叉车工作装置液压系统设计

叉车工作装置液压系统设计1提升装置的设计根据设计条件，要提升的负载为2100kg，因此提升装置需承受的负载力为：Fl = mg =2100 9.81 =20600 N为减小提升装置的液压缸行程，通过加一个动滑轮和链条（绳），对装置进行改进，如图1所示。图1提升装置示意图由于链条固定在框架的一端，活塞杆的行程是叉车杆提升高度的一半，但同 时，所需的力变为原来的两倍（由于所需的功保持常值，但是位移减半，于是负 载变为原来的两倍）。即提升液压缸的负载力为2 Fl = 41200 N如果系统工作压力为100bar，则对于差动连接的单作用液压缸，提升液压缸 的活塞杆有效作用面积为2F|P41型 10100= 41.2 10m2 * 4m2PsFAr4120038.5 10-=107bar当工作压力在允许范围内时，提升装置最大流量由装置的最大速度决定。 在 该动滑轮系统中，提升液压缸的活塞杆速度是叉车杆速度（已知为0.2m/s）的一半， 于是提升过程中液压缸所需最大流量为：q = AVmax - 38.5 10，0.1 mAr41.2 10*/sq = Arvmax = 23.1 l/min2系统工作压力的确定系统最大压力可以确定为大约在110bar左右，如果考虑压力损失的话，可以 再稍高一些。3倾斜装置的设计倾斜装置所需的力取决于它到支点的距离，活塞杆与叉车体相连。因此倾斜 液压缸的尺寸取决于它的安装位置。安装位置越高，即距离支点越远，所需的力 越小。倾斜装置示意图T =7500 N.m,因此倾斜装置所需的作用力F图2假设r =0.5m，倾斜力矩给定为 为：750015000 N0.5如果该作用力由两个双作用液压缸提供，则每个液压缸所需提供的力为7500N。如果工作压力为100bar，则倾斜液压缸环形面积Aa为：A F 二750010 7.510*m2p 100由于负载力矩的方向总是使叉车杆回到垂直位置，所以倾斜装置一直处于拉 伸状态，不会弯曲。假设活塞直径D=40mm,环形面积给定，则活塞杆直径可以用如下方法求出。Aa V（D2d2）4d =0.025 m为了保证环形面积大于所需值，活塞杆直径必须小于该计算值，取 d = 0.022m，则环形面积为：.2222_64 2Aa（D -d ）（40 -22 ） 10 =8.77 10_m44倾斜机构所需最大压力为：F 75005p4 =85.5 10 Pa =85.5 barAa 8.77 10而液压缸工作压力为110bar，因此有足够的余量。倾斜系统所需的最大流量出现在倾斜液压缸的伸出过程中，此时液压缸无杆腔充满液压油，因此应按照活塞端部一侧计算，活塞面积用如下公式计算：ApD20.042=12.6 X 0-4 m2p 44倾斜装置所需最大速度给定为2ds,先转换成弧度制，然后再转换成线速度：2兀丫 二 2deg/s = 2 rad /s = 0.0349rad /s360V = r 二 0.0349 0.5 = 0.0175m/s因此，两个液压缸在伸出过程中所需的流量为：u3q2=2Apv=2 12.6 100.0175= 0.43981 m/s = 2.6 l/min倾斜装置需要走过的行程为：20S = 0.50.175m180综上，两个倾斜液压缸的可选尺寸为 40/22mm/mm，行程为200mm。4油路设计对于提升工作装置，单作用液压缸就能够满足工作要求，因为叉车体的重量 能使叉车杆自动回到底部。液压缸不必有低压出口，高压油可同时充满活塞环形 面和另一面（构成差动缸），由于活塞两侧面积的不同而产生提升力。为减少管 道连接，可以通过在活塞上面钻孔实现液压缸两侧的连接。倾斜装置通常采用两个液压缸驱动，以防止叉车杆发生扭曲变形。行走机械液压系统中通常采用中位卸荷的多路换向阀（中路通）控制多个液压缸的动作，如图3所示。 HW 亠一亠-亠-1PT图3中位卸荷的多路换向阀（中路通）控制的液压系统也可采用另一种稍有不同的双泵供油方案， 先确定基本油路组成，然后再加 入安全装置，如图4所示。注意前述大部分计算过程对所有油路设计方案都适用，包括引入中通多路换 向阀的设计。提升和倾斜两个装置都需要通过比例控制阀来控制， 比例阀由手动操纵杆和 对中弹簧来操纵。