叉车货叉（精选三篇）
叉车货叉 篇1
叉式装卸车简称叉车, 是一种流动式起重运输及物料搬运机械。叉车的出现消除了笨重的手工作业, 极大地提高了搬运效率, 降低了工人劳动强度, 并为安全作业提供了保障。货叉是叉车的关键部件, 工作时与货物直接接触并承担货物全部重量, 所以货叉需要达到一定强度以满足承载能力要求, 结构合理以适应工作的多变性。目前货叉种类繁多, 但整体结构大都是L型, 与其它结构形式的货叉相比, L型货叉具有取货卸货容易, 运输货物过程中较平稳的优点[1]。但对强度、刚度要求较高, 且在拐角处容易造成应力集中, 所以对货叉进行受力分析是不可或缺的。本文以额定起重量16t的大吨位叉车为例对货叉进行受力分析, 以保证货叉在实际工作过程中能安全稳定地工作。
2 货叉的工作原理
门架升降系统由货叉、叉架、链条组及倾斜液压缸等组成。货叉的水平段用来承载货物, 垂直段通过导轨固定在门架上, 由链条组提供动力可沿门架上下移动。倾斜液压缸门架相连, 液压缸发生水平位移变化时, 门架就会发生一定倾斜角度, 与之相连的货叉与水平的夹角发生变化, 以便于货物的提取与卸载, 如示图1。
1—外门架;2—浮动横梁;3—链轮;4—链条;5—倾斜液压缸;6—起升液压缸;7—叉架纵向滚轮;8—叉架;9—货叉
3 叉车货叉的构造
一般, 货叉呈现“L”字母的外形, 分为水平段和垂直段两部分。对于大吨位叉车, 考虑其受力因素将货叉的水平段和垂直段做成整体, 又称整体式货叉。与之相比, 小吨位的叉车可使用折叠式货叉, 只是制造较繁琐。根据货叉与叉架连接形式的不同, 又可分为铰接型和挂钩型两种[2]。针对大吨位的叉车主选铰接型, 因铰接型的货叉结构牢固, 对于重荷载受力性能较好。铰接型货叉垂直段上端较厚, 中心为销轴孔, 货叉可通过此孔安装在叉架的支撑光轴上, 并能绕轴转动。货叉的垂直段在重力的作用下, 下部背面可支靠在叉架的下横梁前表面, 如图2。
货叉的主要尺寸有货叉水平段长度 (简称货叉长度) L、货叉垂直段高度、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以及配合使用的托盘尺寸。一般取货叉长度L>2C (C为载荷中心距) , 也可稍小于2C, 依据此条件再根据标准选取货叉长度值。本文叉车的额定起重量为16t, 依据手册选取900mm的载荷中心距, 则相应的货叉水平段长度L以1 800mm为宜, 截面尺寸厚170mm, 宽260mm, 如图3。
4 货叉的强度验算
4.1 货叉计算简图
货叉和叉架的连接形式若不同, 其支承情况也会有所差别。对于铰接型货叉可以简化为支撑在两个铰接支座上的静定钢架, 如图4。在集中载荷P的作用下, 货叉的危险截面在垂直段下部[3]。
4.2 货叉的强度计算
货叉受集中载荷作用后的内力如图3所示, 水平段受弯矩和剪力, 垂直段受弯矩和拉力。危险截面在支座以下的垂直段, 其上的最大正应力为弯曲应力和轴向应力之和。
弯曲正应力σw和轴向应力σ1分别为:
其中安全系数为9, 说明强度足够。
5 货叉的刚度计算
计算货叉的刚度的目的, 是确定货叉水平段在外载荷作用下的变形, 通常都以叉尖或载荷中心处的垂直静挠度作为计算值。挠度越小, 表示货叉的刚度越大。一般进行货叉刚度计算时, 不考虑货叉偏载和动载系数, 而只把货叉工作时的正常载荷作为计算载荷, 即P=Q/2=80000N。用图乘法可得叉尖的挠度为:
其中, 钢的弹性模量E=2.06×105MPa, 货叉截面惯性矩I=a3b/12, 叉尖允许挠度[f]一般取l/50, 说明刚度合适。
6 结语
虽然叉车品种很多, 但不同吨位的货叉结构形式是一致的。本文通过货叉的工作原理研究其受力情况后, 利用16t的额定起重量确定了相关参数, 并对货叉的强度和刚度进行了校核, 且校核合格, 说明所确定的参数值在有效范围内, 为设计货叉提供了数值依据。
参考文献
[1]陶元芳, 卫良保.叉车构造与设计[M].北京:机械工业出版社, 2012, 2.
