特種設(shè)備噸叉車設(shè)計計算書

1、CPD50AC 蓄電池平衡重叉車設(shè)計計算書編制：審核：批準：第一章總體計算1.1 主要性能和尺寸參數(shù)額定起重量Kg5000載荷中心距mm500門架傾角（前 /后） 5/10最大起升高度mm3000自由提升高度mm155整車長度mm3863整車寬度mm1495整車高度mm2265最小離地間隙mm154轉(zhuǎn)彎半徑mm2557軸距mm1800輪距前/后mm1240/1050起升速度mm/s滿載280空載420行走速度Km/h滿載13.5空載14.5最大爬坡度%滿載20空載20自重Kg7212輪胎前輪250-15后輪21*8-91.2 穩(wěn)定性計算1.2.1 叉車自重估算在初步設(shè)計階段，為了計算電機功率，

2、校核穩(wěn)定性，選擇輪胎，必須對叉車的自重進行估算。據(jù)叉車推薦公式G=Q（ 1.4R+C）/L （ X X ）+X/ （ X X ）式中G叉車自重Q額定起重量， Q=5000kgC載荷中心距， C=500mmL 軸距， L=1800mmR前輪自由半徑R=367.5mmX 滿載后橋軸荷系數(shù)X=0.12X 空載后橋軸荷系數(shù)X =0.58代入上式得到G=1.5Q=7500kg7600 kg參照國內(nèi)外同類產(chǎn)品參數(shù)，初定自重為1.2.2 部件重量、重心及平衡力矩估算說明： A 門架垂直最大起升B門架后傾，貨叉離地 300mmC后傾最大起升1.2.2.1 滿載堆垛時的縱向穩(wěn)定性計算工況：叉車在水平路面上，門架

3、垂直，額定起重量位于規(guī)定的荷載中心，起升到最大起升高度（見圖 1）e1=(G0*x 0 -Q*a1)/(G0+Q)h g1=( G0* y 0+Q*H1) /( G 0+Q)i =e1/ hg10.04計算結(jié)果如下結(jié)論：本工況下 ,叉車縱向穩(wěn)定性滿足要求,能保持穩(wěn)定1.2.2.2 叉車滿載運行時的縱向穩(wěn)定性G0(kg)Q(kg)x0（ m） y0（m）a1（m）H1（m）e1（ m）h g1（ m）i760050000.8710.610.963.50.1821.70.107工況：滿載貨叉起升 300mm,門架后傾最大 ,在水平路面上以最高速度行駛 ,進行緊急制動(見圖 2)圖 2e2=(G0*

4、 x 0-Q*a 2)/( G0+Q)h g2=( G0*y 0+ Q*h 2)/( G0+Q)i 2 =e2/hg20.18計算結(jié)果如下G0(kg)Q(kg)x0 （m） y0（m）a2 （m）H2（m） e2（m）h g2（ m）i 276050000.8710.610.960.80.1820.490.37結(jié)論：本工況下，叉車縱向穩(wěn)定性滿足要求，能保持穩(wěn)定。1.2.2.3 滿載堆垛時的橫向穩(wěn)定性計算工況：叉車貨叉最大起升高度，門架后傾最大，叉車在水平路面上低速轉(zhuǎn)彎，接近貨垛（見圖 3）ex1=(L-e3)cosre3=(G0*x0-Q*a3)/(G0+Q)hg3=(G0*yo+Q*H3)/

5、(G0+Q)i3= ex1/ hg30.06計算結(jié)果如下G0Qx0y0a3h3ex1rh g3e3i3760050000.8710.610.4472.8670.36772.851.4580.3750.25結(jié)論：本工況下，叉車橫向穩(wěn)定性滿足要求，能保持穩(wěn)定1.2.2.4 叉車空載運行時的橫向穩(wěn)定性工況：空載貨叉起升至300 ，門架最大后傾，在水平路面以上最大速度行駛，急轉(zhuǎn)彎e4=(Lx 0)cosrh g4= y0i 4=e4 / hg4(15+1.1V)%=31.5%計算結(jié)果如下x0（ m） y0 （m） L （m）V(Km/h)r（）e4（m） hg4（m） i40.8710.611.621

