叉车液压系统设计说明书文档格式.docx
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Keywords:
forklift、electro-hydrauliccontrol、hydrauliccomponents
摘要I
II
第一章绪论1
1.1课题发展现状和前景展望1
1.2课题主要内容和要求2
第二章设计内容和要求3
2.1叉车介绍3
2.2叉车系统主要参数3
第三章液压传动系统的设计及计算4
3.1液压传动概述4
3.2草拟液压系统原理图6
3.3液压系统的参数确定7
第四章液压元件的选择8
4.1油泵和电机选择9
4.2控制阀的选用11
4.3管路，过滤器，其他辅助元件的选择计算14
4.4液压系统性能验算20
第五章液压集成油路的设计22
5.1液压阀块简介22
5.2集成块的设计步骤23
第六章液压站结构设计25
6.1液压站的结构型式25
6.2液压泵的安装方式26
6.3液压油箱的设计26
6.4液压泵结构设计的注意事项30
总结33
参考文献34
第一章绪论
1.1课题发展现状和前景展望
自2001－2008年，中国工业车辆行业的产销量每年平均以31.67%的速度增加，出口的年均增长速度更是达到55.12%以上。
2008年中国机动工业车辆出口总数60333台，占行业总销量的35.89%，这说明中国工业车辆产业的发展已离不开国际经济大环境的支持。
2009上半年，行业的出口同比下降61.6％，而且至今为止，并不能看出有明显复苏的迹象。
中国工业车辆企业的国际化步伐刚刚才迈出，金融危机就不期而至，告诉我们未来的道路将是崎岖而坎坷的，征途中充满着艰辛和风险。
今年第二季度后，本土工业车辆企业的销量呈现回升趋势，这主要得益于国内经济的复苏。
总体而言，国内市场是令人鼓舞的，情况远好于国际市场。
金融危机爆发后，中国政府推行了积极的财政政策和宽松的货币政策，尤其是在2008年11月推出总额达4万亿元人民币的经济刺激方案，有效地拉动了内需。
今年第二季度以来，下游行业的全面复苏带动了工业车辆市场需求的增长，国内市场销量开始出现企稳回升势头。
鉴于工业车辆市场的规模与全社会的经济活动总量之间总是保持一种正相关的关系，我们相信随着宏观经济的不断改善，国内市场的需求将稳步回升。
在短暂的低谷期之后，中国工业车辆市场又重新回到快速增长的轨道上。
过去，在劳动力资源过剩和劳动力成本低下的时代，企业在考虑物流解决方案时更多采用室内起重机械和人力搬运。
如今，这个时代已经一去不复返。
对机械化和效率的追求使得越来越多企业倾向于用工业车辆作业方式取代旧有的搬运方式，这已成为一种趋势，随着经济的发展和社会的进步，这种趋势已难以逆转。
未来几年，中国将继续采取积极的宏观经济政策，以保持经济平稳较快增长。
在宏观经济全面恢复的背景下，国家的经济总量在稳步提高；
工业化程度在不断加深；
物流业呈现高速发展的态势；
全社会的固定资产投资将持续保持在较高水平。
这些，都为工业车辆产业的发展提供了更为广阔的市场空间。
宏观经济因素将保证工业车辆行业在未来稳步前行。
中国工业车辆市场是一个开放的市场，中国工业车辆行业同样是一个开放的行业。
一方面，因为具备较低成本及较大市场规模，国际工业车辆制造业正处于从全球范围内向中国转移的过程中；
另外一方面，中国本土企业急于突破国内市场的激烈竞争局面，正在全面实施走出去的战略，积极开拓国际市场，以寻求更为广阔的发展空间。
不可否认，中国工业车辆产业前一阶段的比较优势主要来自于低成本因素；
但也应该看到，行业近年来取得了长足的进步，中国工业车辆企业不论是在规模上还是在技术上，与发达国家企业间的差距正在逐步拉近。
行业的进展已不光是量变，量变的同时也在质变。
随着中国本土企业的逐渐崛起以及全球工业车辆产业向中国的转移，中国在将来必然会成为世界工业车辆产业制造中心之一，或许将成为世界最大的制造中心。
