《叉車貨叉結(jié)構(gòu)形式及受力分析》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《叉車貨叉結(jié)構(gòu)形式及受力分析(5頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
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。