资料介绍
ICS 53. 060 CCS J 83
中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准
GB/T 46909—2025
叉车属具 设计规范
Forklifttruck attachments—Design rules
2025-12-31发布 2026-07-01实施
国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会
发
布
GB/T 46909—2025
目 次
前言 Ⅴ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 1
4 符号 1
5 总体设计 2
5. 1 通则 2
5. 2 属具功能及功能组合 2
5. 3 载荷和载荷组合 2
6 机构及相应结构 4
6. 1 材料 4
6. 2 结构设计计算原则 4
6. 3 搬运机构设计原则 5
6. 4 夹持机构设计原则 10
6. 5 旋转机构设计原则 16
6. 6 倾翻机构设计原则 18
6. 7 移动机构设计原则 20
6. 8 调距机构设计原则 24
6. 9 推拉机构设计原则 26
6. 10 保持机构设计原则 28
6. 11 属具主要零部件的选型计算 32
7 安装及连接 37
7. 1 通则 37
7. 2 安装挂钩的强度验算 37
7. 3 属具挂装式货叉架 38
7. 4 金属结构件连接计算 38
8 液压元件设计与选型 43
8. 1 通则 43
8. 2 液压缸 43
8. 3 液压阀 46
8. 4 液压辅助元件 46
9 电气 47
9. 1 通则 47
Ⅰ
GB/T 46909—2025
9. 2 电动机 47
9. 3 电气元件 48
9. 4 电线电缆 48
9. 5 信号和通信 49
10 安全 49
10. 1 总体要求 49
10. 2 零部件 49
10. 3 液压系统 49
10. 4 电气系统 49
10. 5 控制和操作系统 50
附录 A (规范性) 本文件使用的符号和代号 51
附录 B (资料性) 属具功能组合表 60
参考文献 63
图 1 串杆示意图 6
图 2 杆受力简图 6
图 3 杆截面计算图 7
图 4 杆受力弯曲变形简图 7
图 5 吊臂示意图 8
图 6 吊杆受力简图 8
图 7 吊杆截面计算图 9
图 8 软包夹示意图 10
图 9 夹臂受力分析简图 11
图 10 夹臂导轨结构计算图 13
图 11 旋转卷夹示意图 14
图 12 夹臂与地面垂直状态夹臂受力分析示意图 14
图 13 夹臂与地面平行状态夹臂受力分析示意图 15
图 14 旋转器示意图 17
图 15 三向属具示意图 17
图 16 摆向架结构受力简图 18
图 17 倾翻架示意图 19
图 18 倾翻叉架结构受力简图 19
图 19 倾翻架结构宽度示意图 20
图 20 侧移器示意图 20
图 21 侧移器受力简图 21
图 22 支撑架受力简图 22
图 23 支撑架下横梁受力简图 22
Ⅱ
GB/T 46909—2025
图 24 支撑架下横梁截面计算图 23
图 25 调距叉示意图 24
图 26 调距叉空载受力简图 25
图 27 推拉器示意图 26
图 28 推拉机构推力受力简图 27
图 29 推拉机构拉力受力简图 27
图 30 载荷稳定器示意图 29
图 31 压杆结构受力简图 29
图 32 压杆支撑臂截面计算图 31
图 33 压杆导轨结构计算图 32
图 34 上挂钩负载受力简图 37
图 35 上挂钩截面计算图 38
图 36 无杆腔缸筒截面示意图 43
图 37 有杆腔缸筒截面示意图 44
表 1 载荷与载荷组合表 4
表 2 夹臂与载荷间的摩擦系数 12
表 3 滑块的摩擦系数 12
表 4 滑板与载板之间的摩擦系数 28
表 5 负载反作用力推荐表 30
表 6 静容量系数 f0 34
表 7 隔离宽度 34
表 8 回转支承安全系数 fs 34
表 9 普通螺栓连接的许用应力 40
表 10 抗滑移系数 μ 值 41
表 11 单个高强度螺栓的预拉力 Pg 41
表 12 强度安全系数 41
表 13 销轴连接的许用应力 42
表 14 活塞杆直径推荐值 44
表 15 管路内允许流速 46
表 16 钢管材料的许用应力安全系数 47
表 A. 1 本文件使用的符号和代号 51
表 B. 1 功能组合表示例 60
Ⅲ
GB/T 46909—2025
前 言
本文件按照 GB/T 1. 1—2020《标准化工作导则 第 1部分 :标准化文件的结构和起草规则》的规定起草 。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利 。本文件的发布机构不承担识别专利的责任 。
本文件由中国机械工业联合会提出 。
本文件由全国工业车辆标准化技术委员会(SAC/TC332)归 口 。
本文件起草单位 :安徽合力股份有限公司 、安庆联动属具股份有限公司 、北京起重运输机械设计研究院有限公司 、龙合智能装备制造有限公司 、林德(中国) 叉车有限公司 、诺力智能装备股份有限公司 、徐州徐工特种工程机械有限公司 、卡斯卡特(厦门)叉车属具有限公司 、杭叉集团股份有限公司 、宁波如意股份有限公司 、丰田工业(昆山)有限公司 、中联重科安徽工业车辆有限公司 、合肥搬易通科技发展有限公司 、龙工(上海)叉车有限公司 、浙江中力机械股份有限公司 、成都市特种设备检验检测研究院 、柳州柳工叉车有限公司 、三一海洋重工有限公司 、山东肯石重工机械有限公司 、湖南星邦智能装备股份有限公司 。
本文件主要起草人 : 时松 、陈凯 、赵春晖 、曹吉星 、石磊 、张金侠 、吴艳 、林伟 、柯家昌 、刘焕武 、王庆粦 、王振清 、杨红宇 、傅 敏 、陆 时 明 、蒋 钟 伟 、方 紫 剑 、马 乙 、邵 波 涛 、何 平 、贺 广 民 、刘 清 榕 、曹 石 桥 、陈 然 、刘国良 。
Ⅴ
GB/T 46909—2025
叉车属具 设计规范
1 范围
本文件确立了叉车属具的总体 、机构 、结构 、安装及连接 、液压 、电气和安全的设计原则和计算方法 。本文件适用于 GB/T 6104. 2所定义的叉车属具 ,其他类型叉车属具参照使用 。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款 。其中 , 注 日期的引用文件 ,仅该日期对应的版本适用于本文件 ;不注日期的引用文件 ,其最新版本(包括所有的修改单) 适用于本文件 。
GB/T 700 碳素结构钢
GB/T 985. 1 气焊 、焊条电弧焊 、气体保护焊和高能束焊的推荐坡 口
GB/T 985. 2 埋弧焊的推荐坡 口