在成就这种定位的过程中，必然伴随着我们不懈的努力，本土企业需要在技术、管理上有更多的突破和创新。
本土企业在国内和国际两个市场都取得成功的那一天，才是我们真正崛起的时刻。
金融危机并没有改变行业发展的本质和趋势。
有广阔的国内市场作后盾，中国工业车辆行业不会停止前进的步伐；
在经历残酷的市场竞争洗礼后，中国工业车辆企业必定会成为全球产业中重要的力量；
只要我们不断创新、不断进取，中国工业车辆行业必将会迎来更加强大的新时代。
1.2课题主要内容和要求
课题内容：
设计一台液压叉车系统
查阅10篇左右文献资料。
完成文献综述、开题报告、实习报告及毕业设计说明书的撰写。
图纸工作量折合0号不少于3张。
其具体要求如下：
1、液压系统原理的设计和确定
2、液压系统参数及所用元件结构参数的计算和确定
3、液压系统的热平衡计算
4、液压元件、辅件的选择
5、液压站的结构布置
1.3研究方法、步骤和措施
1.查找资料：
为了搞好本次毕业设计，我阅读大量有关液压传动与起重机械的资料，了解到要搞好本次毕业设计所需要的知识及相应的方法与技巧。
2.自学《起重机械》：
本次设计是设计液压叉车，叉车是起重机械的一种。
起重机械是用来对物料起重、运输、装卸和安装等作业的机械设备，它可以减轻体力劳动，提高劳动生产效率或生产过程中进行某些特殊的工艺操作，实现机械化与自动化。
3.深化《液压传动》的内容及相关的专业课内容：
熟悉《液压传动》的内容及相关的专业课内容，记录各个知识要点及其之间的相互联系，进行全面的专业知识的深化与提高其的综合运用能力。
4.了解液压起重机械设计的主要参数：
根据液压起重机械的特点，设计液压起重机械的主要参数有：
起重量、跨距、幅度起重高度、各机构的工作速度及起重机各机构的工作类型。
5.各参数的确定：
叉车的主要参数首先由使用单位根据生产需要提出，具体数字应按国家标准或工厂标准来确定，同时也要考虑到制造厂的现实生产条件。
因此，在确定参数时应当进行调查研究，充分协商和慎重确定。
6．要注意的安全事项：
起重机在工作时必须安全可靠。
要使一台起重机工作安全可靠，除了要使各个机构和金属结构满足要求外，还要装设安全与指示装置。
7．具体的设计步骤：
①确定设计方案，设计系统原理图；
②进行理论计算，确定系统参数；
③选择液压元件；
④设计绘制油路块；
⑤液压装配结构图设计与各零件的结构图设计；
⑥撰写设计、计算说明书。
第二章设计内容和要求
2.1叉车介绍
叉车是一种自行式搬运设备，主要由能垂直升降并可前后倾斜的工作装置构成。
能完成前倾、后仰、举升和下降动作，在搬运、堆码等作业中非常有效。
，如下图
1液压系统有5个液压缸组成，分别为两个起升液压缸，刚性连接以保证同步；
两个倾斜液压缸，同样刚性连接以保证同步；
一个转向液压缸控制叉车后轮转向。
2、叉车转向由司机操作方向盘使油液经转向器再进入转向缸，控制叉车后轮转向；
转向器是一个随动原件，他能根据方向盘的输入角度的大小经过反馈元件对车轮转角进行自动控制。
3、升降缸为柱塞缸，其用来控制货物的升降。
倾斜缸用来控制叉车门架的前倾和后倾。
2.2叉车系统主要参数
叉车最大起升力12吨
叉车倾斜最大推力6吨
转向缸最大推力1000kg
起升缸最大起升速度80mm/s
倾斜缸最大移动速度70mm/s
转向缸最大移动速度50mm/s
第三章液压传动系统的设计及计算
3.1液压传动概述
3.1.1液压传动的发展概况
自18世纪末英国制成世界上第一台水压机算起，液压传动技术已有二三百年的历史。
直到20世纪30年代它才较普遍地用于起重机、机床及工程机械。
在第二次世界大战期间，由于战争需要，出现了由响应迅速、精度高的液压控制机构所装备的各种军事武器。
第二次世界大战结束后，战后液压技术迅速转向民用工业，液压技术不断应用于各种自动机及自动生产线。
