要壓49次。
結(jié) 論
通過本次畢業(yè)設(shè)計,讓我更加的認識到了知識的重要性。從剛開始自己的茫然無措,到通過老師的指導漸入佳鏡,直到最后設(shè)計的完成,這中間的每一步都充滿了興奮與挑戰(zhàn),在設(shè)計的過程中我不僅學到了技術(shù)上的新內(nèi)容,鞏固了自己的專業(yè)知識,還增強了與人合作的意識及能力,對于即將步入社會的我來說這是一次很好的鍛煉機會,同時也為我以后的工作打下了基礎(chǔ)。
本次設(shè)計是在市場調(diào)研的基礎(chǔ)上,通過了解市場的需求而開展的。對于前移式手動液壓叉車的設(shè)計,主要分為四個階段進行:第一個階段是設(shè)計液壓叉車的載重能力,主要通過對液壓裝置的設(shè)計從而確定液壓叉車的承載重量;第二個階段是設(shè)計液壓叉車的傳動系統(tǒng)是設(shè)計液壓叉車的總體框架,結(jié)合前兩個階段的設(shè)計,選擇合適的材料,進行前移式手動液壓叉車叉架的設(shè)計。
本次設(shè)計從開始彷徨,到著手準備,到開始設(shè)計,直到最后的設(shè)計完成,這期間走過的每一步都充滿汗水與歡樂,在胡天明老師的細心指導下我完成了本次的畢業(yè)設(shè)計。雖然此次畢業(yè)設(shè)計已告一段落,但對于我所設(shè)計的前移式手動液壓叉車來說還有許多可以改進的地方,通過對已設(shè)計出,通過對鏈輪的設(shè)計及對鏈條的選用,確定液壓叉車的起升速度;第三個階段來的叉車的實際應用,還可以對以下幾點進行改進:
1.在液壓系統(tǒng)上,在貨叉架工作的場合下,液壓系統(tǒng)的供給壓力不足,對已設(shè)計的液壓回路的分析,可以用一個液壓系統(tǒng)兩個液壓回路,把控制貨叉架的液壓回路分開,分別供給,使兩者一起工作時,也能達到所要求的載重量。
2.此次所設(shè)計的前移式手動液壓叉車,其液壓系統(tǒng)主要用于控制貨叉腳的起升,其行走還須人工控制,一方面能讓前移式手動液壓叉車的行走更加方便,另一方面也可提高工作效率。
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致 謝
為期一個學期的畢業(yè)設(shè)計已接近尾聲了,我的四年大學生涯也即將圈上一個句號。此刻我的心中卻有些悵然若失,因為與那些熟悉的老師們和同學們,也即將揮手告別了。
此次畢業(yè)設(shè)計從論文選題到搜集資料,從寫稿到反復修改,期間經(jīng)歷了喜悅、聒噪、痛苦和彷徨,在寫作論文的過程中心情是如此復雜。如今,伴隨著這篇畢業(yè)論文的最終成稿,復雜的心情煙消云散,自己甚至還有一點成就感。
我要感謝,感謝我的導師。本課題是在胡天明老師的悉心指導下完成的,在此衷心感謝指導老師對我的諄諄教導,以及對我在生活、工作、學習、研究等各方面的無私幫助。胡天明老師嚴謹細致、實事求是的治學態(tài)度,及認真勤奮、不知疲倦的的工作作風,都是我以后工作學習的榜樣。在此,再次向胡天明老師獻上我誠摯的謝意。
同時我還要感謝08的各位同學無私支持和幫助,他們不僅在生活給予我?guī)椭?,還幫助我解決了很多畢業(yè)設(shè)計的困惑,幫助我完成了設(shè)計以及論文寫作的工作,希望我們以后能夠繼續(xù)合作,共同進步!
還要感謝的是哈爾濱工廠街的幾家商店,賣貨的大姐為我提供了寶貴的資料,沒有這些資料,或許現(xiàn)在還停留在彷徨中!再次感謝她們的熱心幫助!
再次感謝所有支持和幫助過我的領(lǐng)導、老師和同學們!
最后,我要感謝,非常感謝四年的大學生活,感謝我的家人和那些永遠也不能忘記的朋友,他們的支持與情感,是我永遠的財富。在今后的日子里,我定會牢記領(lǐng)導和老師們的教誨,在今后的工作中努力上進,立志成材。
30