关于设计一台液压叉车系统.doc

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液压与气动技术
课程设计说明书

设计题目： 设计一台叉车液压系统

设计者姓名
设计者学号
指导老师

三江学院
2015 年12 月24日

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第一章 工况分析
1.1 液压参数
液压缸行程1750mm，活塞杆直径变为75mm，查液压工程手册或参考书，此时取活塞直径为80mm，于是，该液压缸的有效作用面积为：
Ar=πd2/4=5.02*10-3m2

由于液压缸所需输出的功保持不变，所以液压输出的作用力变为叉车额定负载的两倍，即：
Fl=2Gg=29400N

液压系统所需的工作压力为：Pn=Fl/Ar=5.86MPa

取起升液压缸的工作压力为14mPa，该工作压力对于液压系统来说属于合适的工作压力，因此起升液压缸可以采用这一参数。

在由动滑轮和链条组成的系统中，起升液压缸的最大运动速度是叉车最大运动速度是叉车最大运动速度（0.48m/s）的一半
Vmax=V1/2=240mm/s
于是：q=ArVmax=1.2*10-3m3/s=72L/min
此时，起升液压缸活塞移动1.5m，叉车货叉和门架移动3m。

1.2 工况分析：
工况分析

负载
F=2Gg=2*1500*9.8=29400N

最大静摩擦力
Fj=2fiGg=0.19*29400=5586N

最大动摩擦力
Fd=2fdGg=0.08*29400=2352N

上升启动时
F1=F+Fj=29400+5586=34986N

上升稳定运动
F2=F+Fd=29400+2352=31752N

下降稳定运动
F3=F-Fd=29400-2352=27048N

速度分析

上升速度V1
V1=0.5*480=240MM/S

下降速度V2
V2=0.5*350=175MM/S

时间
t平均=0.5*t=0.0625s

上升时加减速时段位移
s1=0.5*v1*t平均=7.5mm

下降时加减速时段位移
s2=0.5*v2*t平均=5.47mm

液压缸缸的行程
L=1650mm

液压缸的有效作用面积
A=3.14/4*d*d=0.00502M^2

液压系统的工作压力
P=F/A=29400/0.00502=5.86MP

工况

负载组成

负载值
液压缸加速上升
0--F+Fj--F+Fd
0--34986--31752
液压缸匀速上升
F+Fd
31752
液压缸减速上升
F+Fd--F
31752--29400
液压缸加速下降
F--F-Fd
29400--27048
液压缸匀速下降
F-Fd
27048
液压缸减速下降
F-Fd--0
27048--0
工况分析

1.3 负载图和速度图的绘制

图1-1 负载行程图

图1-2 速度行程图

第二章 拟定液压系统原理图

2.1 起升回路的设计：
为了防止液压缸因重物自由下落，同时起到调速的目的，起升回路的回油路中必须设置背压元件，以防止货物和货叉由于自重而超速下落，即形成平衡回路，为实现上述设计目的，起升回路可以有两种方案，分别采用液压单向阀的平衡回路设计方案以及采用特殊流量调节阀的设计方案。（采用方案二）

图2-1 方案二

2.2 倾斜回路的设计：
采用两个并联的液压缸作执行元件，两个液压缸的同步动作是通过两个活塞杆同时刚性连接在门架上的机械连接方式来保证的，以防止叉车发生扭曲变形，更好地驱动叉车门架的倾斜或复位。为防止货叉和门架在复位过程中由于货物的自重而超速复位，从而导致液压缸的动作失去控制或引起液压缸进油腔压力突然降低，因此在液压缸的回油管中应设置一个背压阀。一方面保证倾斜液压缸在负值负载的作用下能够平稳工作，另一方面也可以防止由于进油腔压力突然降到低于油液空气分离压甚至饱和蒸气压而在活塞另一侧产生气穴现象。