[2]黄敬猛.基于知识重用的叉车总体设计系统研究[J].起重运输机械, 2013, 10:73-75.
叉车货叉倾斜缸底部支座的两次改进 篇2
叉车的货叉倾斜缸用于实现装卸货物时货叉门架的前、后摆动。CPC30G型叉车的货叉倾斜缸顶部支座焊接于货叉门架上,底部支座焊接于车架前轮弓形挡泥板的上部。
总体来看,该型叉车的货叉倾斜缸位于前轮弓形挡泥板的上部。这种布置方式有以下2个缺点:一是货叉倾斜缸恰好位于脚踏板侧面,当货叉倾斜缸伸缩摆动时,容易造成驾驶员人身伤害;二是叉车前轮上部布置显得非常凌乱,且极不美观,安装保护罩后又显得臃
2.第1次改进
为了消除叉车作业时的安全隐患,使叉车外观更为简洁美观,我们将货叉倾斜缸底部支座改为L形结构,并将货叉倾斜缸移至叉车前轮弓形挡泥板内侧、操作台脚踏板的下方。改进后从外表几乎看不见货叉倾斜缸。
货叉倾斜缸底部支座位置改进后,我们对其顶部和底部支座结构也做了相应改动。货叉倾斜缸底部支座的L形结构,用厚度为32mm的钢板弯曲而成。支座与弓形挡泥板间焊缝长度为80mm、焊角尺寸为6mm,如图1所示。
第一次改进后,叉车使用一段时间,货叉倾斜缸底部支座与弓形挡泥板内侧焊接处出现了裂纹,货叉倾斜缸底部轴孔出现磨损。虽然我们对其底部支座进行了补焊,并增加了加强筋,但使用一段时间后,该处又出现了焊缝开焊现象。
我们对焊缝开裂问题进行了分析,总结其原因主要有以下4点:一是货叉倾斜缸承受拉力时,L形支座根部焊缝承受弯矩,受力状况不合理;二是焊缝长度和焊角尺寸过小;三是货叉倾斜缸底部销轴无法设置注油孔,因润滑不良造成运动时阻力较大;四是L形支座与货叉倾斜缸底部销轴接触面积过小。
3. 第2次改进
针对第1次改进后发现的问题,我们对货叉倾斜缸底部支座进行了第2次改进,改进内容包括以下3点:
一是将底部支座焊接在长165mm、宽90mm、厚15mm的贴板上,在贴板上钻轴孔,从而将L形支座改为Y形支座。Y形支座悬臂部分的L形弯板受力是改进前的1/2,整个支座受力更加均匀,如图2所示。
二是在L形弯板内侧焊接加强筋。焊接加强筋后,弯板直立面自由挠动长度由原来55mm缩短为25mm,焊缝长度增大到185mm,焊角尺寸也增大到10mm,焊缝受力更均匀。
三是将货叉倾斜缸底部支座结构由N形改为T形,轴孔内增加铜合金轴套,在轴套内表面加工出环形油道,销轴上加工出油孔,轴端部安装油嘴,以便于对轴套和销轴进行润滑。
另外,在弓形挡泥板的轴销位置设置销轴顶出孔,在维修时将冲子插入顶出孔,便可将销轴打出。顶出孔的孔径为25mm,小于销轴直径,以避免销轴窜入。顶出孔平时用塑料盖封堵,以保证其外表美观。
叉车侧移倾翻式货叉架的结构改进 篇3
1. 改进前的结构
侧移倾翻式货叉架由前架、中架和后架3部分组成,如图1所示。该型货叉架侧移缸缸筒与中架上横梁集成在一起,前架直接挂在中架上面。侧移缸活塞杆向左、右移动的同时,带动前架向左、右侧移动,从而实现货物向左、右侧移动。根据行业标准,前架向左、右侧移动距离各为70mm。
改进前,前倾缸缸筒安装在后架上,其活塞杆顶住中架下部横梁,中架上端与后架铰接。前倾缸活塞杆前、后伸缩时,带动中架和前架一起前、后倾斜,从而实现货物的前、后倾斜。倾斜缸可带动中架和前架前倾2°、后倾4°,以方便装卸货物。
A——前轮中心至货叉架前端面的水平距离L——载荷后端面至载荷中心的水平距离ET——失载距
