3吨叉车!液压系统设计

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1、-_ 3 3 吨叉车的液压系统设计吨叉车的液压系统设计 摘 要：随着工业的发展，叉车的使用越来越普遍。叉车的使用不仅可实现装卸搬运作业 的机械化，减轻劳动强度，节约大量劳力，提高劳动生产力，而且能够缩短装卸、搬运、堆码的 作业时间，加速汽车和铁路车辆的周转，提高仓库容积的利用率，减少货物破损，提高作业的安 全程度。 本课题主要是介绍叉车液压系统设计。本章以叉车工作装置液压系统设计为例，介绍叉车工 作装置液压系统的设计方法及步骤，包括叉车工作装置液压系统主要参数的确定、原理图的拟定、 液压元件的选择以及液压系统性能验算等。 关键词：叉车；电液控制；液压元件 3 Ton Forklift Truc

2、k Hydraulic System Design Abstract：With he development of industry, forklift is used more and more widely. The use of forklift trucks can be realized not only the mechanization of loading and unloading operations, reduce labor intensity, save a lot of labor, improve labor productivity, and can short

3、en the operating time of loading and unloading, handling, stacking, and accelerate the turnover of the automotive and railway vehicles, improve the utilization of warehouse volumerate and reduce the damaged goods, improve the degree of job security. The main subject is to introduce the forklift hydr

4、aulic system design. This chapter, for example, describes the forklift hydraulic system design methods and procedures, including the forklift hydraulic system to determine the parameters forklift hydraulic system design, the formulation of the schematic, select hydraulic components and hydraulic sys

5、tem performance checking Key words: Forklift; Electro-hydraulic control; Hydraulic components 1 前言 1.1 课题背景 叉车最先出现在上世纪 20 年代，由工作装置完成垂直方向作业，由车轮行驶系 -_ 统完成水平方向作业，是室内搬运的首选工具。目前欧美发达国家和日本的电动叉车 的产量已经占有了国际上 80%以上的市场。目前，科技先进的国家已经广泛采用负荷 传感，变量系统，并利用先导控制技术实现了液压系统的高效节能和远程控制等。但 传统叉车的液压系统仍采用定量泵，使得整机流量大、压力高，引起了系统油温

6、过高， 液压元件泄露，所以可靠性差。与此同时其制动节能，转向动力提高等方面也都已经 不能满足要求，所以叉车行业也正面临着改革与创新。 我国的机械制造行业起步较晚，原有的基础比较薄弱，与工业先进国家相比，差 距不小。国内生产叉车的技术更是比国外落后很多，如何提高叉车技术是我们大家共 同努力的目标。为此，本文主要进行叉车的设计计算，重点在于液压系统设计计算， 已经完成了油箱、动力元件、控制元件、执行元件以及各种液压元器件的选型和设计、 校核等，将液压系统各部分组成按流程逐步设计后，以此为依据，设计了液压系统布 置图。本设计还将论述设计方案的合理性，以合力叉车为原型集中研究现今国内叉车 技术发展的实

7、际情况，学习叉车总体设计结合所学汽车、机械和液压知识，将其融会 贯通，力求设计能够达到技术上的创新同时又能兼顾经济性1。 1.2 叉车发展概况 随着社会化生产的发展与进步，劳动力与机械的专业分工也越来越细，各种专业 设备的配套与衔接，使得整个物流系统运作井然有序，效率得到成倍提高。而叉车作 为装卸搬运车辆的一种，因为具有能量转换效率高、噪声小、无废气排放、控制方便 等优点而成为室内搬运的首选工具。为了作业方便，通常工作装置放在叉车的前方， 其主要工作属具是货叉，叉车由此得名。叉车主要用于成件货物的装卸，实现了装卸 作业的机械化。现阶段电动叉车在车体、门架、液压系统以及底盘技术方面与传统叉 车相