GB/T 3098. 1 紧固件机械性能 螺栓 、螺钉和螺柱
GB/T 3766 液压传动 系统及其元件的通用规则和安全要求
GB/T 4208—2017 外壳防护等级(IP代码)
GB/T 4942—2021 旋转电机整体结构的防护等级(IP代码) 分级
GB/T 5184 叉车 挂钩型货叉和货叉架 安装尺寸
GB/T 6104. 2 工业车辆 术语 第 2部分 :货叉和属具
GB/T 26560 机动工业车辆 安全标志和危险图示 通则
GB/T 27544—2011 工业车辆 电气要求
GB/T 31465. 1 道路车辆 熔断器 第 1部分 :定义和通用试验要求
GB/T 31465. 2 道路车辆 熔断器 第 2部分 :用户指南
GB/T 43756—2024 叉车设计规范
GB/T 43909 叉车属具 安全要求
JB/T 8727 液压软管总成
3 术语和定义
GB/T 6104. 2 界定的以及下列术语和定义适用于本文件 。
3. 1
叉车属具 forklifttruck attachment
通过挂装等形式在叉车货叉 、货叉架或门架上增设的 ,拓展叉车作业功能的相对独立的工作装置 。 [来源 :GB/T 43909—2024,3. 1]
4 符号
本文件使用的主要符号 、代号及其单位和含义按照附录 A。
1
GB/T 46909—2025
5 总体设计
5. 1 通则
叉车属具(以 下 简 称 “属 具 ”) 应 按 本 文 件 进 行 设 计 。 对 于 自 带 货 叉 架 的 属 具 , 其 货 叉 架 应 按GB/T 43756—2024 中 5. 4 的规定进行设计 。
属具的安装尺寸设计应符合 GB/T 5184的规定 。
在属具构(部)件设计中 ,通常采用 “许用应力法 ”和 “极限状态法 ”两种方法 。本文件以刚体动力分析方法为计算基础 ,用相应系数估算作为模拟弹性系统响应时的载荷 。
5.2 属具功能及功能组合
5.2. 1 属具按其操纵方式分为如下八种基本功能 :
a) 搬运载荷功能 :属具垂直方向拣取载荷的功能 ;
b) 夹持载荷功能 :属具通过夹持力夹持载荷的功能 ;
c) 旋转载荷功能 :属具将拣取的载荷绕轴向圆周运动的功能 ;
d) 倾翻载荷功能 :属具将拣取的载荷进行倾翻运动的功能 ;
e) 移动载荷功能 :属具对载荷进行横向或纵向直线移动的功能 ;
f) 调整货叉间距功能 :属具拣取载荷前 ,调整货叉横向间距的功能 ;
g) 推拉载荷功能 :属具对载荷进行纵向直线推拉的功能 ;
h) 保持载荷功能 :属具保持载荷稳定的功能 。
5.2.2 属具可具有 5. 2. 1规定的一种及以上基本功能 ,具体组合形式见附录 B。
5.3 载荷和载荷组合
5.3. 1 通则
5.3. 1. 1 计算载荷和载荷组合用于验证属具金属结构件和机械零部件抵抗失效的能力 。
5.3. 1.2 属具验算时应根据其基本功能 ,充分考虑所有的载荷和载荷组合 。如某种载荷不可能出现 ,或者在设计中已明确防止或禁止的载荷 ,在验算中应略去 。
5.3. 1.3 属具满载起停时 ,额定载荷和自重载荷产生的惯性力 ,不应大于属具与载荷之间的摩擦力 。
5.3.2 计算载荷
5.3.2. 1 自重载荷
自重载荷 PG 是属具无载时 ,投入使用的全部质量产生的重力 。
5.3.2.2 额定载荷
额定载荷 PQ 是设计确定的 , 属具在正常工作条件下及标准载荷质心 位 置 处 , 额 定 起 重 量 产 生 的重力 。
5.3.2.3 叉车运行对属具产生的动载荷
5.3.2.3. 1 变速运行载荷
属具随叉车起(制)动时 ,额定载荷和自重载荷产生的水平惯性力 ,按额定起重量和属具自重与运动加速度乘积的 ϕs 倍计算,ϕs 一般取 0. 5。
2
GB/T 46909—2025
5.3.2.3.2 起升动力载荷
叉车起升货物时 ,货物的惯性力会使起升载荷出现动载增大 。此起升动力效应应采用起升动载系数 φ1 乘以额定载荷 PQ 。
起升动载系数 φ1 与叉车的稳定起升速度 v1 和起升状态等有关 ,可以按公式(1)计算 。
式中 :
φ1 — 起升动载系数 ;
φ1min — 最小起升动载系数 ,一般取 0. 2;
β1 — 起升速度系数 ,一般取 0. 68;
v1 — 叉车的稳定起升速度 ,单位为米每秒(m/s) 。
φ1=φ1min+β1v1 …………………………( 1 )
5.3.2.3.3 运行冲击载荷
叉车在不平的道路上运行时对属具间接产生的垂直冲击动力效应 , 即运行冲击载荷 ,用运行冲击系数 φ2 乘以 自重载荷 PG 与额定载荷 PQ 之和来计算 。运行冲击系数 φ2 取 0. 3。
5.3.2.4 属具满载变速运行载荷
属具满载变速运行载荷是属具满载变速运行时所产生的动力载荷 。
属具满载运行起停时 ,额定载荷 PQ 和自重载荷 PG 产生的惯性力 ,按额定起重量和属具自重与运动加速度乘积的 φs 倍计算,φs 一般取 0. 3。
5.3.3 载荷组合
5.3.3. 1 工作情况
属具在正常工作状态下 ,其工作情况有以下五种 :
— 叉车运行 ,属具无动作 ;
— 叉车运行 ,属具有动作 ;
— 叉车起升 ,属具无动作 ;
— 叉车起升 ,属具有动作 ;
— 叉车无动作 ,属具有动作 。
5.3.3.2 载荷组合说明
5.3.3.2. 1 属具在正常工作状态下的组合如下 。
a) 叉车运行 ,属具无动作状态下的载荷组合 A有以下两种 :
1) A1— 叉车在平整路面运行产生的载荷 ,按正常操作控制下引起的变速运行载荷 ;
2) A2— 叉车在不平整路面运行产生的载荷 ,按 A1的载荷组合和运行冲击载荷进行组合 。
b) 叉车运行 ,属具有动作状态下的载荷组合 B有以下两种 :
1) B1— 叉车在平整路面运行产生的载荷 ,按正常操作控制下引起的变速运行载荷和属具满载变速运行载荷进行组合 ;
2) B2— 叉车在不平整路面运行产生的载荷 ,按 B1的载荷组合和运行冲击载荷进行组合 。
c) 叉车起升 ,属具无动作状态下的载荷组合 C如下 :
C— 叉车在正常操作控制起升状态下引起的起升动力载荷 。
d) 叉车起升 ,属具有动作状态下的载荷组合 D如下 :
3
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D— 叉车在正常操作控 制 起 升 状 态 下 引 起 的 起 升 动 力 载 荷 和 属 具 满 载 变 速 运 行 载 荷 进 行组合 。
e) 叉车无动作 ,属具有动作状态下的载荷组合 E如下 :
E— 叉车无动作按正常操作控制下引起的属具满载变速运行载荷 。
5.3.3.2.2 载荷和载荷组合表
5. 3. 2所述的各类载荷与载荷组合如表 1所示 。
表 1 载荷与载荷组合表
计算载荷
载荷组合 A
载荷组合 B
载荷组合 C
