500Kg電動(dòng)叉車設(shè)計(jì)

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1前言電動(dòng)升降車是用來存取貨物并以直流電源（蓄電池組)為動(dòng)力，具有能量轉(zhuǎn)換效率高、噪聲小、無污染、小巧靈活等優(yōu)點(diǎn)，在車間、倉庫以及食品、制藥、微電子、儀器儀表等對環(huán)境條件要求較高的場所得到了廣泛應(yīng)用，成為室內(nèi)、貨車取物、物料搬運(yùn)的首選工具。近幾十年來在我國的電動(dòng)升降車有了很大的發(fā)展，已經(jīng)有滿足不同噸位的升降車大批量生產(chǎn)，技術(shù)也很成熟。我的設(shè)計(jì)是額定載荷為 500KG 的電動(dòng)升降車，希望在小噸位車型領(lǐng)域做出我的一點(diǎn)貢獻(xiàn)。設(shè)計(jì)結(jié)合了叉取貨物、升降和牽引的功能。不僅在技術(shù)方面有創(chuàng)新，制造成本也大大降低。小巧的體積在空間狹窄和環(huán)境要求較高的工作場所能滿足 500Kg 以下的貨物進(jìn)出、取用自如。21 概述1.1 工程車輛用于工業(yè)生產(chǎn)、制造、運(yùn)輸?shù)能囕v通常稱為工程車輛。一般工程車輛又包括叉車、搬運(yùn)車、牽引車、升降車和掛車等。升降車是用來將貨物垂直輸送到所需位置，叉車則是將貨物叉取并安放到一定位置，牽引車顧名思義就是起牽引的作用。這三種工程車輛在工廠、車間、倉庫或工地運(yùn)用廣泛,可以說已是現(xiàn)代工廠不可缺少的工具。我的設(shè)計(jì)就是將這三種車輛結(jié)合。起到一車的多用的作用。1.2 工程車輛的特點(diǎn)一般小噸位工程車輛往往采用內(nèi)燃機(jī)或蓄電池加直流電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力裝置，而通常由無軌輪式底盤與工作裝置兩大部分組成。這使小噸位工程車輛與用交流電為動(dòng)力的起重運(yùn)輸機(jī)械在構(gòu)造方面有很大的差異，而與工程機(jī)械有很多相同之處。這種車輛通常只在工廠、車間、倉庫或工地服務(wù)。不上公路行駛，也無需駕駛牌照，有別于汽車一類的交通運(yùn)輸車輛，使用者只需熟悉持有工作證即可。31.3 升降車的分類升降車按提供動(dòng)力的裝置分為內(nèi)燃升降車與電動(dòng)升降車兩大類，目前市場以內(nèi)燃升降車為主。電動(dòng)升降車大部分限于小噸位階段，但發(fā)展很迅速。按升降方式可分為曲臂式、剪式、門架式等種類繁多。按噸位有 500Kg、600Kg、1t 等等1.4 升降車的發(fā)展趨勢結(jié)合計(jì)算機(jī)和電子技術(shù)的快速發(fā)展，融合與應(yīng)用在工業(yè)制造中，工程車輛技術(shù)也相應(yīng)得到了很大的提高，升降車也不例外。1、 強(qiáng)化了安全性能。如裝設(shè)轉(zhuǎn)向穩(wěn)定系統(tǒng)，改善作業(yè)視野等2、 電子集成化。減小了體積，控制更加方便快捷等3、 專業(yè)化程度加強(qiáng)。多品種滿足更多用戶需求，開發(fā)新結(jié)構(gòu)、新類型工程車輛4、 統(tǒng)一化。配件容易，維修方便5、 綠色環(huán)保。環(huán)保和勞動(dòng)衛(wèi)生法規(guī)的加強(qiáng)，低排放、噪聲小的工程車輛得到了很快發(fā)展。如電動(dòng)車輛、使用液化石油氣或天然氣的內(nèi)燃機(jī)車輛也受到用戶的歡迎。1.5 升降車的選用選用升降車要考慮到其經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性，如：維修是否方便，生產(chǎn)率多少和可靠性能要求等多種因素。對于工廠、車間、倉庫使用的升降車，由于工作并不繁忙，使用頻率不大，貨物大小不一，可選用機(jī)械傳動(dòng)、人力傳動(dòng)、人力機(jī)械傳動(dòng)或有標(biāo)準(zhǔn)門架的內(nèi)燃升降車。這種升降車起重量較大，適應(yīng)性強(qiáng)，價(jià)格低，維修方便。對環(huán)境有特殊要求的場合，比如在室內(nèi)或食品車間、冷庫、制藥、微電子及儀器儀表等必須選用無排放、無污染的電動(dòng)升降車。對于倉庫內(nèi)部重量不大的小件物品搬運(yùn)也可選用電動(dòng)升降車。應(yīng)發(fā)展的需求我設(shè)計(jì)一款能夠在工作空間狹窄和環(huán)境要求較高的場所并能滿足 500Kg 以下4的貨物存取的多功能升降車。2 本設(shè)計(jì)的任務(wù)要求及基本參數(shù)2.1 任務(wù)要求1.電動(dòng)升降車需滿足額定起升重量為 500kg，滿載起步速度為 200mm/s,升起高度為4100mm.2.所設(shè)計(jì)的電動(dòng)升降車操作簡單靈活、體積小、取貨運(yùn)輸方便，提升平穩(wěn)。3.在空間狹窄的工作場所滿足重量不超過 500kg 的貨物存取。4．設(shè)計(jì)技術(shù)性能先進(jìn)，在滿足可靠性的前提下具有一定創(chuàng)新性。