電動叉車設(shè)計（完稿）,電動叉車,設(shè)計,完稿,脫稿 CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 題目 電動叉車設(shè)計 二級學(xué)院 直屬學(xué)部 專業(yè) 班級 學(xué)生姓名 學(xué)號 指導(dǎo)教師姓名 職稱 評閱教師姓名 職稱 2015 年 11 月 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 摘 要 隨著現(xiàn)代社會文明的發(fā)展 叉車的使用越來越普遍 它已從過去的港口碼頭進(jìn)入 了整個社會 本文主要介紹叉車整車的結(jié)構(gòu) 組成和性能分析 并對叉車工作裝置進(jìn) 行設(shè)計研究 以額定負(fù)載為二噸小軸距彈性輪胎系列叉車的研制過程為基本參數(shù) 對 叉車門架系統(tǒng)及各部件的構(gòu)造和規(guī)格要求分析 使貨物提升高度達(dá)到三米并使駕駛員 的視野寬闊 做到人性化 安全化和美化外觀的目的 最后介紹了并進(jìn)行設(shè)計技術(shù)的 具體實施過程 分析總結(jié)了設(shè)計實驗的應(yīng)用效果 從而達(dá)到設(shè)計方案與實際相結(jié)合的 目的 關(guān)鍵詞 叉車 工作裝置 門架系統(tǒng) 額定負(fù)載 電動叉車設(shè)計 目 錄 第 1 章 緒論 1 1 1 課題的背景 1 1 2 叉車技術(shù)的發(fā)展回顧及現(xiàn)狀 1 1 2 1 我國叉車現(xiàn)狀及形式分析 1 1 2 2 國外叉車技術(shù)的發(fā)展情況 2 1 3 未來叉車的發(fā)展趨勢 3 1 3 1 技術(shù)方面 3 1 3 2 需求方面 5 1 4 本課題的設(shè)計目的與主要研究內(nèi)容 5 1 4 1 課題設(shè)計目的 5 1 4 2 課題研究內(nèi)容 6 第 2 章 總體設(shè)計方案 7 2 1 方案比較和設(shè)計選型 7 2 2 設(shè)計思路 7 2 3 本次畢業(yè)設(shè)計的設(shè)計方案 7 2 4 設(shè)計進(jìn)程安排 7 2 4 1 調(diào)研階段 7 2 4 2 各個模塊的研究分析階段 7 2 4 3 設(shè)計階段 8 2 4 4 總結(jié)階段 8 2 5 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 8 2 5 1 機(jī)械結(jié)構(gòu) 8 2 5 2 傳動方面 9 2 5 3 動力方面 10 2 5 4 電路和控制元件 10 第 3 章 參數(shù)及校核計算 11 3 1 叉車最大起升高度起重量的確定 11 3 1 1 縱向堆垛穩(wěn)定性 11 3 1 2 橫向堆垛穩(wěn)定性 12 3 1 3 起升缸壓桿穩(wěn)定性 13 3 2 各結(jié)構(gòu)的校核設(shè)計計算 15 第 4 章 電動傳動 18 4 1 電動機(jī)功率大小的選定 18 4 1 1 選擇直流電動機(jī)的原因 18 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 4 1 2 電機(jī)功率的選用 18 4 1 3 蓄電池的有關(guān)說明 19 4 2 傳動鏈的選用 20 4 2 1 鏈條介紹及型號的選擇 20 4 2 2 鏈條的受力驗證 21 第 5 章 叉車總體布置 22 5 1 總體設(shè)計的概述 22 5 2 重心與整機(jī)性能的關(guān)系 22 5 3 總體設(shè)計中涉及的整機(jī)特性 25 結(jié) 論 30 致 謝 31 參考文獻(xiàn) 32 附 錄 33 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 1 第 1 章 緒論 1 1 課題的背景 現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展 離不開物流的輸送 在車間在物流公司 叉車成為了主要的運(yùn) 輸工具 因此對叉車的研究和設(shè)計對現(xiàn)實的生產(chǎn)和工作有實際的意義 同時通過對叉 車設(shè)計和研究鍛煉學(xué)生分析問題和解決問題的能力 電動叉車是以電力直流或交流為動力實施裝卸 起重 搬運(yùn) 堆垛作業(yè)的車輛 八十年以來 由于電動叉車具有易操作 作業(yè)靈活 安全 動力利用率高 噪聲小 對 環(huán)境污染小等優(yōu)點 更適合于工礦企業(yè)作搬運(yùn)機(jī)械使用 因而倍受人們重視 得到了迅 速發(fā)展 電動叉車由于其操縱控制簡便 靈活外 操縱人員的操縱強(qiáng)度相對內(nèi)燃叉車而言 要輕很多 其電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 加速控制系統(tǒng) 液壓控制系統(tǒng)以及剎車系統(tǒng)都由電信號 來控制 大大降低了操縱人員的勞動強(qiáng)度 這樣一來對于提高其工作效率以及工作的 準(zhǔn)確性有非常大的幫助 且相對于內(nèi)燃叉車 電動叉車的低噪音 無尾氣排放的優(yōu)勢 也已得到許多用戶的認(rèn)可 目前 市場上的叉車可以分為手動叉車 內(nèi)燃叉車以及電動叉車 集電子技術(shù)和 機(jī)械制造技術(shù)于一體的電動叉車 與內(nèi)燃叉車和手動叉車相比 具有明顯的優(yōu)勢 除 了眾所周知的能量轉(zhuǎn)換效率高 噪聲小 無廢氣排放 控制方便等特點外 電動叉車 的使用和維護(hù)成本相對于內(nèi)燃叉車而言也具有很大的優(yōu)勢 就使用成本而言 電能的 消耗成本比柴油或者液化石油氣的消耗成本低很多 操作人員的勞動強(qiáng)度相對于內(nèi)燃 叉車也大大降低 就維護(hù)成本而言 電動叉車的維護(hù)保養(yǎng)周期比內(nèi)燃叉車長兩到三倍 維護(hù)保養(yǎng)范圍更小 維護(hù)保養(yǎng)范圍更短 更換配件所需時間更短 另外 由于電動叉 車采用蓄電池供電技術(shù) 在電動叉車的供電過程中 可以采用一定的方法對能量進(jìn)行 回收 這將進(jìn)一步減少電動叉車的使用成本 這些優(yōu)勢對于電動叉車進(jìn)一步擴(kuò)大市場 份額具有積極意義 另外 隨著微電子 電動機(jī)技術(shù) 電力電子技術(shù)以及控制技術(shù)的快速發(fā)展 電機(jī) 驅(qū)動與控制技術(shù)得到了很大提高 電動叉車的使用效率和可靠性等技術(shù)指標(biāo)取得了突 破性的進(jìn)展 這使得研發(fā)新一代的電動叉車驅(qū)動控制器成為必然 1 2 叉車技術(shù)的發(fā)展回顧及現(xiàn)狀 1 2 1 我國叉車現(xiàn)狀及形式分析 根據(jù)中國工業(yè)協(xié)會工業(yè)車輛分會的數(shù)據(jù)分析顯示 我國 2006 年已達(dá)到 22 874 輛 與 2005 年相比較增長了近 38 該數(shù)據(jù)已表明 電動叉車將越來越受用戶的青睞 但 是總體上來看電動叉車的市場比例僅為 21 由此可見 電動叉車的市場空間還很大 我國電動工業(yè)車輛雖然起步于一九五二年 但發(fā)展速度遠(yuǎn)落后于內(nèi)燃叉車 當(dāng)時 的歸口管理和三電 蓄電池 電機(jī) 電控 的落后 制約了電動工業(yè)車輛的發(fā)展 改 革開放以來 由于生產(chǎn)過程的不斷自動化 對物料搬運(yùn)不斷提出新的要求 叉車從主 要用于露天作業(yè)場合 逐漸向倉庫 車間及生產(chǎn)線上擴(kuò)展 在進(jìn)入室內(nèi)和半室內(nèi)作業(yè) 較露天情況復(fù)雜 除無污染和低噪音需求外 還有通道的寬窄 較小的轉(zhuǎn)彎半徑 門 電動叉車設(shè)計 2 限 