【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 圖，內(nèi)門架1和外門架2都是由兩根柱和一個(gè)或兩個(gè)端梁焊成的框架。內(nèi)架僅有一個(gè)上端梁，下部有一個(gè)很弱的橫系桿。外架有上端梁及下端梁，為不妨礙內(nèi)架，上端梁放在立柱頂端后翼緣后邊。中部由橫梁加強(qiáng)，其兩側(cè)伸出有聯(lián)接傾斜油缸的鉸軸。左右立柱異型槽鋼，其開(kāi)口相對(duì)。叉架和內(nèi)架上的各滾輪組分別安放在內(nèi)架和外架立柱的槽內(nèi)，滾輪組構(gòu)成叉架，內(nèi)架和外架相互之間的活動(dòng)聯(lián)系，起傳力和保證有正確動(dòng)力的導(dǎo)向作用。起升鏈滑輪組包含兩套對(duì)稱布置的起升鏈和動(dòng)，滑輪座固定在內(nèi)架上梁。起升油缸的上、下支座的支承分別固定在內(nèi)架上梁和外加下梁上，為保證安置在期間的起升油缸受純壓力，支座的支承表面常為球面。鏈的一端固定在外架的下梁或立柱上，另一端與叉架相連接。圖5 叉車門架結(jié)構(gòu)Fig 5 Forklift truck door frame structure1——內(nèi)門架 2——外門架 3——叉架 4——貨叉 5——貨物 6——導(dǎo)向滾輪 7——傾斜油缸 門架強(qiáng)度的計(jì)算狀態(tài)本設(shè)計(jì)選擇門架材料為16Mn，其剪切彈性模量為:G=105Kg/cm2，彈性模量為：E=106Kg/cm2?？估?、抗壓，抗剪，屈服點(diǎn)。叉車起升的貨物重量和叉架、貨叉自重都是通過(guò)叉架滾輪和門架滾輪以集中力的形式作用在門架上的。當(dāng)叉車滿載、貨叉起升到最大高度、門架前傾最大角度時(shí)，門架受力最大(圖6)。在與門架垂直的平面內(nèi)，取叉架為自由體，即可求出內(nèi)門架對(duì)又架滾輪的反壓力Pl、P2。 （4）式中 Q——額定起重量，Kg； G1——貨叉和叉架的自重，Kg； S——鏈條總拉力，Kg； ——門架最大前傾角，度； k——?jiǎng)恿d荷系數(shù)，K=K1（動(dòng)力系數(shù)）K2（貨物偏載系數(shù)）。圖6 門架載荷作用圖Fig 6 Door frame loading diagram其中Q=3000Kg、 、G1=250Kg、h2=370mm、、K=。代入式4得到 從以上計(jì)算中可以看出，鏈條拉力S對(duì)滾輪中心產(chǎn)生的力矩，有助于減小滾輪壓力，從而減小門架所受的載荷。在一般情況下，鏈條拉力產(chǎn)生的力矩(sa2)數(shù)值上可達(dá)貨物重量力矩的1/10～1/9。當(dāng)門架前傾最大角度時(shí)()，滾輪最大壓力比門架直立時(shí)約增加10%左右。由于鏈條拉力和門架前傾對(duì)滾輪壓力所起的、數(shù)值上近乎相等的減載和增載作用，為了使計(jì)算簡(jiǎn)化，將其略去不計(jì)，按門架直立狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算。 計(jì)算滾輪壓力（圖7）門架直立時(shí)，由此內(nèi)門架滾輪壓力為 知h1=480mm，h2=370mm外門架滾輪壓力為： 圖7 門架滾輪壓力計(jì)算圖Fig 7 Door wheel pressure calculation c 門架立柱截面幾何性質(zhì)此叉車內(nèi)外門架立柱的截面尺寸相同，在計(jì)算開(kāi)口薄壁桿件受彎扭綜合作用時(shí)，除了一般的截面幾何性質(zhì)以外(靜矩、慣性矩、抗彎模量等)，還要計(jì)算一些與截面翹曲有關(guān)的附加截面幾何特性。