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1、叉叉 车车 设设 计计张荣芸1一、叉车概述二、叉车工作装置三、叉车总体设计21.1.叉车的用途与特点叉车的用途与特点1 1）用途）用途叉车机体紧凑、操纵简单、动作平稳，广泛应用于车间、仓库、港口、车站等场所，进行装卸、堆垛、拆垛和极短距离的货物搬运。叉车概述叉车概述3叉车进行装卸工作的典型工作循环：调整方向，对准货位；调整货叉高度，放平货叉；前进叉取货物，略微起升货物，后倾使货物稳定，后退，调整货物到离地300mm左右；将货物搬运出仓库；调整方向，对准运货的载货汽车，起升货物到高于货车车厢的高度；前进到达货车的装载位置，前倾放平货叉，降下货物；后退抽出货叉，后倾门架并降下货叉到离地300mm左
2、右；将叉车开入仓库叉取下一件货物。叉车概述叉车概述42 2）特点）特点叉车的工作特点是：转向、离合、换挡、制动、起升、倾斜等系统操作频繁。结构特点：与汽车、拖拉机、运输车辆相比较，有前轮驱动、后轮转向、车速较低、爬坡度大、机动性强、刚性悬架、越野性差、结构紧凑、自重较大等特点。叉车概述叉车概述52.2.叉车的分类与构造叉车的分类与构造1 1）根据叉车起重量）根据叉车起重量(过去习惯分类方法过去习惯分类方法)小吨位：小吨位：0.5t和1t中吨位：中吨位：2t和3t大吨位：大吨位：5t2 2）根据动力源）根据动力源手动叉车：手动叉车：起重0.5t以下内燃叉车：内燃叉车：起重0.5t至42t蓄电池叉
3、车：蓄电池叉车：3t以下叉车概述叉车概述63 3）根据货物与叉车的位置）根据货物与叉车的位置正面叉车：正面叉车：平衡重式叉车和前移式叉车侧面叉车：侧面叉车：多面叉车(立体仓库用)和集装箱叉车叉车概述叉车概述7 3 3）根据叉车的结构特点：可分为）根据叉车的结构特点：可分为平衡重式叉车平衡重式叉车、叉腿式叉车叉腿式叉车、前移式叉车前移式叉车、侧面式叉车侧面式叉车，其中，平衡重式叉车最常用。，其中，平衡重式叉车最常用。1.1.平衡重式叉车平衡重式叉车 车体前方装有升降货叉、车体尾部装有平衡重块自行式叉车出车体前方装有升降货叉、车体尾部装有平衡重块自行式叉车出现于现于19171917年。第二次世界大
4、战期间叉车得到发展。中国从年。第二次世界大战期间叉车得到发展。中国从5050年代年代初期开始制造叉车。可采用柴油、汽油、液化石油气等燃料，也初期开始制造叉车。可采用柴油、汽油、液化石油气等燃料，也可用电瓶，载荷能力可用电瓶，载荷能力 0.50.5吨吨4545吨，吨，1010吨以上多为柴油叉车。一般吨以上多为柴油叉车。一般来说，电瓶叉车基本上都是平衡重式叉车。来说，电瓶叉车基本上都是平衡重式叉车。8 2.2.叉腿式叉车叉腿式叉车 两腿前支分叉，防止翻倒。两腿前支分叉，防止翻倒。9 3 3前前移式叉车移式叉车 前移式叉车分前移式叉车分门架前移式门架前移式和和货叉前移式货叉前移式。门架前移式门架前移
5、式叉车是指作业时门架带动货叉前移，伸出到前轮之外叉叉车是指作业时门架带动货叉前移，伸出到前轮之外叉取或放下货物，行走时货叉带货物收回，使货物重心在支撑面内；取或放下货物，行走时货叉带货物收回，使货物重心在支撑面内；货货叉前移式叉前移式叉车是指货架带动货叉前移至前轮之外进行作业，行走叉车是指货架带动货叉前移至前轮之外进行作业，行走时叉架带动货叉缩回到支撑平面内。时叉架带动货叉缩回到支撑平面内。10 4.侧面叉车侧面叉车 货叉安装在叉车侧面，具有直接从侧面叉取货物的能力，因此主要货叉安装在叉车侧面，具有直接从侧面叉取货物的能力，因此主要用来叉取长条型的货物，如木条、钢筋等。用来叉取长条型的货物，如