貨架的高度 進(jìn)入電梯 地面樓板的承載重量 低溫 防爆和個別場合人員不能 進(jìn)入等約束條件 這些都是內(nèi)燃叉車難以實現(xiàn)的 而以蓄電池 電機(jī)為主的電動工業(yè) 車輛就比較容易滿足這些復(fù)雜的條件 隨著電動 蓄電池及充電裝置質(zhì)量的提高 電 控技術(shù)的飛快發(fā)展 工業(yè)車輛行業(yè)整體技術(shù)水平的進(jìn)步 使電動工業(yè)車輛的舒適性和 可靠性大大提高 作業(yè)效率明顯提高 而維修費(fèi)用大大降低 近幾年 我國電動叉車行業(yè)發(fā)展快速 銷售收入不斷增長 市場規(guī)模也隨之不斷 擴(kuò)大 2003 年 行業(yè)銷售收入超過 100 億元 增長率達(dá)到了 47 15 為近七年銷售收 入增長之最 2006 年 行業(yè)銷售收入達(dá)到了 188 01 億元 相比 2000 年 市場規(guī)模擴(kuò) 大了 3 09 倍 從產(chǎn)業(yè)周期的角度來看 在全球范圍內(nèi) 電動叉車產(chǎn)品和電動叉車產(chǎn)業(yè)都處于成 熟期 從國內(nèi)情況看 電動叉車產(chǎn)品和電動叉車行業(yè)尚處于發(fā)展期 產(chǎn)品技術(shù)仍需發(fā) 展完善 產(chǎn)品使用范圍和使用量尚未得到足夠拓展 市場經(jīng)濟(jì)環(huán)境下的產(chǎn)業(yè)調(diào)整仍處 于自然階段 用戶使用意識和企業(yè)研發(fā)意識 能力還比較落后 因此 規(guī)范企業(yè)行為 提高行業(yè)質(zhì)量水平 促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整 推動行業(yè)發(fā)展壯大 從質(zhì)量監(jiān)督角度來說 任重道遠(yuǎn) 市場需求開始明顯增長 產(chǎn)業(yè)規(guī)模迅速壯大 進(jìn)入 1990 年代以來 國內(nèi)每年包括 進(jìn)口叉車大約需要 2 5 萬臺 99 年以后需求量連年增長 預(yù)計 2003 年將突破 5 萬臺 其中 國內(nèi)企業(yè)銷量將達(dá)到 33000 臺以上 銷售收入將達(dá)到 31 億元以上 獨 合資企 業(yè)產(chǎn)品銷量將達(dá)到 10000 臺以上 銷售額將突破 12 億 進(jìn)口量 8000 臺左右 金額 12 億人民幣左右 合計銷量將達(dá) 51000 臺以上 銷售收入將達(dá) 55 億元以上 顯然 在輪 式工程機(jī)械中 從銷售收入看 叉車在我國工程機(jī)械行業(yè)的地位僅次于裝載機(jī)和汽車 起重機(jī) 處于第三位 并在近期將超過汽車起重機(jī) 而從銷售臺數(shù)看 它不久將超過 裝載機(jī)而名列第一 行業(yè)格局出現(xiàn)分化 并向良性方向發(fā)展 行業(yè)發(fā)展進(jìn)入 90 年代后期以來 開始出 現(xiàn)明顯的分化 少數(shù)企業(yè)蒸蒸日上 而絕大多數(shù)企業(yè)則每況日下 在狀況不佳的企業(yè) 中 少數(shù)企業(yè)是由于自身的個別原因 而多數(shù)企業(yè)則是由整個產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)質(zhì)量的低下所 致 另外一個重要原因就是眾多國際強(qiáng)勢制造商以獨 合資的形式落戶中國而給行業(yè) 帶來強(qiáng)烈沖擊 到目前為止 原有的國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)均仍在全部咬牙堅持 從經(jīng)濟(jì)角度 講 多數(shù)企業(yè)已喪失了存在價值 從社會角度講 這些企業(yè)更類似于社會救助機(jī)構(gòu) 這幾乎是他們存在的全部意義 中國叉車行業(yè) 國內(nèi)企業(yè) 的整體現(xiàn)狀隱約讓人們感 到一絲苦澀 同時也讓人們感到欣慰 看到了希望 行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者已基本形成 行業(yè)結(jié) 構(gòu)正在朝健康的方向發(fā)展 規(guī)模效益已在個別企業(yè)明顯體現(xiàn)出來 行業(yè)整體贏利能力 已完全恢復(fù) 1 2 2 國外叉車技術(shù)的發(fā)展情況 國外叉車發(fā)展較早 從美國克拉克公司于 1932 年向市場提供第一臺叉車起 至今 已有 70 年歷史 進(jìn)入 90 年代以來 全世界大約有 250 多家叉車生產(chǎn)企業(yè) 主要的國 家有德國 日本 美國 保加利亞和瑞典 亞洲主要有日本 韓國和中國 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 3 1990 年世界叉車產(chǎn)量達(dá)到 55 8 萬臺 創(chuàng)歷史最高紀(jì)錄 其中德國 19 萬臺 保加 利亞 5 8 萬臺 美國 3 4 萬臺 瑞典 1 1 萬臺 波蘭 8000 臺 捷克 7000 臺 在亞洲日本 16 萬臺 韓國 2 7 萬臺 中國 1 6 萬臺 從 1990 2001 年全球叉車的年總規(guī)模在 55 60 萬臺 世界叉車市場上電動叉車呈上升趨勢 內(nèi)燃叉車略有下降 這與全球重視環(huán)保的 因素有關(guān) 目前 國外對內(nèi)燃叉車正在推行環(huán)保治理 如采用歐 I 歐 II 標(biāo)準(zhǔn) 近幾年 日本叉車市場上電動叉車 汽油叉車 柴油叉車的銷售量大約各占三分之一 歐洲國 家電動叉車所占比例達(dá)到 50 左右 由于競爭的加劇 同 80 年代相比 90 年代以來 世界叉車工業(yè)出現(xiàn)了銷售額增長 盈利減少的反?，F(xiàn)象 為了改變這種狀況 叉車巨 頭紛紛在發(fā)展中國家建廠 以便降低成本 維持盈利 國際上生產(chǎn)叉車的廠家 排名前幾位的有林德 豐田 納科 永恒力 小松 TCM 力至優(yōu)等著名公司 林德叉車是世界上第一品牌叉車 該公司是世界上唯一將 靜壓傳動技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用于叉車的制造商 產(chǎn)品技術(shù)先進(jìn) 質(zhì)量可靠 其銷售額一直 遙遙領(lǐng)先 位居世界頂尖水平 林德叉車總的特點 8 噸以下的產(chǎn)品其動力形式有內(nèi)燃 機(jī)和電瓶驅(qū)動 傳動形式有靜壓傳動和電傳動 10 噸以上的叉車則采用內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動和液 力傳動 產(chǎn)品種類之繁多 技術(shù)水平之高超 令世界同行所贊嘆 豐田 納科 永恒 力 小松 TCM 力至優(yōu)等公司的產(chǎn)品技術(shù)基本處于同一水平 但各家有各家技術(shù)優(yōu) 勢和特色 1 3 未來叉車的發(fā)展趨勢 隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步 市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展 物流設(shè)備在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的地位和作用越 來越明顯 叉車普及率越來高 叉車制造業(yè)之間的競爭也越來越激烈 企業(yè)只有不斷 地進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新及探索 適時的將新產(chǎn)品推向市場 接受市場的考驗 并不斷地進(jìn)行 改進(jìn) 才能發(fā)展壯大并在激烈的市場競爭中立于不敗之地 未來叉車的發(fā)展趨勢體現(xiàn) 在 1 3 1 技術(shù)方面 