1十四章平衡重式叉车门架

1十四章平衡重式叉车门架

第十四章 平衡重式叉车门架

第一节 概述

叉车门架是叉车取物装置的主要承重结构。根据叉取货物起升高度的要求，叉车门架可做成两级或多级，常见的普通叉车多采用两极门架，如图14－1所示。两级门架由内门架1和外门架2组成，悬挂在叉架3上的货叉4和叉架一起借助于叉架滚轮6沿内门架上下移动，带动货物5起升或下降。内门架靠起升油缸驱动升降，亦由滚轮导向。门架后方的两侧设有倾斜油缸7，可使门架前倾或后仰（门架最大前倾角约3°～6°，后仰角约为10°～13°），以利叉取和堆放货物。

图14-1

1-内门架；2-外门架；3-叉架；4-货叉； 5-货物；6-导向滚轮；7-倾斜油缸

目前国内外常用叉车的门架立柱，其断面形式有槽形、L形、J形、工字形几种，图14－2是国产20kN叉车上用过的上述几种断面尺寸图。

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图14-2 20kN叉车门架立柱

内外门架的组合形式有重迭式和并列式两种，用得最多的是并列式。图14－3是国产5kN～60kN平衡重式叉车CJ型门架系列设计的断面组合图。图14－4是国产5kN～60kN平衡重式叉车CL型门架系列设计的断面组合图。

图14-3

图14-4

国产叉车门架的常用材料是16Mn。

日本三菱的小吨位叉车门架立柱多采用CL型并列式立柱。如图14－5a、b、c。三菱中等以上吨位的叉车门架多采用焊接CJ型并列式立柱，如图14－6所示。

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图14-5

（a）三菱10kN叉车门架立柱截面；(b) 三菱15kN叉车门架立柱截面；

(c) 三菱20kN叉车门架立柱截面。

图14-6 三菱50kN叉车门架立柱截面

日本小松的叉车门架，不管吨位大小，都采用并列式CL型立柱。如图14－7。日本TCM的叉车，多采用CJ型立柱，如图14－8。日本各公司叉车门架的常用材料是S45C。

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图14-7

(a) 小松10kN、15kN叉车门架立柱截面；(b) 小松20kN叉车门架立柱截面；

(c) 小松30kN叉车门架立柱截面；(d) 小松50kN叉车门架立柱截面。

图14-8 TCM叉车门架立柱截面

国内外的并列式叉车门架，两根平行的立柱之间都用横梁加以联系，以增加其整体刚度。

门架立柱的断面，可轧制成型，亦可焊接成型。由于热轧工艺比较先进，可采用连铸连轧，所以成本较低，且可批量生产。焊接门架虽可做成理想的断面形状，由于焊接变形难以控制，焊接内应力的存在，对门架的受力不利，且难以批量生产，所以，成本较高。尽可能不采用焊接门架。

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第二节 叉车门架的计算简图和作用载荷

叉车门架根据计算方法不同，常采用两种计算简图。

计算门架时，如果忽略横梁的影响，将门架立柱视为悬伸梁时，其计算简图如图14－9所示。取这种计算简图计算简便，较为安全。试验证实：采用此简化计算简图，计算结果和实测结果的偏差在工程设计允许的范围之内，因而是可取的。

进行门架计算，如果考虑门架横梁的影响，认为门架立柱和横梁的连接是刚结，则可把门架视为封闭的框架，采用图14－10的计算简图。取这种计算简图似乎比较符合实际情况，但是，如果框架的节点不完全是刚结点（实际情况可能是介于刚结和铰结之间），则计算结果不一定十分理想，且这种计算方法比较复杂。

图14-9

图14-10

(a) 内门架计算简图；(b) 外门架计算简图。

取图14－9的计算简图时，门架立柱的作用载荷有：

额定起重量Q0（kN），Q0通过叉架滚轮传给内门架，使内门架受到上下滚

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轮垂直于门架平面的垂直载荷。为了考虑货物在货叉上偏置的情况，对于焊接叉架，应计入偏载系数M，其计算载荷为：

Q=MQ0 （14－1） 式中 Q0 ——叉车额定起重量；

M ——货物偏载系数，M=1.1~1.3 。

由于货叉满载起升到最大起升高度时，根据叉车操做规程要求，叉车既不能高速行驶，也不允许下降制动，所以在计算载荷中，不考虑动力系数和冲击系数。

作用载荷除Q以外，尚应计及货叉与叉架的重量G0和G1，根据上述同样的道理，G0和G1也不考虑动力系数和冲击系数。

对于大起升高度、大吨位、且工作于港口的叉车，应考虑风载荷，其计算方法见第三章有关内容。采用悬伸简支梁计算简图时，风向如图14－9所示。

采用图14－10的闭合框架计算简图时，除作用有上述的Q、G0、G1以及从叉车侧向吹来的风力（图14－10）以外，还应考虑地面不平使叉车侧倾（侧倾角α=3°）引起的载荷。

根据叉车标准的规定，满载货叉起升到最大起升高度，进行码垛作业时，为保证叉车的纵向稳定性，门架立柱不允许前倾。所以，采用上述两种计算简图时，都不考虑叉车前倾的工况，而取门架直立，货叉满载升至最大起升高度作为计算状态。

第三节 叉车门架按悬伸简支梁的强度计算

一、 门架立柱的外力计算

计算内门架外力时，视叉架和货叉为一整体，并取其作为分离体(图14－11a)，忽略叉架滚轮与内门架立柱之间的摩擦力，根据作用于分离体的载荷Q、G0、G1及PW，通过解平衡方程式，可求出叉架滚轮的压力。

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图14-11

由

∑M=0，得：

A

P h + G b G b h ′= 0 TlQb P

1∑1

00

11

W

Qb 0 + G 1b 1 Tl + h ′ （14－2） + Gb0PW

P1∑=

h1

式中符号意义见图14－11a 。

由于l值甚小，通常计算中，将Tl项忽略不计。

由

∑X=0，得：

P P P=0P2∑=P1∑ PW

1 ∑ 2 ∑ W （14－3） 一根门架立柱上作用的叉架滚轮轮压应为：

P=1

11

P1∑ ，P2=P2∑ 。 22

将求得的P1和P2作用于内门架上，取内门架为分离体（图14－11b）即可得到门架滚轮轮压P3和P4 ： 由

∑M=0 ，得：

B

P1h2+P2(h2 h1)+P3h3=0

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（14－4） 由

∑X=0 ，得：

－P1＋P2＋P3－P4＝0

P4＝P2－P1＋P3 （14－5）

计算门架滚轮压力时，未考虑链条拉力的减载作用，这样偏于安全。 内门架的滚轮压力，对外门架而言，是其外载荷，将P3和P4作用于外门架，取其作为分离体（图14－11c），可求出外门架的支反力。 二、 门架立柱的内力分析

门架立柱在外载荷作用下引起的内力包括弯矩、剪刀、轴向力、扭矩和双力矩。计算和试验都证明，剪力引起的截面剪应力，轴向力引起的正应力都很小，通常不予计算。

式（14－2）至式（14－5）计算出的内外门架的外力，都不通过门架立柱的弯心。因此，它们可以转化为通过弯心的集中力Pi和一扭矩Mi=PiXci 。这里Xci为滚轮压力作用点至弯心的距离。整个内门架上作用的集中力和扭矩如图14－12a所示。

和内门架一样，外门架上的作用力也可以转化成作用于截面弯心的若干集 中力和作用于整个截面的扭矩Mi。外门架上作用的集中力和扭矩如图14－12b 。

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