本世纪60年代以后，液压技术随着原子能、空间技术、计算机技术的发展而迅速发展。
因此，液压传动真正的发展也只是近三四十年的事。
当前液压技术正向迅速、高压、大功率、高效、低噪声、经久耐用、高度集成化的方向发展。
同时，新型液压元件和液压系统的计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助测试（CAT）、计算机直接控制（CDC）、机电一体化技术、可靠性技术等方面也是当前液压传动及控制技术发展和研究的方向。
我国的液压技术最初应用于机床和锻压设备上，后来又用于拖拉机和工程机械。
现在，我国的液压元件随着从国外引进一些液压元件、生产技术以及进行自行设计，现已形成了系列，并在各种机械设备上得到了广泛的使用。
3.1.2液压传动的基本原理
液压传动有许多突出的优点，因此它的应用非常广泛，如一般工业用的塑料加工机械、压力机械、机床等；
行走机械中的工程机械、建筑机械、农业机械、汽车等；
钢铁工业用的冶金机械、提升装置、轧辊调整装置等；
土木水利工程用的防洪闸门及堤坝装置、河床升降装置、桥梁操纵机构等；
发电厂涡轮机调速装置、核发电厂等等；
船舶用的甲板起重机械（绞车）、船头门、舱壁阀、船尾推进器等；
特殊技术用的巨型天线控制装置、测量浮标、升降旋转舞台等；
军事工业用的火炮操纵装置、船舶减摇装置、飞行器仿真、飞机起落架的收放装置和方向舵控制装置等。
液压传动的基本原理：
液压系统利用液压泵将原动机的机械能转换为液体的压力能，通过液体压力能的变化来传递能量，经过各种控制阀和管路的传递，借助于液压执行元件（液压缸或马达）把液体压力能转换为机械能，从而驱动工作机构，实现直线往复运动和回转运动。
其中的液体称为工作介质，一般为矿物油，它的作用和机械传动中的皮带、链条和齿轮等传动元件相类似。
在液压传动中，液压油缸就是一个最简单而又比较完整的液压传动系统，分析它的工作过程，可以清楚的了解液压传动的基本原理。
3.1.3液压系统的组成
液压系统由动力元件（油泵）、执行元件（油缸或液压马达）、控制元件（各种阀）、辅助元件和工作介质等五部分组成。
1、动力元件（油泵）
它的作用是把液体利用原动机的机械能转换成液压力能；
是液压传动中的动力部分。
2、执行元件（油缸、液压马达）
它是将液体的液压能转换成机械能。
其中，油缸做直线运动，马达做旋转运动。
3、控制元件
包括压力阀、流量阀和方向阀等。
它们的作用是根据需要无级调节液动机的速度，并对液压系统中工作液体的压力、流量和流向进行调节控制。
4、辅助元件
除上述三部分以外的其它元件，包括压力表、滤油器、蓄能装置、冷却器、管件{主要包括:
各种管接头（扩口式、焊接式、卡套式,sae法兰）、高压球阀、快换接头、软管总成、测压接头、管夹等}及油箱等，它们同样十分重要。
5、工作介质
工作介质是指各类液压传动中的液压油或乳化液，它经过油泵和液动机实现能量转换。
3.1.4液压传动的优缺点
1.液压传动的优点
（1）液压传动可在运行过程中进行无级调速，调速方便且调速范围大；
（2）在相同功率的情况下，液压传动装置的体积小、重量轻、结构紧凑；
（3）液压传动工作比较平稳、反应快、换向冲击小，能快速启动、制动和频繁换向；
（4）液压传动的控制调节简单，操作方便、省力，易实现自动化。
当其与电气控制结合，更易实现各种复杂的自动工作循环；
（5）液压传动易实现过载保护，液压元件能够自行润滑，故使用寿命较长；
（6）液压元件已实现了系列化、标准化和通用化，故制造、使用和维修都比较方便。
2.液压传动的缺点
（1）液体的泄漏和可压缩性使液压传动难以保证严格的传动比；
（2）液压传动在工作过程中能量损失较大，不宜作远距离传动；
（3）液压传动对油温变化比较敏感，不宜在很高和很低的温度下工作；
（4）液压传动出现故障时，不易查找出原因。