在技術(shù)方面更加注重人類功效學(xué) 一提高操縱舒適性 研究表明 駕駛室內(nèi)壁的精巧布置有利于提高生產(chǎn)率 如果所有的控制都按照人 機(jī)工程學(xué)進(jìn)行布置 司機(jī)操縱就更加舒適 更能集中精力工作 在 2000 年漢諾威物流展覽會上 國際上各大公司競相展示其未來型概念叉車 這 些叉車雖然只是樣機(jī)模型 還未用于商業(yè)生產(chǎn) 但卻為未來叉車的設(shè)計指明了方向 德國 JUNGHEIRICH 集團(tuán)展示的概念叉車 駕駛室可旋轉(zhuǎn) 180 可避免司機(jī)運(yùn) 載較為龐大的貨物及倒車時扭轉(zhuǎn)身體而導(dǎo)致背部和頸部疲勞 駕駛室內(nèi)各種控制手柄 皆布置在座椅扶手上 很容易操控 大大增加了司機(jī)作業(yè)的舒適程度 MANUELAYDT S 公司的概念叉車 門架位于駕駛室后面 行駛時司機(jī)可相對于所搬 的貨物轉(zhuǎn)動 180 一獲得最佳視野 FLERRIANCO ENEN S 公司的剪叉式叉車 司 機(jī)始終與貨物保持在一個水平線上 這樣在堆放或取回貨物時 始終保持良好的視野 STILL 公司的 RXX 概念叉車 采用航天升降液壓缸 取消了型鋼門架 給司機(jī)提供了 良好的前方視野 可避免司機(jī)工作時因扭轉(zhuǎn)身體而產(chǎn)生的疲勞現(xiàn)象 提高了作業(yè)舒適 電動叉車設(shè)計 4 性 安全性也得到了改善 MERFORD 公司設(shè)計的司機(jī)座椅懸吊于天花板上 安全可 調(diào) 大大提高了司機(jī)的作業(yè)舒適度 1 綠色環(huán)保成為叉車工業(yè)追求的目標(biāo) 叉車分內(nèi)燃叉車和電動叉車 內(nèi)燃叉車一發(fā)動機(jī)為動力 其功率強(qiáng)勁 適用范圍 廣 缺點排放和噪聲污染較大 對人類健康危害較大 隨著人類環(huán)保意識的增強(qiáng) 環(huán) 保法制的出臺 排放少 噪聲小的叉車必然受到歡迎 電動叉車以其零排放 噪聲小 必將成為首選 天然氣 液化石油氣等燃料叉車也將會得到更近一步的發(fā)展 有資料表明 目前國際電瓶叉車的產(chǎn)量已占叉車總量的 40 國內(nèi)則為 10 15 在德國 意大利等西歐國家電瓶叉車的則高達(dá) 65 且有不斷上升的趨 勢 美國 ALABAMA 能源公司對選用電瓶叉車的客戶采取激勵措施 他們根據(jù)可維護(hù) 使用電瓶叉車的新舊程度提供數(shù)量不等得補(bǔ)貼 極大的促進(jìn)了電瓶叉車的使用 2 更強(qiáng)調(diào)叉車的安全性 隨著國際化程度的進(jìn)一步加快 工業(yè)企業(yè)除了不斷改進(jìn)產(chǎn)品的質(zhì)量 提高產(chǎn)品的 舒適性等性能外 對產(chǎn)品的安全性也越來越重視 產(chǎn)品的安全性已經(jīng)成為企業(yè)邁向國 際市場的一道門檻 豐田 7 系列叉車堪稱安全叉車的典范 該叉車轉(zhuǎn)向迅速 效率高 穩(wěn)定性好 比 普通叉車舒適 特別是該車裝有主動穩(wěn)定系統(tǒng) SAS 可顯著降低叉車作業(yè)中諸如 翻車等危險 SAS 采用一系列電子傳感器對叉車負(fù)荷 運(yùn)行速度 轉(zhuǎn)向角等參量進(jìn)行 測量 當(dāng)測得潛在危險狀態(tài)時 SAS 即開始工作 以提高叉車橫向穩(wěn)定性 從而達(dá)到 安全作業(yè)的目的 叉車造型隨著汽車工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展 方 尖外表正被流線圓弧形外觀所取代 這也有利于改善司機(jī)的視野 提高操作安全性 3 采用交流電機(jī) 變頻調(diào)速是電瓶叉車的飛躍 近年來交流電機(jī)已引起叉車界極大的興趣 交流電機(jī)運(yùn)用于叉車具有以下顯著特 點 1 叉車運(yùn)行速度高 工作裝置起升速度大 2 由于它采用高效控制器及具有再生制動功能 因此 比傳統(tǒng)叉車節(jié)能 30 以 上 3 全封閉電機(jī) 軸承及多盤制動器免維護(hù) 無接觸器或碳刷 交流電機(jī)的電壓有有利于高的發(fā)展趨勢 高電壓 72 80V 已在歐洲開始使用 在高電壓下工作時實際工作的電流卻很小 是叉車在工作中發(fā)熱更少 效率更高 完 全克服了直流電機(jī)產(chǎn)生熱量多 效率低下 維護(hù)頻繁的缺點 另外快速充電技術(shù)的發(fā) 展日趨成熟 車載充電機(jī)將更多的運(yùn)用于叉車 使充電更方便 充電電流可以達(dá)到傳 統(tǒng)充電電流的 4 倍以上 充電時間更短 效率更高 4 維修性將得到充分體現(xiàn) 未來叉車的維修性 可操作性將更加容易 顯示 故障診斷系統(tǒng)將更加完善 如 JUNGHEIRICH 集團(tuán)公司生產(chǎn)的未來概念型叉車 整車裝備一種集成運(yùn)行記錄器 承 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 5 擔(dān)著 黑匣子 的功能 可記錄車輛作業(yè)中的所有數(shù)據(jù) 行駛里程及起升 下降和停 機(jī)的次數(shù) 一旦整機(jī)發(fā)生故障 儀表板上的電腦可通過無線通訊器連接到倉儲管理計 算機(jī)或作業(yè)管理器上 用雙向通訊頻道提供完整的數(shù)據(jù) 也可通過互聯(lián)網(wǎng)與 JUNGHEIRICH 用戶服務(wù)部溝通 對車輛損壞情況進(jìn)行遠(yuǎn)距離的故障爭端和維修指導(dǎo) 5 產(chǎn)品品種向?qū)I(yè)化 多品種方向發(fā)展 自打倉儲系統(tǒng) 大型超市的紛紛建立 刺激了對室內(nèi)搬運(yùn)機(jī)械需求的增長 高性 能電動叉車 前移式叉車 窄巷道叉車等各類倉儲叉車迅速發(fā)展 近期又出現(xiàn)了一種 鉸鏈?zhǔn)讲孳?它主要用于窄巷道內(nèi)物料的搬運(yùn) 其生產(chǎn)效率高 能夠節(jié)省儲存空間 房屋費(fèi)用和工廠所需的設(shè)備數(shù)量等 因此有很好的發(fā)展前景 德國 JUNGHEIRICH 集團(tuán)的未來型叉車 是一種利用前移式橋設(shè)計的新型叉車 這種前移式橋柔性的連接到門架上 起升載荷時前橋向前推 軸距增大 提高了車輛 的穩(wěn)定性 前橋和門架的連接點較傳統(tǒng)的高些 這就在相同的門架傾斜角時軸距更大 橋荷分布更均勻 行駛特性更佳 1 3 2 需求方面 80 年代前期 世界各國主要生產(chǎn)和使用上的以內(nèi)燃機(jī)為動力的內(nèi)燃叉車 隨著石 油的短缺和人們對環(huán)保意識的提高 電動叉車的使用日益受到人們的重視 在先進(jìn)的 資本主義工業(yè)化國家的叉車市場 電動叉車的地位越來越顯著 據(jù)有關(guān)報道 日本在 1987 年以前推出的叉車中 內(nèi)燃叉車占 80 以上 而 1988 1989 兩年中下降到不足 65 相反 電動叉車所占的比例卻從不足 10 增長到 30 目前小噸位電動叉車在 歐美市場占有率竟達(dá) 60 左右 而且還有繼續(xù)增長的趨勢 大有替代內(nèi)燃叉車的趨勢 1 需求總量逐年增加 叉車年需求量將在今后幾年達(dá)到 8 萬臺左右 中檔叉車 產(chǎn)品銷售量將猛增 市場競爭日趨激烈 2 電動叉車需求將迅速增加 電動叉車的迅速發(fā)展主要得益于科技的進(jìn)步 產(chǎn) 品外觀大都采用流線型設(shè)計 造型等價美觀 主要生產(chǎn)廠家實現(xiàn)了規(guī)模生產(chǎn)和零部件 專業(yè)化生產(chǎn)及裝配流水線作業(yè) 加工精度 自動化程度都提高了 在新材料 新工藝 方面最重要的體現(xiàn)是晶體管控制器 SCR 和 MOS 管 的應(yīng)用 它的出現(xiàn)使電動叉車 