8、比均取得了一定成就。车体一般 5mm 以上钢板制成，无大梁车体强度高，可承 受重载此外流线型设计也将叉车的护顶架，车身，配重及其各种装饰融为一体。宽 视野的两节或三节型门架，起升高度在 2-6m。目前门架下降还采用负载势能回收的原 理，实现门架下降的无级调速。将势能转化为电能对蓄电池充电，从而达到节能的目 的。 新型液压系统采用了负荷传感、变量系统、先导控制技术等实现了液压系统的高 效节能和远程控制，系统油温显著降低，整机性能先进，操作舒适，安全可靠。由单 独电机驱动的油泵又能为门架工作系统的提升和倾斜机构提供液压动力。同时在工作 装置回路上增设了单向阀，作用是当油泵侧压力比工作油缸侧压力低的

9、情况下换向时 油液不会倒流。目前国外品牌叉车还采用液压脉冲控制技术，可自动平衡电机速度与 -_ 用油量，电源利用率高，无电压峰值，噪声低，液压元件磨损低，大大提高了整车的 可靠性，节能性和使用寿命。 随着电子技术渐渐融入机械制造技术，电动叉车要求能够实现高效、节能、环保、 安全及智能化。各种新方案的推出让电动叉车在性能、结构方面取得了长足进步，配 置也变得更优化3。 1.3 叉车的液压系统 叉车液压系统是叉车的重要组成部分，其工作装置、助力转向系统甚至行走传动 系统等都需要由液压系统驱动完成。因此，叉车液压系统的质量优劣直接影响着叉车 的性能。 某型号叉车工作装置的液压系统原理图如图 1 所示

10、，该液压系统有起升液压缸 4、倾斜液压缸 9 和属具液压缸 10 三个执行元件，由定量泵 6 供油，多路换向阀（属 具滑阀 1、起升液压缸滑阀 7、倾斜液压缸滑阀 8）控制各执行元件的动作，单向节流 阀 3 调节起升和属具动作速度，从而驱动工作装置完成相应的工作任务。 1-属具滑阀 2-分配阀 3-单向节流阀 4-起升液压缸 5-安全阀 6-液压泵 7-起升液压缸滑阀 8-倾斜液压缸滑阀 9-倾斜液压缸 10-属具液压缸 图 1 工作装置液压系统 Fig 1 Implement hydraulic system 由于叉车原动机（内燃机和电动机）的转速高，扭矩小，而叉车的行驶速度较低， 驱动轮的

11、扭矩较大，因此在原动机和驱动轮之间必须有起减速增矩作用的传动装置， 当叉车在不同载荷和不同作业条件下工作时，传动装置必须要保证叉车具有良好的牵 引性能。对于内燃叉车，由于内燃机不能反转，叉车要想倒退行驶，必须依靠传动装 -_ 置来实现。叉车的传动装置有机械式、液力式、液压式和电动机械式几种。机械式传 动只能具有有限数目的传动比，因此只能实现有级变速。液力传动效率较机械式低， 液压传动能够使传动系大大简化，取消机械式和液力式传动中的传动轴和差速器。 某型号叉车行走驱动液压系统的原理图如图 2 所示，该液压系统由变量主液压泵 1 供油，执行元件为液压马达 7，主液压泵的吸油和供油路与液压马达的排油

12、和进油 路相连，形成闭式回路。双向安全阀 5 保证液压回路双向工作的安全，梭阀 6 和换油 溢流阀 8 使低压的热油排回油箱，辅助液压泵 2 把油箱中经过冷却的液压油补充到系 统中，起到补充系统泄漏和换油的作用，溢流阀 4 限定补油压力，单向阀 3 保证补油 到低压油路中。 1- 主泵 2-辅助液压泵 3-补换油溢流阀 4-单向阀 5-双向安全阀 6-梭阀 7-液压马达 8-换油溢流 图 2 行走驱动液压系统 Fig 2 Travel drive hydraulic system 叉车作业时转向频繁，转弯半径小，有时需要原地转向。叉车空载时，转向桥负 荷约占车重的 60%。为了减轻驾驶员的劳动

