叉車工作裝置液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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1、叉車工作裝置液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1提升裝置的設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)條件，要提升的負(fù)載為2100kg，因此提升裝置需承受的負(fù)載力為： Fl = mg =2100 9.81 =20600 N 為減小提升裝置的液壓缸行程，通過加一個(gè)動(dòng)滑輪和鏈條（繩） ，對(duì)裝置進(jìn) 行改進(jìn)，如圖1所示。 圖1提升裝置示意圖 由于鏈條固定在框架的一端，活塞桿的行程是叉車桿提升高度的一半，但同 時(shí)，所需的力變?yōu)樵瓉淼膬杀叮ㄓ捎谒璧墓Ρ３殖Ｖ?，但是位移減半，于是負(fù) 載變?yōu)樵瓉淼膬杀叮＜刺嵘簤焊椎呢?fù)載力為 2 Fl = 41200 N 如果系統(tǒng)工作壓力為100bar，則對(duì)于差動(dòng)連接的單作用液壓缸，提升液壓

2、缸 的活塞桿有效作用面積為 2F| P 41型 10 100 = 41.2 10^ m2 * 4 m2 Ps F Ar 41200 38.5 10- =107bar 當(dāng)工作壓力在允許范圍內(nèi)時(shí)，提升裝置最大流量由裝置的最大速度決定。 在 該動(dòng)滑輪系統(tǒng)中，提升液壓缸的活塞桿速度是叉車桿速度（已知為0.2m/s）的一半， 于是提升過程中液壓缸所需最大流量為： q = AVmax - 38.5 10，0.1 mAr 41.2 10* /s q = Arvmax = 23.1 l/min 2系統(tǒng)工作壓力的確定 系統(tǒng)最大壓力可以確定為大約在1

3、10bar左右，如果考慮壓力損失的話，可以 再稍高一些。 3傾斜裝置的設(shè)計(jì) 傾斜裝置所需的力取決于它到支點(diǎn)的距離，活塞桿與叉車體相連。因此傾斜 液壓缸的尺寸取決于它的安裝位置。安裝位置越高，即距離支點(diǎn)越遠(yuǎn)，所需的力 越小。 傾斜裝置示意圖 T =7500 N.m,因此傾斜裝置所需的作用力F 圖2 假設(shè)r =0.5m，傾斜力矩給定為 為： 7500 15000 N 0.5 如果該作用力由兩個(gè)雙作用液壓缸提供，則每個(gè)液壓缸所需提供的力為 7500N。 如果工作壓力為100bar，則傾斜液壓缸環(huán)形面積Aa為： A F 二7500 10 — 7.5 10*m2 p 10

4、0 由于負(fù)載力矩的方向總是使叉車桿回到垂直位置，所以傾斜裝置一直處于拉 伸狀態(tài)，不會(huì)彎曲。 假設(shè)活塞直徑D=40mm,環(huán)形面積給定，則活塞桿直徑可以用如下方法求出。 Aa V（D2—d2） 4 d =0.025 m 為了保證環(huán)形面積大于所需值，活塞桿直徑必須小于該計(jì)算值，取 d = 0.022m，則環(huán)形面積為： ：：. 2 2 2 2 _6 4 2 Aa （D -d ） （40 -22 ） 10 =8.77 10_m 4 4 傾斜機(jī)構(gòu)所需最大壓力為： F 7500 5 p 4 =85.5 10 Pa =85.5 bar Aa 8.77 10 而液壓缸工作壓力為110

5、bar，因此有足夠的余量。 傾斜系統(tǒng)所需的最大流量出現(xiàn)在傾斜液壓缸的伸出過程中， 此時(shí)液壓缸無桿 腔充滿液壓油，因此應(yīng)按照活塞端部一側(cè)計(jì)算，活塞面積用如下公式計(jì)算： Ap D2 0.042=12.6 X 0-4 m2 p 4 4 傾斜裝置所需最大速度給定為2ds,先轉(zhuǎn)換成弧度制，然后再轉(zhuǎn)換成線速度： 2兀 丫 二 2deg/s = 2 rad /s = 0.0349rad /s 360 V = r 二 0.0349 0.5 = 0.0175m/s 因此，兩個(gè)液壓缸在伸出過程中所需的流量為： u 3 q2=2Apv=2 12.6 10 0.0175= 0.43981 m/

