平衡重式叉车桥负荷率与配重的分析计算.doc

本文介绍了平衡重式叉车的桥荷率与配重之间存在的相互关系问题 ，并论述了如何确定理想的桥 荷率 ，进 而从中 出最小配重理想值的计算方法 ，最后还 给 出 了最 小 配重理想 值 的实 例分 析与计算。l 平衡重式叉车桥荷率与配重的关系桥荷率是叉车桥荷(前桥荷、后桥荷 )占其 自身总重量 的 比率 。它是 平衡 重式叉 车的重要 参数之一 ，对 平衡重式 叉 车的稳定性 、牵引性 和动力性 等性能参 数都具 有极其 重大的影响 。平衡 重式 叉 车 插取 货 物 时 ，后 轮不致 于离地或 前倾 翻而在车体 尾部所装 配的必需 的平衡 重块 。 它 的大小 ，同样 对 叉 车 的稳定性 、牵 引性 和 动力 性 等性 能参 数 具有 重大的影响。对 额定起 升 重量 一定 的平 衡 重 式 叉 车 ，为使其能达到所要求 的起重量 ，就必须有 足够 的配重 。配 重 太 大 ，叉车 在 空 载状 态下 会出现后 桥桥荷 率 过 大 ，前 桥桥 荷 率 过小 的不合理状态 其优点是 ：满载作业时后 桥有 足够的桥荷 ，作 业 时稳 定性 好 ；缺 点 是 ：空载 时由于后 桥荷率过 大 ，轮 胎 的尺 寸也相 应增大 ，向的轻便 性和 灵 活性 不好 ，整 车 的 体 积和 重量都较 大 ，轻 济性差 。配重太 小 ，叉车在 满载状态下会 出现 前 桥桥 荷 率过 大 ，后桥 桥荷 率过小的不合理状态。其优点是 ：前轮附着力大 ，牵 引特性好 ，转 向轻 便 ，转 向轮胎 的负 荷及结构尺 寸也较小；缺点 是：满载时稳定 性差 ，转 向易失 灵 。显 然 ，配重 的大小 ，直 接影响着 载荷 的分配率 况且 也决 定 着 整 车 的重 量。 理 想 的桥荷率 ，不仅能改善整车的综台机械性能，而且可 以使 配重 获 得 理想 的最 小 值 ，从 而 减 小整车 的使 用重 量 ，以达到 降低整车 的制造成 本。2 国内平衡重式叉车桥荷率统计分析表一是根据国内多家平衡重武叉车样本上提供的参数，经过计算 而得 出的桥荷率数据统计表 ：表一 的统 计结 果 表明 ：国产平 衡 重 式 叉车满载状 况时 ，后桥桥 荷率 13的有 1台，占统计 总数量 的 10，后桥桥荷率为 l0l3 的共 6台 ，占统 计 总 数 量 的 砷 ，后 桥桥 荷率 13的叉车共 t台 ，占统 计 总 数 的 10 ，后 桥桥荷率 为 l013的叉车共 7台 ，占统计 总数 的70，后桥桥荷率10的叉车共 2台，占统计 总数 的 20。同样 ，后 桥桥 荷率 为 10- 13 的 国外 叉车也 占大 多数 。4 平衡重式叉车桥荷率理想值的确定根据表一 、表二的数距统计与分析，无论国内或国外生产 的平衡重式叉车 ，其满载时，后桥桥 荷 率在 l013范 围 内 的 占统 计 总数 的 砷 70 (空 载 时后 桥 桥 荷 率 为 5260)。 不仅 因为 满 载 时 ，后 桥 桥 荷 率 为 l0l3 占统 计车 辆之 最 ，而最 主 要 的 是这 样 的桥荷率 能使平衡 重式叉车 无论在空 载或 满载工况下 ，都能使前桥或后桥的载荷悬殊甚小，况且叉能使配重获取理想的最小值。显然，满载 时后桥 桥荷率 为 1013，或 空载时 后桥桥荷 率为 5260这 一统 计 数值 范 围 ，便是桥荷率的最理想 的参数值。为便 于 配重 的计 算 ，根 据 表 一 、表 二 ，可作 如下设定 ：1) 空 载状态 ，前 桥桥 荷率 为 K，则 K =0 400482) 2)空载状 态 ，后 桥桥 荷率 为 k2 则 K =0 52 060。3) 3)满载 状态 ，前桥 桥荷 率 为 ，则 K3=O 87-090。4) 4)满 载状态 ，后桥 桥荷 率 为 K ，则 K =010 0 13。5 平衡重式叉车最小配重理想值的计算平衡 重式叉 车 最 小 配重 的理 想 值 ，就 是既不影响 叉车 的稳定 性 ，又 不致 于使后 桥 桥荷或整机 重量 太 重 ，是在 兼 顾二 者 的情 况 下而得 出的最 小数 值 ，当然 ，这 一最 小数 值是一个范 围 值。下面对平衡重式叉车最小配重理想的确定做如 下分 析计 算 ：5 1 整车受力分析图一所 示 为 整车 受力 示意 简 图。 图中 A、B分别为前、后轮的接地点。各参数值说明如 下 ：G1叉车 最大起 重量 ；LIAG 对 A点力臂 ；G2空载 无配重 时叉车 总重量 ；Kl2A一 G2对 A点力臂 ；G3一叉车配重的重量 ；L3BG3对 B点力 臂 ，或称后 悬距 ；PA 一 地 面对前桥 支反力空载 时 P占使 用重量 的 40-48 ，满载时 PB占使用重量 的 l013；L叉 车轴距 ；52 整机重量计算从 图一可 以看 出 ，整机 空载 重量 为G=G2+G3整机 满载重量 为 ：G=G1+G2+G353 最小配重的计算根据 圈一中 的受 力 ，町以列 出如 下平 衡方程 (取 A 点为矩 一ft)：PBL+G1L1A=G2L2 A+G3(L+ L3B)G3=(PBL+G 1L 1A一G2L2A )(L+ L3B)显然 ，当 PB=0时 ，岛 达到极小值 ，但这不是 理想 的最小 值。