6、272.850.220.610.36結(jié)論：本工況下，叉車橫向穩(wěn)定性滿足要求，能保持穩(wěn)定1.2.2.5 軸荷分配計算空載T1=G（ L-L0 ） /L=7600*（ 1.62-0.871） /1.62=3513.8 T2=7600-3513.8=3076.2kg滿載T1=5000* （0.871+1.6）+12600*（1.6-0.871）/1.6=10899 T2=12600-10899=1701 軸荷分配系數(shù)計算空載1=3813.8/7600=50.2%2=3076.2/7600=49.8%滿載1=10899/12600=86.5%2=1078/12600=13.5%1.2.3 輪胎選擇估算

7、前后輪最大靜負荷 N1 和 N2前輪 N1=0.865（ G+Q） /n=0.865(7600+5000)/2=5450后輪 N2=0.538G/2=6778 根據(jù) GB29822001工業(yè)輪胎系列初選前輪為250-15后輪為 21*8-91.2.4 電機選擇G=7600 Q=5000 最大行駛速度為12km/h機械傳動效率 =0.91.2.4.1 該車輛行駛速度最大為12KM/H, 所以只考慮道路阻力即可，所需電機凈功率1.2.4.1.1 空載平路行駛，在良好的瀝青，水泥路面上行駛?cè)L動阻力系數(shù) f=0.02,則道路阻力為F1=G*f*9.8 =1489.6NB, 在碎石或硬土路面上行駛?cè)?

8、f=0.03F2=2234.5N1.2.4.1.2 滿載平路上行駛F3=（ G+Q） f*9.8 =2469.6N1.2.4.1.3 坡道阻力取 f=0.02F4=（ G+Q） *Sin *9.8 =24216.5N考慮到叉車坡道滿載行駛，則總阻力為F=F1+F4=25706.2N叉車坡道行駛速度按2.5Km/h,傳動比為 26.05，傳動效率 0.9 則功率要求為P=n* T M/9550=(512*282)/9550/0.9=21.6kw由以上三種情況計算得知,滿載爬坡時消耗功率最大,故以此作為選擇電機的依據(jù)。根據(jù)國內(nèi)電機配套情況及該叉車結(jié)構(gòu)選用常州華盛電機標(biāo)定功率 11Kw標(biāo)定轉(zhuǎn)速為 2

9、200 rpmXYDB(F)-11-1H 。其參數(shù)為額定扭矩為 38.5 Nm1.3 液壓系統(tǒng)工作油泵驅(qū)動功率計算該叉車液壓系統(tǒng)采用油泵低速運轉(zhuǎn).油泵選用 DSG05A18F9H-R270T ，其參數(shù)為排量25ml/rpm最高轉(zhuǎn)速3000 rpm最低轉(zhuǎn)速500 rpm額定壓力20 Mp容積效率0.9校核流量要求 ,起升速度 280mm/min,油缸直徑 56Q=（282*3.14 ） *(280*60)=41.3L/min工作壓力 16.9MPa，計算見門架及液壓系統(tǒng)泵的輸入功率P=Q*P/612* t=42*169/612*0.8=14.5kw選用遼源匯豐XQD-10-3H-1 電機，其參數(shù)

10、為標(biāo)定功率 13.5Kw標(biāo)定轉(zhuǎn)速為 2000 rpm額定扭矩為 64 Nm1.4 叉車傳動系速比的確定1.4.1 電機和輪胎已選定，可按標(biāo)定的最高車速，確定減速箱的傳動比。i=2731/113=24.17根據(jù)國內(nèi)配套情況現(xiàn)初步選定為26.05第二章門架及液壓系統(tǒng)計算2.1 門架系統(tǒng)的強度和鋼度計算2.1.1 貨叉計算貨叉參數(shù)為載荷中心距 c=500mm貨叉長度 L=1070 mm截面為 a*b=125 mm*50 mm支點中心距 d=409 mm外延伸 e=74 mm材料為 40Cr(Cs=5500kg/cm2)A ，強度計算載荷P=K1*K 2*Q/2其中 K 1=1.2動載荷系數(shù)K 2=1

