3t叉车两级全自由门架中心液压缸改进设计.pdf

3 t 叉车两级全 自由门架中心液压缸改进设计 颜志伟， 朱晓宁， 曾龙修， 刘清榕， 韦海粟 柳州柳工叉车有限公司 摘要 根据对 3 t 叉车两级全自由门架升降液压回路的分析计算， 确定对液压回路中心液 压缸进行改进优化。经过试验验证， 改进后的 3 t 叉车两级全自由门架用中心液压缸成本有较大 降低， 提高了工作效率， 操作者的视野得到改善， 改进后的中心液压缸符合设计要求。 关键词l 叉车； 门架； 中心液压缸； 改进设计 3 t 叉车两级全 自由门架目前常用的结构形式 为中心液压缸安装在门架中间。如果中心液压缸直 径过大， 虽然不容易导致左右起升液压缸先于中心 液压缸升起的“ 带缸” 现象， 但是容易挡住操作者的 视线 ， 而且中心液压缸本身及顶起的链轮座等部件 体积较大， 成本增加。为降低目前的生产制造成本， 改善操作者 的视野 ，对 配置两级全 自由门架 的 3 t 叉车门架升降液压回路进行重新计算和匹配， 并通 过试验验证， 最终确定对该液压回路中的中心液压 缸进行改进设计。 1 改进方案及匹配计算 1 ． 1 现有门架升降液压 回路分析计算 3 t 叉车两级全 自由门架由外门架总成和内门 架总成等部分组成， 中心液压缸缸底安装在内门架 下横梁上 ， 活塞杆安装在链轮座上， 升降链条绕过 链轮座上的链轮，一端固定在内门架的中横梁上， 另一端固定在货叉架上， 故中心液压缸承受两倍货 物、 货叉、 货叉架等的重力及相应的摩擦力。左右两 个起升液压缸直接作用在内门架上 ，共同承受货 物、 货叉、 货叉架、 内门架和中心液压缸的重力及相 应的摩擦力。3 t 叉车两级全 自由门架结构见图 1 。 在液压缸 自身启动阻力忽略不计的前提下 ， 左 右起升液压缸和中心液压缸受力计算如下 左右起升液压缸作用力 由 2 x pl 1 ／ 41 TD1 2 1 ， 1 ， ， m3 ， ， x g可得 图 1 3t 叉车两级全自由门架结构图 1 中心液压缸作用力 由P 2 X 1 ／ 4X叮 T D 2 2 x 2 -- 2 x m 2 m 3 x g可得 P 2 卫 2 式中 m 。内门架质量， k g ； m 厂货 叉、 货叉架及挡货架的质量， k g ； m 厂货物质量， k g ； m 广一 中心液压缸质量， k g ； 内门架与外门架间运动效率， 取 0 ．9 5 ； 货叉架与内门架间运动效率， 取 0 ．9 5 ； D ，左右起升液压缸活塞直径， m m； 一 3 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 一 中心液压缸活塞直径 ， m m； 根据上式 ， 在满载和空载最大油 门起升过程 中， 善 p ， 左 右 起 升 液 压 缸 底 部 压 力， M P a ； 管 路 压 力 损 失 计 算 结 果 如 表2 所 示 一 p 厂 一 中 心 液 压 缸 底 部 压 力 ，M P a 。 表 2 管 路 压 力 损 失 值 _ --- 根据 1 式 和 2 式 ， 现有 f 、 架 在满 载 和空载 最 测试工况 压力损失 ／ M P a ⋯ _ l J ． ’、 r r - “ L 一 大、佃f j 赳 辽程 甲 ， 自 越 ’做盐 缸 和 中心 掖压 缸 满载起升 1 ． 1 0 活塞底部压力计算结果如表 1 所示。 空 载起升 1 ．1 3 表 1 缸底压力值 1 - II n “ t t n 廿、 r t 、 | 山 、 山 、 口 朵 赳 升 时 ， 照 ] l焚计 妥 乐 ， 尢 论 至 载 是 左右起升液压缸底部 中心液压缸活塞底部 测试工况 负载 ，中心液压缸先动作， 活塞杆伸出， 直至动作 压力P l f M P a 压力P 2 P a 束 ，左右起升液压缸活塞杆再伸出。根据液压油 满载 起升 1 4 ．6 3 1 0 ．7 6 压力由低到高逐渐建立起来的原则 ， 为满足中心浓 空载起升 2 -3 2 1 ．0 2 压缸和左右起升液压缸先后动作顺序的要求 ， 保证 根据 3 t 叉车两级全自由门架升降液压回路原理P l p 2 △ p 4 、 图 图2 可知， 从左起升液压缸的中空活塞杆至中心 根 据 表 1和表 2数 据 ，不 等 式 1 4 ． 6 3 液压缸活塞底部的油路压力损失主要包括沿程损失l O ．7 6 1 ． 1 0 和 2 ．3 2 1 ．0 2 1 ． 1 3 均成立 ，符合设 和局部损失两部分。 要求 。 厂 ～～] 门架下降时， 按照设计要求， 无论空载还是 l 负载， 左右起升液压缸先动作， 活塞杆缩叵 【 ， 直至 1 ． I f 采 ， L 、 澈座虬硒墨什冉珊凹。刀凋疋红徊急 ～ l 衄 I 升液压缸和中心液压缸先后动作顺序正常要求， 伤 I 一 ‘ t 一 证 下 式 成 立 即 可 爨 ， l pl to 2 一Ap 5 J 毫无疑问， 在满足不等式 4 的条件下， 不等五 5 总能成立 。 