技術(shù)資料正確。5.撰寫的研究報(bào)告具有一定的理論性、實(shí)用性和獨(dú)創(chuàng)性。6. 所設(shè)計(jì)的整機(jī)基本參數(shù)符合《機(jī)械工程師手冊》和《現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)手冊》的標(biāo)準(zhǔn)。2.2 基本參數(shù) [1][2]升降車的設(shè)計(jì)是以基本參數(shù)為依據(jù)，并且反應(yīng)出工作能力。其基本參數(shù)主要有:1. 額定起重量：升降車運(yùn)行時(shí)允許安全起升或搬運(yùn)貨物的最大質(zhì)量2. 起重高度：貨叉或載貨平臺垂直升起的最高位置，貨叉或載貨平臺水平段上表面距離地面的垂直距離3. 載荷中心距：簡單來說就是指的是貨叉叉起貨物的重心位置。4. 自由提升高度：即內(nèi)門架在外門架內(nèi)貨叉或載貨平臺可自由提升的高度5. 滿載行駛速度：升降車滿載時(shí)在平直干硬的道路上行駛所能夠達(dá)到的最高穩(wěn)定速度56. 滿載起升速度：升降操縱桿及動(dòng)力操縱裝置處于最大位置且額定載荷時(shí)起升的速度。7. 最小轉(zhuǎn)彎半徑：當(dāng) 轉(zhuǎn) 向 盤 轉(zhuǎn) 到 極 限 位 置 ， 升 降 車 以 最 低 穩(wěn) 定 車 速 轉(zhuǎn) 向 行 駛 時(shí) ，外 側(cè) 轉(zhuǎn) 向 輪 的 中 心 平 面 在 支 承 平 面 上 滾 過 的 軌 跡 圓 半 徑 。 8. 滿載爬坡度：在額定載荷下，按規(guī)定的穩(wěn)定速度所能爬越的最大坡度。反應(yīng)了車輛的動(dòng)力性能和通過性。這個(gè)參數(shù)偏小則動(dòng)力過低，加速性能不好。偏大則造成能源浪費(fèi)。升降車內(nèi)燃機(jī)多為 20 o，電動(dòng)多為 15o9. 車長：貨叉頂部到車尾部的全部距離。10. 車寬：升降車兩側(cè)面的距離11. 車高：正常狀態(tài)下門架頂部到地面的距離。12. 軸距：前后車輪中心線之間的距離13. 輪距：車輪在車輛支承平面(一般就是地面)上留下的軌跡的中心線之間的距離。14. 最 小 離 地 間 隙 ： 汽 車 在 滿 載 (允 許 最 大 荷 載 質(zhì) 量 )的 情 況 下 ， 其 底 盤 最 突 出部 位 與 水 平 地 面 的 距 離15. 質(zhì)量：升降車的總重量經(jīng)查《機(jī)械工程師手冊》 、 《現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)手冊》和《叉車設(shè)計(jì)》 500KG 電動(dòng)升降車的基本參數(shù)如下：額定起重量/kg 載荷中心距/mm 起重高度/mm 質(zhì)量/kg500 400 3000 1000滿載起升速度/(mm/s)滿載行駛速度/(km/h)最小轉(zhuǎn)彎半徑/mm 滿載爬坡度/%6200 6.8 1000 6°車長/mm 車寬/mm 車高/mm 軸距/mm2000 800 2100 1000輪距/mm 最小離地間隙/mm700 100 3 電動(dòng)升降車結(jié)構(gòu)簡介升降車的主要組成部分有動(dòng)力裝置、轉(zhuǎn)向裝置、工作裝置、液壓提升裝置和制動(dòng)裝置。下圖為升降車的主視圖。7圖 1-1 500kg 電動(dòng)升降車主視總圖3.1 動(dòng)力裝置為升降車提供動(dòng)力的裝置。原動(dòng)機(jī)有內(nèi)燃機(jī)和蓄電池-電動(dòng)機(jī)兩種。由于我設(shè)計(jì)的是無污染，無排放的車輛固采用蓄電池-電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力。直流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的選用使整車動(dòng)力隨阻力的變化而變化。蓄電池更耐久，壽命更長。83.2 傳動(dòng)裝置由原動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力傳遞至驅(qū)動(dòng)輪，傳動(dòng)轉(zhuǎn)置大致有：機(jī)械傳動(dòng)裝置由離合器，手動(dòng)變速箱，驅(qū)動(dòng)橋組成。液力傳動(dòng)裝置由變矩器，液力變速箱和驅(qū)動(dòng)橋組成。液壓傳動(dòng)裝置由液壓泵、閥和液壓馬達(dá)等組成。電傳動(dòng)裝置由電池組、馬達(dá)，電控單元等組成。各中傳動(dòng)轉(zhuǎn)置各有其優(yōu)缺點(diǎn)，按其用途要求不同選用不同的方式。本電動(dòng)升降車傳動(dòng)裝置采用電動(dòng)機(jī)直接傳動(dòng)差速器的設(shè)計(jì)占用體積小，造價(jià)成本很低，前進(jìn)、后退速度大致相同且反應(yīng)速度迅速控制靈活。3.3 轉(zhuǎn)向裝置用來控制升降車的行駛方向，小噸位車型一般采用機(jī)械轉(zhuǎn)向，1t 以上一般采用動(dòng)力轉(zhuǎn)向器或液壓轉(zhuǎn)向器。