13、强度，现在起重量 2 吨以上的叉车多采用 助力转向液压助力转向或全液压转向。液压助力转向操作轻便，动作迅速，有利 于提高叉车的作业效率，油液还可以缓冲地面对转向的冲击。 某叉车液压助力转向系统原理图如图 3 所示，该转向液压系统和叉车工作装置液 压系统属各自独立的液压系统，分别由单独的液压泵供油。系统中流量调节阀 2 可保 证转向助力器稳定供油，并使系统流量限制在发动机怠速运转时液压泵流量的 1.5 倍。 随动阀 3 与普通的三位四通换向阀基本相同，只不过该阀的阀体与转向液压缸缸筒连 接为一体，随液压缸缸筒的动作而动作。叉车直线行驶时，方向盘处于中间位置，随 动阀 3 的阀芯也处于中间位置，转

14、向液压缸 4 不动作，叉车直线行驶。当叉车转弯时， 驾驶员转动方向盘，联动机构带动随动阀 4 的阀芯动作，使转向液压缸的两腔分别与 液压泵或油箱连通，液压缸动作，驱动转向轮旋转，叉车转向，直到液压缸缸筒的移 动距离与阀芯的移动距离相同时，阀芯复位，转向停止。 -_ 1-液压泵 2-调速阀 3-随动阀 4-转向液压缸 5-滤油器 6-单向阀 7-安全阀 8-油箱 图 3 叉车助力转向液压系统 Fig 3 Forklift hydraulic power steering system 叉车液压系统的设计要能够保证叉车正常安全地完成工作任务，对液压系统的工 作要求包括： （1）超载保护，多路换向阀

15、壳体无裂纹、渗漏；工作性能应良好可靠；安全阀动 作灵敏，在超载 25%时应能全开，调整螺栓的螺帽应齐全坚固。操作手柄定位准确、 可靠，不得因震动而变位。 叉车在装卸运输作业时不允许货物的重量大于叉车本身的重量。在叉车试验项目 中，有一项是允许叉车以 110%的起重量载荷进行联合操作，即一边起升载荷一边向前 运行，以检验叉车各部件的协调性和动作的可能性，此时发动机的功率、转速应达到 额定的参数，液压系统应能够承压、无渗油。对超载起升保护的性能检验是以 125%的 起重量载荷进行起升动作。此时，液压系统中应设置相应的超载保护装置，例如多路 换向阀中安全阀。超载时，虽然多路换向阀阀杆动作，但货叉和

16、125%起重量载荷不得 离开地面或离开地面不超过 300mm，即叉车应呈现出起升速度下降或起升动作失灵。 （2）最大下降速度控制，为了提高装卸效率，如果叉车起升速度增大，满载下 降速度也增大，下降速度过大是危险的，因此叉车液压系统中应设置下降限速阀，既 要控制货叉的下降速度不超过限定的速度值，又要防止起升液压缸的高压橡胶软管突 然爆破时，起升在一定高度的载荷不会和货叉一起突然落下，损伤货物或伤人。 （3）液压系统管路接头牢靠、无渗漏，与其它机件不磨碰，橡胶软管不得有老化、 变质、腐蚀等现象。 （4）液压系统中的传动部件在额定载荷、额定速度范围内不应出现爬行、停滞和 明显的冲动现象。 -_ （5）其它为节省叉车携带电动机，减少叉车附属设备，从而减小液压系统的整 体尺寸，叉车工作装置液压系统可以由叉车发动机直接驱动液压泵来提供油源。为适 应叉车有可能工作在具有粉尘和沙粒的厂房环境中，应考虑为液压系统设置合适的过 滤器，液压油的工作温度应限定在合适的范围内，叉车的工作环境温度一般为- 1045C。 1.3.1 本设计要求及技术参数 （1）起升装置液压系统技术参数 本设计