GB/T 43756-2024 叉车设计规范
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资料介绍
ICS 53. 060 CCS J 83
中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准
GB/T 43756—2024
叉 车 设 计 规 范
Design specificationsfor forklifttrucks
2024-03-15发布 2024-10-01实施
国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会
发
布
GB/T 43756—2024
目 次
前言 Ⅶ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 、符号和代号 2
3. 1 术语和定义 2
3. 2 符号和代号 2
4 总体设计 2
4. 1 基本构成 2
4. 2 载荷和载荷组合 3
4. 2. 1 通则 3
4. 2. 2 计算载荷 3
4. 2. 3 载荷组合 5
4. 3 自重 、质心和桥荷 6
4. 3. 1 自重及质心位置计算 6
4. 3. 2 质心位置实测 6
4. 3. 3 桥荷 7
4. 4 机动性能 8
4. 4. 1 最小外侧转弯半径 8
4. 4. 2 最小直角堆垛通道宽度 9
4. 5 动力特性 14
4. 5. 1 发动机选型 14
4. 5. 2 电动机选型 15
4. 5. 3 控制器设计选型 18
4. 5. 4 内燃叉车传动系统总速比 20
4. 5. 5 传动系统速比分配原则 22
4. 6 牵引特性 22
4. 6. 1 牵引力与速度 22
4. 6. 2 最大牵引力 24
4. 6. 3 爬坡能力 24
4. 7 制动性能 25
4. 7. 1 行车制动力矩 25
4. 7. 2 停车制动力矩 25
4. 8 整机稳定性 25
5 结构 25
5. 1 金属结构件的计算通则 25
5. 2 金属结构件的连接计算 26
5. 2. 1 焊接 26
Ⅰ
GB/T 43756—2024
5. 2. 2 螺栓连接 27
5. 2. 3 销轴连接 29
5. 3 门架结构计算 30
5. 3. 1 门架结构强度估算 30
5. 3. 2 门架结构强度验算 30
5. 3. 3 门架局部弯曲应力分析 40
5. 3. 4 门架合成应力 41
5. 3. 5 门架滚轮接触应力分析 41
5. 4 货叉架结构验算 42
5. 5 车架结构验算 44
5. 5. 1 结构验算通则 44
5. 5. 2 结构验算方法 44
6 机械 45
6. 1 起升系统 45
6. 1. 1 门架基本尺寸 45
6. 1. 2 零部件验算 49
6. 2 转向系统 58
6. 2. 1 转向阻力矩 59
6. 2. 2 液压缸推力 60
6. 2. 3 转向机构 60
6. 2. 4 转向桥桥体 63
6. 3 驱动系统 65
6. 3. 1 离合器 65
6. 3. 2 变矩器 67
6. 3. 3 变速器 67
6. 3. 4 联轴器 67
6. 3. 5 驱动桥 67
6. 4 制动系统 74
6. 5 车轮 75
7 电气设备 75
7. 1 基本要求 75
7. 2 电源和供电 75
7. 2. 1 供电电源 75
7. 2. 2 控制电源 76
7. 2. 3 供电系统 76
7. 3 电气控制系统 76
7. 3. 1 电气控制元件 76
7. 3. 2 控制器 76
7. 3. 3 控制系统设计 76
7. 4 电动机 77
7. 5 辅助电气设备 78
7. 5. 1 仪表 78
Ⅱ
GB/T 43756—2024
7. 5. 2 照明和信号装置 78
7. 6 通信 78
7. 7 电线电缆 79
7. 7. 1 一般要求 79
7. 7. 2 导线敷设 79
8 液压 79
8. 1 基本要求 79
8. 2 液压系统回路 79
8. 2. 1 一般要求 79
8. 2. 2 液压泵回路 79