本升降車一般采用機(jī)械轉(zhuǎn)向，將轉(zhuǎn)向輪設(shè)在車體后部實(shí)現(xiàn)短距離轉(zhuǎn)向且方便靈活。三級減速轉(zhuǎn)置使工作人員轉(zhuǎn)向更輕松、快捷。且結(jié)構(gòu)簡單，安全可靠，制造成本低，維修方便。3.4 工作裝置提升貨物和取運(yùn)貨物的機(jī)構(gòu)，又稱為門架。由內(nèi)門架、外門架、貨叉架、鏈輪、鏈條、起升油缸和傾斜油缸等組成。由于普通門架構(gòu)造密集，使工作者叉取貨物時(shí)難于看到前面的貨物，因此本設(shè)計(jì)采用了寬視野門架。應(yīng)用創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)原理，使系統(tǒng)構(gòu)架簡化，減低成本又安全可靠。93.5 液壓系統(tǒng)為叉貨平臺升降及門架傾斜提供動(dòng)力，由油泵、換向閥和液壓油缸和管路等組成。采用單作用活塞缸，提升時(shí)同時(shí)供油避免了偏載門架變型的工況。3.6 制動(dòng)裝置為車提供剎車制動(dòng)的裝置。 升降車采用常閉鼓式剎車，制動(dòng)器分布在驅(qū)動(dòng)輪上。當(dāng)踩下剎車的時(shí)候升降車可以自由移動(dòng)，在停放或工作的時(shí)候自動(dòng)剎車增加工作的安全性。3.7 牽引裝置拉動(dòng)其他車輛或物體移動(dòng)。牽引功能可以為其他車輛行駛動(dòng)力，如爬坡等。還可以拉動(dòng)體積較大的物體使其引動(dòng)到所需的位置。4 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)4.1 動(dòng)力裝置作用要求本升降車動(dòng)力裝置是以蓄電池組和電動(dòng)機(jī)組成，其作用是：1． 為車輛的行駛提供充足的驅(qū)動(dòng)力2． 為工作裝置提供足夠的動(dòng)力，如提升液壓缸、傾斜油缸等3． 為本車提供一定的牽引力且動(dòng)力裝置滿足以下要求：1． 為滿足整車的協(xié)調(diào)性，各系統(tǒng)有獨(dú)立驅(qū)動(dòng)裝置互不干涉，隨時(shí)處于準(zhǔn)備狀態(tài)2． 在一定范圍內(nèi)轉(zhuǎn)矩能隨運(yùn)動(dòng)阻力的變化而變化，減少了能量損耗103． 重量輕，比功率高。減少了升降車自身重量對能量的消耗4． 造價(jià)低廉，在 500Kg 升降車領(lǐng)域內(nèi)以低廉的價(jià)格優(yōu)勢易于推廣5． 便于維修，且可靠耐用。6． 噪聲低，沒有內(nèi)燃機(jī)轟鳴的發(fā)動(dòng)機(jī)聲音給工作人員一個(gè)較佳的工作環(huán)境，以提高工作效率。4.2 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)升降車都采用蓄電池組和低壓直流電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)。驅(qū)動(dòng)行駛機(jī)構(gòu)和工作裝置液壓泵運(yùn)轉(zhuǎn)電機(jī)采用分別驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)稱為牽引電動(dòng)機(jī)，一般是直流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)，其具有的機(jī)械特性適應(yīng)升降車運(yùn)行的要求且比較經(jīng)濟(jì)。串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性如圖 4-2（a）中的橫坐標(biāo)為電動(dòng)機(jī)電樞電流，縱坐標(biāo)分別為電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速和效率，圖 4-2（b）中，橫坐標(biāo)為轉(zhuǎn)矩，縱坐標(biāo)分別為以電樞電流、轉(zhuǎn)速、功率及效率。兩種表示方法可以根據(jù)不同作用互相轉(zhuǎn)換。圖中可以看出，串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩增大時(shí)，其轉(zhuǎn)速降低；轉(zhuǎn)矩減小時(shí)，轉(zhuǎn)速增高，且轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的變化范圍都較大。11a) b)圖 4-2 串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的特性是可以調(diào)節(jié)的。調(diào)節(jié)的方法可以采用改變電樞電壓或改變磁通。過去一般采用在電樞電路中串聯(lián)不同電阻而同時(shí)改變電樞電壓及磁通來調(diào)節(jié)。