的使用性能得到很大的提高 從總體上說 電動叉車耐用性 可靠性和適用性都得到 顯著提高 完全可以和內(nèi)燃叉車相抗衡 3 物流熱和港口加大叉車需求 隨著國內(nèi)從政府到企業(yè)對物流的重視 物流業(yè) 的逐步升溫 對叉車市場的需求也有較大的刺激作用 物流配送現(xiàn)代化對叉車的需求 量較大 尤其是企業(yè)對物流作業(yè)效率越來越重視 以及中國港口物料搬運(yùn)的集裝運(yùn)輸 的迅速發(fā)展 必將進(jìn)一步刺激叉車市場的需求 4 叉車科技含量愈來愈高 高安全性 高可靠性和使用性能好的高水平產(chǎn)品 裝備先進(jìn)的電子技術(shù)的機(jī)電一體化的大型叉車 以及向通用化 標(biāo)準(zhǔn)化 系列化的方 向發(fā)展的變形產(chǎn)品等都是有發(fā)展前景的產(chǎn)品 電動叉車設(shè)計 6 1 4 本課題的設(shè)計目的與主要研究內(nèi)容 1 4 1 課題設(shè)計目的 叉車具有通用性強(qiáng) 機(jī)動靈活 活動范圍大等特點 在我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中 各行各業(yè)對叉車的需求量逐年增加 市場發(fā)展?jié)摿薮?叉車行業(yè)具有廣闊的發(fā)展機(jī) 遇和良好的投產(chǎn)前景 手動裝卸叉車是目前廣泛采用物料升降裝卸的工具 因此比機(jī)動叉車具有靈活性 大 使用輕便 成本低廉的優(yōu)越性 所以市場廣闊 但隨著市場的發(fā)展 人們希望降 低勞動強(qiáng)度 增加設(shè)備自動化程度 于是我們在手動裝卸叉車的基礎(chǔ)上 設(shè)計開發(fā)電 動裝卸叉車 實現(xiàn)減輕勞動強(qiáng)度 提高勞動效率 滿足市場的需求為目的 我所設(shè)計的電動叉車為載重兩噸的單級電動叉車 此車在手動裝卸叉車的基礎(chǔ)上 安裝電機(jī) 電瓶以及控制面板 控制按鈕等設(shè)備 以降低勞動強(qiáng)度 提高勞動效率等 目的 1 4 2 課題研究內(nèi)容 叉車是物料搬運(yùn)作業(yè)的重要設(shè)備 是實現(xiàn)物流機(jī)械化作業(yè) 減輕工人搬運(yùn)勞動強(qiáng) 度 提高作業(yè)效率的主要工具 隨著我國經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步 各種各樣的大小企業(yè)如雨后春筍般拔地而起 而 現(xiàn)在人們的工作一直朝著效率邁進(jìn) 在這些工業(yè)作業(yè)中少不了裝卸 搬運(yùn) 碼垛作業(yè) 還有現(xiàn)在的高消費(fèi)催生了物流這一行業(yè) 這正少不了叉車的協(xié)助 電動叉車具有能量轉(zhuǎn)換效率高 噪聲小 無尾氣排放 控制方便等優(yōu)點 在車間 倉庫 食品 制藥 微電子及儀器儀表等對環(huán)境要求較高的場合得到了廣泛的應(yīng)用 成為室內(nèi)物料搬運(yùn)的首選工具 隨著人們對環(huán)境污染危害的深刻認(rèn)識 環(huán)保已成為世界共同關(guān)注的焦點 因此 噪聲小 無廢氣排放的蓄電池叉車將成為市場的主流 另外 自動化倉儲系統(tǒng)和大型 超市的紛紛建立 也刺激了對室內(nèi)物料搬運(yùn)機(jī)械 電動叉車的需求 目前 國際上 電動叉車的產(chǎn)量已占叉車總產(chǎn)量的 40 以上 在歐美等發(fā)達(dá)國家 電動叉車所占的比 例達(dá)到 60 在中國 電動叉車所占的比例為 20 左右 電動叉車現(xiàn)已突破原來只能 用于小噸位作業(yè)的局限 逐步由室內(nèi)走向室外 市場需求逐年上升 由于上述這些電動叉車的許多優(yōu)點 從而使電動叉車有著廣闊的發(fā)展前景 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 7 第 2 章 總體設(shè)計方案 2 1 方案比較和設(shè)計選型 在選擇設(shè)計方案時我考慮了兩種叉車方案 一種是單級式電動叉車 另一種是雙 極式電動叉車 這兩種叉車的作用和功能基本上都是一樣的 都具有靈活性大 使用 輕便 勞動強(qiáng)度低 設(shè)備自動化程度較高等特點 但是雙極電動叉車與單級電動叉車相比 有很多優(yōu)點 也有一些缺點 優(yōu)點 由 于雙極電動叉車采用雙極叉車起升 在單向鏈條的作用下能達(dá)到雙倍的起升高度 一 般能達(dá)到 2 5 3 米 在車間 倉儲時能將貨物堆放到一定高度 節(jié)省存儲空間 節(jié)約倉 儲開支等 缺點 與單級叉車相比 由于其高度而使得其結(jié)構(gòu)復(fù)雜一些 自身重量要 大 靈活性不如單級裝卸叉車 綜合兩種叉車的特點和優(yōu)缺點 我選擇單極電動叉車 因為兩種叉車起升原理是 一樣的 其結(jié)構(gòu)也很相似 只要熟悉了單極電動叉車的原理 雙級電動叉車也就知道 了 而在日常生活中 使用雙極叉車的并不比單級的多 單級叉車在工廠 車間 倉 庫 車站 碼頭等地的貨物裝卸 搬運(yùn) 碼垛作業(yè)中都很常用 而雙極叉車一般只用 于要求一定高度的搬碼垛等 所以我選擇單極電動叉車 2 2 設(shè)計思路 本課題的目的在于實踐環(huán)節(jié)中 主要是針對應(yīng)用方面的設(shè)計和實用零件的選用等 在設(shè)計過程中沒有太深奧的研究內(nèi)容 也沒有太難的設(shè)計計算 主要在于對實用型設(shè) 備的校核 實用零件的計算選用等 比如如何選用電機(jī) 鏈條等 還有如何設(shè)計選用 滾輪 油缸 在選用油缸過程中 需要查很多手冊查找參數(shù) 比如油缸內(nèi)徑 軸桿徑 原始長度等 這樣就不會產(chǎn)生學(xué)到的知識用不上的情況 能夠?qū)W以致用 不但完成好 了學(xué)習(xí)任務(wù) 而且還學(xué)到了一門技術(shù) 為以后就業(yè)打下更扎實的基礎(chǔ) 2 3 本次畢業(yè)設(shè)計的設(shè)計方案 在正式設(shè)計前我根據(jù)課題制定了兩套設(shè)計方案 主要是針對設(shè)計單級還是雙極的 問題 以及在載重問題的選擇 在指導(dǎo)老師的建議下 我現(xiàn)則了單級電動叉車 因為 這種型號的叉車在生活中應(yīng)用比較廣 大眾化 整體設(shè)計主要包括以下幾個部分 機(jī)械結(jié)構(gòu) 機(jī)械傳動 動力裝置 電器設(shè)備 設(shè)計內(nèi)容包括各個裝備的由來 結(jié)構(gòu) 校核 用途等 2 4 設(shè)計進(jìn)程安排 根據(jù)上述設(shè)計的方案 本項目的主要設(shè)計工作分為以下四個階段 2 4 1 調(diào)研階段 包括調(diào)查國內(nèi)外電動叉車的發(fā)展情況 調(diào)研國內(nèi)外相關(guān)技術(shù) 研究分析現(xiàn)有叉車 的結(jié)構(gòu)性能 并進(jìn)行設(shè)計方案論證等 在此階段我主要對我所要進(jìn)行研究的單級電動 叉車進(jìn)行分析研究 初步明確了設(shè)計思路 并初步定下了設(shè)計方案 2 4 2 各個模塊的研究分析階段 本設(shè)計課題主要包括五個方面的內(nèi)容 叉車車體的整體設(shè)計與選材 電機(jī)的設(shè)計 選擇 油泵的設(shè)計計算 鏈條的選用和叉車的整體布置 電動叉車設(shè)計 8 此階段是本次畢業(yè)設(shè)計的基礎(chǔ)定型階段 只有對初始方案的不斷修正 不斷改進(jìn) 才能在設(shè)計階段事半功倍 不致最后反工 在此階段 我通過不斷的對比單級叉車和 雙極叉車的各種優(yōu)缺點 進(jìn)行比較和改進(jìn) 以及在電機(jī)的選用上 分析比較了在這種 場合中使用交流電機(jī)好事直流電機(jī) 使用交流電機(jī)就不用在叉車上安裝電瓶 可是得 經(jīng)常充電 