因为 PB=0说 明满载 工况时后轮 离 地 ，此 时会 出现 转 向失 灵或 前 倾等事故现象的发生。5，4 理想的最小配重计算从 以上分 析 可 知 ，理想 的最 小 配重 应 满足以下条件 ：1、空载时G1=PB空 LG2L2A =K2( G2+G3).以 A点 取矩 ，由平衡 方程得 ：G3空 ：(PB空L一G2L2A )(L+L3B ) .将代人可求出G3空=( L2G2L LG2 A)(L+L3B K2L).由于 K2=052056，G2、L2A、L3B均为设计数据 ，将这些数据代人式，便可得出q 在空载状况的理想最小值范围。2、满载时G1不等于0，P B满 =K4(Gl+G2 +G3).以 A点 取矩 ，由平衡 方程得 ：G3=(P B满L+G1L 1A一G2 L2A)(L+ L3 B).将代 人 可求 出G3满：(K4G1L+K2G2 L+G1L1A一 G2L2 AL+L3BL4L).由于 K4不=0 10 0 13，G1、G2 、L1A、L2A、L3B均 为设 计数据 ，将这些数据代 人式可得出 G3满 在满载状况的理想最小值范围。对叉车而言 ，无论 空载 或满载 ，其 配 重是固定不变的，因此，可在公式 、所得的数值集合范围中，寻求出其交集，从而确定出能同时满足公 式 、理想 的晟 小配重值范 围来。6 最小配重理想值的实倒计算现 以 我 厂 生 产 的 CPD2Ha型 平 衡 重 式电动叉车为例 ，来验证其桥荷率的分布与配重 的选取是 否合理 。61 配莺数值的验算按 照 图 一 的 受 力 分 析 ，我 厂 生 产 的CPCD2A型乎衡重式电动叉车的相应参数如下：G 1叉 车最 大起重量 ， G1=2t；L1AG1对 A点力臂 ，L1A=980mm；G2空载无配重时叉 车总重量， G3 =34tL2AG2 对 A点力 臂 L2A=650mm；G3一叉车配重的重量 ，G3=098t；L3B 一 G3对 B点 力臂 ，L3B =180mm；P B一地面对后桥支反力，可按参数求出L叉车轮 距 ，L=1550mm：将以上数据代人公式可得出空载状况的理想 最小值 范 围 (K2，可 分别 用 052、06代人 )：G3空(K2G2 LG2L2A )(L+L3BK2L)=0.571.19将以上数据代人公式(6)可得出满 载状况的理想最小值 范围(K 4可分别用 010、0.13带入)G3满 = (K4G1L + K4 G2L + G1L1A 一G2L2A )(L +L3BK4L) =065 1. 11显然 ，最小 理 想 配 重值 的范 围应 是 空 载状况 和 满 载 状 况 的 理 想 最 小 值 配 重G3空、G 3满 的交 集 ，显 然 其 交集 为 065111。面对 CPD2A型 电动叉 车而 言 ，其 实 际配 重 为0 98t，恰好 在其 交 集 为 0、651 儿 的最小理想配重值 的范 围之内，配重 的重 量设计合理。62 桥荷率数值的验算空载时，由公式可推导出后桥荷率 K2为:K2=(G3L + G3L3B +G2 L2A)(G2 +G3)L = (0 98 1550 +098 180+ 34650)(34+0 98)1550=0.58而空 载 时 K2：的 理 想 范 围 为 0520.60, 然验 算 结 果 K 2=0 58在 其 理 想值 的范围 052-060之内。同样，满载时 ，由公式可推导出后桥荷率 K4为 ：K4=( G3 L+G3L3B +G2L2AG1L1A)/ (G 1+ G2 +G3 )L= (0 981550+098180+346502980)(2+3，4+0，98)1550=0.11而满 载时 K2的理想值 范围 为 0.100.13, 算 结 果 K2=0 11在其 满 载 时 理想 值的范 围 0 10013之 内。7 结论通过 以上分 析 与计算 ，对 桥 荷率 与配 重的理想值确 定 ，是有严格要 求 的 ，并非 随意设计 的。否则 ，将会 影响整 车的综合 机械性 能, 造成无谓的成本增加或性能降低 ，甚至不 能使 用。 另外，设计桥荷率的分配时，在满足 已知设计参数的情 况下 ，尽可能使前悬距达 到最小值 ，车架重心分布在轴距中心偏后 ，然后 ，按空载 、满载状态后 桥桥荷 率分别 为 K2=0 52060、K4=0、10013，代 人 公 式 , ，求出其结果的交集 ，即为最小理想配重值的范围 。由于配重 的材料 一般 为铸 铁 件 ，况 且 铸件 的密度又往往 不 易控 制 ，造 成配 重 的实 际重量与设计重量有相当的差异