6、s = 2.6 l/min 傾斜裝置需要走過的行程為： 20 S = 0.5 0.175m 180 綜上，兩個(gè)傾斜液壓缸的可選尺寸為 40/22mm/mm，行程為200mm。 4油路設(shè)計(jì) 對(duì)于提升工作裝置，單作用液壓缸就能夠滿足工作要求，因?yàn)椴孳圀w的重量 能使叉車桿自動(dòng)回到底部。液壓缸不必有低壓出口，高壓油可同時(shí)充滿活塞環(huán)形 面和另一面（構(gòu)成差動(dòng)缸），由于活塞兩側(cè)面積的不同而產(chǎn)生提升力。為減少管 道連接，可以通過在活塞上面鉆孔實(shí)現(xiàn)液壓缸兩側(cè)的連接。 傾斜裝置通常采用兩個(gè)液壓缸驅(qū)動(dòng)，以防止叉車桿發(fā)生扭曲變形。 行走機(jī)械液壓系統(tǒng)中通常采用中位卸荷的多路換向閥 （中路通）控制多個(gè)液

7、 壓缸的動(dòng)作，如圖3所示。 ?■「?■? HW■ ■ ■■■ ■ ■■ ■ ■■亠一』亠-—-亠-1 P T 圖3中位卸荷的多路換向閥（中路通）控制的液壓系統(tǒng) 也可采用另一種稍有不同的雙泵供油方案， 先確定基本油路組成，然后再加 入安全裝置，如圖4所示。 注意前述大部分計(jì)算過程對(duì)所有油路設(shè)計(jì)方案都適用，包括引入中通多路換 向閥的設(shè)計(jì)。 提升和傾斜兩個(gè)裝置都需要通過比例控制閥來控制， 比例閥由手動(dòng)操縱桿和 對(duì)中彈簧來操縱。液壓系統(tǒng)原理圖中還應(yīng)增加液壓泵，油箱和兩個(gè)溢流閥以保證 安全，溢流閥可以用于調(diào)節(jié)供油壓力的大小。 由于提升和傾斜兩個(gè)工作裝置的流量差異很大

8、但相對(duì)都比較小， 因此采用兩 個(gè)串聯(lián)齒輪泵比較合適。大齒輪泵給提升裝置供油，小齒輪泵給傾斜裝置供油。 齒輪泵與中通比例換向閥相連，當(dāng)系統(tǒng)不工作時(shí)，兩個(gè)泵處于卸荷狀態(tài)，這樣可 以提高系統(tǒng)的效率。 JIZZT 升JJ< 捉液XI. 圖4雙泵供油方案的液壓系統(tǒng) 另外，用于提升裝置的方向控制閥可選用標(biāo)準(zhǔn)的四通閥，其 B 口應(yīng)該與油 箱相連不應(yīng)堵塞。這樣，當(dāng)叉車桿處于下降狀態(tài)，泵卸荷時(shí)，液壓油可以直接流 回油箱，有利于提高系統(tǒng)效率。 基本油路確定后，油路還不能正常工作，因?yàn)闆]有安全保護(hù)裝置，也沒有調(diào) 節(jié)流量（為限制負(fù)載下降速度而流出液壓缸的流量） 的裝置。可以通過引入一個(gè) 安全閥，從

9、而在負(fù)載下落時(shí)限制負(fù)載下落速度來解決這個(gè)問題， 也可以在每個(gè)進(jìn) 油路上加一個(gè)單向閥，防止油液倒流。 因?yàn)榇嬖谪?fù)值負(fù)載（與活塞運(yùn)動(dòng)方向相同的負(fù)載），所以傾斜系統(tǒng)的回路設(shè) 計(jì)稍微有所不同。 上述回路設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)對(duì)如下兩個(gè)問題加以注意： 1環(huán)形面一側(cè)一直處于增壓狀態(tài)，有可能通過方向閥產(chǎn)生泄漏； 2防止在活塞另一側(cè)產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象（設(shè)置防氣穴閥）。 5液壓閥的選擇 所有液壓閥通過的流量至多為 23.1l/min，所以閥的尺寸很小。如果采用的 是串聯(lián)泵，則傾斜裝置子系統(tǒng)流過的流量至多為 3 l/min。 為考慮系統(tǒng)的壓力損失（管路和各方向閥造成的），液壓系統(tǒng)提供的壓力應(yīng) 比負(fù)載所需壓力高

