叉車貨叉結(jié)構(gòu)形式及受力分析備課講稿

1、叉車貨叉結(jié)構(gòu)形式及受力分析叉車貨叉結(jié)構(gòu)形式及受力分析引言貨叉是叉車最基本和最通用的取物裝置；是叉車的重要物件，其受力大，要求截 面小、重量輕，需用低合金鋼、中碳鋼等材料制造，還需適當(dāng)?shù)臒崽幚恚ㄈ缯{(diào)質(zhì)）以 增加其水平段的硬度，提高耐磨性能。對其怎樣設(shè)計制造與結(jié)構(gòu)形式的詳盡了解及其 受力分析，對于貨叉的安全使用，對于檢驗(yàn)檢測都有其實(shí)際的指導(dǎo)意義。一貨叉結(jié)構(gòu)形式及與叉架的聯(lián)接貨叉裝在叉架上，它的外型是一個“ L”型桿件，分為垂直段和水平段兩部分，最為 常見的是整體式貨叉（見圖-1a圖-1b）。有的小噸位叉車貨叉的水平段和垂直段分別 制成，用銷軸連接起來，水平段既可平置，又可折疊，稱為折疊式貨叉（見圖

2、-2）。它可減少空車長度，便于運(yùn)輸，但制造較為麻煩。貨叉與叉架的聯(lián)接，根據(jù)聯(lián)接形式的不同，可分為掛鉤型（見圖 -1a圖-2所示）和 鉸接型（見圖-1b所示）兩種，掛鉤型貨叉垂叉的制造過程是先鍛造（或輥鍛）成長條 坯，在鐓鍛彎成“L”型，再焊接上下兩個鉤，之后進(jìn)行熱處理；這種貨叉制造較為容 易，也方便安裝和拆卸，適用于中小噸位的叉車。鉸接型貨叉的垂直段上端較厚，中 心為銷軸孔。貨叉通過此孔安裝在叉架的支承光軸上。允許光軸轉(zhuǎn)動，在重力作用下，貨叉垂直段下部背面支靠在滑架的下橫梁上。這種貨叉安裝拆卸不太方便，適用于大噸位叉車。二貨叉的設(shè)計與受力驗(yàn)算貨叉不管是自己設(shè)計，還是選用標(biāo)準(zhǔn)尺寸的貨叉，必須保證

3、它的強(qiáng)度和剛度，因此要對它進(jìn)行合理的設(shè)計和驗(yàn)算。貨叉設(shè)計的主要尺寸有水平段長度一“ L”，垂直段高 度、截面尺寸、掛鉤尺寸、銷軸尺寸等。水平段長度主要決定于載荷中心距“C”，一般取值L>2C,也可稍小于2C，L按標(biāo)準(zhǔn)選取。垂直段高度主要與門架的離地間隙及叉 架的尺寸有關(guān)。截面尺寸及掛鉤尺寸決定于起重量及載荷中心距。（一）貨叉的計算簡圖根據(jù)貨叉和叉架的聯(lián)接形式不同，其支承的情況是不同的。鉸接型貨叉可簡化為支承在兩個鉸接支座上的靜定剛架（見圖-3）掛鉤型貨叉，由于上支承既不便移動，又 不便自由轉(zhuǎn)動，可簡化為固定支座，下支承可簡化為活動鉸接支座，貨叉成為一次超 靜定剛架（見圖-4）。這二種計算

4、簡圖，在集中載荷 P的作用下，貨叉的危險截面均在垂直段下部，其 應(yīng)力狀態(tài)相同，強(qiáng)度相同。但貨叉垂直段的受力情況不同，導(dǎo)致二種形式貨叉的變形 不同，靜定剛架水平段的變形要大于超靜定剛架水平段的變形?？紤]到掛鉤型貨叉上 部與叉架掛鉤處實(shí)際存有安裝間隙，并非絕對不能轉(zhuǎn)動，同時也為了偏于安全起見， 因此各種貨叉在設(shè)計計算中均按靜定剛架進(jìn)行驗(yàn)算。（二）貨叉的強(qiáng)度計算貨叉受集中載荷作用后的內(nèi)力如 圖-5所示。水平段受彎矩和剪力，垂直段受彎矩和拉力。危險截面在下支座 A-A截面以下的垂直段，A-A截面的最大正應(yīng)力為彎曲應(yīng)力和軸向應(yīng)力之和。圖-5中A-A截面，彎曲正應(yīng)力cw和軸向應(yīng)力oi分別為:h g圖-5o

5、max=（jw+ C Wccw=Mmax/ W=6 P C/a2bc=P/ F=P/a b式中Mmax- -最大彎矩P-貨叉的計算載荷C- 載荷中心矩W-抗彎截面橫量（a2b/ 6）F 截面面積（F= a b）c = c/ n -許用應(yīng)力（os-貨叉用料的屈服極限、n-安全系數(shù)） 關(guān)于許用應(yīng)力和安全系數(shù)的選取，與計算載荷的選取密切相關(guān)。如果計算載荷比 較精確，安全系數(shù)可較小。計算載荷中除額定載荷外，還應(yīng)考慮實(shí)際使用過程中載荷偏置造成的偏載系數(shù)以及起升和運(yùn)行過程中慣性和沖擊造成的動載系數(shù)的影響，但由于在實(shí)際使用過程中偏載及動載的不可確定及實(shí)驗(yàn)和統(tǒng)計工作的不完善，沒有確切可靠的數(shù)值供參考，因此在設(shè)

6、計計算中一般采用加大安全系數(shù)的辦法來彌補(bǔ)，即取P=Q/2（Q為額定起重量），n=3。（三）貨叉的剛度校核其目的是為確定貨叉水平段在外載荷作用下的變形。通常都是以叉尖或載荷中心 處的垂直靜撓度作為計算值，撓度越小，貨叉的剛度越大。貨叉剛度的校核，一般不考慮偏載和動載，而把正常工作時的載荷作為計算載荷即P=Q/2（Q為額定起重量），方法為簡便的彎矩圖乘法。（圖-6所示）y崇憶圖-6先作出貨叉在集中力P作用下的彎矩圖Mp，并在叉尖處作用一個單位力 P'=1, 畫出在單位力P'作用下的彎矩圖M '然后將其中一個彎矩圖（如 Mp）的面積和另一 個彎矩圖（如M '中前一個彎矩圖的形心相對應(yīng)的高度坐標(biāo)丫 '相乘。為計算方便，可將彎矩圖分成獨(dú)立規(guī)則的圖形，逐個相乘后再疊加，再除以貨叉的抗彎剛度E I,可得叉尖撓度：fE=P C L/ E I C/ L（3L- C）+6e+2h< f式中e鋼的彈性模量I 貨叉截面慣性矩（等截面看待）=a3b /12f-叉尖允許撓度取值L/ 50三結(jié)論從強(qiáng)度和剛度來講，增加貨叉厚度比增加貨叉寬度有利，但厚度大不利于叉貨和卸 貨，一般貨叉的厚度和寬度應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)選取，在滿足強(qiáng)度、剛度條件下選取厚度 較小者。貨叉垂直段的長度不影響貨叉的強(qiáng)度，對剛度有影響，應(yīng)盡可能減小垂直段 的長度，尤其是下支座