如下圖 4-2（c）：圖 4-2（c） 用串聯(lián)電阻調(diào)節(jié)串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性圖 4-2（c）中 T 為轉(zhuǎn)矩，n 為轉(zhuǎn)速。曲線 1 為未串聯(lián)電阻的電動(dòng)機(jī)自然特性曲線，曲線 2、3、4 為分別串聯(lián)了依次增大的電阻人為特性曲線。電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)或要求低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)使用人為特性。這種電動(dòng)機(jī)可以有載起動(dòng)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大。采用電阻調(diào)節(jié)的方法電能12損失較大，現(xiàn)在多采用晶閘管調(diào)速系統(tǒng)，他以高頻脈沖供電方法來控制電動(dòng)機(jī)的端電壓，以調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。晶閘管調(diào)速系統(tǒng)由于沒有附加電阻，固不會引起能量損失，可以節(jié)約電能 [3]。電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組與電樞繞組串聯(lián)如圖 4-2（d） ，電樞電流增大時(shí)，磁極的磁通也增加，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩會根據(jù)電樞電流、磁通的增大而提高，在磁極磁通未飽和的情況下，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩幾乎和電樞電流的平方成正比，因此，可在電樞電流較小（與其他勵(lì)磁型式的電動(dòng)機(jī)比較）的情況下獲的較大的轉(zhuǎn)矩。這種特性減小蓄電池的放電電流也充分利用蓄電池容量，提高了蓄電池組的利用率也增加了使用時(shí)長。圖 4-2（d）串勵(lì)電動(dòng)機(jī)電路市場調(diào)查各種直流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)能滿足不同噸位電動(dòng)車，根據(jù)蓄電池組額定電壓為24V可選用1.5kw 的濟(jì)南科亞電子科技有限公司的 DC 系列低壓直流大功率馬達(dá)中的串勵(lì) DC 24-1.5 電動(dòng)機(jī)。以滿足車輛重載起動(dòng)，滿載爬坡及平路高速運(yùn)行等多種工況，而不需借助機(jī)械變速來實(shí)現(xiàn)。實(shí)物如下圖4-3： 13圖4-3 串勵(lì) DC 24-1.5實(shí)圖DC 系列低壓直流大功率馬達(dá)足以滿足車輛重載起動(dòng)，滿載爬坡及平路高速運(yùn)行等多種工況，而不需借助機(jī)械變速來實(shí)現(xiàn)。適用于蓄電池供電的各種電動(dòng)車輛，如電動(dòng)車、叉車、搬運(yùn)車、堆垛車、電動(dòng)摩托等作行走用電動(dòng)機(jī)1. 型號說明DC 24 -1.5 低壓大功率直流電機(jī)① DC 表示 DC 串勵(lì)(勵(lì)磁方式)電機(jī),DT 表示 DC 他勵(lì)(勵(lì)磁方式)電機(jī).②24 表示額定電壓.③ 1.5 表示額定功率.2. 安裝格式一般來說這類電機(jī)采用法蘭安裝和底腳安裝。安裝尺寸如下圖 4-4：14圖 4-4 串勵(lì) DC 24-1.5 的外形及安裝尺寸3. 使用條件①海拔不超過 4000 米。② 環(huán)境溫度：-25 度到 40 度。15③ 相對濕度：小于等于 95 度。④ 在海拔不超過 1000 米時(shí)，不超過 75K.4. 型號和技術(shù)參數(shù)如下圖 4-5：型號勵(lì)磁方式額定電壓/V額定功率/kw額定電流/A額定轉(zhuǎn)速/ 1min??r額定轉(zhuǎn)矩/N?DC 24-1.5 串勵(lì) 24 1.5 74 2800 5.3圖 4-5 串勵(lì) DC 24-1.5 的外形及安裝尺寸4.3 蓄電池及蓄電池組的選用市場上出售的蓄電池可以說是千姿百態(tài),人們在選用蓄電池時(shí)總希望它體積小、重量輕、耐用、便宜、方便?？墒堑侥壳盀橹?還沒有哪一個(gè)蓄電池同時(shí)具有上述各種優(yōu)點(diǎn)。每種蓄電池都有它的長處,但同時(shí)又有其局限性,即使是同樣電化學(xué)反應(yīng)體系的蓄電池,也會因結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝的變革而使其性能截然不同。因而首先了解各種蓄電池的特點(diǎn),方可結(jié)合電器產(chǎn)品的實(shí)際使用要求和條件去合理選用蓄電池。從1859 年第一個(gè)鉛蓄電池問世到今天已近150年。在歷史上,不論是軍用領(lǐng)域還是民用領(lǐng)域,它都是功不可沒的。即使到今天,鉛蓄電池在國民經(jīng)濟(jì)的許多領(lǐng)域內(nèi)仍然高居霸主地位。