载荷组合 D
载荷组合 E
A1
A2
B1
B2
自重载荷
√
√
√
√
√
√
√
额定载荷
√
√
√
√
√
√
√
变速运行载荷
√
√
√
√
—
—
—
起升动力载荷
—
—
—
—
√
√
—
运行冲击载荷
—
√
—
√
—
—
—
属具满载变速运行载荷
—
—
√
√
—
√
√
注 : “√ ”表示需要计算的载荷 ;“— ”表示不需要计算的载荷 。
6 机构及相应结构
6. 1 材料
6. 1. 1 属具承载结构件材料的选择宜考虑结构的重要性 、载荷特征 、应力状态 、连接方式和工作环境温度等因素 。
6. 1.2 属具主要承载结构件的材料应采用力学性能不低于 GB/T 700 中的 Q235钢 。
6. 1.3 铸钢件宜采用符合 GB/T 11352或 GB/T 14408规定的铸钢 。
6. 1.4 球墨铸铁件宜采用符合 GB/T 1348规定的球墨铸铁 。
6.2 结构设计计算原则
6.2. 1 结构验算总则
属具的结构是支撑属具各部件并传递载荷的承载结构 。对于结构复杂难以进行结构分割及受力分析的结构 ,宜采用有限元法 。
6.2.2 结构验算方法
6.2.2. 1 建模要求
6.2.2. 1. 1 模型简化
建立的属具结构有限元模型应控制模型规模 ,且保证计算精度 。在不影响仿真结果的情况下 ,可结合实际结构和受力情况对模型结构进行简化 。
4
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6.2.2. 1.2 结构离散
属具的结构离散应满足结构连续性和协调性的基本要求 。单元类型 、单元形状 、单元大小的选择和网格划分应符合无关性检查的要求 。结构应力梯度较大的区域进行局部网格细化的控制 。
6.2.2. 1.3 约束加载
约束加载应与属具结构的实际受力状态相符 ,属具结构中任一结构件都应符合静力平衡 ,且约束加载方式不应影响关注区域的仿真结果 。
6.2.2.2 工况选择
仿真工况的选择应能体现出属具结构因工作负载或运行所产生的最恶劣受力状态 。仿真工况应按
5. 3. 3. 1进行选择 ,载荷与载荷组合见表 1。
6.2.2.3 计算要求
有限元分析软件应满足基本的求解精度和速度的要求 。结构的静力分析边界设置应与仿真工况相对应 ,进行计算提取结构的位移 、应力等仿真结果 。
6.2.2.4 强度验算
在结构仿真结果中选取关注区域应力最大值 σmax来校核 ,按公式(2)计算出安全系数 。
Sf …………………………( 2 )
式中 :
Sf — 安全系数 ;塑性材料按照屈服极限来校核 , [σ]取[σS] ,安全系数 Sf 不小于 1. 33;脆性材料
按强度极限所规定的数值来校核 , [σ]取[σb] ,安全系数 Sf 不小于 3; [σ] — 材料许用应力 ,单位为牛顿每平方毫米(N/mm2 ) ;
σmax — 模型最大应力 ,单位为牛顿每平方毫米(N/mm2 ) 。
6.3 搬运机构设计原则
6.3. 1 通则
搬运机构主要应用于串杆 、吊臂等属具 。
搬运机构设计应采用载荷组合 A2验算承载结构的强度或刚度 。
6.3.2 串杆设计原则
设计串杆(见图 1)时 , 串杆受力分析一般以均质杆受额定均布载荷情况下进行受力计算 ,其受力简图如图 2所示 。
5
GB/T 46909—2025
图 1 串杆示意图
标引符号说明 :
L — 杆有效长度 ;
A — 杆固定约束截面上端离中性轴最远处 ;
q — 额定起重量和杆自重产生的均布载荷 ;
B — 杆最前端离中性轴最远处的上顶点 。
图 2 杆受力简图
根据图 2杆受力简图 ,杆受力模型可简化成悬臂梁 。均布载荷 q 作用 ,使杆受横力弯曲 ,最大正应力 σmax发生于 A点处 。
在 A点处作用弯矩 ,杆受绕 y 轴向的弯矩 MAy ,按公式(3)计算 。
MAy …………………………( 3 )
式中 :
MAy — 杆受绕 y 轴向的弯矩 ,单位为牛顿毫米(N · mm) ;
q — 额定起重量和杆自重产生的均布载荷 ,单位为牛顿每毫米(N/mm) ;
L — 杆有效长度 ,单位为毫米(mm) 。
以圆环截面杆为例 ,验算 A点的应力 ,如图 3所示 。
6
GB/T 46909—2025
标引符号说明 :
A— 杆固定约束截面上端离中性轴最远处 ;
D— 杆截面外径 ;
d— 杆截面内径 。
图 3 杆截面计算图
杆截面 A点的强度应满足公式(4) 。
…………………………( 4 )
式中 :
σA —A点正应力 ,单位为牛顿每平方毫米(N/mm2 ) ;
MAy— 杆受绕 y 轴向的弯矩 ,单位为牛顿毫米(N · mm) ;
W — 截面的抗弯截面系数 ,单位为立方毫米(mm3 ) ,计算见下式 ;
W = π(D4 -d4 )/(32D)
D — 杆截面外径 ,单位为毫米(mm) ;
d — 杆截面内径 ,单位为毫米(mm) 。
[σ] — 杆材料的许用应力 ,单位为牛顿每平方毫米(N/mm2 ) , [σ] =σS/n1,安全系数 n1 取 1. 5~ 2,
σS 为杆材料的屈服强度 。
根据图 2杆受力简图 ,杆受均布载荷 q 作用 ,使杆受横力弯曲 ,最大弯曲变形在 B 点处 ,其弯曲变形示意图如图 4所示 。
标引符号说明 :
A — 杆固定约束截面上端离中性轴最远处 ;
B — 杆最前端离中性轴最远处的上顶点 ;
L — 杆有效长度 ;
q — 额定起重量和杆自重产生的均布载荷 ;
wB — 杆 B 点处 z 轴向挠度 。
图 4 杆受力弯曲变形简图
7
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在均布载荷 q 作用下 ,杆 B 点处 z 轴向挠度 wB 应按公式(5)计算 。
wB …………………………( 5 )
式中 :
wB — 杆 B 点处 z 轴向挠度 ,单位为毫米(mm) ;
q — 额定起重量和杆自重产生的均布载荷 ,单位为牛顿每毫米(N/mm) ;
L — 杆有效长度 ,单位为毫米(mm) ;
E — 杆材料弹性模量 ,单位为牛顿每平方毫米(N/mm2 ) ;
I — 杆截面惯性矩 ,单位为四次方毫米(mm4 ) ;杆截面形状如图 3所示 ,计算见下式 :
D — 杆截面外径 ,单位为毫米(mm) ;
d — 杆截面内径 ,单位为毫米(mm) 。
杆最大挠度的确定原则以保证载荷在杆变形后不能从杆上滑脱为准 。
I= π(D4 -d4 )/64
6.3.3 吊臂设计原则
设计吊臂(见图 5)时 , 吊臂受力分析一般以吊杆受纵向集中载荷情况下进行受力计算 ,其受力简图如图 6所示 。
图 5 吊臂示意图
标引符号说明 :
C — 吊杆固定约束端截面上端离中性轴最远处 ;
L — 吊点至吊杆固定约束端距离 ;