图2-2 倾斜系统原理图

2.3 方向控制回路的设计：
采用多个普通的三位四通手动换向阀，分别对系统的多个装置进行方向控制，本实例采用两个三位四通手动换向阀分别控制起升液压缸和倾斜液压缸的动作。本设计实例叉车工作装置液压系统拟采用普通的三位四通手动换向阀控制方式，用于控制起升和倾斜装置的两个方向控制阀均可选用标准的四通滑阀。
图2-3 普通换向阀控制方式

2.4 液压阀的选择：
表2-1 液压阀型号及技术参数
序号
元件名称
流量L/min
最高使用压力/MPa
型号
1
三位四通手动换向阀5
100
31.5
4WMM6T50
2
单向阀11
76
21
DT8P1—06—05—10
3
溢流阀3
120
31.5
DBDH6P—10/200
4
单向阀12
10
21
DT8O1—02—05—10
5
流量调节阀7
67
31.5
VCDC—H—MF(G1/2)
6
三位四通手动换向阀6
30
25
DMG—02—F—10
7
溢流阀4
12
21
C175—02—F—10
8
背压阀和防气穴阀8
120
31.5
MH1DBN 10
P2—20/050M

2.5 液压泵的选择：
假定齿轮泵的容积效率为90%，电动机转速为1500r/min，则根据前面的计算结果，液压泵的排量可计算为
Dreql=72000/0.9*1500=53.3立方厘米/rev
根据查表，选择排量为55.1立方厘米/rev的齿轮泵
在满负载条件下（电动机转速1500r/min，容积效率90%）的实际流量为
Q1=55.1*0.9*1500/1000=74.4L/min
在半负载条件下（电动机转速为1550r/min，容积效率93%）的实际流量为
Q2=55.1*0.93*1550/1000=79.4L/min
可以满足设计要求
电动机的选择:
为减小叉车工作装置液压系统的尺寸，简化系统结构，双联液压泵可以有发动机直接驱动。在叉车工作过程中，为保证工作安全，起升装置和倾斜装置通常不会同时工作，又由于起升装置的输出功率要远大于倾斜装置的输出功率，在选择驱动电动机时只要能够满足起升装置供油的大流量液压泵的功率要求就可，在最高工作压力下达流量液压泵的实际输出功率为
P=pq1=5860000*74.4/60*1000=7.27kw
齿轮泵的总效率（包括容积效率和机械效率）通常在80%--85%之间，取齿轮泵的总效率为80%,所需的电动机功率为 P=p/0.8=7.27/0.8=9.09kw

2.6管路的选择：
根据上文中给出的液压管路流速推荐范围，假定液压泵排油路的速度为5m/s,液压泵吸油管路的流速为1m/s。在设计过程中也应该注意，液压系统管路的速度为1m/s，在设计过程中也应该注意，液压系统管路中油液的流动速度也会受到油路和装置工作条件，功率损失，热和噪声的产生以及振动等各方面因素的影响。
按照半载工况，大流量泵排油管路中流过的最大流量为：Q=79.4L/min
则管道的最小横截面积为：A=79.4*1000/60*5=265mm^2
由A=πD^2/1得：D=18.4mm

所以选择通径为 20 mm的管路。
大流量泵吸油管路中流过的最大流量为液压泵的理论流量，即 55.1*1500/1000=82.7L/min,
则管道的最小横截面积为：A=82.7*1000/60=1378.3mm^2
于是有：D^2=4*1378.3/π=1755.8mm^2
即：D=41.9mm
所以选用通径为 50mm 的油管作为大流量泵的吸油管。

2.7油箱的设计：
油箱的有效容积为： V有效=aqv,
已知双联泵总理论流量为qv= 82.7+6 =88.7 L/min ,
对于行走工程机械，为减小液压系统的体积和质量，在计算油箱的有效容积取a= 2 。
因此有： V有效=2*88.7=177.4L

油箱整体容积为V=V有效/0.8= 221.8L
查液压泵站油箱公称容积系列，取油箱整体容积为 250L
如果油箱的长宽高比例按照1：1：1设计，则计算得到长宽高分别为a=0.7m,b= 0.7m，c=0.7m 。

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