特种设备5吨叉车设计计算书资料下载.pdf
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据叉车推荐公式G=Q(1.4R+C)/L(XX)+X/(XX)式中G叉车自重Q额定起重量,Q=5000kgC载荷中心距,C=500mmL轴距,L=1800mmR前轮自由半径R=367.5mmX满载后桥轴荷系数X=0.12X空载后桥轴荷系数X=0.58代入上式得到G=1.5Q=7500kg参照国内外同类产品参数,初定自重为7600kg1.2.2部件重量、重心及平衡力矩估算说明:
A门架垂直最大起升B门架后倾,货叉离地300mmC后倾最大起升1.2.2.1满载堆垛时的纵向稳定性计算工况:
叉车在水平路面上,门架垂直,额定起重量位于规定的荷载中心,起升到最大起升高度(见图1)e1=(G0*x0-Q*a1)/(G0+Q)hg1=(G0*y0+Q*H1)/(G0+Q)i=e1/hg10.04计算结果如下结论:
本工况下,叉车纵向稳定性满足要求,能保持稳定1.2.2.2叉车满载运行时的纵向稳定性工况:
满载货叉起升300mm,门架后倾最大,在水平路面上以最高速度行驶,进行紧急制动(见图2)图2G0(kg)Q(kg)x0(m)y0(m)a1(m)H1(m)e1(m)hg1(m)i760050000.8710.610.963.50.1821.70.107e2=(G0*x0-Q*a2)/(G0+Q)hg2=(G0*y0+Q*h2)/(G0+Q)i2=e2/hg20.18计算结果如下G0(kg)Q(kg)x0(m)y0(m)a2(m)H2(m)e2(m)hg2(m)i276050000.8710.610.960.80.1820.490.37结论:
本工况下,叉车纵向稳定性满足要求,能保持稳定。
1.2.2.3满载堆垛时的横向稳定性计算工况:
叉车货叉最大起升高度,门架后倾最大,叉车在水平路面上低速转弯,接近货垛(见图3)ex1=(L-e3)cosre3=(G0*x0-Q*a3)/(G0+Q)hg3=(G0*yo+Q*H3)/(G0+Q)i3=ex1/hg30.06计算结果如下G0Qx0y0a3h3ex1rhg3e3i3760050000.8710.610.4472.8670.36772.851.4580.3750.25结论:
本工况下,叉车横向稳定性满足要求,能保持稳定1.2.2.4叉车空载运行时的横向稳定性工况:
空载货叉起升至300,门架最大后倾,在水平路面以上最大速度行驶,急转弯e4=(Lx0)cosrhg4=y0i4=e4/hg4(15+1.1V)%=31.5%计算结果如下x0(m)y0(m)L(m)V(Km/h)r()e4(m)hg4(m)i40.8710.611.621272.850.220.610.36结论:
本工况下,叉车横向稳定性满足要求,能保持稳定1.2.2.5轴荷分配计算A空载T1=G(L-L0)/L=7600*(1.62-0.871)/1.62=3513.8T2=7600-3513.8=3076.2kgB满载T1=5000*(0.871+1.6)+12600*(1.6-0.871)/1.6=10899T2=12600-10899=1701轴荷分配系数计算空载&
1=3813.8/7600=50.2%&
2=3076.2/7600=49.8%满载&
1=10899/12600=86.5%&
2=1078/12600=13.5%1.2.3轮胎选择估算前后轮最大静负荷N1和N2前轮N1=0.865(G+Q)/n=0.865(7600+5000)/2=5450后轮N2=0.538G/2=6778根据GB29822001工业轮胎系列初选前轮为250-15后轮为21*8-91.2.4电机选择G=7600Q=5000最大行驶速度为12km/h机械传动效率=0.91.2.4.1该车辆行驶速度最大为12KM/H,所以只考虑道路阻力即可,所需电机净功率1.2.4.1.1空载平路行驶A,在良好的沥青,水泥路面上行驶取滚动阻力系数f=0.02,则道路阻力为F1=G*f*9.8=1489.6NB,在碎石或硬土路面上行驶取f=0.03F2=2234.5N1.2.4.1.2满载平路上行驶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考虑到叉车坡道满载行驶,则总阻力为F=F1+F4=25706.2N叉车坡道行驶速度按2.5Km/h,传动比为26.05,传动效率0.9则功率要求为P=n*TM/9550=(512*282)/9550/0.9=21.6kw由以上三种情况计算得知,满载爬坡时消耗功率最大,故以此作为选择电机的依据。
根据国内电机配套情况及该叉车结构选用常州华盛电机XYDB(F)-11-1H。