在我國幾乎所有的工程車輛都使用鉛蓄電池，其用途不同有：起動(dòng)用鉛蓄電池、牽引用鉛蓄電池、固定用鉛蓄電池、攜帶用鉛蓄電池等。牽引用鉛蓄電池作為動(dòng)力電源多應(yīng)用在電動(dòng)叉車、電動(dòng)升降車等工程車上。其特點(diǎn)是：1.電池的生產(chǎn)工藝成熟可靠、采購方便。2.價(jià)格低廉，這是任何一種蓄電池都無法比擬的。尤其是作為大型動(dòng)力電源,3.電池的均勻性較好。由于蓄電池大多是成組使用的,各單個(gè)電池的均勻性是供電電源可靠性和安全性的根本保證164.無記憶效應(yīng),既可以隨時(shí)充電,也可以隨時(shí)放電,使維護(hù)工作比較簡單,耐濫用性比較好,使用壽命比較長。5.化學(xué)方程式：負(fù)極材料：Pb 正極材料：PbSO4 電解質(zhì)溶液：H2SO4放電過程 負(fù)極：Pb - 2e- + SO42- = PbSO4 正極：PbO2 + 2e- + SO42- + 4H+ = PbSO4 + 2H2O總反應(yīng)：Pb + PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O充電過程 陰極：PbSO4 + 2e- = Pb + SO42-陽極：PbSO4 - 2e- + 2H2O = PbO2 + 4H+ + SO42-總反應(yīng)：2PbSO4 + 2H2O = Pb + PbO2 + 2H2SO4國產(chǎn)鉛蓄電池的型號表示如下：檢查蓄電池外客上的標(biāo)簽，即可知道蓄電池的額定電壓、額定容量等參數(shù)。生產(chǎn)日期一般燙印在電池外殼上，根據(jù) JB2599-85部頒標(biāo)準(zhǔn)，鉛酸蓄電池型號分了段，其安排及含義如下： 串聯(lián)的單體電池?cái)?shù)——電池的類型和特征——額定電量單體電池，電池?cái)?shù)量為一，第一段可略，電池的類型根據(jù)主要用途劃分，代號用漢語拼音的第一個(gè)字母，電池特征字母為附加部分，僅在同類型用途的產(chǎn)品中具有某些特征而型號中又必須加以區(qū)別時(shí)采用，例如： 6-QA-195176：表示蓄電池的串聯(lián)個(gè)數(shù) QA：表示蓄電池的用途和極板類型，特殊結(jié)構(gòu) 195：表示蓄電池的額定容量 壽命： 蓄電池的使用年限或按制造廠家規(guī)定充放電循環(huán)數(shù)稱電池的壽命。蓄電池的容量下降到額定容量的 70-80%時(shí)，就認(rèn)為它的壽命已經(jīng)終結(jié)。平時(shí)維護(hù)的好，壽命就長些，反之就短些。若干個(gè)單體蓄電池串聯(lián)起來就構(gòu)成蓄電池組。蓄電池組擁有兩項(xiàng)技術(shù)參數(shù)：額定電壓和額定容量。為制造電動(dòng)機(jī)和電器規(guī)格的統(tǒng)一，我國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定蓄電池組額定電壓為24V、48V、和72V。電壓高，功率大蓄電池個(gè)數(shù)也多，體積和重量均增加，同時(shí)增大車輛體積和功率消耗。蓄電池組的額定電壓應(yīng)根據(jù)升降車的額定起重量選擇。重量輕，需要的功率也小，一般采用24V。起重量為1-2t的電動(dòng)升降車，一般采用48V，重型升降車采用72V或更高。而500kg的電動(dòng)升降車則選擇蓄電池組額定電壓為24V。本車用一個(gè)蓄電池組為電動(dòng)機(jī)和工作油泵電動(dòng)機(jī)供電，則所需總功率：ppmmJCPJCP?//)1(???= 70.85.17508.5??=2.4857≈2.49kw式中 、 —分別表示運(yùn)行電動(dòng)機(jī)和工作油泵電動(dòng)機(jī)功率，[ ]、[ ]單位均為mPp mPpkw；、 ——分別為運(yùn)行電動(dòng)機(jī)和工作油泵電動(dòng)機(jī)的有效效率；m?p——油泵電動(dòng)機(jī)工作持續(xù)率（以百分?jǐn)?shù)計(jì)） ，即升降車一個(gè)作業(yè)循環(huán)中，油JC泵電動(dòng)機(jī)工作持續(xù)時(shí)間與升降車工作循環(huán)時(shí)間比值。18根據(jù)功率則蓄電池組容量：UPTQ9.0?= 24.8?= Ah90式中 T——每個(gè)工作日內(nèi)車輛的工作時(shí)間；U——蓄電池組額定電壓；0.9——蓄電池放電時(shí)電壓降低系數(shù) [3]。根據(jù)功率為 2.49kw 容量為 920Ah 市場調(diào)查選用無錫市霞客叉車蓄電池有限公司制造型號為 12PZS960 的蓄電池組無錫市霞客叉車蓄電池 12PZS960 數(shù)據(jù)如下表：最大尺寸/mm長 寬 高 總高參考重量/kg5%?型號額定容量/AhL W H H 無液 帶液極柱數(shù)量12PZS960 960 227 198 430 470 38 .4 52.8 4195 傳動(dòng)系統(tǒng)5.1 升降車行走傳動(dòng)系統(tǒng)升降車傳動(dòng)系統(tǒng)中原動(dòng)機(jī)將產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩傳遞到驅(qū)動(dòng)輪，使其克服外界阻力推動(dòng)升降車前進(jìn)或后退并具有一定的牽引力。