液压系统原理图中还应增加液压泵，油箱和两个溢流阀以保证 安全，溢流阀可以用于调节供油压力的大小。由于提升和倾斜两个工作装置的流量差异很大但相对都比较小，因此采用两个串联齿轮泵比较合适。大齿轮泵给提升装置供油，小齿轮泵给倾斜装置供油。 齿轮泵与中通比例换向阀相连，当系统不工作时，两个泵处于卸荷状态，这样可 以提高系统的效率。JIZZT升JJ 捉液XI.图4双泵供油方案的液压系统另外，用于提升装置的方向控制阀可选用标准的四通阀，其B 口应该与油箱相连不应堵塞。这样，当叉车杆处于下降状态，泵卸荷时，液压油可以直接流 回油箱，有利于提高系统效率。基本油路确定后，油路还不能正常工作，因为没有安全保护装置，也没有调 节流量（为限制负载下降速度而流出液压缸的流量） 的装置。可以通过引入一个 安全阀，从而在负载下落时限制负载下落速度来解决这个问题， 也可以在每个进 油路上加一个单向阀，防止油液倒流。因为存在负值负载（与活塞运动方向相同的负载），所以倾斜系统的回路设 计稍微有所不同。上述回路设计过程中，应对如下两个问题加以注意：1环形面一侧一直处于增压状态，有可能通过方向阀产生泄漏；2防止在活塞另一侧产生气穴现象（设置防气穴阀）。5液压阀的选择所有液压阀通过的流量至多为 23.1l/min，所以阀的尺寸很小。如果采用的 是串联泵，则倾斜装置子系统流过的流量至多为 3 l/min。为考虑系统的压力损失（管路和各方向阀造成的），液压系统提供的压力应比负载所需压力高1520bar：Psmax =107 15 =122bar溢流阀的调定压力应高于供油压力 10%左右，即设成135bar比较合适。溢 流阀的最大压力值可能比135bar还高，甚至超过150bar。与使用中通旁路式多路换向阀相比，使用标准方向阀可以节省成本。但是， 使用标准方向阀需要多增加一个溢流阀和一个泵，即使用两个溢流阀和一个串联 泵。5.1提升系统液压阀选择由以上计算可知：提升子系统最大流量为 23.1L/min。选择溢流阀的型号为 DBDS10P10;选择单向阀的型号为 RVP-10-1-0;选择顺序背压阀的型号为 BXY-Fg6/10，通径10mm，最高工作压力20MPa； 选择手动换向阀的型号为WMM6。5.2倾斜系统液压阀选择由以上计算可知：倾斜子系统最大流量为 2.6L/min。选择溢流阀的型号为DBDH6P10，压力范围2.563MPa,额定流量330L/min， 公称直径6mm。选择单向阀的型号为RVP6-1-0,公称通径6mm,最大工作压力31.5MPa，最 大流量181500L/min。选择换向阀型号为 4WMM6，通径6mm，流量60L/min，油口 A、B、P最 大工作压力31.5MPa，T 口最大工作压力16MPa。6液压泵的参数确定提升:图3所示油路，采用结构简单、价格低廉的齿轮泵就能够满足设计要求。假 定齿轮泵的容积效率为90%，电机转速为1500r/ m,则泵的排量为：小 23100 ,一 3, Dreq17.1 cm /revq 0.9 1500从Sauer-Danfoss目录中可查出，SNP2系列有排量为16.8和19.2cm3/rev的 泵。应选择排量为16.8cm3/rev（与17.1更接近）的液压泵SNP2/019倾斜：Dreq26000.9 1500-1.92cm3/rev第二个泵的排量为1.92 cm3/rev，可选择SNP1/2.27电动机功率在最大压力下的流动功率为：19.8W 二 p q =168 1005.5 kw60000上面的数值假定的是效率为100%时得到的。齿轮泵的效率（包括容积效率和机械效率）在8085%之间，所以所需的电机功率为：W 5.5Wd6.9 kw0.824所以活塞杆直径为d = 0.0724 m,查标准（63、70、80系列），取d = 0.070m。根据液压缸的最大长径比20： 1，液压缸的最大行程可达到1.40 m,即叉车 杆的最大提升高度为2.80 m，能够满足设计要求的2 m提升高度。因此，提升液压缸行程为1m，活塞杆和活塞直径为70/100mm （速比2）或 70/125mm （速比 1.46）。因此活塞杆的有效作用面积为-42= 38.5 10 m