11、.3貨叉偏載系數(shù)P=1.2*1.3*5000/2=2340Kg=22932N= w+ 1= M max/W+P/F=Pc/W+P/F= Pc/ （ 1/6） *a* a* b+p/ a* b=28736N/ 2安全系數(shù)n=CS/ =5500*9.8/28736=1.9 1.6結(jié)論：強度條件滿足其中 E=2.1*106 Kg/ 2f=1.7f=L/50=105/50=2.1結(jié)論：剛度條件滿足2.1.2 鏈條選用鏈條承受的最大靜載荷S=Q/2=2500 鏈條破斷載荷P=S*nn安全系數(shù)，叉車規(guī)定n 5P=2500*5=12500 2.1.3.3 內(nèi)門架強度校核計算工況：最大起升高度，前傾6，滿載計

12、算滾輪壓力P1=（2500* Cos6 *65.1+2500* Sin6 *41.3+240* Cos6 *12.5+2134）9.8/35.4*8=34621NP2=34621-（2500+240） * Sin6 選用 ISO 鏈條 LH1623 片式鏈 P=845000NPP結(jié)論：滿足使用條件=37776NP2 =P1-（Q+G）*Sin6 =37006 NB，叉車滿載，門架垂直，最遠一對滾輪接觸偏載荷，動載荷鏈條拉力 F=（ P+G）*K 1=（ 2500+240）*1.2=2088 KgP1 =（ 2500*1.2*1.3*65.1+240*1.2*12.5+240*1.2*8 ）*9

13、.8/48=32306NP2 =P1=32306N2.1.3.2 滑架側(cè)向滾輪計算G=（P1 P2） *45.9/47.6P1 =2500*1.2*1.3=2340 KgP2 =（ 5000-2500*1.3）*1.2*9.8=12348NG=（2340*9.8-12348）*45.9/47.6=10206N軸承靜載荷 17738N結(jié)論：滿足要求2.1.3.3 內(nèi)門架強度校核計算工況：最大起升高度，前傾5，滿載計算滾輪壓力P1 =（ 2500* Cos5 *65.1+2500* Sin5 *41.3+240* Cos5 *12.5+2134）9.8/35.4*8=34621NP2 =34621

14、-（2500+240）* Sin5 =34439NP4 =（3462.1+2134.4）*155.3-3443.9*120.3/48S1=Q+GX+P1*f+P 2*f+P f*f其中 P1=34621NP2=34439NP3=2570 KgP4=9476 KgPf =1591 Kg（側(cè)向滾輪正壓力）=9476 P3 =9476+3462.1-3443.9=2570 2.2 油缸計算2.2.1 提升缸計算，油缸載荷計算作用在油缸上的力 P=S1+S2+P n其中：S1 鏈條活動分支拉力S2鏈條固定分支拉力P n內(nèi)門架重及門架滾輪摩擦力f=0.002 （滾輪與內(nèi)門架的摩擦系數(shù)S1 =2500+2

15、40+3462.1*0.002+3443.9*0.002+1191*0.002=1756 KgS2 = S1 /0.95=2002 KgP n =80+0.002*（ 2570+9476+1591）=107 KgP=1756+2002+107=3865 Kg初選油缸缸徑 D=56 活塞桿 d=40 油缸外徑=70 則面積 S=D2/4=24.63 2考慮聯(lián)合操作超載10%P=1.1P=4252 Kg壓力損失 10 kg/ 2P=4252/24.63+10=183 kg/ 2按等截面桿計算穩(wěn)定臨界力計算柔度：=149.5/1.002=149 1=105油缸主要受縱向穩(wěn)定控制穩(wěn)定臨界力 Pk=2*

16、E*J 1/(u*L)=11644KgPk/ P=11644/4252=2.74B，油缸穩(wěn)定性計算最大撓度 x 確定x= E*J/( P/2)=2280*0.049*4/3865=130安全系數(shù) n=2-42.2.2 傾斜油缸的計算2.2.2.1 傾斜油缸的行程計算tg EBC=EC/BE=219/570EBC=21BC=219/Sin21=611mmCAG=53.3AC=535BAF=68.9AB=694.5 mmBAC=57.7結(jié)論：穩(wěn)定性通過C，活塞桿強度計算因油缸中部有支撐，按x L 計算初始撓度 =（ 1 + 2） L1*L 2 /2a*L=(0.015+0.018)*149.5*1