2. 存在的缺陷
从用户反馈信息得知,该型货叉架使用时存在2个缺陷:一是由于前倾缸为水平布置,且中架需要前倾2°、后倾4°,所以前倾缸所占空间比较大,由此增加了该型货叉架的失载距,减小了叉车综合承载能力;二是后架上的V型梁遮挡视野,影响叉车装卸货物。
叉车业内所说的视野,是指叉车在铲装货物及堆垛时,驾驶员要能观察到货叉尖,以便准确地装卸货物。叉车综合承载能力,是指以叉车前轮中心为支点、由铲装货物与叉车自身形成的平衡。在保证叉车稳定性的同时提高其起重质量,就必须减少前轮中心至货叉架前端面的水平距离A、失载距ET、载荷后端面至载荷中心的水平距离L之和。而参数A和L值已经限定,只有减小ET值比较可行,如图2所示。为此,我们决定从上述2个方面入手对该型货叉架进行改进。
3. 改进方案
为减小货叉架失载距,将前倾缸由水平布置改为竖直布置,在前倾缸活塞杆端部安装1组连杆机构,用于推动中架转动;为消除后架上的V型梁对驾驶员视野的影响,将其改为上横梁。改进处的结构件所用材料为Q345,其屈服强度为345MPa。改进后的侧移倾翻式货叉架如图3所示。
根据改进后侧移倾翻式货叉架结构制作仿真模型,发现前倾缸工作压力对连杆机构尺寸变化比较敏感,连杆机构尺寸参数值的少量变化会引起前倾缸工作压力产生较大变化。其中摇杆1的L2和摇杆2的L4尺寸增加会使前倾缸工作压力增加,摇杆1的L1、支座的L3和摇杆1的角度α增加会使前倾缸工作压力减小。因此在结构设计中,重点对连杆机构尺寸参数进行控制,以便将前倾缸工作压力控制在12MPa以下。连杆机构参数如图4所示。
4. 静力分析
(1)工况分析
侧移倾翻式货叉架可以实现左、右侧移动和前、后倾翻动作,具体工况可分为以下3种:一是竖直加侧移到位,二是侧移到位加前倾,三是侧移到位加后倾。根据理论计算,侧移到位加前倾时的工况最为恶劣,本文按此工况进行静力分析。
(2)建立有限元模型
由于中架和后架改进前、后结构变化较大,我们重点对改进前、后的中架和后架进行静力比较和分析。为保证侧移倾翻式货叉架有限元模型的精确性,我们采用六面体实体单元进行离散化,分别对改进前、后中架和后架建立有限元模型,并进行应力分析。改进后的中架和后架有限元模型如图5a和图5b所示。
(3)加载及约束
结构改进后,需要对中架上横梁加载向下及向前的力(该力由货叉受力平衡方程求得)。此时需约束中架竖板与后架竖板连接处销孔x、y、z向的平动自由度,约束x、y向的转动自由度,释放z向的转动自由度,同时约束下横梁上前倾缸支架的y向平动自由度,如图5a所示。
后架中的连杆机构受力来自于前倾缸以及中架的压力,为此我们采用平行四边形法则和平面汇交力系原理,确定连杆机构和前倾缸受力大小及方向。连杆机构受力仿真如图6所示,其加载及约束如图5b所示。需要说明的是,图6中的4个主滚轮轴,只能约束其中1个主滚轮轴z向的平动自由度,否则就会使模型过约束,使应力值偏小。
5. 改进效果
经查看侧移倾翻式货叉架改进前、后应力图可知:改进前,中架最大应力在竖板与上横梁连接处,其应力值为302MPa,存在应力集中现象;改进后,该处斜拉1块筋板,应力值降为250MPa。改进前,后架的最大应力在前倾缸支架处,其应力值为274MPa;改进后,将下横梁高度降低、厚度加厚,在保证其重量不变的情况下,其应力值降至186MPa。