6、木条、钢筋等。114 4）根据叉车主要技术特点）根据叉车主要技术特点动力特点：动力特点：汽油、柴油、液化气叉车；传动特点：传动特点：机械传动、液力传动、静压传动叉车；转向特点：转向特点：机械转向、助力转向或全液压动力转向叉车工作装置：工作装置：低起升门架、高起升门架、全自由提升车、集装箱叉车。叉车概述叉车概述12叉车概述叉车概述5 5）叉车主要构造）叉车主要构造主要由发动机、轮式底盘和门架系统组成。底盘：底盘：与常见工程机械底盘相一致，主要由刚性悬架系统、传动系统、制动系统、转向系统和行支撑装置组成。门架：门架：是叉车的工作装置，是叉车的特有装置，其工作需要液压系统的支持。13叉车概述叉车概述
7、3.3.叉车的历史与发展叉车的历史与发展世界叉车最早出现在世界叉车最早出现在1914191519141915年之间，到二十世纪年之间，到二十世纪三十年代在市场上开始出售叉车。三十年代在市场上开始出售叉车。第二次世界大战期间，由于搬运军事物资的需要，促第二次世界大战期间，由于搬运军事物资的需要，促进了叉车的发展。进了叉车的发展。19711971年世界叉车的年产量约为年世界叉车的年产量约为2020万台，万台，20062006年世界叉年世界叉车的年产量约为车的年产量约为8484万台。万台。14我国叉车工业起步于我国叉车工业起步于2020世纪世纪5050年代末，当时主要仿制年代末，当时主要仿制前苏联前
8、苏联5t 5t机械传动叉车。机械传动叉车。6060年代通过测绘日本的叉车，年代通过测绘日本的叉车，开创了整个叉车行业，也使得国内查车外观受日本的开创了整个叉车行业，也使得国内查车外观受日本的影响较大。影响较大。叉车概述叉车概述15从从7070年代后期到年代后期到8080年代中期，全行业先后组织了年代中期，全行业先后组织了2 2次联合设计，次联合设计，之后各叉车生产厂纷纷引进国外先进技术、消化吸收和国产之后各叉车生产厂纷纷引进国外先进技术、消化吸收和国产化，奠定了中国叉车行业的基础。化，奠定了中国叉车行业的基础。如如北京叉车总厂北京叉车总厂引进日本三菱引进日本三菱1 1t t内燃平衡重式叉车技术
9、，内燃平衡重式叉车技术，大连叉车总厂大连叉车总厂引进日本三菱引进日本三菱101040t40t内燃平内燃平 衡重式叉车和集装衡重式叉车和集装箱叉车技术，箱叉车技术，天津叉车总厂天津叉车总厂引进保加利亚巴尔干车辆公司引进保加利亚巴尔干车辆公司1.251.256.3t6.3t内燃叉车技术，内燃叉车技术，杭州叉车总厂杭州叉车总厂引进西德引进西德O&KO&K公司静压传公司静压传动叉车、越野叉车和电动叉车技术，动叉车、越野叉车和电动叉车技术，合肥叉车总厂合肥叉车总厂、宝鸡叉宝鸡叉车公司车公司引进日本引进日本TCMTCM株式会社株式会社1 110t10t叉车技术，叉车技术，湖南叉车公湖南叉车公司司引进英国普
10、勒班机械公司内燃防爆装置技术。引进英国普勒班机械公司内燃防爆装置技术。9090年代以来一批中外合资与独资企业的建立，如林德叉车和年代以来一批中外合资与独资企业的建立，如林德叉车和韩国现代叉车，形成了产品档次的多层次格局，使叉车行业韩国现代叉车，形成了产品档次的多层次格局，使叉车行业百花齐放。百花齐放。叉车概述叉车概述16 4 4叉车的基本参数叉车的基本参数：(1)(1)起重量，又称起重量，又称额定起重量额定起重量Q Q，指货叉上的货物中心位于规定，指货叉上的货物中心位于规定的载荷中心距时，叉车能够举升的最大重量。的载荷中心距时，叉车能够举升的最大重量。传统叉车吨位级别与常见主导产品吨位见下表。