G1 — 额定起重量和吊杆自重产生的等效载荷 。
图 6 吊杆受力简图
根据图 6 吊杆受力简图 , 吊杆受力模型可简化成悬臂梁 。等效载荷 G1 的作用 ,使吊杆结构受横力
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GB/T 46909—2025
弯曲 ,最大正应力 σmax发生于 C点处 。
在 C点处作用弯矩 , 吊杆受绕 y 轴向的弯矩 MCy ,按公式(6)计算 。
MCy =G1L …………………………( 6 )
式中 :
MCy — 吊杆受绕 y 轴向的弯矩 ,单位为牛顿毫米(N · mm) ;
G1 — 额定起重量和吊杆自重产生的等效载荷 ,单位为牛顿(N) ;
L — 吊点至吊杆固定约束端距离 ,单位为毫米(mm) 。
以空心矩形截面吊杆为例 ,验算 C点的应力 ,如图 7所示 。
标引符号说明 :
B — 吊杆截面横向外宽 ;
b — 吊杆截面横向内宽 ;
C — 吊杆固定约束端截面上端离中性轴最远处 ;
H— 吊杆截面纵向外宽 ;
h — 吊杆截面纵向内宽 。
图 7 吊杆截面计算图
吊杆截面 C点的强度应满足公式(7) 。
…………………………( 7 )
式中 :
σC —C点正应力 ,单位为牛顿每平方毫米(N/mm2 ) ;
MCy— 吊杆受绕 y 轴向的弯矩 ,单位为牛顿毫米(N · mm) ;
Wy — 计算吊杆截面的抗弯截面系数 ,单位为立方毫米(mm3 ) ,计算见下式 :
B — 吊杆截面横向外宽 ,单位为毫米(mm) ;
H — 吊杆截面纵向外宽 ,单位为毫米(mm) ;
b — 吊杆截面横向内宽 ,单位为毫米(mm) ;
h — 吊杆截面纵向内宽 ,单位为毫米(mm) ;
[σ] — 吊杆材料的 许 用 应 力 , 单 位 为 牛 顿 每 平 方 毫 米(N/mm2 ) , [σ] = σS/n2 , 安 全 系 数 n2 取
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1. 5~ 2,σS 为吊杆材料的屈服强度 。
6.4 夹持机构设计原则
6.4. 1 通则
夹持机构主要应用于软包夹 、旋转卷夹等属具 。
夹持机构设计应采用载荷组合 E进行验算承载结构的强度 。
6.4.2 软包夹设计原则
设计软包夹(见图 8)时 ,软包夹的夹持部件(例如夹臂) 应设计为内扣型式 , 内扣量为两夹臂前 、后端内侧开 度 尺 寸 W1 和 W2 的 差 值 , 应 根 据 承 载 量 大 小 和 载 荷 特 性 等 确 定 , 其 值 一 般 为 30 mm ~ 40 mm。
标引符号说明 :
W1 — 两夹臂后端内侧开度尺寸 ;
W2 — 两夹臂前端内侧开度尺寸 。
图 8 软包夹示意图
软包夹受力分析一般在夹臂受额定载荷情况下 ,夹臂呈最大开度状态 ,其受力简图如图 9所示 。
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标引符号说明 :
D — 导轨负载支撑受拉应力截面上端离中性轴最远处 ;
d3 —FN3 的作用点与载荷和夹臂组合质心之间的水平距离 ;
d4 —FN3 的作用点与 FN4 的作用点之间的垂直距离 ;
FN1 — 载荷对夹紧机构(夹臂)的正压力 ;
FN3 — 夹臂夹持载荷时上导轨因平衡重力矩所受的支撑力 ;
FN4 — 夹臂夹持载荷时下导轨因平衡重力矩所受的支撑力 ;
FY1 — 液压缸推力 ;
F01 — 夹臂夹持载荷时导轨所受压力 ;
F02 — 夹臂夹持载荷时导轨所受压力 ;
f — 导轨与滑块之间的摩擦力 ;
L1 — 夹臂夹持载荷时导轨重叠距离 ;
L2 — 导轨受力点到 FN1作用点的水平距离 ;
PQ — 额定载荷 。
图 9 夹臂受力分析简图
液压缸推力大小可按公式(8)验算 。
FYf …………………………( 8 )
式中 :
FY1 — 液压缸推力 ,单位为牛顿(N) ;
PQ — 额定载荷 ,单位为牛顿(N) ; n3 — 夹臂安全系数 ,取 1. 25~ 2. 0;
μ0 — 夹臂与载荷之间的摩擦系数 ,见表 2;
11
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f — 导轨与滑块之间的摩擦力 ,单位为牛顿(N) ,计算见下式 :
f=μ1(F01 +F02 +FN3 +FN4)
μ1 — 滑块的摩擦系数 ,见表 3;
F01 、F02 — 夹臂夹持载荷时导轨分别所受拉力 、压力 ,单位为牛顿(N) ,计算下式 :
FN1 — 载荷对夹紧机构(夹臂)的正压力 ,单位为牛顿(N) ,计算见下式 :
PQ — 额定载荷 ,单位为牛顿(N) ;
n4 — 夹持安全系数 ,取 1. 1~2. 0;
μ0 — 夹臂与载荷之间的摩擦系数 ,见表 2;
L2— 导轨受力点到 FN1作用点的水平距离 ,单位为毫米(mm) ;
L1— 夹臂夹持载荷时导轨重叠距离 ,单位为毫米(mm) ;
FN3 、FN4 — 夹 臂 夹 持 载 荷 时 上 、下 导 轨 因 平 衡 重 力 矩 所 受 的 拉 力 、压 力 , 单 位 为 牛 顿(N) ,计算下式 :
PQ — 额定载荷 ,单位为牛顿(N) ;
d3 —FN3 的作用点与载荷和夹臂组合质心 之 间 的 水 平 距 离 ,单 位 为 毫 米(mm) ;
d4 —FN3 的作用点与 FN4 的作用点之间的垂直距离 ,单位为毫米(mm) 。
上述计算获得的 FN3 和 F01用于软包夹夹臂危险截面应力的计算 。
表 2 夹臂与载荷间的摩擦系数
夹板结构类别
平钢板
内侧附着橡胶
内侧增装花纹板
内侧增装防滑凸台
内侧增装筋条
μ0
0. 1~ 0. 15
0. 2~ 0. 4
0. 3~ 0. 5
0. 4~ 0. 6
0. 8~ 1. 2
表 3 滑块的摩擦系数
类别
黄铜对钢
尼龙 66对钢
碳纤维对钢
聚氨酯对钢
低效润滑
0. 19
0. 2
0. 15
0. 25
一般润滑
0. 12
0. 15
0. 1
0. 18
高效润滑
0. 05
0. 03
0. 05
0. 1
根据图 9受力简图 ,夹臂导轨力学模型可简化成悬臂梁 ,力 F02和 FN3 的作用 ,使导轨结构受横力弯曲 ,最大正应力 σmax发生于 D 点处 。
在 D 点处作用弯矩 ,夹臂导轨受 z 轴向的弯矩 ,按公式(9)计算 。
MDz =F02L1 …………………………( 9 )
式中 :
MDz— 作用在夹臂导轨上绕 z 轴向弯矩 ,单位为牛顿毫米(N · mm) ;
12
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F02 — 夹臂夹持载荷时导轨所受压力 ,单位为牛顿(N) ;