還得購買電瓶 可是使用交流電的話 這會給使用帶來很大的不便 那樣 要移動多少距離就得要多長的電線 而且還有安全危險 在傳動方面 比較了各種傳 動方式的優(yōu)缺點 最后選用了鏈傳動 因為在叉車方面 要求安全系數(shù)比較高 不容 出現(xiàn)一次事故 而且對鏈條的選用做了詳細(xì)的設(shè)計計算選用 2 4 3 設(shè)計階段 在該階段 主要工作就是對已經(jīng)確定下來的各個模塊進(jìn)行適用性分析 主要考慮 各個模塊的力學(xué) 運(yùn)動學(xué)性能 進(jìn)行剛度和強(qiáng)度校核 并確定各個機(jī)械結(jié)構(gòu)的具體尺 寸和具體裝配方法 繪制出機(jī)械結(jié)構(gòu)零件圖 機(jī)械結(jié)構(gòu)裝配圖 油泵結(jié)構(gòu)圖 液壓原 理圖及電氣控制圖等 這是我們畢業(yè)設(shè)計中最重要的一部分內(nèi)容 2 4 4 總結(jié)階段 在設(shè)計的最后 要對自己所作的材料進(jìn)行整理 對自己所做過的研究進(jìn)行分析 完成畢業(yè)論文說明書的撰寫 修改整理機(jī)械設(shè)計圖和電氣控制圖 對設(shè)計的產(chǎn)品進(jìn)行 經(jīng)濟(jì)分析及適用性分析 2 5 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 2 5 1 機(jī)械結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)主要包括車架 龍門架 貨叉三部分 這是叉車的支撐體 相當(dāng)于人的軀體 手和腳 下面分別介紹三部分的結(jié)構(gòu)和材料構(gòu)成 車架 車架是叉車的支撐體 主要有壁厚為 10 的 10 號圓槽鋼焊接而成 地下安 裝有四個車輪 前輪為 100mm 后輪為 280mm 在距離地面 1000mm 處有一 U 型扶 手 用來推動叉車時方便扶手 龍門架 龍門架的作用是用來支撐貨叉 工作時龍門架與貨叉的后背相靠 上部 用一根長軸將兩貨叉固定在龍門架上 龍門架主要是由鋼板產(chǎn) 拼焊而成 其俯視結(jié) 構(gòu)圖如圖 2 1 所示 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 9 圖 2 1 龍門架俯視圖 貨叉 貨叉是托起貨物的構(gòu)件 其結(jié)構(gòu)如圖 2 2 所示 其材料為鍛造鋼 圖 2 2 貨叉及叉套 a 眼環(huán)式貨叉 b 鉤鉗式貨叉 c 叉套 2 5 2 傳動方面 傳動件主要有鏈條 油泵兩部分 鏈條采用并聯(lián)式的兩根鏈條并排吊著龍門架 另一端固定在叉車車架上 當(dāng)有本處于原始長度時 油泵支撐在鏈條中間 鏈條與油 泵桿之間用滾輪傳動 如圖 2 3 所示 電動叉車設(shè)計 10 圖 2 3 傳動示意圖 2 5 3 動力方面 動力件主要是指泵站 這是叉車的心臟 為叉車提供動力 由于叉車的運(yùn)動特性 要求叉車的電源為移動式的 泵站就必須選用低壓直流電機(jī) 在設(shè)計中電源我選用 12V 的低壓直流電源 泵站用型號為 MEN1 的 12V 低壓直流電機(jī) 2 5 4 電路和控制元件 在動力方面已經(jīng)講到了電源用 12V 的低壓直流電源 在工作過程中 為了方便操 作 就需要安裝必要的按鈕表盤 圖 2 4 是電動叉車的接線圖 圖 2 4 接線示意圖 由上面的接線圖可知 在叉車的電器控制設(shè)備需要 電量顯示表 充電器 12V 蓄電池 12V1 6KW 直流電機(jī) 急停開關(guān) 上升和下降按鈕 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 11 第 3 章 參數(shù)及校核計算 3 1 叉車最大起升高度起重量的確定 隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展 集裝箱運(yùn)輸?shù)娜找娣泵傲Ⅲw倉儲的廣泛應(yīng)用 貨物的高 層堆垛需要高起升的提升機(jī)械 叉車為了滿足不斷變化的社會需求 經(jīng)常要配置高起 升門架 但由于起升高度的增加對叉車的穩(wěn)定性和起升油缸穩(wěn)定性帶來影響 所以 確定最大起升高度起重量應(yīng)從叉車縱向堆垛穩(wěn)定 橫向堆垛穩(wěn)定及起升缸的壓力桿穩(wěn) 定三方面性能來綜合考慮 3 1 1 縱向堆垛穩(wěn)定性 為了能使叉車在最高起升高度安全可靠地堆放貨物 必須有一個合理的合成重心 建議在平坦場地 滿載起升至最大高度 車架垂直時 合成重心的高度與到起傾翻軸 線的水平距離之比為 7 5 1 縱向傾翻軸線為叉車前輪的接地線 如圖 3 1 所示 圖 3 1 叉車縱向堆垛穩(wěn)定性分析圖 3 1 GxQal gyh 3 2 式中 l 叉車合成重心距前橋中心線的水平距離 cm G 叉車自重 Kg x 叉車自身重心距前橋中心線的水平距離 cm Q 起升高度的起重量 Kg a 貨物重心距前橋中心線的水平距離 cm gh 叉車合成重心距地面的垂直距離 cm y 叉車自身重心距地面的垂直距離 cm 貨物重心距地面的垂直距離 cm 由式 3 1 3 2 得 17 5lGxQahgyh 3 3 電動叉車設(shè)計 12 15 2GxyQah 3 4 縱向堆垛穩(wěn)定性計算中取 30kg 10mx 450a 275ym 20hm 280l 則 153275694Q 3 1 2 橫向堆垛穩(wěn)定性 跟縱向堆垛穩(wěn)定性一樣 橫向堆垛穩(wěn)定性也必須有一個合理的合成重心 建議在 平坦場地 滿載起升至最大高度 車架后傾至最大角度時 合成重心到傾翻基準(zhǔn)平面 垂直方向的距離與其到傾翻軸線水平方向的距離之比為 6 1 對于叉車 橫向傾翻軸線 根據(jù)其傾翻階段分別有兩條 即初始的前橋外側(cè)車輪的接地面積中心與后橋鉸軸中心 的連線 到后階段的由于后橋擋塊的作用 轉(zhuǎn)變?yōu)榍皹蛲鈧?cè)車輪的接地面積中心與后 橋同側(cè)車輪接地面積中心的連線 對于叉車計算來說 特別是對滿載叉車 建議采用 前階段的傾翻軸線為計算對象較為合理 且偏于安全 如圖 3 2 所示 圖 3 2 叉車橫向堆垛穩(wěn)定性分析圖 1tanmL 式中 橫向傾翻軸線與叉車縱軸的夾角 m 叉車前輪距的一半 cm L 叉車軸距 cm 則 1sin sin ta melLlL 3 5 式中 叉車合成重心至橫向傾翻軸線的水平距離 cm l 叉車合成重心至前橋中心線的水平距離 cm r 前輪靜力半徑 r 0 95 r cm 叉車后傾最大角 1 后輪半徑 cm 為簡化算式 設(shè) cos sinvahr 3 6 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 13 sin cosahrr 3 7 則 2 1216i6ins6siGLxLGyLrxQrvv 3 8 1m35090m 5 90m 6rr 0 95 r47 m 1tan 4 3 9 4cos6 27 sin624 3v 3 10 5i0 5co750 6 121issinGLxLGyLrxQrvv 3 11 2 2639sin6 43019 43027 5193010 6i6sin6 418kg 3 1 3 起升缸壓桿穩(wěn)定性 隨著起升高度的增加 起升缸長度的增加 其本身的壓桿穩(wěn)定性問題越來越突出 因此 確定起重量時必須對其加以考慮 如圖 3 3 所示 圖 3 3 叉車起升缸壓桿穩(wěn)定性分析圖 1 首先 需算出起升缸的臨界穩(wěn)定力 由于門架起升缸的穩(wěn)定性主要受縱向彎 曲控制 建議按等截面桿 用歐拉公式計算 2 kgEIPl 3 12 式中 kgk起 升 油 缸 臨 界 穩(wěn) 定 力 活 塞 桿 彈 性 模 量 632 10 cm I活 塞 桿 截 面 的 慣 性 矩 長度折算系數(shù) 可根據(jù)門架油缸支承狀況 取 1 gl 活塞桿計算長度 