11、传统叉车吨位级别与常见主导产品吨位见下表。叉车概述叉车概述17(2)(2)载荷中心距载荷中心距C C：货物重心到货叉垂直段前表面距离。：货物重心到货叉垂直段前表面距离。起重量越大，载荷中心距也越大。起重量越大，载荷中心距也越大。平衡重式叉车载荷中心距如图平衡重式叉车载荷中心距如图1-71-7所示。所示。叉车概述叉车概述18 (3)(3)最大起升高度最大起升高度H Hmaxmax，是指叉车位于水平坚实地面上，门架垂直放置且承受额是指叉车位于水平坚实地面上，门架垂直放置且承受额定起重量的货物时，货叉所能升起的最大高度，即货叉升至定起重量的货物时，货叉所能升起的最大高度，即货叉升至最大高度时水平段最
12、大高度时水平段上表面上表面至地面的垂直高度。至地面的垂直高度。标准值标准值：30003000系列值系列值：15001500，20002000，25002500，27002700，30003000，33003300，36003600，40004000，45004500，50005000，55005500，60006000，70007000叉车概述叉车概述19(4)自由提升高度自由提升高度是指内门架顶端不伸出外门架，即叉车高度不增是指内门架顶端不伸出外门架，即叉车高度不增高的情况下，能获得的起升高度。高的情况下，能获得的起升高度。主要用于满载出入低矮仓门，在低矮库房、火车主要用于满载出入低矮仓门，
13、在低矮库房、火车车厢或集装箱内部工作。车厢或集装箱内部工作。典型值为典型值为110300mm当达到当达到Hmax/2(三级门架三级门架Hmax/3)时称为时称为全自由提升全自由提升。叉车概述叉车概述20 (5)满载最大起升速度满载最大起升速度 是指叉车在停止状态下，将发动机油门开到最大时，起是指叉车在停止状态下，将发动机油门开到最大时，起升大小为额定起重量的货物所能达到的平均起升速度。升大小为额定起重量的货物所能达到的平均起升速度。典型值：典型值：300500mm/s叉车概述叉车概述21 (6)门架前倾角和后倾角门架前倾角和后倾角 分别指无载的叉车门架能从其垂直位向前和向后倾分别指无载的叉车门
14、架能从其垂直位向前和向后倾斜摆动的最大角度。斜摆动的最大角度。通常为通常为前倾前倾6，后倾后倾12。蓄电池叉车、高起升或大。蓄电池叉车、高起升或大吨位叉车可适当减小为吨位叉车可适当减小为前倾前倾3，后倾后倾6。叉车概述叉车概述22(7)满载行驶速度满载行驶速度 是指货叉上货物达到额定起重量且变速器在最高档是指货叉上货物达到额定起重量且变速器在最高档位时，叉车在平直干硬地面的道路上行驶所能达到的最位时，叉车在平直干硬地面的道路上行驶所能达到的最高稳定行驶速度。高稳定行驶速度。典型值：典型值：20km/h20km/h，大吨位或液力传动叉车略大；小，大吨位或液力传动叉车略大；小吨位或蓄电池叉车略小。
15、吨位或蓄电池叉车略小。叉车是刚性悬架，车速不宜过高。叉车是刚性悬架，车速不宜过高。叉车概述叉车概述23(8)满载爬坡度满载爬坡度(最大爬坡度最大爬坡度)是指货叉上载有额定起重量的货物时，叉车以是指货叉上载有额定起重量的货物时，叉车以最低稳最低稳定速度定速度(2km/h)(2km/h)行驶所能爬上的长度为规定值的最陡坡行驶所能爬上的长度为规定值的最陡坡道的坡度值。道的坡度值。典型值：典型值：20%20%爬坡度用坡度的角度值（以度数表示）或以坡度起止爬坡度用坡度的角度值（以度数表示）或以坡度起止点的高度差与其水平距离的比值（正切值）的百分数来点的高度差与其水平距离的比值（正切值）的百分数来表示。表