升降車工作環(huán)境不同，行駛阻力也不同。在平坦的良好路面（瀝青路面、混凝土路面）行駛時(shí)，阻力小，坡度阻力近似零，總行駛阻力只有升降車總重力的 1.5%-2%左右。若升降車爬行較大的坡度（20%左右） ，總阻力就大，可達(dá)到 30%-35%左右。由于工作環(huán)境多樣且隨時(shí)變化，因此升降車各時(shí)間段所受的阻力也不同，并且變化的幅度較大，直流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)使升降車的牽引力隨外界阻力變化而變化，同時(shí)行駛速度也相應(yīng)變化。一般當(dāng)行駛阻力小時(shí)，以高速度行駛；行駛阻力大時(shí)，以低速行駛 [3]。其次電控單元使升降車能在較大范圍內(nèi)無極調(diào)速，并適應(yīng)升降車作業(yè)時(shí)前進(jìn)和后退速度對等、行駛機(jī)會幾乎相等的情況。電動(dòng)升降車采用三支點(diǎn)式，即前輪為驅(qū)動(dòng)輪，后輪為單輪作為轉(zhuǎn)向輪。如下圖 5-1：圖 5-1 三支點(diǎn)式簡圖升降車在拐彎時(shí)車輪的軌線是圓弧，如果向左轉(zhuǎn)彎，圓弧的中心點(diǎn)在左側(cè)，在相同的時(shí)間里，右側(cè)輪子走的弧線比左側(cè)輪子長，為了平衡這個(gè)差異，就要左邊輪子慢一點(diǎn)，右20邊輪子快一點(diǎn)，用不同的轉(zhuǎn)速來彌補(bǔ)距離的差異。差速器的作用就是在向兩邊半軸傳遞動(dòng)力的同時(shí)，允許兩邊半軸以不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，滿足兩邊車輪盡可能以純滾動(dòng)的形式作不等距行駛，減少輪胎與地面的摩擦。差速器原理如下圖 5-2：圖 5-2 差速器原理圖如果前輪軸做成一個(gè)整體，就無法做到兩側(cè)輪子的轉(zhuǎn)速差異，也就是做不到自動(dòng)調(diào)整。對三點(diǎn)支撐的車輛或許有翻車的危險(xiǎn)，所以升降車的驅(qū)動(dòng)橋采用差速器在曲線行駛時(shí)能協(xié)調(diào)地將轉(zhuǎn)矩按一定的比例分配給左右驅(qū)動(dòng)車輪。如下圖 5-3：21圖 5-3 驅(qū)動(dòng)橋5.2 升降車升降傳動(dòng)系統(tǒng)升降車工作裝置的升降是靠液壓缸的伸縮帶動(dòng)叉貨架和內(nèi)門架上下運(yùn)動(dòng)。叉貨架運(yùn)用滑輪提升重物原理，將鏈條兩端分別固定在叉貨架和外門架上并繞過固定在內(nèi)門架的鏈輪上，為增大視野設(shè)計(jì)兩個(gè)液壓油缸分別固定在內(nèi)門架上。當(dāng)液壓缸頂起內(nèi)門架沿導(dǎo)程桿上升的同時(shí)鏈條也拉動(dòng)叉貨架上升。當(dāng)內(nèi)門架到達(dá)極限位置時(shí)叉貨架也到達(dá)極限位置。叉貨架的上升速度是油缸上升速度和內(nèi)門架上升速度的2倍。V貨架 = 2V內(nèi)門架 6 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)6.1 升降車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的作用及要求升降車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是改變或保持車的行駛方向，其性能直接關(guān)系到整車的安全和靈活性，也影響到工作人員的工作效率和疲勞強(qiáng)度。為此對升降車做一下要求：221.性能可靠 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)各零部件應(yīng)足夠的強(qiáng)度、剛度和壽命。且各件之間協(xié)調(diào)安全。2.升降車轉(zhuǎn)彎時(shí)使轉(zhuǎn)向輪有較大的偏轉(zhuǎn)角，并且所有車輪不能打滑以純滾動(dòng)方式行駛。3.操縱輕便 升降車工作時(shí)轉(zhuǎn)向頻繁，在狹小空間內(nèi)常常常以很小的轉(zhuǎn)彎半徑轉(zhuǎn)向，故要求操縱輕便且反應(yīng)靈活，施加在方向盤上的力不應(yīng)太大，方向盤的回轉(zhuǎn)圈數(shù)也不宜過多。一般在三圈左右。轉(zhuǎn)向空轉(zhuǎn)不超過 15°4.為防止轉(zhuǎn)向輪過度轉(zhuǎn)向造成系統(tǒng)零件承受過大沖擊，應(yīng)設(shè)計(jì)制約轉(zhuǎn)置。5 系統(tǒng)調(diào)整、維修方便。6.2 升降車轉(zhuǎn)向方式電動(dòng)升降車的工作裝置位于升降車前方，并且外門架固定在前橋上，作業(yè)時(shí)前橋負(fù)荷大，結(jié)構(gòu)布置限制了前輪的偏轉(zhuǎn)角，故采用偏轉(zhuǎn)后輪來控制車的行駛方向。