8. 2. 3 负载回路 80
8. 2. 4 卸荷回路 80
8. 2. 5 调压回路 80
8. 2. 6 限速回路 80
8. 3 液压系统类型 80
8. 3. 1 开式液压系统与闭式液压系统 80
8. 3. 2 单泵 、双泵与多泵液压系统 80
8. 4 液压系统压力 80
8. 5 液压元件的设计与选型 80
8. 5. 1 设计通则 80
8. 5. 2 液压缸 81
8. 5. 3 液压泵 82
8. 5. 4 液压阀 82
8. 6 液压辅助元件 83
8. 6. 1 管路 83
8. 6. 2 液压油箱 84
8. 6. 3 滤油器 84
8. 6. 4 冷却器 84
8. 6. 5 蓄能器 84
9 安全 84
9. 1 基本要求 84
9. 2 动力系统 84
9. 3 传动系统 85
9. 4 转向系统 85
9. 5 制动系统 85
9. 6 液压系统 85
9. 7 电气系统 85
9. 8 控制装置 86
9. 9 工作装置 86
9. 10 安全防护装置 86
9. 11 安全尺寸 86
附录 A (规范性) 本文件使用的符号和代号 88
Ⅲ
GB/T 43756—2024
附录 B (规范性) 稳定性计算 106
B. 1 通则 106
B. 2 稳定性计算 107
B. 2. 1 平衡重式叉车 107
B. 2. 2 侧面式叉车 109
B. 2. 3 前移式叉车和插腿式叉车 112
B. 2. 4 托盘堆垛车 117
B. 2. 5 三向堆垛式叉车 124
附录 C (资料性) 液力变矩器特性 130
C. 1 液力变矩器构造 130
C. 2 液力变矩器特性 130
C. 2. 1 液力变矩器外特性 130
C. 2. 2 液力变矩器输入特性 131
C. 3 液力变矩器与发动机的匹配 131
参考文献 133
图 1 质心位置测量示意图 7
图 2 前驱四支点叉车和单电动机前驱三支点叉车转向示意图 8
图 3 双电动机前驱三支点叉车及后驱三支点叉车转向示意图 8
图 4 前驱四支点叉车和单电动机前驱三支点叉车b12/2≤b13时直角堆垛示意图 9
图 5 前驱四支点叉车与单电动机前驱三支点叉车b12/2>b13且b12/2+b13
图 6 双电动机前驱三支点叉车及后驱三支点叉车直角堆垛示意图 11
图 7 前移式叉车直角堆垛示意图 12
图 8 托盘堆垛车直角堆垛示意图 13
图 9 插腿式叉车直角堆垛示意图 13
图 10 门架受力示意图 31
图 11 门架总成截面示意图 38
图 12 翼缘局部弯曲应力分布 40
图 13 翼缘局部应力计算简图 41
图 14 货叉架受力简图 42
图 15 货叉架上横梁截面计算图 43
图 16 二级门架理论高度设计示意图 46
图 17 三级全自由门架理论高度设计示意图 48
图 18 货叉强度计算简图 50
图 19 货叉叉尖挠度计算简图 1 51
图 20 货叉叉尖挠度计算简图 2 52
图 21 货叉叉尖挠度计算简图 3 53
Ⅳ
GB/T 43756—2024
图 22 滚轮受力分析 54
图 23 起升液压缸简易模型 57
图 24 充气轮胎触地示意图 58
图 25 实心轮胎触地示意图 59
图 26 曲柄滑块式转向机构液压缸推力示意图 60
图 27 内外轮偏转角之间关系示意图 61
图 28 叉车曲柄滑块式转向机构示意图 62
图 29 转向桥的受力简图 63
图 30 驱动桥桥壳受力简图 69
图 31 轴承安装简图 72
图 32 以环境温度和海拔高度为函数变量的修正值 78
图 B. 1 稳定性计算原理示意图 106
图 B. 2 平衡重式叉车第一项稳定性工况 107
图 B. 3 平衡重式叉车第二项稳定性工况 107
图 B. 4 平衡重式叉车第三项稳定性工况 108
图 B. 5 平衡重式叉车第四项稳定性工况 109
图 B. 6 侧面式叉车第一项稳定性工况 109
图 B. 7 侧面式叉车第二项稳定性工况 110
图 B. 8 侧面式叉车第三项稳定性工况 111
图 B. 9 侧面式叉车第四项稳定性工况 111
图 B. 10 侧面式叉车第五项稳定性工况 112