其参数为标定功率11Kw标定转速为2200rpm额定扭矩为38.5Nm1.3液压系统工作油泵驱动功率计算该叉车液压系统采用油泵低速运转.油泵选用DSG05A18F9H-R270T,其参数为排量25ml/rpm最高转速3000rpm最低转速500rpm额定压力20Mp容积效率0.9校核流量要求,起升速度280mm/min,油缸直径56Q=(28*3.14)*(280*60)=41.3L/min工作压力16.9MPa,计算见门架及液压系统泵的输入功率P=Q*P/612*t=42*169/612*0.8=14.5kw选用辽源汇丰XQD-10-3H-1电机,其参数为标定功率13.5Kw标定转速为2000rpm额定扭矩为64Nm1.4叉车传动系速比的确定1.4.1电机和轮胎已选定,可按标定的最高车速,确定减速箱的传动比。
i=2731/113=24.17根据国内配套情况现初步选定为26.05第二章门架及液压系统计算2.1门架系统的强度和钢度计算2.1.1货叉计算货叉参数为载荷中心距c=500mm货叉长度L=1070mm截面为a*b=125mm*50mm支点中心距d=409mm外延伸e=74mm材料为40Cr(Cs=5500kg/cm2)A,强度计算载荷P=K1*K2*Q/2其中K1=1.2动载荷系数K2=1.3货叉偏载系数P=1.2*1.3*5000/2=2340Kg=22932N=w+1=Mmax/W+P/F=Pc/W+P/F=Pc/(1/6)*a*a*b+p/a*b=28736N/2安全系数n=CS/=5500*9.8/28736=1.91.6结论:
强度条件满足其中E=2.1*106Kg/2f=1.7f=L/50=105/50=2.1结论:
刚度条件满足2.1.2链条选用链条承受的最大静载荷S=Q/2=2500链条破断载荷P=S*nn安全系数,叉车规定n5P=2500*5=12500选用ISO链条LH1623片式链P=845000NPP结论:
满足使用条件=37776NP2=P1-(Q+G)*Sin6=37006NB,叉车满载,门架垂直,最远一对滚轮接触偏载荷,动载荷链条拉力F=(P+G)*K1=(2500+240)*1.2=2088KgP1=(2500*1.2*1.3*65.1+240*1.2*12.5+240*1.2*8)*9.8/48=32306NP2=P1=32306N2.1.3.2滑架侧向滚轮计算G=(P1P2)*45.9/47.6P1=2500*1.2*1.3=2340KgP2=(5000-2500*1.3)*1.2*9.8=12348NG=(2340*9.8-12348)*45.9/47.6=10206N轴承静载荷17738N结论:
满足要求2.1.3.3内门架强度校核计算工况:
最大起升高度,前倾5,满载计算滚轮压力P1=(2500*Cos5*65.1+2500*Sin5*41.3+240*Cos5*12.5+2134.4*8)9.8/35=34621NP2=34621-(2500+240)*Sin5=34439NP4=(3462.1+2134.4)*155.3-3443.9*120.3/482.1.3.3内门架强度校核计算工况:
最大起升高度,前倾6,满载计算滚轮压力P1=(2500*Cos6*65.1+2500*Sin6*41.3+240*Cos6*12.5+2134.4*8)9.8/35=34621NP2=34621-(2500+240)*Sin6=9476P3=9476+3462.1-3443.9=25702.2油缸计算2.2.1提升缸计算A,油缸载荷计算作用在油缸上的力P=S1+S2+Pn其中:
S1链条活动分支拉力S2链条固定分支拉力Pn内门架重及门架滚轮摩擦力f=0.002(滚轮与内门架的摩擦系数S1=2500+240+3462.1*0.002+3443.9*0.002+1191*0.002=1756KgS2=S1/0.95=2002KgPn=80+0.002*(2570+9476+1591)=107KgP=1756+2002+107=3865Kg初选油缸缸径D=56活塞杆d=40油缸外径=70则面积S=D2/4=24.632考虑联合操作超载10%P=1.1P=4252Kg压力损失10kg/2P=4252/24.63+10=183kg/2S1=Q+GX+P1*f+P2*f+Pf*f其中P1=34621NP2=34439NP3=2570KgP4=9476KgPf=1591Kg(侧向滚轮正压力)B,油缸稳定性计算最大挠度x确定x=E*J/(P/2)=2280*0.049*4/3865=130安全系数n=2-42.2.2倾斜油缸的计算2.2.2.1倾斜油缸的行程计算tgEBC=EC/BE=219/570EBC=21BC=219/Sin21=611mmCAG=53.3AC=535BAF=68.9AB=694.5mmBAC=57.7结论:
稳定性通过C,活塞杆强度计算因油缸中部有支撑,按xL计算初始挠度=(1+2)L1*L2/2a*L=(0.015+0.018)*149.5*164.5/2*15*314=0.086=P/S+P*+F(L1-a/2)W按等截面杆计算稳定临界力计算柔度:
=149.5/1.002=1491=105油缸主要受纵向稳定控制稳定临界力Pk=2*E*J1/(u*L)=11644KgPk/P=11644/4252=2.74=4252/12.566+4252*0.086+50(149.5-15/2)/6.285=1526Kg/2=3600/1.4=2571结论:
强度满足要求油缸的确定:
D=56mmd=40mm行程为1495mmBAC=63.7BAC=45.7a=66.3a=49.98a-a=16.3确定行程为167mm2.2.2.2倾斜油缸的计算计算工况:
额定起重量,最大起升高度位置门架前倾6初选杆径d=40(D2-d2)*/(4*K)=F/PK=1.2(动载系数)P=175Kg/cm2(系统工作压力)F=3576KgD=64.4mm取D=70mm活塞杆校核d=40mm=1200Kg/cm2d=4K*F/=21.3mmd符合要求结论:
D=70mmd=40mm行程为167mm确定为:
缸径D=70mm杆径d=50mm行程160mm2.4液压元件的计算2.4.1流量2.3转向油缸的计算转向油缸的工作压力为9MPa,受力状况较好,不作详细计算2.4.1.1升降油缸Q根据油缸系列标准,确定为D=56Q=2400*2*3.14*5.6*5.6/2*4=59.11/min2.4.1.2转向油缸流量Q转向时间为3秒V=3.14*D2*L/4=0.314升Q=0.314*60/3*0.8=7.851/minF=P/2=4073kgP=F/S=157MPa2.4.2.3转向油缸转向额定压力很小,这里不作计算。
2.4.2工作压力P2.4.2.1升降油缸以超载25%计算F=3000*125%*2/0.9=8333P=F/2S=169MPa符合要求2.4.2.2倾斜油缸F*65=3000*125%*Sin6*316+3000*125%*Cos6*97.5+860*Sin6*230+860*Cos6*25F=8146kg第三章传动系统计算3.1驱动桥桥壳与半轴计算依据厂家提供的图纸,危险断面在制动鼓两支承轴承处和与门架固定点3.1.1计算危险断面的抗弯模量W1=3.14*(D4-d4)/(32*D)=33.2106W2=83.61063.2按四种工况进行强度校核A,叉车满载状态以最大牵引力倒退起步,此时桥体受到垂直和水平两个方向的弯矩满载时前轮G1=(L-L1)*G*9.8/L=(1700-200)*(5000+4358)*9.8/1700=63615N垂直弯矩M1=63615*1.22*0.073/2=3344NmM2=63615*1.22*0.18/2=8244Nm水平弯矩M1=0.7*14*9.8*6.182*2.1*3.253*0.9*0.073/0.335=795NmM2=0.7*14*9.8*6.182*2.1*3.253*0.9*0.18/0.335=1961Nm断面的弯矩M1=G1(*r-b)=63615(0.335-0.073)=16666Nm=M1/W1=502N/mm2应力=M/W断面的剪切应力=S2/F=216524/F=88.3N/mm2合成应力=517.3N/mm2合成弯矩M1=3374NmM2=8340Nm1=101.6N/mm22=100.2N/mm2B,叉车满载紧急制动从桥体结构形式所知,其制动力矩将通过支承板传给车架,桥壳本身不受扭垂直弯矩和第一种工况一样。
M1=3288NmM2=8107Nm水平弯矩M1=G1*b/2=63615*0.7*0.073/2=1625NmM2=4007Nm合成弯矩M1=3660NmS1=152909NS2=216524ND,在不平路面上行驶M2=9040Nm应力1=112N/mm22=110N/mm2C,叉车满载转弯处侧滑的临界状态,此时全部前轮压由外侧车轮支承,横向力最大,危险断面在轮毂内轴承一侧。
车轮轴承受到的径向力为M1=63615*1.2*2.5*0.073/2=6965NM2=17175N应力1=209N/mm22=206N/mm2以上四种工况,已满载侧滑时达到最大=516.4N/mm2驱动桥材料采用球墨铸铁=588N/mm2结论:
通过计算,符合强度要求3.3半轴强度计算半轴结构采用全浮式,故只考虑受扭状态根据叉车提供的公式,只按两种情况进行计算,并以较小者为计算依据。