這樣就大大減小了升降車的最小轉(zhuǎn)彎半徑，提高了靈活性。如圖 6-1（a）中對于三支點(diǎn)升降車，不論轉(zhuǎn)向輪為一個(gè)車輪或兩個(gè)并置的車輪，轉(zhuǎn)向輪都同時(shí)繞一根垂直與地面的軸線在偏轉(zhuǎn)，故稱單軸線式轉(zhuǎn)向方式。轉(zhuǎn)向前、后輪軸線延長總是交于一點(diǎn)，才能滿足所有車輪不打滑純滾動(dòng)的要求。23（a ） （b）圖 6-1 升降車的轉(zhuǎn)向方式圖 6-1（b）可知，對于四支點(diǎn)升降車，兩個(gè)轉(zhuǎn)向輪分別繞各自的主銷軸線偏轉(zhuǎn)，稱為雙軸線式轉(zhuǎn)向方式。兩個(gè)車輪旋轉(zhuǎn)軸線的延長線交于一點(diǎn)，所以兩個(gè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角不同，且滿足以下的關(guān)系。LMOCDctg????-式中： α、β——為外側(cè)、內(nèi)側(cè)車輪的偏轉(zhuǎn)角；M 、 L——為輪距矩、軸距。上式表明，偏轉(zhuǎn)角 α、β 間的關(guān)系滿足該式時(shí)才能保證各個(gè)車輪作純滾動(dòng)。因?yàn)樵O(shè)計(jì)小噸位的升降車，三支點(diǎn)式不僅滿足其轉(zhuǎn)向且造價(jià)低廉，所以選取三支點(diǎn)式，后輪轉(zhuǎn)向。6.3 電動(dòng)升降車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理24對于小噸位的升降車純機(jī)械轉(zhuǎn)向原理簡單不僅安全可靠而且易于修理。升降車的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)簡圖【如圖6-3】 圖 6-3 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)簡圖轉(zhuǎn)向手輪（1）安裝在十字萬向節(jié)（2）上使轉(zhuǎn)向手輪（1）在可大范圍內(nèi)應(yīng)對外殼安裝孔徑的不同位置安裝固定，減低了安裝難度和外殼的加工精度從而節(jié)約成本。扭矩由通過萬向十字節(jié)傳遞至一級主動(dòng)轉(zhuǎn)向齒輪（3）并與一級驅(qū)動(dòng)齒輪（4）采用斜齒嚙合，因?yàn)樾饼X重合度大，傳動(dòng)平穩(wěn)，軸向力可靠且噪聲低。一級驅(qū)動(dòng)齒輪（4）將扭矩再通過雙聯(lián)減速軸（5）傳遞至其下端二級減速齒輪（6） ，雙聯(lián)減速軸（5）的作用是將一級減速器扭矩過度至二級減速器，同時(shí)也起到減速器的作用。再由二級減速齒輪（6）通過斜齒傳動(dòng)轉(zhuǎn)至二級扇形轉(zhuǎn)向鏈輪（8） 。 （3）和（4）采用鏈條連接是因?yàn)殒湕l的張緊度不同，轉(zhuǎn)向輪（10）與地面的震動(dòng)反饋到轉(zhuǎn)向手輪的程度也不同，如不同操作者適應(yīng)路感不同，顛簸的路面與平坦的路面振動(dòng)情況也不相同。所以可通過調(diào)節(jié)鏈條（7）的張緊度來應(yīng)對25不同操作者或不同的路況。最后由車輪回轉(zhuǎn)盤（9）將二級扇形轉(zhuǎn)向鏈輪（8）的轉(zhuǎn)矩作用到轉(zhuǎn)向輪（10）達(dá)到轉(zhuǎn)向的目的。扇形驅(qū)動(dòng)齒輪（8）齒面兩端鼓起當(dāng)二級減速齒輪（6）轉(zhuǎn)動(dòng)至其兩端時(shí)鼓起部分自動(dòng)將（6）卡住阻止其方向轉(zhuǎn)動(dòng)，于此同時(shí)轉(zhuǎn)向輪也達(dá)到極限從而使駕駛員感知其位置。其具體計(jì)算如下：按圖中順序，R 1=10cm ,R3=2cm ,R4=10cm ,R6=4cm ,R8=12cm.力矩比： 1和2 與 4和6 為同軸傳動(dòng)。力矩與力臂成反比，所以其力矩比：= = ； = = ??1??2 ??2??1 51 ??4??6 ??6??4 523和4為齒輪傳動(dòng)，6和8為鏈傳動(dòng)，力矩與力臂成正比。所以其傳動(dòng)比：= = ； = = ??3??4 ??3??4 15 ??6??8 ??6??8 13則 = ??1??8 1187.5車中1000Kg 平均分配到前后輪 為500Kg ，后輪為膠皮輪摩擦系數(shù)取0.8。后輪所受的阻力為? = μFn =0.8×5000 = 4000 n則M 1 = ≈ 21 n4000187.5所以駕駛員用21牛頓力就可以轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向手輪。設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向輪從左至右轉(zhuǎn)向手輪須轉(zhuǎn)兩圈。