3.2草拟液压系统原理图
能完成前倾、后仰举升和下降动作，在搬运、堆码等作业中非常有效。
典型的叉车系统如上图所示。
泵1由内燃机驱动，排出的压力油进入优先流量控制阀9。
泵1的大部分流量进入多路换向阀组3。
转向控制阀是一个随动元件，它能根据方向盘输入角度的大小经过经过反馈元件对车轮转角进行自动控制。
该元件的输入需要很小的功率，只要能够带动控制阀的阀芯就可以，而与输入相对应的输出力却很大，足以驱动叉车转向。
进入多路换向阀组3的压力油在起升和倾斜两个控制阀都没有动作时，直接流回油箱。
由于流量控制阀2的作用，这时泵并完全卸荷，保留的压力要足以驱动转向助力机构工作。
阀组3中的倾斜阀控制倾斜液压缸7的动作；
起升控制货叉的升降动作。
升降液压缸6是单作用液压缸，其回程靠门架，货叉或货物的自重完成。
为保证回程动作的稳定性，系统中设置了单向节流阀4和节流限速阀5.这两个阀可防止货物下降过快和并可对系统进行一定的缓冲防护。
3.3液压系统的参数确定
3.3.1提升装置参数确定
液压缸行程为1m,活塞杆直径为125mm，提升装置的有效面积变为：
位移减半，负载变为两倍，
取系统压力为100bar。
最大流量由装置最大速度决定。
在该动滑轮系统中，装置的活塞杆速度是叉车杆速度（0.08m/s）的一半，于是：
3.3.2倾斜装置参数确定
倾斜力F为，该力由两个双作用缸提供，因此每个液压缸所需提供的力为。
如果工作压力为90bar，则环形面积为：
.
先假设活塞直径D=80mm，面积给定，则活塞杆直径可以求出
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，则环形面积为：
倾斜机构所需最大压力为：
第四章液压元件的选择
液压元件主要包括有：
油泵，电机，各种控制阀，管路，过滤器等。
有液压元件的不同连接组合构成了功能各异的液压回路，下面根据液压控制系统的要求进行液压元件的选择计算.
4.1油泵和电机选择
4.1.1油泵选择
齿轮泵是依靠泵缸与啮合齿轮间所形成的工作容积变化和移动来输送液体或使之增压的回转泵。
由两个齿轮、泵体与前后盖组成两个封闭空间，当齿轮转动时，齿轮脱开侧的空间的体积从小变大，形成真空，将液体吸入，齿轮啮合侧的空间的体积从大变小，而将液体挤入管路中去。
吸入腔与排出腔是靠两个齿轮的啮合线来隔开的。
齿轮泵的排出口的压力完全取决于泵出处阻力的大小。
外啮合双齿轮泵的结构。
一对相互啮合的齿轮和泵缸把吸入腔和排出腔隔开。
齿轮转动时，吸入腔侧轮齿相互脱开处的齿间容积逐渐增大，压力降低，液体在压差作用下进入齿间。
随着齿轮的转动，一个个齿间的液体被带至排出腔。
这时排出腔侧轮齿啮合处的齿间容积逐渐缩小，而将液体排出。
齿轮泵适用于输送不含固体颗粒、无腐蚀性、粘度范围较大的润滑性液体。
泵的流量可至300米3/时，压力可达3×
107帕。
它通常用作液压泵和输送各类油品。
齿轮泵结构简单紧凑,制造容易,维护方便，有自吸能力，但流量、压力脉动较大且噪声大。
齿轮泵必须配带安全阀，以防止由于某种原因如排出管堵塞使泵的出口压力超过容许值而损坏泵或原动机。
液压泵为齿轮泵，其参数如下：
转速：
1500
压力：
12
流量：
80
功率：
34.5
吸入口直径：
mm15
排出口直径：
重量：
Kg60
制造厂：
上海低压泵厂
安装要求：
电机与泵的连接应用弹性连轴器，以保证两者之间的同轴度要求，（用千分表检查连轴器的一个端面，其跳动量不得大于0.03mm，径向跳动不得大于0.05mm.）,当每隔转动连轴器时，将一个联轴节作径向移动时应感觉轻快。
泵的进油管道不得过长，弯头不宜过多，进油口管道应接有过滤器，其滤孔一般可用40目到60目过滤网，过滤器不允许露出油面，当泵正常运转后，其油面离过滤器顶面至少有100mm,以免吸入空气，甭的吸油高度应小于500mm.