1 ． 2 改进方案的初步确定 黼 ， 始 ． 廿 浦 。 热 石 慷南 阑 阳、古 闳 士 翱 现有的3 t 叉车两级全自由门 架升降液压回鹾 1 ．油箱2 ． 过滤器3 ． 齿轮泵4 ． 换向阀5 ． 限速阀6 ． 右起 十 戳 上 田 术 川 忏 艮 辨 升液压缸 7 左起升液压缸 8 ． 中 心液 压缸 虽满足使用要求 ， 但经分析可见， 在门架升降过稻 图 2 3 t 叉 车 两 级 全 自 由 门 架 升 降 液 压 系 统 原 理 图 ， 液 缸 和 左 右 压 警 受 力 姜 压 力 损 失 计 算 署 嚣 、． ， ． ．p z ． ，．p z r 初步确定对现有 门架升降液 压回路 中的 中 液 压 式 中 Ap 从左起 升液压缸 的中空活塞杆 至中心液压缸活塞底部的油路 压力损失， M P a ； A 沿程阻力系数； 卜一 油路长度 ， ram； 油路内径， m m； 油液密度， k g ／ m 3 ； 口 油液运动速度， m ／ s ； 毒 一局部阻力系数。 一 3 6一 根据不等式 4 反推， 只要 P 1 ． 1 5 1 ． 1 3 成立， 符合设计要求。 2 改进方案验证及效果分析 将 3 t 叉车两级全 自由门架用中心液压缸缸径 从 9 0 m m更改为 8 5 m m ， 行程和安装距等参数保持 不变， 在装车并调试完毕后， 对整车进行测试试验。 试验证明，叉车在空载和满载条件下， 门架的升降顺 序均符合设计要求 ， 相关试验数据如表 3 和表 4 所 示 。 表 3更改前 门架升降速度值 mm ／ m i n 空载起升 空载下降 满载起升 满载下降 序号 速度 速度 速度 速度 第一次 3 9 3 ． 8 3 3 5 ． 3 3 9 8 ．5 3 4 8 ． 3 第二次 3 9 6 ． 5 3 3 4 ． 2 3 8 4 ．6 3 4 9 ． 8 第三次 3 9 5 ． 7 3 2 9 ． 7 3 8 7 ． 2 3 4 2 ． 6 平均值 3 9 5 ． 3 3 3 3 ． 1 3 9 0 ． 1 3 4 6 ． 9 2 ． 1 门架升降速度对 比 根据表 3 和表 4 数据对比， 中心液压缸改进后， 表 4 更改后门架升降速度值 m m ／ m i n 空载起升 空载下降 满载起升 满载下降 序号 速度 速度 速度 速度 第一次 4 7 0 ． 3 3 4 8 ．9 4 4 6 ． 9 3 7 8 ． 7 第二次 4 6 8 ． 7 3 5 2 ． 6 4 7 0 ． 9 3 4 O - 3 第三次 4 7 3 ． 6 3 4 9 ． 2 4 4 8 ． 7 3 9 2 ． 6 平均值 4 7 0 ． 9 3 5 0 ． 2 4 5 5 ． 5 3 7 0 ． 5 该类型叉车无论在空载还是满载情况下，门架起升 速度提高约 1 8 ％， 下降速度提高约 6 ％， 叉车工作效 率显著提高。 2 ． 2 成本分析 改进后单根中心液压缸的价格比改进前的价格 低 1 0 ％左右 。 2 ． 3 操作视野对比 更改前 中心液压缸的缸筒外径 1 1 0 m m ，活塞 杆径为 6 3 ra m； 更改后 中心液压缸的缸筒外径为 9 5 m m， 活塞杆径为 5 5 m m 。 由于更改后中心液压缸 外形尺寸较小， 故操作视野得以改善。 3 结论 通过对 3 t 叉车两级全自由门架升降液压回路 的匹配计算，初步判断原有中心液压缸活塞直径过 大 ， 经过改进设计并优化 、 减小 中心液压缸活塞直径 后， 降低了生产制造成本， 提高了门架升降速度， 提 升了整车工作效率， 改善了叉车操作视野， 改进设计 达到了预期 目的。 参考文献 [ 1 ]1 陈淑梅． 液压与气压传动 英汉双语 『I 】 ． 北京 机械工业 出版社， 2 0 0 7 ． [ 2 ] 雷天觉． 新编液压工程手册[ M 3 ． 北京 北京理工大学出 版社， 1 9 9 8 ． [ 3 】 乔中华． 流体力学 [ ． 太原 山西科学技术出版社 ， 20 o1 ． [ 4 】陶元芳， 卫宝 良叉车构造与设计[ M 】 ． 北京 机械工业出 版社， 2 0 1 0 ． [ 5 ]马庆丰． 叉车维修图解手册嗍 ． 南京 江苏科学技术出 版社， 2 0 0 9 ． [ 6 ] 陈幕枕．装卸搬运车辆[ M ] ． 北京 人民交通出版社 ， 1 9 9 9 ． 【 7 ] 官忠范． 液压传动系统[ M 】 ．北京机械工业出版社， 1 9 9 7 ． 通信地址广西柳州市阳和工业新区阳和大道北 1 号柳州 柳工叉车有限公司 5 4 5 0 0 6 收稿日期 2 0 1 1 - 0 5 0 3 一 3 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m