2.0吨叉车工作装置液压系统设计（中压）

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?20600N

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150bar，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

Ar?2Fl41200??10?5?27.5?10?4 m2 p150Ar??d24?27.5?10?4 m2

所以活塞杆直径为d = 0.0592 m，查标准（50、56、63系列），取 d = 0.063m。

根据液压缸的最大长径比20：1，液压缸的最大行程可达到1.26 m，即叉车杆的最大提升高度为2.52 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63/90mm（速比2）、63/100mm（速比1.46），或63/125mm(速比1.33)。由机械设计手册查的，前两种非优先选用者，则选择63/125mm(速比1.33)型的液压缸。

因此活塞杆的有效作用面积为

Ar??d24?2??0.0634?31.2?10?4m2

PS?Fl41200??132bar ?4Ar31.2?10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?Arvmax?31.2?10?4?0.1 m3/s

q?Arvmax?18.7 l/min

2 系统工作压力的确定

系统最大压力可以确定为大约在150bar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。

图2 倾斜装置示意图

假设r =0.5m，倾斜力矩给定为T =7500 N.m，因此倾斜装置所需的作用力F为：

T7500F???15000 N

r0.5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150bar，则倾斜液压缸环形面积Aa为：

Aa?F7500??10?5?5?10?4m2 p150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?(D2?d2)

4d?0.031 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?0.025m，则环形面积为：

??Aa?(D2?d2)?(402?252)?10?6?7.65?10?4m2

44倾斜机构所需最大压力为：

p?F75005 Pa =98.0 bar ??98.0?10?4Aa7.65?10而液压缸工作压力为150bar，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：

??Ap?D2??0.042=12.6×10-4 m2

44倾斜装置所需最大速度给定为2o/s，先转换成弧度制，然后再转换成线速度：

??2deg/s?22?rad/s?0.0349rad/s 360V???r?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：

q2?2Apv?2?12.6?10?4?0.0175= 0.43981 m3/s = 2.6 l/min

倾斜装置需要走过的行程为：

20S?0.5????0.175m

180综上，两个倾斜液压缸的可选尺寸为40/25mm/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。