维护要求：
为保护泵的安全，必须在泵的压油管道上装安全阀（溢流阀）和压力表。
4.1.2电动机的选择：
电动机的选择范围包括：
电动机的种类、类型，容量、额定电压、额定转速及其各项经济指标等。
而且对这些参数要综合进行考虑。
选择电动机的容量是电力传动系统能否经济和可靠运行的重要问题。
如果电动机容量大小，长期处于过载运行。
造成电动机绝缘过早地损坏；
如果容量过大，不仅造成设备上的浪费，而且运行效率低，对电能的利用不经济。
因此，选择电动机时，首先应是在各种工作方式下选择电动机的容量。
根据前面求出来的电动机的功率可以得出液压泵需要37.29KW以上功率的电动机。
根据一般设计的需要，一般采用Y系列小型笼型异步电动机，Y系列电动机是按国际电工委员会（IEC）标准全国统一设计的新系列产品，适用于传动无特殊性能要求的各种机械设备。
电动机采用B级绝缘。
外壳防护等级为。
冷却方式为IC0141即全封闭自扇冷式。
电动机的基本安装、结构型式：
B3型。
机座带底脚，端盖无凸缘；
B5型。
机座不带底脚，端盖有绝缘。
B35型。
机座带底脚，端盖有凸缘。
电动机额定电压为380V，额定频率为50Hz。
根据查表查出电动机型号为Y225M-4，其额定功率为7.5KW。
4.1.3连轴器的选用
连轴器的选择应根据负载情况，计算转矩，轴端直径和工作转速来选择。
计算转矩由下式求出：
式中：
需用转矩，见各连轴器标准
驱动功率
工作转速
工况系数取为1.5
代入数据：
据此可以选择连轴器的型号如下：
名称：
梅花形弹性连轴器ML6，此联轴器适用于链接两同轴线的传动轴系；
具有补偿两轴相对偏移，减震，耐磨及缓冲性能，具体参数如下：
许用转矩：
许用转速：
5300r/min
轴孔直径：
轴孔长度：
Y型：
L=112mm,D=145mm
重量：
1.9Kg
4.2控制阀的选用
液压系统应尽可能多的由标准液压控制元件组成，液压控制元件的主要选择依据是阀所在的油路的最大工作压力和通过该阀的最大实际流量，下面根据该原则依次进行压力控制阀，流量控制阀和换向阀的选择。
液压阀种类繁多，不同型号性能参数各不相同。
液压阀选型时应根据系统实际需求选取最合适规格之产品。
选取液压阀可参照以下几点：
1、液压阀的实际流量
液压阀的实际流量与油路的串、并联有关：
串联油路各处流量相等；
同时工作的并联油路的流量等于各条油路流量之和。
此外，对于采用单活塞杆液压缸的系统，要注意活塞外伸和内缩时的回油流量的不同：
内缩时无杆腔回油与外伸时有杆腔回油的流量之比，与两腔面积之比相等。
2、液压阀的额定压力和额定流量
各液压控制阀的额定压力和额定流量一般应与其使用压力和流量相接近。
对于可靠性要求较高的系统，阀的额定压力应高出其使用压力较多。
如果额定压力和额定流量小于使用压力和流量，则易引起液压卡紧和液压动力并对阀的工作品质产生不良影响；
对于系统中的顺序阀和减压阀，其通过流量不应远小于额定流量，否则易产生振动或其他不稳定现象。
对于流量阀，应注意其最小稳定流量。
3、液压阀的安装连接方式
由于阀的安装连接方式对后续设计的液压装置的结构型式有决定性的影响，所以选择液压阀时应对液压控制装置的集成方式做到心中有数。
例
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