cm 2 計算作用在活塞桿上的總載荷 其包括四個方面 鏈條活動分支的拉力 鏈 條固定分支的拉力 內(nèi)門架重量及門架處于垂直位置時內(nèi)外門架 間滾輪的摩擦阻力 則作用在一支活塞桿上的總載荷 P 為 電動叉車設(shè)計 14 11 2ppkqk kWGPQlGQb 3 13 式中 g起 重 量 cmql貨 物 重 心 至 油 缸 重 心 的 距 離 kgk貨 叉 架 包 括 貨 叉 重 量 l貨 叉 架 重 心 至 油 缸 的 中 心 距 離 0 8 1kW貨 叉 架 滾 輪 與 內(nèi) 門 架 之 間 的 摩 擦 系 數(shù) 可 取 cb貨 叉 架 滾 輪 中 心 距 鏈 傳 動 效 率 p內(nèi) 門 架 滾 輪 與 外 門 架 之 間 的 摩 擦 系 數(shù) 可 取 m內(nèi) 門 架 滾 輪 中 心 距 kgG內(nèi) 門 架 重 量 3 當(dāng)油缸負(fù)載力超過穩(wěn)定臨界力 時 已不能維持原有軸線狀態(tài)下的平衡而喪 失穩(wěn)定 所以 液壓缸的穩(wěn)定條件為 kPn 3 14 式中 穩(wěn)定性安全系數(shù) 一般取 2 4 n此處以取 3 來計算起重量 Q 2 11 3 2ppkqk kq WGEIQlCQlb 2 2 112ppkk kqqqkpll lb 3 15 將從上述 3 個方面所求的結(jié)果進(jìn)行比較 應(yīng)去其中最小值作為所要計算的叉車做 大起升高度起重量 45cmql 10kCg klcm 0 1kW 5kbcm 0 95 pW 8PG 622 754Id 3 16 262 10 0 1 950 10 958 3 45 24 Q 96 7kg 綜合上述計算 橫向堆垛穩(wěn)定裕度較大 縱向堆垛最不穩(wěn)定 這就要求車架的結(jié) 構(gòu)性能要絕對的好 油缸壓桿穩(wěn)定也較為薄弱 所以最大起升高度的起重量應(yīng)確定為 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 15 1696kg 由于機(jī)械校核可以有一定的活動量 因為在計算時所給的安全系數(shù)一般比事 實上要大很多 所以該車承載兩噸是符合要求的 3 2 各結(jié)構(gòu)的校核設(shè)計計算 如圖 3 4 所示 車架體的受力可以簡化為兩固定簡支梁的受力分析 圖 3 4 車架受力分析圖 上圖中 a 330mm b 850mm l 1180mm 由材料力學(xué)知識可算得 A 點的支反力為 19608514 6AFbRNl B 點的支反力為 3Ba AC 段的剪力為 148 6ACQ BC 段的剪力為 5B 梁的最大彎矩為 9035469maxFbMNml M 4659N m 則可畫出受力的彎矩剪力圖 3 5 3 6 A C B 圖 3 5 車架受力彎矩圖 電動叉車設(shè)計 16 圖 3 6 車架受力剪力圖 由上圖可知 在整個受力過程中 C 點的受力最大 因此只要校核 C 點的受力情 況 下面計算一下 C 點的最大拉應(yīng)力和最大壓應(yīng)力 圖 3 7 為 C 點的拉壓受力情況圖 圖 3 7 車架截面拉壓受力圖 查閱 材料力學(xué) 附錄可得 1 52myc 4 81523 nycm 425 6yIc 且由上面算得 4659maxMN 則 C 8y 69 07 mtaxMMPaI 3n 45 2159 6cx 對于標(biāo)準(zhǔn)的和專用的機(jī)械零部件 其許用應(yīng)力與安全系數(shù)常常有比較成熟的推薦 值 但對于非標(biāo)準(zhǔn)的或特殊的 或?qū)ζ潴w積或尺寸無嚴(yán)格限制的機(jī)械零部件 其許用 應(yīng)力 與安全系數(shù) S 常需要設(shè)計者自己選取 工作應(yīng)力 與許用應(yīng)力 的一半關(guān)系為 cp 3 17 工作應(yīng)力 WK 3 18 許用應(yīng)力 cmaxS 3 19 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 17 查閱機(jī)械設(shè)計手冊 P1 113 中的表 1 1 89 可知在汽車燈機(jī)械行業(yè)中帶載平穩(wěn)起動時 的載荷系數(shù) 的值為 1 2 1 5 此時取 1 5c 968 53MPa 安全系數(shù) S 應(yīng)當(dāng)綜合載荷確定的準(zhǔn)確程度 材料性能數(shù)據(jù)的可靠性 所用的合理性 加工裝配 精度以及所設(shè)計的零部件的重要性等來確定 在這用部分系數(shù)法來進(jìn)行計算 它對安 全系數(shù)有影響的因素分別用一個分系數(shù) 表示 這部分系數(shù)的乘積極為安全 系數(shù) 123 S 3 20 1 S零 部 件 的 重 要 程 度 取 為2 材 料 的 可 靠 性 取 為3 材 料 的 可 靠 性 取 為 則安全系數(shù)為 123 1 376S 已知車架的材料為 Q235 號鋼 則可知 25MPa 由上式可知 9 pc 且已知 89 53 則 cp 3 21 比較上式可知車架材料強(qiáng)度符合要求 電動叉車設(shè)計 18 第 4 章 電動傳動 4 1 電動機(jī)功率大小的選定 4 1 1 選擇直流電動機(jī)的原因 直流電動機(jī)是將直流電能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的旋轉(zhuǎn)電機(jī) 還可以作其他特殊的用 途 直流電動機(jī)具有以下優(yōu)點 1 優(yōu)良的調(diào)速特性 調(diào)速平滑 方便 調(diào)速范圍廣 2 過載能力大 能承受頻繁的沖擊負(fù)載 3 可實現(xiàn)頻繁的無級快帶起動 制動和反轉(zhuǎn) 4 能滿足生產(chǎn)過程自動化系統(tǒng)各種不同的特殊要求等特點 其制造成本和維護(hù) 工作量一般來說雖比交流電動機(jī)大 但交流電動機(jī)的調(diào)速性能至今好不能與直流電動 機(jī)的相比 因而直流電動機(jī)在需要廣調(diào)速的場合要求有特殊運(yùn)行性能的自動控制系統(tǒng) 中 一直占有突出的地位 被廣泛應(yīng)用于冶金礦山 交通運(yùn)輸 紡織印染等工業(yè) 直流發(fā)電機(jī)能提供無脈動的電力 其輸出電壓便于精準(zhǔn)的調(diào)節(jié)和控制 它的主要 用途之一是作為某些重要的直流電動機(jī)的電源 使其獲得較好的換向性能 它還能滿 足直流和同步電機(jī)勵磁系統(tǒng)的不同要求 并可用于電化工業(yè)中作為電解 電鍍的低壓 大電流直流電源 隨著可控硅整流電源的廣泛應(yīng)用和日益完善 及其在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上 的顯著優(yōu)點 一方面在許多領(lǐng)域中取代了直流發(fā)電機(jī) 另一方面卻進(jìn)一步擴(kuò)大了直流 電動機(jī)的應(yīng)用范圍 但直流發(fā)電機(jī)在某些領(lǐng)域中如真空冶煉工業(yè)和無交流電網(wǎng)且又需 要直流電源的場合等 仍由一定的重要性 4 1 2 電機(jī)功率的選用 本課題設(shè)計的電動叉車為載重兩噸的單級叉車 由于使用兩根鏈條并聯(lián)使用 則 每根鏈條上所受的拉力為一噸 根據(jù) 受力平衡可算得油缸的受力為 F 39200N 液壓缸所做的功為 W FS J 4 1 功率為 WFSNvtt 4 2 由于 F pA QvA 代入上式得 p 4 3 根據(jù)泵站與液壓缸之間的功率傳遞關(guān)系可得 泵站功率為 612pN 4 4 液壓缸總功率由以下效率組成 1 機(jī)械效率 m 由活塞及活塞桿密封處的摩擦阻力所造成的摩擦損失 在額定 壓力下 通常可取 0 95 2 容積效率 v 由各密封件泄露所造成 如前述 通常取活塞密封為彈性材料 時 v 3 作用力效率 