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1、伸缩臂叉车工作装置设计摘要：由于高速伸缩臂叉车的工作装置属于悬臂伸缩作业，要满足叉装举升物 资的需求，工作装置材料的选取及受力情况应该在设计阶段进行有限元模型分析， 达到优化工作装置外形尺寸和自重的效果。基于此，本文主要对伸缩臂叉车工作 装置设计进行分析探讨。关键词：伸缩臂叉车；工作装置；设计1、刖言伸缩臂叉装车既具有普通叉车搬运物料的功能，又有臂架式起重机的特征， 可配备多种作业属具，更有野外作业的能力。伸缩臂叉装车具有可伸缩的臂式工 作装置，是自行式作业机械，它将叉车、装载机、高空作业平台、小型起重机乃 至农用拖拉机的功能集于一身，是一种多功能搬运、举升设备，是现在建筑业、 工业、农牧业理
2、想的多功能装卸搬运机具。2、伸缩臂叉装车产品的总体设计2.1货叉平动机构的设计伸缩臂叉装车可以完成物资装卸载、吊装、堆码垛、集装箱装掏箱、高空或 跨障碍输送、吊装等作业。该车的多种作业是通过伸缩臂的变幅来实现的，但是 在伸缩臂变幅的过程中，其前端货叉的水平角度也随之改变。若在变幅的过程中 不能一直保持货叉的水平状态，就会发生货物的滑落事故，因此货叉调平机构是 该车是否能够保证顺利完成作业，并保证货物及人生安全的重要机构。货叉调平 的形式主要有两种方式，既电子调平和机械式调平。电子调平方法，是在伸缩臂销轴和货叉销轴处设置若十个角度位移传感器， 并与控制器和液压系统组成一个闭环控制系统，当伸缩臂变
3、幅时，传感器采集角 位移信息并传送至控制器，控制器根据该信息指令液压系统对货叉架翻转液压缸 的缸杆或无杆腔进行补油，控制货叉架进行相应的调整，调整信息由货叉架销轴 处的传感器采集并反馈到传感器，控制器计算比较两个销轴处的角位移信息，自 动调整对翻转液压缸的补油流速，从而在伸缩臂变幅过程中使货叉时钟保持水平 或者预先调定的角度。该方法的有点是调平精度高，但是由于货叉主要在野外作 业，作业环境恶劣，其可靠性和寿命存在问题，且成本较高，目前应用不多。机械调平是根据液压补偿原理达到自动调平的目的。该方法的优点是结构简 单，可靠性高，环境适应性高，成本低，寿命长，是目前采用较多的方法。本次 设计的DT9
4、A30伸缩臂叉装车采用机械调平，其机构如图1所示，液压原理如图 2所示。随动油缸的有杆腔和翻转油缸的有杆腔相通，随动油缸的无杆腔和翻转油缸的无杆腔相 通。当伸缩臂在变幅油缸的推力下逆时针变幅时，随动油缸受到拉力变长，有杆腔在拉力的 作用下将液压油压入翻转油缸的有杆腔，使得翻转油缸收缩，货叉按顺时针方向运动，同时 其无杆腔中液压油受到压进入随动油缸的无杆腔。当伸缩臂在液压系统和重力作用下做顺时 针运动时，随动油缸受压回缩，其无杆腔中液压油被压入翻转油缸的无杆腔中，使得翻转油 缸伸长，货叉做逆时针。这样就可以实现货叉的调平动作。在理想状态下如果能使货叉转动 角度与伸缩臂的转动角度保持一致。则就能使
5、货叉一直保持水平状态。无需驾驶员刻意操作 就可以保证货物及人员的安全。2.2变幅油缸及其铰点的设计及计算2.2.1变幅油缸的设计要求(1) 油缸需要承受的力该车最大有效载荷为3000kg，在伸缩臂收缩且变幅位置最低时，需能举升起3000kg的货 物。（2）伸缩臂变幅的角度根据设计要求伸缩臂的变幅角度为：伸缩臂最大俯角af=-4、伸缩臂最大仰角：ay=60， 所以变幅油缸的行程必须确保af与ay的数值。（3）伸缩臂的举升和下降的时间伸缩臂的举升时间为7s-7.5s之间；货叉的下降时间为4s-4.5s之间。3.2.2变幅油缸力的确定机架与伸缩臂铰接点：。点；货物质量：Ghw=3000kg；货叉质量