L1 — 夹臂夹持载荷时导轨重叠距离 ,单位为毫米(mm) 。
在 D 点处作用弯矩 ,夹臂导轨受 x 轴向的弯矩 ,按公式(10)计算 。
MDx =FN3d4 …………………………( 10 )
式中 :
MDx — 作用在夹臂导轨上绕 x 轴向弯矩 ,单位为牛顿毫米(N · mm) ;
FN3 — 夹臂夹持载荷时上导轨因平衡重力矩所受的支撑力 ,单位为牛顿(N) ;
d4 —FN3 的作用点与 FN4 的作用点之间的垂直距离 ,单位为毫米(mm) 。
以类似 T形截面压杆导轨结构为例 ,如图 10所示 ,验算夹臂导轨结构根部 D 点的应力 。
标引符号说明 :
D — 导轨负载支撑受拉应力截面上端离中性轴最远处 ;
h1 — 夹臂导轨危险截面边缘至 z 轴(中性轴)距离 ;
h2 — 夹臂导轨危险截面边缘至 x 轴(中性轴)距离 。
图 10 夹臂导轨结构计算图
夹臂导轨结构截面 D 点的强度应满足公式(11) 。
…………………………( 11 )
式中 :
σD —D 点正应力 ,单位为牛顿每平方毫米(N/mm2 ) ;
MDz— 作用在夹臂导轨上绕 z 轴向弯矩 ,单位为牛顿毫米(N · mm) ;
Iz — 计算截面对 z 轴(中性轴)的惯性矩 ,单位为四次方毫米(mm4 ) ;
h1 — 夹臂导轨危险截面边缘至 z 轴(中性轴)距离 ,单位为毫米(mm) ;
MDx— 作用在夹臂导轨上绕 x 轴向弯矩 ,单位为牛顿毫米(N · mm) ;
Ix — 计算截面对 x 轴(中性轴)的惯性矩 ,单位为四次方毫米(mm4 ) ;
h2 — 夹臂导轨危险截面边缘至 x 轴(中性轴)距离 ,单位为毫米(mm) ;
[σ] — 夹臂导轨材料的许用应力 ,单位为牛顿每平方毫米(N/mm2 ) , [σ] =σS/n5 ,安全系数 n5 取1. 5~ 1. 6,σS 为夹臂导轨材料的屈服强度 。
6.4.3 旋转卷夹设计原则
设计旋转卷夹(见图 11) 时 ,旋转卷夹受力分析一般以夹臂受额定载荷情况下 ,夹臂呈最大开度状态 ,其受力简图分别如图 12和图 13所示 。
13
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图 11 旋转卷夹示意图
标引符号说明 :
F1 — 液压缸推力 ;
F2 — 夹臂与地面垂直状态时载荷对长夹臂作用力 ;
F3 — 夹臂与地面垂直状态时载荷对短夹臂作用力 ;
L1 — 液压缸对长夹臂作用力的力臂 ;
L2 — 载荷对长夹臂作用力的力臂 。
图 12 夹臂与地面垂直状态夹臂受力分析示意图
夹臂与地面垂直状态时液压缸推力 F1 按公式(12)验算 。
F …………………………( 12 )
式中 :
F1— 液压缸推力 ,单位为牛顿(N) ;
PQ— 额定载荷 ,单位为牛顿(N) ;
L2 — 载荷对长夹臂作用力的力臂 ,单位为毫米(mm) ;
n6 — 旋转卷夹夹持安全系数 ,取 1. 5~ 2;
μ — 夹臂与载荷之间的摩擦系数 ,一般取 0. 4;
L1 — 液压缸对长夹臂作用力的力臂 ,单位为毫米(mm) 。
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夹臂与地面垂直状态时载荷对长夹臂作用力 F2 按公式(13)验算 。
F …………………………( 13 )
式中 :
F2— 夹臂与地面垂直状态时载荷对长夹臂作用力 ,单位为牛顿(N) ;
F1— 液压缸推力 ,单位为牛顿(N) ;
L1 — 液压缸对长夹臂作用力的力臂 ,单位为毫米(mm) ;
L2 — 载荷对长夹臂作用力的力臂 ,单位为毫米(mm) 。
标引符号说明 :
F4— 叉车系统压力产生的液压缸最大推力 ;
F5 — 夹臂与地面平行状态时载荷对长夹臂作用力 ;
F6— 夹臂与地面平行状态时载荷对短夹臂作用力 ;
L1 — 液压缸对长夹臂作用力的力臂 ;
L2 — 载荷对长夹臂作用力的力臂 ;
PQ— 额定载荷 ;
θ1 — 载荷对长夹臂作用力与垂直方向的夹角 ;
θ2 — 载荷对短夹臂作用力与垂直方向的夹角 。
图 13 夹臂与地面平行状态夹臂受力分析示意图
夹臂与地面平行状态时载荷对长夹臂作用力 F5、对短夹臂作用力 F6 按公式(14) 、公式(15)验算 。
F …………………………( 14 )
式中 :
F5— 夹臂与地面平行状态时载荷对长夹臂作用力 ,单位为牛顿(N) ;
F4— 叉车系统压力产生的液压缸最大推力 ,单位为牛顿(N) ;
L1 — 液压缸对长夹臂作用力的力臂 ,单位为毫米(mm) ;
L2 — 载荷对长夹臂作用力的力臂 ,单位为毫米(mm) 。
15
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F …………………………( 15 )
式中 :
F6— 夹臂与地面平行状态时载荷对短夹臂作用力 ,单位为牛顿(N) ;
F5— 夹臂与地面平行状态时载荷对长夹臂作用力 ,单位为牛顿(N) ;
θ1 — 载荷对长夹臂作用力与垂直方向的夹角 ,单位为度(°) ;
PQ— 额定载荷 ,单位为牛顿(N) ;
θ2 — 载荷对短夹臂作用力与垂直方向的夹角 ,单位为度(°) 。
6.5 旋转机构设计原则
6.5. 1 通则
旋转机构设计主要应用于旋转器和三向属具等属具 。
旋转机构设计应采用载荷组合 E验算承载结构的强度 。
6.5.2 旋转机构转动惯量计算
6.5.2. 1 规则回转体转动惯量计算
回转体为圆柱体时 ,转动惯量按公式(16)计算 。
J mr2 …………………………( 16 )
式中 :
J — 回转体绕自身轴的转动惯量 ,单位为千克二次方米(kg · m2 ) ;
m — 回转体的质量 ,单位为千克(kg) ;
r — 回转体的半径 ,单位为米(m) 。
6.5.2.2 复杂回转体转动惯量计算
复杂回转体分解为若干个形状规则的部分 ,分别计算各部分的转动惯量 ,再利用平行轴定理或叠加原理进行计算 。
6.5.3 旋转机构扭矩计算
旋转机构正常运行时所需扭矩按公式(17)计算 。
M = (J+QZd2 )α …………………………( 17 )
式中 :
M — 旋转机构扭矩 ,单位为牛顿米(N · m) ;
J — 回转体绕自身轴的转动惯量 ,单位为千克二次方米(kg · m2 ) ;
QZ — 额定起重量及旋转机构等效质量 ,单位为千克(kg) ;
d — 额定起重量及旋转机构的组合质心与旋转轴线距离 ,单位为米(m) ;
α — 额定起重量及旋转机构总体转动角加速度 ,单位为弧度每二次方秒(rad/s2 ) 。
6.5.4 旋转器设计原则
设计旋转器(见图 14)时 ,受力情况较为复杂 ,一般建议采用有限元法来对其进行校核 。
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图 14 旋转器示意图