v 當(dāng)排油直接回油箱時 1v 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 19 4 液壓缸的總效率 0 91 tmvt 選取泵站電動機(jī)的轉(zhuǎn)速為 v 1500r m 排量為 q 2 2cc r 則泵站的流量可算得 為 3 152 L minQq 壓力強(qiáng)度為 36249 810 57106FPPaS 由以上公式可計算得泵站的功率為 65 12 570 1 769pNKW 查閱主流電動機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)表 我選用型號為 MC2 V1B F3 PG MEN T05 F1 F2 的直流電壓電動機(jī) 其主要參數(shù)如下所示 直流電動叉車用泵站 型 號 MC2 V1B F3 PG MEN T05 F1 F2 技術(shù)參數(shù) 電 機(jī) 12V 1 6KW DC 壓力范圍 50 200bar 排 量 2 2cc r 下降截流閥 3L min 電磁閥電壓 12V DC 油 箱 5L 4 1 3 蓄電池的有關(guān)說明 在電動叉車中 前面已經(jīng)提到 由于其運(yùn)動特性 所以在選擇直流的同時 還要 選擇電壓低的電機(jī) 在這我選用 12V 的電瓶作為電源 在這一并題一下蓄電池的使用 與維護(hù) 蓄電池的正確使用 配用硅整流發(fā)電機(jī)的叉車 蓄電池必須負(fù)極搭鐵 絕對不能 弄錯 否則會燒壞硅整流發(fā)電機(jī)的二極管而損壞發(fā)電機(jī) 蓄電池隔板有木板 塑料隔 板和玻璃纖維隔板等 它安裝在正負(fù)極板之間 防止正負(fù)極板相碰而產(chǎn)生短路 電解 液密度對蓄電池工作影響很大 當(dāng)密度增大時 電解液的冰點降低 解凍危險減小 但密度多大 電解液粘度增大 滲透困難 且還會使木隔板加速炭化 極板硫化 縮 短其壽命 使用時 可根據(jù)不同條件來選擇不同密度電解液 蓄電池的維護(hù) 叉車蓄電池是一種可逆性的直流電源 可以反復(fù)充電 放電 所 以成為二次電池 充電過程中實將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 儲存起來 放電過程則是將化學(xué) 能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?蓄電池最好經(jīng)常處于充足電狀態(tài) 凡使用過的每月最好補(bǔ)充一次 存 放期不宜過長 避免長期擱置 蓄電池的充電狀態(tài)可根據(jù)電解液密度和端電壓來判斷 用高率放電計測量蓄電池在大電流 接近起動機(jī)起動電流 放電時的端電壓 可準(zhǔn)確 判斷蓄電池的放電程度 一般技術(shù)良好的蓄電池 用高率放電計測量時 單格電壓應(yīng) 電動叉車設(shè)計 20 在 1 5V 以上 并在 5 秒鐘內(nèi)保持平穩(wěn) 否則表示該單格電池放電過多或有故障 應(yīng)進(jìn) 行補(bǔ)充或更換 常見儲存蓄電池早期損壞多發(fā)生在冬夏兩季 冬季氣溫低 蓄電池中電解液擴(kuò)散 或流動遲緩 因而其效率降低 顯得電力不足 若起動困難而連續(xù)使用 蓄電池快速 放電 由此導(dǎo)致電壓下降 容量降低 極板損壞 夏天氣候干燥 電解液蒸發(fā) 而且 消耗過快 如果加之發(fā)電機(jī)端電壓調(diào)的過高 經(jīng)常會出現(xiàn)過充電 過充電電流越大 時間越長 電解液消耗量越大 液面高度下降越快 液面過低 使極板上部暴露在空 氣中而產(chǎn)生氧化 因此需要做到勤檢查 勤調(diào)整 勤維護(hù) 才能保持蓄電池的良好技 術(shù)狀況 在叉車使用中 對蓄電池的要求較高 必須定期強(qiáng)制維護(hù) 檢修時必須嚴(yán)格遵守 工藝規(guī)范 使用時應(yīng)注意放電電流不能過大 以免極板彎曲活性物質(zhì)脫落 使容量降 低 電壓下降而產(chǎn)生早期損壞 發(fā)電機(jī)的調(diào)節(jié)器應(yīng)按規(guī)定調(diào)整 不能隨意將電壓調(diào)高 以免隔板受到腐蝕 縮短其使用壽命 4 2 傳動鏈的選用 4 2 1 鏈條介紹及型號的選擇 鏈條式現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備傳動的重要元素 它具有以下優(yōu)點所以才被廣泛使 1 運(yùn)動平穩(wěn) 傳動靈活 工作安全可靠 2 鏈條鏈輪間無相對運(yùn)動 在給定的彎曲半徑范圍內(nèi) 不會產(chǎn)生彎矩和扭轉(zhuǎn)變 形 3 結(jié)構(gòu)簡單 輕巧 節(jié)省傳動空間 易拆裝 易維修 4 造型新型 外形美觀 套筒滾子鏈由外鏈板 1 內(nèi)鏈板 2 銷軸 3 套筒 4 和滾子 5 等組成 其結(jié)構(gòu)已經(jīng) 標(biāo)準(zhǔn)化 其規(guī)格 基本參數(shù)和尺寸見 簡明機(jī)械設(shè)計手冊 套筒滾子鏈分 A B 兩 個系列 A 系列用于高速和重要傳動 B 系列用于一般傳動 鏈傳動一般適用于傳遞 功率小于 100KW 傳動比 I 7 鏈速 v 15m s 圖 4 1 為鏈條示意圖 圖 4 1 鏈條示意圖 設(shè)計鏈傳動時的原始數(shù)據(jù) 一般式傳動的用途 工作情況原動機(jī)類型 傳遞的功 率和鏈輪轉(zhuǎn)速以下及傳動的空間尺寸要求等 按傳動失效形式不同 設(shè)計計算分為 v 0 6m s 的中 高速鏈傳動 按功率曲線計算和 v 0 6m s 的低速鏈傳動按靜強(qiáng)度計 算 對 v 0 6m s 的低速鏈傳動 鏈條的主要失效形式為過載時拉斷破壞 設(shè)計時根 據(jù)已知條件 初選鏈條型號 然后按抗拉靜力強(qiáng)度條件計算安全系數(shù) 148AQsKF 4 6 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 21 在這根據(jù)鏈條設(shè)計的條件初定鏈條型號為 16A 基本參數(shù)和尺寸如圖 4 3 和表 4 1 所示 圖 4 3 鏈條結(jié)構(gòu)尺寸示意圖 表 4 1 選用鏈條的結(jié)構(gòu)尺寸 4 2 2 鏈條的受力驗證 鏈條所受最大負(fù)重為 2 噸 因而初步選用型號為 16A 的鏈條 其結(jié)構(gòu)師采用并聯(lián) 的方式并行兩根相同的鏈條 每根鏈條上的受力為 1 噸 按抗拉靜強(qiáng)度條件安全系數(shù) 1AQsKF 4 7 式中 Q 極限拉伸載荷 由上表得 Q 56 7KN 根據(jù) 簡明機(jī)械設(shè)計手冊 P187 由表 9 3 差得鏈條傳動在一般工程機(jī)械中為中 等沖擊 工作情況系數(shù) 3A 21 51 5t vFR 4 8 在 2 噸電動叉車中 m 約為 1 噸 取 0 6m s R 取 30mm 則 326 70S4 1 5 S 4 5512 4 且 S 8 所以選擇 16A 型號的鏈條合適 電動叉車設(shè)計 22 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 23 第 5 章 叉車總體布置 5 1 總體設(shè)計的概述 方案設(shè)計的任務(wù) 是根據(jù)設(shè)計任務(wù)的要求及調(diào)查的結(jié)果來確定整機(jī)的結(jié)構(gòu)形式 主要的整機(jī)性能和外形尺寸 以及主要的配套件 如發(fā)動機(jī) 液壓件 輪胎等 并進(jìn) 行初步計算 最后要論證其可行性 技術(shù)設(shè)計的任務(wù) 是按方案設(shè)計所給的性能參數(shù)和控制尺寸及各配套件 對各主 要系統(tǒng)及總成繪制更詳細(xì)的構(gòu)造圖 并作進(jìn)一步的工藝探討與設(shè)計計算 實際上也是 