16、示。由于叉车一般在比较平坦的场地上作业，所以对最大由于叉车一般在比较平坦的场地上作业，所以对最大爬坡度的要求不高爬坡度的要求不高.一般情况下，内燃叉车的最大爬坡一般情况下，内燃叉车的最大爬坡度为度为20%-30%.20%-30%.叉车概述叉车概述24(9)最小转弯半径最小转弯半径Rmin 是指将叉车的是指将叉车的转向轮转至极限位置转向轮转至极限位置并以最低稳定并以最低稳定速度做转弯运动时，其速度做转弯运动时，其瞬时中心瞬时中心距车体距车体最外侧最外侧的距离。的距离。通常当叉车在无载低速行驶、打满方向盘转弯时，通常当叉车在无载低速行驶、打满方向盘转弯时，车体最外侧和最内侧至转弯中心的最小距离，分
17、别称车体最外侧和最内侧至转弯中心的最小距离，分别称为最小外侧转弯半径为最小外侧转弯半径Rmin和最小内侧转弯半径和最小内侧转弯半径Rmin。最小外侧转弯半径愈小，则叉车转弯时需要的地最小外侧转弯半径愈小，则叉车转弯时需要的地面面积愈小，机动性愈好。面面积愈小，机动性愈好。叉车概述叉车概述25(10)最小离地间隙最小离地间隙除直接与车轮相连接的零件外，车体上的最低点除直接与车轮相连接的零件外，车体上的最低点(通常是门架下端通常是门架下端)距地面的最小间隙为，距地面的最小间隙为，最小离最小离地间隙地间隙。反映了叉车的通过能力，范围为反映了叉车的通过能力，范围为70160mm。叉车概述叉车概述26(
18、11)叉车型号说明：叉车型号说明：如如CPCD50.C表示叉车，表示叉车，P表示平衡重式，表示平衡重式，C表示柴油发动机，表示柴油发动机，D表示液力传动，表示液力传动，50表示起重量为表示起重量为50KN。叉车型号中各字母的含义见下表。叉车型号中各字母的含义见下表。叉车概述叉车概述27叉车工作装置：指对货物进行叉取、升降、码垛等作业的装置。为了解决装卸作业过程所需的大起升高度与运行通过时所要求的低结构高度之间的矛盾，工作装置的构成都是由多级门式框架里外嵌套，通过升降液压缸使内层门架沿其外层门架伸缩移动，因此叉车工作装置又称为门架升降系统。也即是叉车工作装置主要构成部件就是门架，下面将主要介绍门
19、架系统的设计。叉车工作装置叉车工作装置28一、门架构造1.货叉货叉构造货叉是叉车最基本和最通用的取物装置。分为整体式和折叠式，整体式较为常用。根据货叉与叉架连接形式，分为挂钩型和铰接行。挂钩型制造较为容易，按装和拆卸较为方便，使用于中小型叉车。铰接型安装拆装不方便，主要用于大吨位叉车。叉车工作装置叉车工作装置29货叉需受力大，重量轻，故需要采用低合金钢、中碳钢等材料制造(40Cr),还需适当的热处理，以增加表面硬度。货叉主要尺寸：水平段长度L、垂直段高度、货叉断面尺寸、挂钩尺寸或轴孔尺寸等。货叉长度主要取决于载荷中心距，一般L2C（C 为载荷中心距），L按照标准取值。垂直段高度，与门架离地间隙
20、及叉架的尺寸有关。断面尺寸及挂钩尺寸决定于起重量级载荷中心距。叉车工作装置叉车工作装置302.叉架类型与构造叉架又名滑架，其作用是安装货叉或其他工作属具，并带动货物一起升降。构成：一般由两部分组成，其前部是一个焊接的框架结构，用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，与前部框架焊接在一起，由链条牵引，沿门架导轨垂直升降。根据货叉形式和它在框架上的安装方式，分为板式和滑杆式。货叉为挂钩型时，宜采用板式叉架；货叉为铰接型时，叉架宜做成滑杆式。31叉车工作装置叉车工作装置挡货架：是安全部件，主要是防止当货物叠放较高，而门架向后倾斜的情况下，可以防止货物向后滑落，以免伤害到驾驶员。滚