旋转器的旋转扭矩按公式(18)计算 。
T= (J+QZd2 )α …………………………( 18 )
式中 :
T — 旋转器旋转扭矩 ,单位为牛顿米(N · m) ;
J — 回转体绕自身轴转动惯量 ,单位为千克二次方米(kg · m2 ) ;
QZ — 额定起重量及旋转机构总体质量 ,单位为千克(kg) ;
d — 额定起重量及旋转机构质心与旋转轴线距离 ,单位为米(m) ;
α — 额定起重量及旋转机构总体转动角加速度 ,单位为弧度每二次方秒(rad/s2 ) 。
6.5.5 三向属具设计原则
设计三向属具(见图 15)时 ,三向属具结构受力分析一般以摆向架在侧向受额定载荷情况下进行受力计算 ,其受力简图如图 16所示 。
图 15 三向属具示意图
17
18
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标引符号说明 :
d — 额定载荷与摆向架的组合质心与摆向架旋转轴线的距离 ;
L— 额定载荷长度 ;
M— 摆向架旋转中心动力矩 ;
Q— 额定起重量 ;
W— 额定载荷宽度 ;
α — 负载及机构总体转动角加速度 。
图 16 摆向架结构受力简图
摆向力矩是三向属具搬运货物的重要保证 ,其大小可按公式(19)验算 。
M≥(JZ2 +Qd2 )α …………………………( 19 )
式中 :
M — 摆向架旋转中心动力矩 ,单位为牛顿米(N · m) ;
JZ2 — 额定载荷及摆向架结构组合通过 Z2 轴的转动惯量 ,单位为千克二次方米(kg · m2 ) ,计算见下式 :
Q — 额定起重量 ,单位为千克(kg) ;
L — 额定载荷长度 ,单位为米(m) ;
W — 额定载荷宽度 ,单位为米(m) ;
d — 额定载荷与摆向架的组合质心与摆向架旋转轴线的距离 ,单位为米(m) ;
α — 额定载荷及摆向架转动角加速度 ,单位为弧度每二次方秒(rad/s2 ) 。
6.6 倾翻机构设计原则
6.6. 1 通则
倾翻机构主要应用于倾翻架等属具 。
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倾翻机构设计应采用载荷组合 E验算承载结构的强度 。
6.6.2 倾翻架设计原则
设计倾翻架(见 图 17) 时 , 倾 翻 架 结 构 受 力 分 析 一 般 以 倾 翻 叉 架 受 额 定 载 荷 情 况 下 进 行 受 力 计算 ,其受力简图见图 18。
图 17 倾翻架示意图
标引符号说明 :
FG — 倾翻液压缸作用力 ;
G — 倾翻液压缸作用点 ;
H — 倾翻转动支撑点 ;
L1 — 额定载荷与倾翻叉架的组合质心与倾翻转动支撑点的水平距离 ;
L2 — 倾翻转动支撑点与倾翻液压缸作用点的水平距离 ;
PQ — 额定载荷 。
图 18 倾翻叉架结构受力简图
倾翻液压缸作用力 FG 是倾翻机构装卸 、搬运载荷的重要保证 ,其大小可按公式(20)验算 。
FG …………………………( 20 )
式中 :
FG — 倾翻液压缸作用力 ,单位为牛顿(N) ;
PQ — 额定载荷 ,单位为牛顿(N) ;
L1 — 额定载荷与倾翻叉架的组合质心与倾翻转动支撑点的水平距离 ,单位为毫米(mm) ; L2 — 倾翻转动支撑点与倾翻液压缸作用点的水平距离 ,单位为毫米(mm) 。
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倾翻架结构在满足强度要求 和 倾 翻 液 压 缸 作 用 力 FG 的 前 提 下 , 货 叉 架 宽 度 W2 和 底 座 宽 度 W1 (W2 、W1 见图 19)的比值(W2/W1 )一般不超过 1. 5;比值超过 2 时 ,应特殊设计 。
图 19 倾翻架结构宽度示意图
6.7 移动机构设计原则
6.7. 1 通则
移动机构主要应用于侧移器等属具 。
移动机构设计应采用载荷组合 A2验算承载结构的强度 。
6.7.2 侧移器设计原则
设计侧移器(见图 20) 时 ,侧移器结构受力分析一般以受额定载荷情况下进行受力计算 ,其受力简图如图 21所示 。
图 20 侧移器示意图
20
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标引符号说明 :
d1 —FN2作用点与货叉 、载荷及侧移器的组合质心之间的水平距离 ;
d2 —FN2作用点与 FN3作用点的垂直距离 ;
FN1— 上滑块所受 z 轴向的作用力 ;
FN2— 上滑块所受斜向的作用力 ;
FN3— 下滑块所受 x 轴向的作用力 ;
F0 — 侧移器液压缸推力 ;
f — 滑块所受摩擦阻力 ;
G2 — 货叉 、载荷及支撑架等效重力 ;
θ — 上滑块斜边与 z 轴向的夹角 。
图 21 侧移器受力简图
侧移器液压缸推力 F0 按公式(21)验算 。
F0 ≥fK …………………………( 21 )
式中 :
F0— 侧移器液压缸推力 ,单位为牛顿(N) ;
f — 滑块所受摩擦阻力 ,单位为牛顿(N) ,计算见下式 :
f=μ1(FN1 +FN2) +μ2FN3
μ1 — 滑块的摩擦系数 ,见表 3;
FN1— 上滑块所受 z 轴向的作用力 ,单位为牛顿(N) ,计算见下式 :
G2— 货叉 、载荷及支撑架等效重力 ,单位为牛顿(N) ;
d1 —FN2作用点与货叉 、载荷及侧移器的组合质心之间的水平距离 ,单位为毫米(mm) ;
d2 — FN2作用点与 FN3作用点的垂直距离 ,单位为毫米(mm) ;
θ — 上滑块斜边与竖直方向的夹角 ,单位为度(°) ;
FN2 — 上滑块所受斜向的作用力 ,单位为牛顿(N) ,计算见下式 :
FN2
d1—FN2作用点与货叉 、载荷及侧移器的组合质心之间的水平距离 ,单位为毫米(mm) ;
G2— 货叉 、载荷及支撑架等效重力 ,单位为牛顿(N) ;
d2— FN2作用点与 FN3作用点的垂直距离 ,单位为毫米(mm) ;
θ — 上滑块斜边与竖直方向的夹角 ,单位为度(°) ;
21
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μ1 — 滑块的摩擦系数 ,见表 3;
FN3 — 下滑块所受 x 轴向的作用力 ,单位为牛顿(N) ,计算见下式 :
d1—FN2作用点与货叉 、载荷及侧移器的组合质心之间的水平距离 ,单位为毫米(mm) ;
G2— 货叉 、载荷及支撑架等效重力 ,单位为牛顿(N) ;
d2— FN2作用点与 FN3作用点的垂直距离 ,单位为毫米(mm) ; K — 修正系数 ,一般取 1. 2~ 2。
侧移器受额定载荷情况下 ,计算支撑架下横梁截面尺寸 ,受力分析如图 22和图 23所示 。
标引符号说明 :