6、：Ghc=496kg；伸缩臂重量：Ghc=500kg；货物重心点到点O水平距离：lhb=5305mm；货叉重心点到点O水平距离：lcb=4675mm；伸缩臂重心点到点O水平距离：lsb=2223mm在申缩臂处于水平状态时，货物、货叉及伸缩臂的重量对O点产生的力矩最大，该状态 下变幅油缸轴心线相对于O点力臂为：hsb=816mm；2.3翻转油缸及其铰点的设计及计算2.3.1翻转油缸的设计要求1）翻转油缸需要承受的力该车最大有效载荷为30000N，及在货叉翻转的角度范围内都必须能够支持起货物及货叉 的重量之和。2）货叉翻转的角度货叉在水平位置最低时，仰角大于10，在伸缩臂变幅角度最大时及60仰角时
7、候货叉俯 角为大于40。3）货叉的举升和下降的时间货叉的举升时间为3.5s-4s之间；货叉的下降时间为2s-2.5s之间。最终设计完成如图3-3（伸缩臂在最低位置）所示。2.3.2翻转油缸力的确定货叉与伸缩臂铰接点：A点；翻转油缸最长时与货叉铰接点：B点；翻转油缸最短时与货叉铰接点：C点；翻转油缸与伸缩臂铰接点：D点；货物质量：Ghw=3000kg；货叉质量：Ghc=500kg；货物重心点到点A水平距离：lhw=765mm；货叉重心点到点A水平距离：lhc=190mm；_如图所示B点，C点与D点处于一条直线上面，则A点到该直线的距离为翻转油缸力臂 最短距离：hfx=126mm；2.4货叉的设计
8、货叉由叉子、挡板架、连接架组成。货叉的三维图形见图4。图42.5.1伸缩臂的机构设计伸缩臂叉装车的伸缩臂截面与汽车起重机的吊臂一样，截面形状有很多，主要的形式包 括：正梯形、六边形、正梯形、矩形、倒梯形等。这里选用最简单的矩形截面。2.5.2伸缩臂的理论计算对伸缩臂整体变幅过程分析可知：伸缩臂全部伸出并且变幅角度最大64时，整机的作业 高度为最大；伸缩臂全部伸出并且变幅角度为0时，整车的稳定性能最差。伸缩臂的根部是 由一根水平销轴和机架相连接，可以在垂直平面（变幅平面）转动。在基本臂的后半部支撑 着变幅油缸。由于变幅油缸的支撑处是一个关节轴承，在横向平面内对吊臂没有任何约束。 因此，伸缩臂在变
9、幅片面为外伸梁；在横向平面为悬臂梁。伸缩臂在正常工作时，垂直平面内受垂直方向上的受货物 载荷Qhw、货叉重量Qhc、二级臂重量Qej、基本臂重量Qjb。由于伸缩臂叉装车在起吊的时 候必须打开支腿不能移动，所以伸缩臂只能变幅角度内运动，水平惯性力几乎没有。在横向 平面内只受风载荷可以忽略不计。在变幅平面内受到垂直方向的载荷与伸缩臂轴线成夹角，将垂直方面的载荷向伸缩臂轴 线及其垂线上进行分解，可知伸缩臂在正常工作时受到轴向压缩与垂线弯曲的联合作用。3、结语伸缩臂叉装车号称工程机械中的瑞士军刀，是当今各种大型工程建设中不可缺少的起重 设备。随着我国经济建设的发展，劳动力成本的增高，市场对小型工程机械尤其是一机多能 工程机械的需求量越来越大，对其性能要求也越来越高。可以预计在不久的将来伸缩臂叉装 车在中国的工程机械领域将会占有一席之地。参考文献1 李璐，王勇，李凯.高速伸缩臂叉车静液压控制系统分析设计J.中国工程机械学报， 2012 （3）： 64-67.2 叶森森.国外伸缩臂叉装车集萃叮工程机械，2012（4）:73-74.3 陈文科，王志，高艳雯，张辉，鲍曼雨.新型伸缩臂叉装车电控系统设计J.建筑机械， 2010（11）:99-102.