進(jìn)一步論證總的方案是否完全可行 在一些情況下 就現(xiàn)在又條件確實無法達(dá)到方案 所定的要求是 可以靠了靠其修改原方案給定的結(jié)構(gòu)形式與參數(shù) 但必須經(jīng)過一定手 續(xù) 經(jīng)審查通過的技術(shù)設(shè)計 包括其構(gòu)造與參數(shù)和主要尺寸 就是施工圖設(shè)計的依據(jù) 施工圖設(shè)計的任務(wù) 是根據(jù)方案設(shè)計和技術(shù)設(shè)計規(guī)定的各項要求來完成設(shè)計任務(wù) 包括設(shè)計非標(biāo)準(zhǔn)的零部件的圖紙 選用標(biāo)準(zhǔn)的零部件和配套件以及計算說明書與 有關(guān)文件 5 2 重心與整機(jī)性能的關(guān)系 所謂整機(jī)設(shè)計 一般地說就是方案設(shè)計中的幾個主要問題 如牽引特性 制動特 性 穩(wěn)定性 通過性 舒適性等 重心位置對叉車的主要性能 牽引特性 制動特性及穩(wěn)定性等都有重大影響 而且 在設(shè)計之初 計算中和試驗都必須使用 叉車的自重及其位置對于一些舊有車型的改進(jìn)設(shè)計來說 可以方便地取得 而且 比較準(zhǔn)確可靠 但對一臺新車設(shè)計就缺少這些資料 為此不得不根據(jù)與之相近的其它 車型的資料來估計 但更多的是借助于公式計算 01 4 2 5SRGG 5 1 0 8 17800N 式中 0 N叉 車 自 重 的 重 力 G叉 車 額 定 起 重 量 的 重 力 mS載 荷 中 心 距 R前 輪 半 徑 1軸 距 上式是一句承載叉車后橋負(fù)擔(dān)總重力的 10 而導(dǎo)得的 作為估計我們可認(rèn)為是在 靜立狀態(tài) 如圖 5 1 所示 不難根據(jù)力矩平衡條件導(dǎo)得 電動叉車設(shè)計 24 圖 5 1 預(yù)定重心位置 上述自重重量及重心位置是估計用的 在設(shè)計進(jìn)行到一定階段 有了各總成或部 件的細(xì)致構(gòu)造 取得其計算重量 可進(jìn)行各種整機(jī)性能校核 這時不能再用估計值 而應(yīng)使用其計算值 計算方法如下 以靜立情況為例 如圖 5 2 所示 圖 5 2 重心位置確定 其自重重力 G 為 0 11 4 2 5ni iSRGG 5 2 式中 i n 各部件或總成的重力 n 被劃分成的部件或總成總數(shù) 重心的水平位置 即距前軸的距離 iS1niiGS 5 3 式中 iS第 i 個總成或部件距前軸的距離 重心的高度位置 即距地面的距離 0h 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 25 10inGh 5 4 式中 ih 第 i 個總成或部件距前軸的高度 運(yùn)行狀態(tài)的自重重心位置可效仿上述方法求出 計算出的重心位置 也不完全準(zhǔn)確 在對已有的叉車進(jìn)行試驗與性能分析時 需 要準(zhǔn)確的自重重心位置 為此必須進(jìn)行實際測量 取靜立狀態(tài) 如圖 5 3 所示 a 稱軸線 b 稱軸載轉(zhuǎn)移 圖 5 3 稱量法測量重心位置 首先在地榜上稱出自重重量 然后使一個車軸在地榜上 另一車軸在地面進(jìn)行稱 量 所稱得的讀數(shù)就是位于地榜上的車軸的負(fù)荷 分別對前軸及后軸進(jìn)行這樣的稱量 即可得出前后軸分擔(dān)的車重重力 jG和 s 即可求得自重重心的水平位置 0iS 00 148 7013 2iisS 式中 重力單位 N 距離單位為 mm 為求得叉車重心高度位置 必須再次稱量 將前軸置于地榜上 將后輪墊高或抬 起 使車縱向傾斜 約 20 度 即可稱出叉車后輪被抬起后橋分擔(dān)的車重力 fG 于是按 下式可計算重心高度位置 0h 0 cotiffffSGRGtg 5 5 1483971 0 4538 1970tan28tan2 2 m 式中 fR r分別為叉車抬起后前后車輛的靜力半徑 為避免誤差 一般應(yīng)進(jìn)行多次測量 取其平均值進(jìn)行計算 電動叉車設(shè)計 26 若把整個叉車看作一個缸體 則后輪抬高引起的重心位置的變化對自重在前后軸 上的分配 也就是前后橋上的負(fù)荷有確定的影響 這個影響反映在稱量的結(jié)果上 因 而可據(jù)其差異算出重心的高度位置 5 3 總體設(shè)計中涉及的整機(jī)特性 在 JB3300 83 平衡重式叉車整機(jī)試驗方法 中規(guī)定的行駛性能試驗與動力性能試 驗 試驗內(nèi)容如下 1 滑行試驗 滑行試驗的目的在于通過測得的滑行減速度 然后經(jīng)換算得到滑行阻力系數(shù) 即 滾動阻力系數(shù) 其方法是用空載叉車以規(guī)定的初速 v 15km h 開始滑行 測與滑行 相接的兩段規(guī)定距離 s 各 10m 所需時間 1t及 2 單位為 2s 再用下式即可算出滑行 減速度 ja及滑行阻力系數(shù) sf12 jsstt 5 6 0 057 而 f 9 8ja 0 005 2 直線行駛試驗 直線行駛試驗的目的在于通過蛇行現(xiàn)象的大小來檢查轉(zhuǎn)向系統(tǒng)維持直線行駛穩(wěn)定 性的好壞 方法是讓空載叉車以規(guī)定速度 15 20km h 司機(jī)放開方向盤作直線行駛 并以車尾中所裝噴水針向地面噴水留下行駛軌跡 如圖 5 4 所示 圖 5 4 形式軌跡測定 3 測定各檔最大行駛速度 對空載及滿載以及各檔位分別逐次進(jìn)行測定 方法是測定以最大速度通過規(guī)定距 離 s 50m 所用時間 t 單位 s 為使叉車能達(dá)到最大速度 允許有一段助跑距離 用 所得數(shù)據(jù)及下式可算出以 km h 最大車速max3 6 5097sVt 18 5km h 4 最小穩(wěn)定車速 最小穩(wěn)定車速的測定方法是以標(biāo)準(zhǔn)載荷行駛狀態(tài)的叉車 在直線跑道上選定的長 為 50m 的兩段上 這兩段的間距為 40 50m 用各檔行駛 以穩(wěn)定的最小車速駛?cè)氲?常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 27 一測量段 測其以均勻速度通過此段的時間駛出后快速塌下發(fā)動機(jī)油門 發(fā)動機(jī)不應(yīng) 熄火 傳動系不應(yīng)顫動 加速至最大車速 再減至穩(wěn)定的最低速度 駛?cè)氲诙y量段 測出在該速度下勻速通過的時間 駛出后迅速塌下油門讓車加速至最大車速 掉頭后 重復(fù)上述試驗測出 用測定的四個結(jié)構(gòu)按下式計算 minV 單位為 km h min12943 6 sVtt 5 7 50 18k h 5 各檔加速特性 標(biāo)準(zhǔn)載荷行駛狀態(tài)的叉車 以最小穩(wěn)定速度勻速通過 30m 測初速度區(qū)段 到達(dá)加 速試驗起點處時快速塌下油門 加速到最大車速 用第五輪儀記錄通過 200m 路段的加 速過程 并將試驗結(jié)果繪出車速 加速時間曲線及車速 加速行程曲線 6 連續(xù)換擋加速性能 ?？吭诩铀僭囼炂瘘c上 處于標(biāo)準(zhǔn)載重行駛狀態(tài)的叉車 從起步開始即以最佳速 度換擋 直達(dá)到最大車速為止 整個過程應(yīng)用最大速率加速 并用第五輪儀記錄加速 過程 并繪出在此情況下的車速 加速時間曲線及車速 加速行程曲線 7 各檔牽引特性試驗 在被試叉車與負(fù)荷拖車之間安裝拉力傳感器 標(biāo)準(zhǔn)載荷的叉車以最大車速行駛 穩(wěn)定后 用負(fù)荷拖車加載 使叉車車速平穩(wěn)下降 直至最小車速 用最小車速 用儀 器記錄整個試驗過程 繪出車速 掛鉤牽引力特性曲線 8 最大掛鉤引力 試驗裝置與行駛狀態(tài)同前一試驗 但叉車以最低檔最大速度行駛 穩(wěn)定后 用負(fù) 荷車加載 使車速平穩(wěn)下降 直至發(fā)動機(jī)熄火或驅(qū)動輪完全滑轉(zhuǎn)為止 用儀器記錄整 個牽引