图 B. 11 前移式叉车和插腿式叉车第一项稳定性工况 112
图 B. 12 前移式叉车和插腿式叉车第二项稳定性工况 113
图 B. 13 前移式叉车和插腿式叉车第三项稳定性工况 114
图 B. 14 前移式叉车和插腿式叉车第四项稳定性工况 114
图 B. 15 前移式叉车和插腿式叉车第五项稳定性工况 115
图 B. 16 前移式叉车和插腿式叉车第六项稳定性工况 116
图 B. 17 前移式叉车和插腿式叉车第七项稳定性工况 116
图 B. 18 前移式叉车和插腿式叉车第八项稳定性工况 117
图 B. 19 托盘堆垛车第一项稳定性工况 118
图 B. 20 托盘堆垛车第二项稳定性工况 118
图 B. 21 托盘堆垛车第三项稳定性工况 119
图 B. 22 托盘堆垛车第四项稳定性工况 120
图 B. 23 托盘堆垛车第五项稳定性工况 121
图 B. 24 托盘堆垛车第六项稳定性工况 122
图 B. 25 托盘堆垛车第七项稳定性工况 123
图 B. 26 托盘堆垛车第八项稳定性工况 123
Ⅴ
GB/T 43756—2024
图 B. 27 托盘堆垛车第九项稳定性工况 124
图 B. 28 三向堆垛式叉车第一项稳定性工况 125
图 B. 29 三向堆垛式叉车第二项稳定性工况 125
图 B. 30 三向堆垛式叉车第三项稳定性工况 126
图 B. 31 三向堆垛式叉车第四项稳定性工况 127
图 B. 32 三向堆垛式叉车第五项稳定性工况 127
图 B. 33 三向堆垛式叉车第六项稳定性工况 128
图 B. 34 三向堆垛式叉车第七项稳定性工况 129
图 C. 1 液力变矩器构造示意图 130
图 C. 2 液力变矩器的外特性曲线 131
图 C. 3 液力变矩器输入特性曲线 131
图 C. 4 液力变矩器匹配 132
图 C. 5 发动机匹配 132
表 1 叉车滚动阻力系数 4
表 2 载荷与载荷组合表 5
表 3 附着系数 24
表 4 焊缝连接的许用应力 26
表 5 普通螺栓连接的许用应力 27
表 6 抗滑移系数 μ 值 28
表 7 单个高强度螺栓的预拉力 Pg(a) 28
表 8 强度安全系数 28
表 9 销轴连接的许用应力 30
表 10 与矩形截面高宽比有关的系数 44
表 11 货叉强度安全系数 51
表 12 向心轴承的动载荷系数 55
表 13 链条破断安全系数 56
表 14 叉车滑动摩擦系数 59
表 15 许用比压 p0 和摩擦系数 μ 66
表 16 摩擦花键连接的摩擦阻力对压紧力影响的修正系数 67
表 17 管路内允许流速 83
表 18 钢管材料的许用应力安全系数 84
Ⅵ
GB/T 43756—2024
前 言
本文件按照 GB/T 1. 1—2020《标准化工作导则 第 1部分 :标准化文件的结构和起草规则》的规定起草 。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利 。本文件的发布机构不承担识别专利的责任 。
本文件由中国机械工业联合会提出 。
本文件由全国工业车辆标准化技术委员会(SAC/TC332)归 口 。
本文件起草单位 :安徽合力股份有限公司 、北京起重运输机械设计研究院有限公司 、杭叉集团股份有限公司 、宁波如意股份有限公司 、太原科技大学 、林德(中国)叉车有限公司 、中联重科安徽工业车辆有限公司 、诺力智能装备股份有限公司 、浙江中力机械股份有限公司 、科朗设备(苏州)有限公司 、北京科正平工程技术检测研究院有限公司 、丰田工业(昆山)有限公司 、上海市特种设备监督检验技术研究院 、龙工(上海)叉车有限公司 、柳州柳工叉车有限公司 、浙江加力仓储设备股份有限公司 、徐州徐工港口机械有限公司 、浙江吉鑫祥叉车制造有限公司 、河南嘉晨智能控制股份有限公司 、安徽皖南新维电机有限公司 、福建省威盛机械发展有限公司 。
本文件主要起草人 :毕胜 、赵 春 晖 、杨 馨 蕾 、尚 洪 、张 金 侠 、谢 国 生 、傅 敏 、高 有 山 、张 冬 林 、曾 优 连 、邵波涛 、刘云华 、余 晓 贤 、王 海 清 、王 军 、葛 立 银 、石 磊 、陆 时 明 、龚 文 、马 乙 、刘 清 榕 、戴 肖 肖 、侯 博 伦 、徐佳敏 、姚欣 、潘晋 、肖辉英 。