17、64.5/2*15*314=0.086=P/S+P* +F(L 1-a/2)W=4252/12.566+4252*0.086+50(149.5-15/2)/6.285=1526 Kg/ 2 =3600/1.4=2571結(jié)論：強度滿足要求油缸的確定： D=56mmd=40mm行程為 1495 mmBAC=63.7BAC=45.7a=66.3 a=49.98 a- a=16.3 確定行程為 167 mm2.2.2.2 傾斜油缸的計算計算工況：額定起重量，最大起升高度位置門架前傾6初選桿徑 d=40(D 2-d2)* /(4*K)=F/PK=1.2 (動載系數(shù) )P=175Kg/cm2(系統(tǒng)工作壓力

18、 )F=3576 KgD=64.4 mm取 D=70 mm活塞桿校核 d=40 mm =1200 Kg/cm2d=4K*F/ =21.3 mmd 符合要求結(jié)論：強度滿足要求油缸的確定： D=70 mm確定為：缸徑D=70 mmd=40 mm桿徑 d=50 mm行程為 167 mm行程 160 mm2.3 轉(zhuǎn)向油缸的計算轉(zhuǎn)向油缸的工作壓力為9 MPa，受力狀況較好，不作詳細計算2.4 液壓元件的計算2.4.1 流量2.4.2 工作壓力 P2.4.2.1 升降油缸以超載 25%計算F=3000*125%*2/0.9=8333P=F/2S=169MPa符合要求2.4.2.2傾斜油缸F*65=3000

19、*125%* Sin6 *316+3000*125%*Cos6 *97.5+860 *Sin6 *230+860* Cos6 *25F=8146kg2.4.1.1 升降油缸 Q根據(jù)油缸系列標(biāo)準，確定為D=56Q=2400*2*3.14*5.6*5.6/2*4=59.11/min2.4.1.2 轉(zhuǎn)向油缸流量 Q轉(zhuǎn)向時間為 3 秒V=3.14*D 2*L/4=0.314 升Q=0.314*60/3*0.8=7.851/minF=P/2=4073 kgP= F/S=157 MPa2.4.2.3 轉(zhuǎn)向油缸轉(zhuǎn)向額定壓力很小，這里不作計算。第三章傳動系統(tǒng)計算3.1 驅(qū)動橋橋殼與半軸計算依據(jù)廠家提供的圖紙，

20、危險斷面在制動鼓兩支承軸承處和與門架固定點3.1.1 計算危險斷面的抗彎模量W 1=3.14*（D4- d4） /（32*D ）=33.21066W 2=83.6 103.2 按四種工況進行強度校核，叉車滿載狀態(tài)以最大牽引力倒退起步，此時橋體受到垂直和水平兩個方向的彎矩滿載時前輪G1=（ L-L 1） *G*9.8/L=（1700-200） * （ 5000+4358）*9.8/1700=63615N垂直彎矩M 1=63615*1.22*0.073/2=3344Nm2M 2=63615*1.2 *0.18/2=8244 Nm水平彎矩M 1=0.7*14*9.8*6.182*2.1*3.253*

21、0.9*0.073/0.335=795 NmM 2=0.7*14*9.8*6.182*2.1*3.253*0.9*0.18/0.335=1961 Nm斷面的彎矩M 1=G1（ *r-b ）=63615(0.335-0.073)=16666 Nm=M 1/W1 =502N/mm2應(yīng)力=M/W斷面的剪切應(yīng)力=S2 /F=216524/F=88.3N/ mm2合成應(yīng)力=517.3N/ mm2合成彎矩M1=3374 NmM2=8340 Nm1=101.6 N/ mm22=100.2 N/ mm2B，叉車滿載緊急制動從橋體結(jié)構(gòu)形式所知，其制動力矩將通過支承板傳給車架，橋殼本身不受扭垂直彎矩和第一種工況一