21、轮，分为侧向滚轮和纵向滚轮。纵向滚轮的作用是将货物的重力，以力偶矩的形式传递给内门架。侧向滚轮其作用是为了防止货物在货叉上防止时，重心不在横向重心面上，会发生偏移，在货物的重力作用下就会使得叉架向某一侧紧贴内门架而卡住。加侧向滚轮之后就能很好解决这一问题。32叉车工作装置叉车工作装置3.内外门架构造a立柱截面内外门架是各自分别由左右两根立柱，通过上中下不同数量的横梁连接而成的门式框架。即是门架的主要承载部件，也是叉架在门架内升降运动的导轨。立柱截面形状有槽形(C形)、工字形(I形)和其他形状(分别为L形和J形)，材料多为低合金16Mn钢。33叉车工作装置叉车工作装置多种内外门架立柱的并列组合有
22、：34叉车工作装置叉车工作装置CC型，优点：内外门架的立柱截面相同，材料规格单一，制造方便。缺点：供内门架升降导向的滚轮只能在内门架立柱的下端腹板上，滚轮间距一定，在外载荷一定的条件下，不论内门架是否起升，滚轮压力总是比较大。CI型、CJ型、CL型和II型截面的特点是：内门架立柱外翼缘均有外伸翼缘插入外门架立柱槽形内，这使得有可能在外门架立柱顶端装设一个内门架导向滚轮，内门架的外伸翼缘压在此滚轮上运动。这样的结构能够使得滚轮上的压力减小，受力情况得到改善。35叉车工作装置叉车工作装置B横梁布置内门架通常具有上横梁和中横梁，布置时要注意避让叉架的运动，还要考虑不与外门架横梁发生运动干涉。外门架具
23、有上横梁、中横梁和下横梁。布置时，下横梁需要考虑起升液压缸支座，还需避免与驱动桥壳发生干涉。中横梁往往与倾斜液压缸支座相连。C滚轮布置固定间距式 两对纵向滚轮均安装在内门架下部，距离固定，优点：能够适应CC型立柱截面，缺点：滚轮压力在相同载荷下始终是最大的。可变间距式 一组安装在内门架下端，一组安装在外门架上端，其距离随起升高度而变化。优点：门架疲劳载荷少，缺点：只能适用CJ型、CL型、CI型和II型立柱截面。36叉车工作装置叉车工作装置三滚轮式 采用CC立柱截面时，可以在固定间距滚轮布置的基础之上，在内门架中部再安装第三组滚轮，当起升高度低时，中部和下部滚轮工作；当起升高度较高时，中部滚轮伸
24、出，只有上部和下部滚轮工作，此时和固定间距式滚轮工作方式相同。侧向滚轮式 主要作用是承受偏载等侧向力，保证叉架和内门架顺畅的运动，一般布置在纵向轮的内侧或者同侧，也可采用综合式滚轮。37叉车工作装置叉车工作装置二、门架高度几何尺寸设计门架的横向尺寸(即宽度)由布置(即叉车的前轮内侧间距及必要的间隙)来定，立柱的截面尺寸由强度来计算，高度尺寸要满足起升高度要求。为了最大可能的降低整车结构高度，必须使内外门架高度相同。通常的做法是先确定门架理论高度，然后参考现有类型相同、规格相近的产品或根据工作经验，确定相关零部件的构造尺寸和最终门架实际高度。38叉车工作装置叉车工作装置amin表示门架最低点离地面的距离，需满足最低离地间隙的要求，以此为端点A，作为保证叉架下部滚轮安全导向的运动位置，然后根据叉架滚轮间距L1来确定上滚轮的位置；L1为叉架滚轮间距；Hmax为最大起升高度，在最大起升高度时，叉架滚轮有安全运动轨道，从而可以确定内门架完全升高后的上部端点B。39叉车工作装置叉车工作装置按照几何关系，内外门架的立柱高度为40叉车工作装置叉车工作装置在液压缸安装高度Hc小于门架立柱高度H1所能提供的安装空间时，通过适当安排，可获得一定的自由提升。41叉车工作装置叉车工作装置42叉车工作装置叉车工作装置43叉车工作装置叉车工作装置结束44