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1、 叉車貨叉結(jié)構(gòu)形式及受力分析 引言 貨叉是叉車最基本和最通用的取物裝置；是叉車的重要物件，其受力大，要求截面 小、重量輕，需用低合金鋼、中碳鋼等材料制造，還需適當(dāng)?shù)臒崽幚恚ㄈ缯{(diào)質(zhì)）以增加 其水平段的硬度，提高耐磨性能。對其怎樣設(shè)計制造與結(jié)構(gòu)形式的詳盡了解及其受力分 析，對于貨叉的安全使用，對于檢驗檢測都有其實際的指導(dǎo)意義。 一貨叉結(jié)構(gòu)形式及與叉架的聯(lián)接 貨叉裝在叉架上，它的外型是一個“L”型桿件，分為垂直段和水平段兩部分，最 為常見的是整體式貨叉（見圖圖-lb）。有的小噸位叉車貨叉的水平段和垂直段分別 制成，用銷軸連接起來，水平段既可平置，又可折疊，稱為折疊式貨叉（見圖-2）。它可 減少空車長
2、度，便于運輸，但制造較為麻煩。 貨叉與叉架的聯(lián)接， 根據(jù)聯(lián)接形式的不同， 可分為掛鉤型 （見圖圖-2所示） 和 較接型 （見圖-lb所示）兩種，掛鉤型貨叉垂叉的制造過程是先鍛造（或規(guī)鍛）成長條坯， 在徹鍛彎成“L”型，再焊接上下兩個鉤，之后進行熱處理；這種貨叉制造較為容易， 也方便安裝和拆卸，適用于中小噸位的叉車。錢接型貨叉的垂直段上端較厚，中心為銷 軸孔。貨叉通過此孔安裝在叉架的支承光軸上。允許光軸轉(zhuǎn)動，在重力作用下，貨叉垂直段下部背面支靠在滑架的下橫梁上。這種貨叉安裝拆卸不太方便，適用于大噸位叉車。 二貨叉的設(shè)計與受力驗算 貨叉不管是自己設(shè)計，還是選用標(biāo)準(zhǔn)尺寸的貨叉，必須保證它的強度和剛度
3、，因此 要對它進行合理的設(shè)計和驗算。貨叉設(shè)計的主要尺寸有水平段長度一“L”，垂直段高度、 截面尺寸、掛鉤尺寸、銷軸尺寸等。水平段長度主要決定于載荷中心距“C”，一般取值 L2C,也可稍小于 2C, L 按標(biāo)準(zhǔn)選取。垂直段髙度主要與門架的離地間隙及叉架的尺 寸有關(guān)。截面尺寸及掛鉤尺寸決定于起重量及載荷中心距。 （一）貨叉的計算簡圖 根據(jù)貨叉和叉架的聯(lián)接形式不同，其支承的情況是不同的。較接型貨叉可簡化為支 承在兩個錢接支座上的靜定剛架（見圖-3）掛鉤型貨叉，由于上支承既不便移動，又不 便自由轉(zhuǎn)動，可簡化為固定支座，下支承可簡化為活動較接支座，貨叉成為一次超靜定 剛架（見圖4）。 這二種計算簡圖，在
4、集中載荷 P的作用下，貨叉的危險截面均在垂直段下部，其應(yīng) 力狀態(tài)相同，強度相同。但貨叉垂直段的受力情況不同，導(dǎo)致二種形式貨叉的變形不同， 靜定剛架水平段的變形要大于超靜定剛架水平段的變形。誇慮到掛鉤型貨叉上部與叉架 掛鉤處實際存有安裝間隙，并非絕對不能轉(zhuǎn)動，同時也為了偏于安全起見，因此各種貨 叉在設(shè)計計算中均按靜定剛架進行驗算。 （二）貨叉的強度計算 貨叉受集中載荷作用后的內(nèi)力如圖5所示。水平段受彎矩和剪力，垂直段受彎矩 和拉力。危險截面在下支座截面以下的垂直段,A-A截面的最大正應(yīng)力為彎曲應(yīng)力 和軸向應(yīng)力之和。圖中截面，彎曲正應(yīng)力人和軸向應(yīng)力 6 分別為： %叫+66】 s 二 Mm亦/W
5、二 6 P C/a2b 5=p/F二 P/a b 式中 Mm;1T最大彎矩 p貨叉的計算載荷 C載荷中心矩 W-抗彎截面橫量(a2b/6) F截面面積(F = ab) M =cs/n許用應(yīng)力(-貨叉用料的屈服極限、n-安全系數(shù)) 關(guān)于許用應(yīng)力和安全系數(shù)的選取，與計算載荷的選取密切相關(guān)。如果計算載荷比較 精確，安全系數(shù)可較小。計算載荷中除額定載荷外，還應(yīng)考慮實際使用過程中載荷偏置 造成的偏載系數(shù)以&起升和運行過程中慣性和沖擊造成的動載系數(shù)的影響，但由于在實 U為員叉J9皮 訃魏?？?彎矩圖 勢力圖 軸力圖 圖-5 際使用過程中偏載尺動載的不可確定尺實驗和統(tǒng)計工作的不完善，沒有確切可靠的數(shù)值 供參
6、考， 因此在設(shè)計計算中一般采用加大安全系數(shù)的辦法來彌補， 即取 P=Q/2（Q為額 定起重量） ，n=3。 （三）貨叉的剛度校核 其目的是為確定貨叉水平段在外載荷作用下的變形。通常都是以叉尖或載荷中心處 的垂直靜撓度作為計算值，撓度越小，貨叉的剛度越大。 貨叉剛度的校核，一般不考慮偏載和動載，而把正常工作時的載荷作為計算載荷即 P=Q/2（Q為額定起重量），方法為簡便的彎矩圖乘法。（圖-6所示） 先作出貨叉在集中力P作用下的彎矩圖Mp,并在叉尖處作用一個單位力儀=1, 畫岀在單位力 P作用下的彎矩圖 M,然后將其中一個彎矩圖（如 Mp）的面積和另 一個彎矩圖（如）中前一個彎矩圖的形心相對應(yīng)的高
7、度坐標(biāo) Y相乘。為計算方便, 可將彎矩圖分成獨立規(guī)則的圖形，逐個相乘后再疊加，再除以貨叉的抗彎剛度 E I,可 得叉尖撓度： fE=P C L/E 1 C/L（3L-C）+6c+2h fl 式中 E鋼的彈性模量 I一貨叉截面慣性矩（等截面看待）=汪/12 計算圖 圖-6 W彎矩圖 fl叉尖允許撓度取值 L/50 三結(jié)論 從強度和剛度來講，增加貨叉厚度比增加貨叉寬度有利，但厚度大不利于叉貨和卸 貨，一般貨叉的厚度和寬度應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)選取，在滿足強度、剛度條件下選取厚度較 小者。貨叉垂直段的長度不影響貨叉的強度，對剛度有影響，應(yīng)盡可能減小垂直段的長 度，尤其是下支座以下 U 的長度。掛鉤型貨叉垂直段有關(guān)尺寸也應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。另外, 貨叉應(yīng)該實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，尤其是與掛鉤有關(guān)的尺寸和叉架的安裝尺寸。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)選定了貨 叉截面和水平長度后，必須進行強度和剛度的驗算，這樣才能保證其工作安全可靠。
叉車貨叉結(jié)構(gòu)形式及受力分析