22、樣。M 1=3288 NmM 2=8107 Nm水平彎矩M 1=G1* * b/2=63615*0.7*0.073/2=1625 NmM 2=4007 Nm合成彎矩M 1=3660 Nm S1 =152909N S2 =216524ND，在不平路面上行駛M 2=9040 Nm應(yīng)力1=112 N/ mm22=110N/ mm2C，叉車滿載轉(zhuǎn)彎處側(cè)滑的臨界狀態(tài)，此時全部前輪壓由外側(cè)車輪支承，橫向力最大，危險斷面在輪轂內(nèi)軸承一側(cè)。車輪軸承受到的徑向力為M 1=63615*1.2*2.5*0.073/2=6965NM 2=17175N應(yīng)力1=209 N/ mm22=206 N/ mm2以上四種工況，已

23、滿載側(cè)滑時達到最大 =516.4 N/ mm2驅(qū)動橋材料采用球墨鑄鐵 =588 N/ mm 2結(jié)論：通過計算，符合強度要求3.3 半軸強度計算半軸結(jié)構(gòu)采用全浮式，故只考慮受扭狀態(tài)根據(jù)叉車提供的公式，只按兩種情況進行計算，并以較小者為計算依據(jù)。3.3.1 半軸扭轉(zhuǎn)應(yīng)力計算按電機最大扭矩進行計算M=0.6*M e*i*i* =0.6*14.5*6.182*3.253*2.1*0.9=3240.6Nm按最大附著力計算M=62561*0.335*0.7/2=7335 Nm取兩者較小者為計算依據(jù)，則=3240.6/（ 3.14*0.042*0.042*0.042/16）=223 N/ mm2半軸采用 4

24、0Cr(35CrMnSi) 據(jù)汽車設(shè)計推薦 =500600 N/ mm2 故可通過3.3.2 半軸花鍵擠壓應(yīng)力計算=M/ （ *Z*F*Rm ）=3240.6/(0.8*16*0.0001612*0.04185)=37 N/ mm2據(jù)汽車設(shè)計推薦 , =200 N/ mm2因而可通過3.3.3 半軸花鍵剪切應(yīng)力計算=3240.6/（ 16*0.62*0.0432*0.04185）=54 N/ mm2 =72.5 N/ mm2可通過3.3.4 半軸剛度計算=M/E*F其中 E=80*109 N/ m2（剪切彈性模量）J=3.14 d4/32（慣性矩）=7.6 度 / m3.3.5 半軸連接螺栓計

25、算螺栓為 M12，分布園直徑 D=158 mm，材料 35 調(diào)質(zhì)=（ 3240.6*2/0.158）/10*0.81=50.6 N/ mm235 鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后 =300 N/ mm2，當(dāng)安全系數(shù) 2 時， =150 N/ mm2，而 =0.5 0.6 ，故螺栓強度可通過。3.3.6 軸承壽命計算驅(qū)動橋采用兩個相同的軸承軸承型號為 7815C=15000Kge=0.33Y=2計算徑向負荷S1 =63615*43/70*2=19539N軸向負荷S1 =19539/2*2=4885NS1 /S1=4885/19539=0.25e=0.33P=S1=19539Nf f=1.8f t=1根據(jù)公式c=P

26、* f h* f f/f n*f tf h=2.64查表得軸承壽命為L n=12000 小時3.4 制動器計算3.4.1 叉車所需制動力矩計算根據(jù)叉車標(biāo)準，進行制動距離修正S=4*9 2 /102=3.24 mS=8*18.5 2/202=6.8 m3.4.1.1 正常制動力矩滿載22M= （ 3000+4358）*9 *0.335/2*3.24*3.6空載M=2835 Nm3.4.1.2 緊急制動力矩叉車滿載狀態(tài)，速度為8Km/h 時，制動距離為1.42m 時不應(yīng)向前傾翻，稱為緊急制動。S=1.42*9 2/82=1.8mM=7358*9 2 *0.335/2*1.8*3.6 2=4280Nm3.4.1.3 最大制動力矩M=0.9*7358*1.2*0.7*0.335*9.8=18261Nm3.4.1.4 制動器所能產(chǎn)生的力矩根據(jù)叉車標(biāo)準和叉車穩(wěn)定性試驗規(guī)定，制動器蹄端推力只要能滿足空載和緊急制動狀況即可選用國內(nèi)成熟的配套，這里不作詳細的計算3.4.2 制動性能計算3.4.2.1 制動器產(chǎn)生的力矩d=22mm（初選總泵活塞直徑）d=28mm（初選分泵活塞直徑