（1）立柱截面 （2）扇性坐標(biāo)(1) The column section (2) Tan coordinates(3)扇性靜矩(3) The fan static moment圖8 門架立柱截面幾何性質(zhì)Fig 8 Door frame column section geometric properties圖8（1）為門架立柱截面圖，（2）為扇性坐標(biāo)圖，（3）為扇性靜矩圖。此次設(shè)計(jì)起重量為3t，根據(jù)《機(jī)械課程設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》選擇槽鋼型號(hào)為16a，其相應(yīng)截面尺寸分別為：h=、t1=、t2=、b=,各參數(shù)值見(jiàn)表1。表1 門架立柱截面結(jié)構(gòu)尺寸及幾何特性Tap1 The door frame column section structure size and geometric features名稱符號(hào)單位量值截面面積Fcm2形心X0cm彎曲中心XAcm截面慣性矩Jxcm4Jycm4截面抗彎模量Wxcm3Wycm3純抗扭慣性矩JKcm4扇性慣性矩cm6約束扭轉(zhuǎn)特性kcm1靜矩Smaxcm4參數(shù)計(jì)算如下:截面面積： 形心位置：彎心位置： 線性截面慣性矩（截面慣性矩）： 線性抗彎截面模量（截面抗彎模量）： 純抗扭慣性矩:扇性慣性矩： 靜矩： 約束扭轉(zhuǎn)特性：%，大于15%，所以此門架平面內(nèi)載荷不必進(jìn)行計(jì)算。 內(nèi)門架強(qiáng)度計(jì)算 門架立柱斷面翼緣厚度校核根據(jù)局部彎曲應(yīng)力計(jì)算公式： （7）得到： （8）式中：——材料屈服極限，16Mn鋼的=3500Kg/cm2；P——滾輪壓力，P=P1=P2=。所以得到 ，知此翼緣厚度設(shè)計(jì)合理。 門架立柱斷面腹板高度校核根據(jù)滾輪的接觸應(yīng)力來(lái)求腹板高度 （9）式中：P——滾輪壓力，；——滾輪踏面寬度，50mm；Enp——導(dǎo)軌和滾輪材質(zhì)的綜合當(dāng)量彈性模量，鋼制滾輪時(shí)，Enp=104Kg/mm2。 Pnp——導(dǎo)軌和滾輪的當(dāng)量曲率半徑，圓柱形滾輪對(duì)平面導(dǎo)軌時(shí)，Pnp=R=43mm?！c滾輪材質(zhì)和導(dǎo)軌表面硬度有關(guān)的許用接觸應(yīng)力，常用60~80Kg/mm2。取代入公式得由，知符合要求。由的等式經(jīng)轉(zhuǎn)換得：取滾輪的實(shí)際半徑為計(jì)算半徑的兩倍，即:R實(shí)際=2R，則R實(shí)際=2=（取70mm），則腹板高度為：由知，此尺寸設(shè)計(jì)合格。 門架立柱的彎矩校核把內(nèi)門架看作外伸懸臂梁，按一端鉸支、一端自由的單根薄壁桿來(lái)計(jì)算。在垂直于門架的平面內(nèi)，由于滾輪的集中作用，計(jì)算門架立柱中產(chǎn)生的最大彎矩。又介于內(nèi)外門架的應(yīng)力情況較復(fù)雜，計(jì)算工作量較大，現(xiàn)根據(jù)呂維鎮(zhèn)、張質(zhì)文老師介紹的簡(jiǎn)化計(jì)算法進(jìn)行計(jì)算。簡(jiǎn)化計(jì)算的整體強(qiáng)度安全系數(shù)應(yīng)大于4，最危險(xiǎn)截面在B點(diǎn)(圖9)。在整體彎曲和約束扭轉(zhuǎn)的共同作用下，內(nèi)門架立柱的危險(xiǎn)截面是與叉架下滾輪相接觸的截面B,如圖9。叉車起重鏈條的一端固定在起升油缸缸筒上，鏈條拉力S對(duì)缸筒產(chǎn)生的力矩通過(guò)活塞桿在內(nèi)門架和上端產(chǎn)生推力，其方向垂直于門架平面，使內(nèi)門架彎曲。在截面B上的這個(gè)附加彎矩?cái)?shù)值極小，可以略去不計(jì)。因此，截面B的計(jì)算彎矩仍可寫(xiě)為：已知許用彎曲應(yīng)力為（取N值為4）：由可知整體安全。圖 9 門架立柱Fig 9 Door frame columns （