10、15~20bar： Psmax =107 15 =122bar 溢流閥的調(diào)定壓力應(yīng)高于供油壓力 10%左右，即設(shè)成135bar比較合適。溢 流閥的最大壓力值可能比135bar還高，甚至超過150bar。 與使用中通旁路式多路換向閥相比，使用標(biāo)準(zhǔn)方向閥可以節(jié)省成本。但是， 使用標(biāo)準(zhǔn)方向閥需要多增加一個(gè)溢流閥和一個(gè)泵，即使用兩個(gè)溢流閥和一個(gè)串聯(lián) 泵。 5.1提升系統(tǒng)液壓閥選擇 由以上計(jì)算可知：提升子系統(tǒng)最大流量為 23.1L/min。 選擇溢流閥的型號(hào)為 DBDS10P10; 選擇單向閥的型號(hào)為 RVP-10-1-0; 選擇順序背壓閥的型號(hào)為 BXY-Fg6/10，通徑10mm，最

11、高工作壓力20MPa； 選擇手動(dòng)換向閥的型號(hào)為WMM6。 5.2傾斜系統(tǒng)液壓閥選擇 由以上計(jì)算可知：傾斜子系統(tǒng)最大流量為 2.6L/min。 選擇溢流閥的型號(hào)為DBDH6P10，壓力范圍2.5?63MPa,額定流量330L/min， 公稱直徑6mm。 選擇單向閥的型號(hào)為RVP6-1-0,公稱通徑6mm,最大工作壓力31.5MPa，最 大流量18?1500L/min。 選擇換向閥型號(hào)為 4WMM6，通徑6mm，流量60L/min，油口 A、B、P最 大工作壓力31.5MPa，T 口最大工作壓力16MPa。 6液壓泵的參數(shù)確定 提升: 圖3所示油路，采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉的齒輪泵就

12、能夠滿足設(shè)計(jì)要求。假 定齒輪泵的容積效率為90%，電機(jī)轉(zhuǎn)速為1500r/ m,則泵的排量為： 小 23100 ,一 3, Dreq 17.1 cm /rev q 0.9 1500 從Sauer-Danfoss目錄中可查出，SNP2系列有排量為16.8和19.2cm3/rev的 泵。應(yīng)選擇排量為16.8cm3/rev（與17.1更接近）的液壓泵SNP2/019 傾斜： Dreq 2600 0.9 1500 -1.92 cm3/rev 第二個(gè)泵的排量為1.92 cm3/rev，可選擇SNP1/2.2 7電動(dòng)機(jī)功率 在最大壓力下的流動(dòng)功率為： 19.8 W 二 p q

13、 =168 100 5.5 kw 60000 上面的數(shù)值假定的是效率為100%時(shí)得到的。 齒輪泵的效率（包括容積效率和機(jī)械效率）在 80~85%之間，所以所需的電 機(jī)功率為： W 5.5 Wd 6.9 kw 0.8 2 4 所以活塞桿直徑為d = 0.0724 m,查標(biāo)準(zhǔn)（63、70、80系列），取d = 0.070m。 根據(jù)液壓缸的最大長(zhǎng)徑比20： 1，液壓缸的最大行程可達(dá)到1.40 m,即叉車 桿的最大提升高度為2.80 m，能夠滿足設(shè)計(jì)要求的2 m提升高度。 因此，提升液壓缸行程為1m，活塞桿和活塞直徑為70/100mm （速比2）或 70/125mm （速比 1.46）。 因此活塞桿的有效作用面積為 -4 2 = 38.5 10 m