扇形圓周長為S 8 = Πr 8 = 62.8cm ； S 6 = Πr 6 =12.56cm26轉(zhuǎn)向手輪轉(zhuǎn)兩圈則扇形圓的扇形角θ= 360o× =144o2??3??4整個(gè)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)運(yùn)用了三級減速來使 工作者用很小的力就能使轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)動(dòng)?？梢赃m應(yīng)不同的路況和不同工作者的需求。成本低廉安全可靠、維修方便。7 工作裝置7.1 門架結(jié)構(gòu)的選用普通門架門架的一個(gè)最大缺點(diǎn)就是起升油缸布置在中央，影響司機(jī)的視線，叉車前方的視野是否寬敞對司機(jī)的舒適性、工作安全性關(guān)系重大。特別是在叉車行駛速度和工作效率逐漸提高的情況下，良好的視野更為重要。把起升油缸布置在門架兩側(cè)后便成為寬視野門架，兩側(cè)油缸的位置有種：1.油缸后置式【如圖 7-1（a ） 】 ，2. 油缸內(nèi)置式 【如圖 7-1（b） 】 ，3.油缸外置式【如圖 7-1（c ） 】 。圖 7-1（ a） 圖 7-1（b） 圖 7-1（c ）1.外門架 ；2.內(nèi)門架 ；3.油缸油缸后置式門架適用 CJ 型門架排列結(jié)構(gòu)。油缸只占內(nèi)外門架相錯(cuò)開的空間，活塞桿和內(nèi)門架上橫梁的連結(jié)及自由起升機(jī)構(gòu)的設(shè)置較方便，視野寬敞。但會使叉貨架的外伸距增加，同時(shí)也增加了車長。油缸內(nèi)置式門架具有與普通門架叉車相同的貨叉外伸距，油缸占用內(nèi)門架的部分空間。27油缸外置式門架縱向穩(wěn)定性好，內(nèi)外門架間承受起升滾輪的正壓力。但增加了門架的寬度。油缸后置式門架增加車長且對于小噸位的叉車滿載時(shí)整車重心前移會有翻車的危險(xiǎn)。油缸內(nèi)置和外置式門架可在內(nèi)門架上安裝懸梁將液壓活塞桿和鏈輪固定。制造容易，安裝方便。外置式門架則增加了車寬，在狹窄的區(qū)域行駛和轉(zhuǎn)向都受到了限制。綜上所述采用油缸內(nèi)置式門架作為本升降車的工作裝置。門架的結(jié)構(gòu)形式除確定油缸的布置外，還得考慮內(nèi)門架立柱的排列形式。早期的的門架結(jié)構(gòu)采用內(nèi)門架套在外門架內(nèi)的重疊式門架，由于其運(yùn)動(dòng)為滑動(dòng)結(jié)構(gòu)阻力很大已被重疊式滾動(dòng)結(jié)構(gòu)的并列式門架所替代。寬視野門架大部分選用 CJ 型結(jié)構(gòu)，采用 CC 型較少。我國叉車行業(yè)初步擬定門架立柱截面標(biāo)準(zhǔn)排列為 CJ 型（如圖 7-2） 。圖 7-2 油缸內(nèi)置式 CJ 型門架目前我國生產(chǎn)的叉車門架人采用鋼板焊接而成，將來爭取實(shí)現(xiàn)軋制型鋼門架。而大型叉車門架立柱如欲軋制成型其難度很大。CJ 型門架立柱的外門架采用兩個(gè)角鋼焊接而成。內(nèi)門架用角鋼和 T 型鋼拼接焊成。由于其焊縫在腹板中間，焊后平整安裝方便。其角鋼及 T 型鋼分別軋制容易實(shí)現(xiàn)。導(dǎo)行滾輪組是門架升降不可缺少的組件，分縱向滾輪【如圖 7-3（a） 】及側(cè)向滾輪【如圖 7-3（b） 】 ?？v向滾輪在垂直于門架的平面內(nèi)，而側(cè)向滾輪在門架自身的平面內(nèi)起傳力和導(dǎo)程的作用。其構(gòu)造【如圖 7-3】 ?？v向滾輪受力相對較大，直徑也大采用滾動(dòng)軸承，側(cè)向滾輪受力小，固直徑也小，用滑動(dòng)軸承或滾針?，F(xiàn)常見用外圈加厚的特殊滾動(dòng)28軸承作為縱向滾輪。復(fù)合滾輪【如圖 7-3（c） 】其側(cè)向滾輪安裝在縱向滾輪的中心處，從而使?jié)L輪組中縱向與側(cè)向滾輪的間距重合，能減小構(gòu)造尺寸及簡化安裝 [5]。a)縱向滾輪 b)側(cè)向滾輪 c)復(fù)合滾輪圖 7-3 滾輪構(gòu)造滾輪組布置在內(nèi)架立柱上有四種組合方案【如圖 7-4（a） 】 。受力情況來看，①比較合理。對提升受力更合理的是將組中上邊的滾輪改為布置在外架立柱頂端【圖-7-4（b） 】 ，但安裝順序有一定要求。因滾輪的間距越大，其上部受力就越小，所以【圖 7-4(c)】的三滾輪方案同樣也可改善受力情況。在正常的升降情況下，由同側(cè)的上、下兩滾輪受力，在上滾輪高出外架立柱頂端后又由中，下兩滾輪受力，為此三個(gè)滾輪的中心不在同一直線上，中滾輪的位置稍偏后。缺點(diǎn)是在上、中部兩滾輪作用交替時(shí)出現(xiàn)輕微的沖擊。29圖 7-4 （a ）全在內(nèi)架上 (b)在內(nèi)架及外架上 (c)三滾輪式1—外架 2—內(nèi)架 3—縱向滾輪 4—側(cè)向滾輪起升鏈可采用板鏈或套筒滾子鏈，前者配用無齒的鏈滑輪，后者配用有齒的鏈滑輪。電動(dòng)車噸位小，因此選用板鏈，配用無齒的鏈滑輪足夠。為了方便叉貨還需安裝傾斜油缸可以門架系統(tǒng)傾斜在±6°范圍內(nèi)傾斜?？傮w示意【如圖 7-5】30圖 7-5 門架示意圖7.2 門架的構(gòu)造原理升降車門架的基本框架由外架和內(nèi)架組成。內(nèi)外門架均是由兩根立柱和一個(gè)或兩個(gè)端