Ⅶ
GB/T 43756—2024
叉 车 设 计 规 范
1 范围
本文件确立了叉车总体 、结构 、机械 、电气 、液压和安全的设计原则 ,规定了设计 、计算要求和方法 。
本文件适用于 GB/T 6104. 1所定义的平衡重式叉车 、前移式叉车 、侧面式叉车 、插腿式叉车 、托盘堆垛车和三向堆垛式叉车 ,其他类型叉车参照使用 。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款 。其中 , 注 日期的引用文件 ,仅该日期对应的版本适用于本文件 ;不注日期的引用文件 ,其最新版本(包括所有的修改单) 适用于本文件 。
GB/T 985. 1 气焊 、焊条电弧焊 、气体保护焊和高能束焊的推荐坡 口
GB/T 985. 2 埋弧焊的推荐坡 口
GB/T 2982 工业车辆充气轮胎规格 、尺寸 、气压与负荷
GB/T 3098. 1 紧固件机械性能 螺栓 、螺钉和螺柱
GB/T 3766 液压传动 系统及其元件的通用规则和安全要求
GB/T 4208—2017 外壳防护等级(IP代码)
GB/T 4662 滚动轴承 额定静载荷
GB/T 4942—2021 旋转电机整体结构的防护等级(IP代码) 分级
GB/T 5008. 1 起动用铅酸蓄电池 第 1部分 :技术条件和试验方法
GB/T 5143 工业车辆 护顶架 技术要求和试验方法
GB/T 5182 叉车 货叉 技术要求和试验方法
GB/T 5184 叉车 挂钩型货叉和货叉架 安装尺寸
GB/T 6074 板式链 、连接环和槽轮 尺寸 、测量力和抗拉强度
GB/T 6104. 1 工业车辆 术语和分类 第 1部分 :工业车辆类型
GB/T 7403. 1 牵引用铅酸蓄电池 第 1部分 :技术条件
GB/T 10823 充气轮胎轮辋实心轮胎规格 、尺寸与负荷
GB/T 10827. 1 工业车辆 安全要求和验证 第 1部分 : 自行式工业车辆(除无人驾驶车辆 、伸缩臂式叉车和载运车)
GB/T 10827. 3 工业车辆 安全要求和验证 第 3部分 :对带有起升操作台的车辆和专门设计为带起升载荷运行的车辆的附加要求
GB/T 14687 工业脚轮和车轮
GB/T 16622 压配式实心轮胎规格 、尺寸与负荷
GB/T 17300 土方机械 通道装置
GB/T 18849 机动工业车辆 制动器性能和零件强度
GB/T 26560 机动工业车辆 安全标志和危险图示 通则
GB/T 26948. 1 工业车辆驾驶员约束系统技术要求及试验方法 第 1部分 :腰部安全带
GB/T 26949. 2 工业车辆 稳定性验证 第 2部分 :平衡重式叉车
1
GB/T 43756—2024
GB/T 26949. 3 工业车辆 稳定性验证 第 3部分 :前移式和插腿式叉车
GB/T 26949. 4 工业车辆 稳定性验证 第 4 部分 :托盘堆垛车 、双层堆垛车和操作者位置起升高度不大于 1 200 mm 的拣选车
GB/T 26949. 5 工业车辆 稳定性验证 第 5部分 :侧面式叉车(单侧)
GB/T 26949. 22 工业车辆 稳 定 性 验 证 第 22部 分 : 操 作 者 位 置 可 或 不 可 起 升 的 三 向 堆 垛 式叉车
GB/T 27544 工业车辆 电气要求
GB/T 27544—2011 工业车辆 电气要求
GB/T 31465. 1 道路车辆 熔断器 第 1部分 :定义和通用试验要求
GB/T 31465. 2 道路车辆 熔断器 第 2部分 ;用户指南
GB/T 41134. 1 电驱动工业车辆用燃料电池发电系统 第 1部分 :安全
3 术语和定义、符号和代号
3. 1 术语和定义
GB/T 6104. 1 和 GB/T 10827. 1 界定的术语和定义适用于本文件 。
3.2 符号和代号
本文件使用的主要符号和代号及其单位和含义按照附录 A。
4 总体设计
4. 1 基本构成