FN4 — 货叉对支撑架上横梁斜向压力 ;
FN5 — 货叉对支撑架上横梁纵向压力 ;
FN6 — 货叉对支撑架下横梁横向压力 ; G3 — 货叉和载荷等效重力 ;
L3 — 货叉和载荷组合质心离货叉垂直段后端面距离 ;
L4 — 货叉上 、下挂钩的间距 ;
θ — 支撑架上横梁挂装货叉斜面与前端面夹角 。
图 22 支撑架受力简图
标引符号说明 :
A — 支撑架下横梁左支撑点 ;
B — 支撑架下横梁右支撑点 ;
FN6 — 货叉对支撑架下横梁横向压力 ;
P — 支撑架左右支撑点中点 ;
L — 支撑架下横梁左 、右支撑点的间距 。
图 23 支撑架下横梁受力简图
22
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侧 移 器 受 额 定 载 荷 情 况 下 , 计 算 货 叉 对 支 撑 架 上 下 横 梁 压 力 FN4、FN5 和 FN6 分 别 按 公 式 (22) 、公式(23) 和公式(24)计算 。
FN …………………………( 22 )
FN5 =G …………………………( 23 )
FN …………………………( 24 )
式中 :
FN4— 货叉对支撑架上横梁斜向压力 ,单位为牛顿(N) ;
G3 — 货叉和载荷等效重力 ,单位为牛顿(N) ;
L3 — 货叉和载荷组合质心离货叉垂直段后端面距离 ,单位为毫米(mm) ;
L4 — 货叉上 、下挂钩的间距 ,单位为毫米(mm) ;
θ — 支撑架上横梁挂装货叉斜面与前端面夹角 ,单位为度(°) ;
FN5 — 货叉对支撑架上横梁纵向压力 ,单位为牛顿(N) ;
FN6— 货叉对支撑架下横梁横向压力 ,单位为牛顿(N) 。
对于力 FN6作用在支撑架下横梁上 ,可简化成简支梁 。力 FN6作用 ,使支撑架下横梁受横力弯曲作用 ,最大正应力 σmax发生于弯矩最大的截面上 ,且离中性轴最远处 , 即支撑架下横梁至支撑点最远处 ,材料受拉处位置为危险截面位置 。
因此在支撑架结构中 ,危险截面内作用弯矩 , 支撑架下横梁受绕 z 轴向的最大弯矩 MPzmax按公式(25)计算 。
MPzmax …………………………( 25 )
式中 :
MPzmax— 作用在支撑架横梁上绕 z 轴向最大弯矩 ,单位为牛顿毫米(N · mm) ;
FN6 — 货叉对支撑架下横梁横向压力 ,单位为牛顿(N) ;
L — 支撑架下横梁左 、右支撑点的间距 ,单位为毫米(mm) 。
以近似矩形截面支撑架下横梁为例 ,如图 24所示 ,验算矩形截面边缘 P 点的应力 。
标引符号说明 :
b — 支撑架横梁危险截面边缘至 z 轴(中性轴)距离 ,单位为毫米(mm) ; P — 支撑架左 、右支撑点中点 。
图 24 支撑架下横梁截面计算图
23
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支撑架下横梁截面 P 点的强度应满足公式(26) 。
b≤ …………………………( 26 )
式中 :
σP —P 点正应力 ,单位为牛顿每平方毫米(N/mm2 ) ;
MPzmax — 作用在支撑架下横梁上绕 z 轴向最大弯矩 ,单位为牛顿毫米(N · mm) ;
Iz — 计算截面对 z 轴(中性轴)的惯性矩 ,单位为四次方毫米(mm4 ) ;
b — 支撑架下横梁危险截面边缘至 z 轴(中性轴)距离 ,单位为毫米(mm) ;
[σ] — 支撑架下横梁材料的许用应力 ,单位为牛顿每平方毫米(N/mm2 ) , [σ] =σS/n7 ,安全系
数 n7 取 1. 5~ 1. 6,σS 为支撑架下横梁材料的屈服强度 。
6. 8 调距机构设计原则
6. 8. 1 通则
调距机构主要应用于调距叉等属具 。
调距机构设计应采用载荷组合 A2验算承载结构的强度 。
6. 8.2 调距叉设计原则
设计调距叉(见图 25)时 ,调距叉的支撑结构按 6. 7. 2 进行验算 。 调距叉液压缸一般在空载调距情况下进行受力计算 ,其受力简图如图 26所示 。
图 25 调距叉示意图
24
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标引符号说明 :
F0 — 调距机构液压缸推力 ;
FN1 — 货叉对支撑架斜向压力 ;
FN2 — 货叉对支撑架纵向压力 ;
FN3 — 货叉对支撑架横向压力 ;
f — 货叉与支撑架摩擦力 ;
G — 货叉自重产生的重力 ;
L1 — 货叉质心离货叉垂直段后端面距离 ;
L2 — 货叉上 、下挂钩的间距 ;
θ — 支撑架上横梁挂装货叉斜面与前端面夹角 。
图 26 调距叉空载受力简图
调距液压缸作用力 F0 是调距机构稳定调节货叉间距的重要保证 ,其大小可按公式(27)验算 。
F0 ≥fK …………………………( 27 )
式中 :
F0 — 调距机构液压缸拉力 ,单位为牛顿(N) ;
f — 货叉与支撑架摩擦力 ,单位为牛顿(N) ,计算见下式 :
f=μ(FN1 +FN2 +FN3)
μ — 货叉与支撑架体之间的摩擦系数 ,一般取 0. 1~0. 15;
FN1 — 货叉对支撑架斜向压力 ,单位为牛顿(N) ,计算见下式 :
G — 货叉自重产生的重力 ,单位为牛顿(N) ;
L1 — 货叉质心离货叉垂直段后端面距离 ,单位为毫米(mm) ;
L2 — 货叉上 、下挂钩的间距 ,单位为毫米(mm) ;
θ — 支撑架上横梁挂装货叉斜面与前端面夹角 ,单位为度(°) ; FN2 — 货叉对支撑架纵向压力 ,单位为牛顿(N) ,计算见下式 :
G — 货叉自重产生的重力 ,单位为牛顿(N) ;
L1 — 货叉质心离货叉立板后端面距离 ,单位为毫米(mm) ;
L2 — 货叉上 、下挂钩之间距离 ,单位为毫米(mm) ;
25
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θ — 支撑架上横梁挂装货叉斜面与前端面夹角 ,单位为度(°) ;
FN3 — 货叉对支撑架横向压力 ,单位为牛顿(N) ,计算见下式 :
G — 货叉自重产生的重力 ,单位为牛顿(N) ;
L1 — 货叉质心离货叉立板后端面距离 ,单位为毫米(mm) ;
L2 — 货叉上 、下挂钩之间距离 ,单位为毫米(mm) ;
K — 修正系数 ,一般取 1. 2~ 2。
6.9 推拉机构设计原则
6.9. 1 通则
推拉机构主要应用于推拉器等属具 。
推拉机构设计应采用载荷组合 B2验算承载结构的强度 。
推拉机构的推板宜设计小角度后倾状态 ,后倾角度大小根据承载量大小 、推拉行程等进行设计 ,一般推荐后倾角度 1°~4°。
6.9.2 推拉器设计原则
设计推拉器(见图 27)时 ,推拉器结构受力分析一般以载板前倾状态受额定载荷情况下进行受力计算 ,受力简图见图 28和图 29。