3.3.1半轴扭转应力计算按电机最大扭矩进行计算M=0.6*Me*i*i*=0.6*14.5*6.182*3.253*2.1*0.9=3240.6Nm按最大附着力计算M=62561*0.335*0.7/2=7335Nm取两者较小者为计算依据,则=3240.6/(3.14*0.042*0.042*0.042/16)=223N/mm2半轴采用40Cr(35CrMnSi)据汽车设计推荐=500600N/mm2故可通过3.3.2半轴花键挤压应力计算=M/(*Z*F*Rm)=3240.6/(0.8*16*0.0001612*0.04185)=37N/mm2据汽车设计推荐,=200N/mm2因而可通过3.3.3半轴花键剪切应力计算=3240.6/(16*0.62*0.0432*0.04185)=54N/mm2=72.5N/mm2可通过3.3.4半轴刚度计算=M/E*F其中E=80*109N/m2(剪切弹性模量)J=3.14d4/32(惯性矩)=7.6度/m3.3.5半轴连接螺栓计算螺栓为M12,分布园直径D=158mm,材料35调质=(3240.6*2/0.158)/10*0.81=50.6N/mm235钢经调质处理后=300N/mm2,当安全系数2时,=150N/mm2,而=0.50.6,故螺栓强度可通过。
3.3.6轴承寿命计算驱动桥采用两个相同的轴承轴承型号为7815C=15000Kge=0.33Y=2计算径向负荷S1=63615*43/70*2=19539N轴向负荷S1=19539/2*2=4885NS1/S1=4885/19539=0.25e=0.33P=S1=19539Nff=1.8ft=1根据公式c=P*fh*ff/fn*ftfh=2.64查表得轴承寿命为Ln=12000小时3.4制动器计算3.4.1叉车所需制动力矩计算根据叉车标准,进行制动距离修正S=4*92/102=3.24mS=8*18.52/202=6.8m3.4.1.1正常制动力矩满载M=(3000+4358)*92*0.335/2*3.24*3.62=2377Nm空载M=2835Nm3.4.1.2紧急制动力矩叉车满载状态,速度为8Km/h时,制动距离为1.42m时不应向前倾翻,称为紧急制动。
S=1.42*92/82=1.8mM=7358*92*0.335/2*1.8*3.62=4280Nm3.4.1.3最大制动力矩M=0.9*7358*1.2*0.7*0.335*9.8=18261Nm3.4.1.4制动器所能产生的力矩根据叉车标准和叉车稳定性试验规定,制动器蹄端推力只要能满足空载和紧急制动状况即可选用国内成熟的配套,这里不作详细的计算3.4.2制动性能计算3.4.2.1制动器产生的力矩d=22mm(初选总泵活塞直径)d=28mm(初选分泵活塞直径)P=290N(初选制动踏板力)i=6.5(初选制动操纵杠杆比)M=290*6.5*0.85*282*1.166/222=3026Nm2835Nm空载正常制动力矩满足要求3.4.2.2制动距离验算S=4358*18.52*0.335/2*3.62*2960=6.48m6.8m结论:
符合要求3.5手制动计算3.5.1手制动操纵杠杆比i选用闸把部分i1=200/45=4.4制动器部分i2=178/36=4.9i=21.563.5.2蹄端力推PF=295N(初定闸把力)满载=8.53空载P=295*21.56*0.9=5724NP=5724*(60+118)/(90+118)=4898N3.5.3手制动产生的力矩M=0.583*4898=2855.8Nm3.5.4手制动性能验算叉车标准规定,叉车手制动应符合叉车满载时在15%坡道上驻车,空载在20%坡道上驻车。
3.5.4.1求坡道角=11.313.5.4.2计算坡道停车时所需制动力矩满载M=7358*(0.335*Sin8.53-0.02*Cos8.53)=2156Nm2855.8Nm(手制动产生的力矩)空载M=1240.9Nm2855.8Nm(手制动产生的力矩)结论:
计算结果表明,手制动系统能够满足叉车标准规定的坡道停车要求第四章第四章转向系统的计算转向系统的计算4.1转向系统计算采用横置油缸全液压系统,其参数为轮距L=1050mm主销距M=808mm空载桥荷G=2678kg后桥轮轴离地高度K=281mm转向轮胎21*8-9转向轮轮缘宽度b=203mm转向轮滚动半径r=220mm的4.2转向梯形机构校核4.2.1理论转角关系叉车转向时,内外轮转角间的理论关系是Ctg-Ctg=M/L内外轮转角定为54、78额定压力p=9MPa4.3转向油缸选用双作用活塞式横置油缸,参数定为缸径D=70mm杆径d=50mm行程L=160mm4.4转向器采用摆线式全液压型转向器,型号定为BZZ5100(锥口密封)第五章电气部分编制:
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