图 27 推拉器示意图
26
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标引符号说明 :
FT — 推拉器液压缸所需最大推力 ;
FYT — 推拉机构所需最大推力 ;
α1 — 推拉机构收回时与后支架夹角 ;
αT — 推拉机构推载荷时的加速度 ;
β — 载板与地面夹角 。
图 28 推拉机构推力受力简图
标引符号说明 :
FL — 推拉器液压缸所需最大拉力 ;
FYL — 推拉机构所需最大拉力 ;
α2 — 推拉机构推出时与后支架夹角 ;
αL — 推拉机构拉载荷时的加速度 ;
β — 载板与地面夹角 。
图 29 推拉机构拉力受力简图
推出时推拉机构所需最大推力 FYT按公式(28)计算 。
FYT=μTQgcosβ-Qgsinβ+QαT …………………………( 28 )
式中 :
FYT — 推拉机构所需最大推力 ,单位为牛顿(N) ; μT — 滑板与载板之间的摩擦系数 ,取值见表 4;
Q — 额定起重量 ,单位为千克(kg) ;
g — 重力加速度 ,单位为米每二次方秒(m/s2 ) ;
β — 载板与地面夹角 ,单位为度(°) ;
27
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αT — 推拉机构推载荷时的加速度 ,单位为米每二次方秒(m/s2 ) 。
拉回时推拉机构所需最大拉力 FYL按公式(29)计算 。
FYL=μTQgcosβ+Qgsinβ+QαL …………………………( 29 )
式中 :
FYL— 推拉机构所需最大拉力 ,单位为牛顿(N) ;
μT — 滑板与载板之间的摩擦系数 ,取值见表 4;
Q — 额定起重量 ,单位为千克(kg) ;
g — 重力加速度 ,单位为米每二次方秒(m/s2 ) ;
β — 载板与地面夹角 ,单位为度(°) ;
αL — 推拉机构拉载荷时的加速度 ,单位为米每二次方秒(m/s2 ) 。
表 4 滑板与载板之间的摩擦系数
滑板材质
摩擦系数 μT
塑料板
0. 2
纸板
光面
0. 3
毛面
0. 4
推拉器液压缸所需最大推力 FT 按公式(30)计算 。
FT …………………………( 30 )
式中 :
FT — 推拉器液压缸所需最大推力 ,单位为牛顿(N) ;
FYT — 推拉机构所需最大推力 ,单位为牛顿(N) ;
α1 — 推拉机构收回时与后支架夹角 ,单位为度(°) 。
推拉器液压缸所需最大拉力 FL 按公式(31)计算 。
FL …………………………( 31 )
式中 :
FL — 推拉器液压缸所需最大拉力 ,单位为牛顿(N) ;
FYL — 推拉机构所需最大拉力 ,单位为牛顿(N) ;
α2 — 推拉机构推出时与后支架夹角 ,单位为度(°) 。
6. 10 保持机构设计原则
6. 10. 1 通则
保持机构主要应用于载荷稳定器等属具 。
保持机构设计应采用载荷组合 A2验算承载结构的强度 。
6. 10.2 载荷稳定器设计原则
设计载荷稳定器(见图 30) 时 ,载荷稳定器结构受力分析一般以压杆结构保持额定载荷情况下 ,压杆结构呈最大打开状态压紧载荷进行受力计算 ,其受力分析图见图 31。
28
GB/T 46909—2025
图 30 载荷稳定器示意图
标引符号说明 :
F0 — 保持额定载荷反作用力 ;
F1 — 保持液压缸作用力 ;
F2 — 压杆导轨反作用力 ;
F3 — 压杆导轨反作用力 ;
f — 压杆导轨摩擦力 ;
L1 — 额定载荷对压杆导轨阻力臂 ;
L2 — 保持额定载荷反作用力对压杆支撑臂阻力臂 ;
L3 — 压杆导轨支撑动力臂 ;
R — 后支架与压杆导轨上支撑点 ;
S — 压杆支撑臂受最大正应力处 。
图 31 压杆结构受力简图
负载反作用力 F0 大小应根据保持载荷类别以及载荷重量进行选择 ,推荐值见表 5。
29
GB/T 46909—2025
表 5 负载反作用力推荐表
压持载荷特性
额定起重量 Q/kg
负载反作用力 F0 /N
质地坚硬
Q≤3 000
10000
3 000
15000
5 000
20000
易碎
Q≤3 000
5 000
3 000
10000
质地松软
Q≤3 000
3 000
3 000
5 000
保持液压缸作用力 F1 按公式(32)验算 。
F1=F0 +f …………………………( 32 )
式中 :
F1— 保持液压缸作用力 ,单位为牛顿(N) ;
F0— 保持额定载荷反作用力 ,单位为牛顿(N) ;
f — 压杆导轨摩擦力 ,单位为牛顿(N) ,计算见下式 :
f= 2μF2
μ — 压杆导轨与滑块摩擦系数 ;
F2 — 导轨反作用力 ,单位为牛顿(N) ,计算见下式 :
F0— 保持额定载荷反作用力 ,单位为牛顿(N) ;
L1 — 负载对导轨阻力臂 ,单位为毫米(mm) ;
L3 — 压杆导轨支撑动力臂 ,单位为毫米(mm) 。
摩擦系数 μ 的大小与滑块材质以及润滑条件有关 。具体参考表 3。
对于力 F0 作用在压杆支撑臂上和力 F2 、F3 作用在压杆导轨上 ,均可简化成悬臂梁 ,分别使压杆支撑臂和压杆导轨受横力弯曲作用 ,最大正应力 σmax发生于弯矩最大的截面上 ,边缘材料受拉且离中性轴最远处 。
因此在压杆导轨结构中 ,两处危险截面内分别作用弯矩 ,压杆支撑臂受绕 y 轴向的弯矩 MSy 、压杆导轨结构受绕 y 轴向的弯矩 MRy ,分别按公式(33) 、公式(34)计算 。
MSy =F0L2 …………………………( 33 )
MRy =F2L3 …………………………( 34 )
式中 :
MSy — 作用在压杆支撑臂上绕 y 轴向弯矩 ,单位为牛顿毫米(N · mm) ;
F0 — 保持额定载荷反作用力 ,单位为牛顿(N) ;
L2 — 负载对压杆支撑臂阻力臂 ,单位为毫米(mm) ;
MRy— 作用在压杆导轨结构上绕 y 轴向弯矩 ,单位为牛顿毫米(N · mm) ;
F2 — 导轨反作用力 ,单位为牛顿(N) ;
L3 — 压杆导轨支撑动力臂 ,单位为毫米(mm) 。
30
GB/T 46909—2025
以矩形截面压杆支撑臂为例 ,如图 32所示 ,验算矩形截面边缘 S点的应力 。
标引符号说明 :
B — 压杆支撑臂截面横向外宽 ,单位为毫米(mm) ;
b — 压杆支撑臂截面横向内宽 ,单位为毫米(mm) ;
H— 压杆支撑臂截面纵向外宽 ,单位为毫米(mm) ;
h — 压杆支撑臂截面纵向内宽 ,单位为毫米(mm) ;
S — 压杆支撑臂受最大正应力处 。
图 32 压杆支撑臂截面计算图
压杆支撑臂截面 S点的强度应满足公式(35) 。
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