叉车主要由工作装置 、动力装置和轮式底盘构成 。各部分主要构成如下 。
a) 工作装置 : 门架 、货叉架 、货叉和起升操作台 。
b) 动力装置 :
1) 内燃叉车 :发动机 、冷却系统 、燃油系统 、进气系统和排气系统 ;
2) 电动叉车 : 电池 、电动机和电气控制元器件 。
c) 轮式底盘 。
1) 传动系统 :
— 内燃叉车机械传动 :离合器 、变速箱和驱动桥 ;
— 电动叉车机械传动 :变速箱和驱动桥 ;
— 液力传动 :液力变矩器 、变速箱和驱动桥 ;
— 静压传动 :液压泵 、液压马达 、变速箱和驱动桥 。
2) 转向系统 :方向盘(舵柄) 、转向器 、转向装置和转向桥 。
3) 制动系统 :行车制动装置和停车制动装置 。
4) 车身系统 :车架 、平衡重 、机罩类 、底板类 、座椅 、护顶架(司机室)和车轮 。
5) 操纵系统 :油门(加速器) 操纵系统 、制动操纵系统 、变速操纵系统 、转向操纵系统和阀操纵系统 。
6) 电气系统 : 电源 、电气控制元器件 、辅助电气设备和电线电缆 。
7) 液压系统 :液压油箱 、液压泵 、液压阀 、液压缸 、液压马达 、液压管路和液压辅助元件 。
2
GB/T 43756—2024
4.2 载荷和载荷组合
4.2. 1 通则
4.2. 1. 1 计算载荷和载荷组合用于验证叉车金属结构件和机械零部件的防强度失效和防疲劳失效的能力 。
4.2. 1.2 4. 2. 2所述的计算载荷为叉车在正常工作时产生的载荷 。 当设计用于室外工况时 ,应根据所搬运载荷的体积 、风速和起升高度确定是否考虑风载荷 。
4.2.2 计算载荷
4.2.2. 1 自重载荷
自重载荷 PG 是叉车无载及无操作者时 ,叉车可立即投入使用的全部质量产生的重力 。
4.2.2.2 额定起升载荷
额定起升载荷 PQ 是叉车额定起重量产生的重力 。
4.2.2.3 阻力载荷
叉车运行时遇到的阻力有以下几种 :
a) 车轮在地面上滚动的摩擦阻力 PF ;
b) 叉车变速的惯性阻力 PI ;
c) 叉车上坡时的坡道阻力 Pr。
叉车运行时需要考虑的阻力载荷 PR 按公式(1)确定 。
PR=PF +PI+Pr …………………………( 1 )
式中 :
PR — 阻力载荷 ,单位为牛顿(N) ;
PF — 车轮在地面上滚动的摩擦阻力 ,单位为牛顿(N) ,计算见下式 ;
f — 滚动阻力系数 ,见表 1;
G — 叉车自重 ,单位为千克(kg) ;
Q — 额定起重量 ,单位为千克(kg) ;
g — 重力加速度 ,单位为米每二次方秒(m/s2 ) ,取 9. 81 m/s2 ;
α — 坡度 ,数值以百分比( %)表示 ;
PI— 叉车变速的惯性阻力 ,单位为牛顿(N) ,计算见下式 ;
PF=f(G+Q)gcos(arctanα)
δ — 转动零件引起的惯性载荷增大系数 , 内燃叉车一般取 1. 1, 电动叉车一般取 1. 0;
dt ,
dv — 加速度 单位为米每二次方秒(m/s2 ) ;
Pr— 叉车上坡时的坡道阻力 ,单位为牛顿(N) ,计算见下式 。
Pr = (G +Q)gsin(arc tanα)
3
GB/T 43756—2024
表 1 叉车滚动阻力系数
路面条件
滚动阻力系数 f
充气轮胎
实心轮胎
聚氨酯车轮
混凝土路面
0. 012~ 0. 013
较充 气 轮 胎 对 应 路 面 条 件的 f 大 10% ~ 15%
0. 018~ 0. 02
沥青路面
0. 013
0. 02~ 0. 03
碎石路面
0. 035
—
硬土路面
0. 06
—
4.2.2.4 变速运行载荷
叉车在水平地面上进行起(制)动时 ,叉车自重和额定起重量的水平惯性力 ,按该质量与运动加速度乘积的 ΦS 倍计算 ,但不应大于主动车轮与路面之间的黏着力 ,此时 ΦS 取 1. 5,用来考虑叉车驱动力突变时结构的动力效应 。这些惯性力都作用在各相应质量上 ,挠性视为刚性处理 。
4.2.2.5 起升动力载荷
当货物被起升离开地面时 ,货物的惯性力将会使起升载荷出现动载增大的作用 。此起升动力效应用起升动载系数 Φ1 乘以额定起升载荷 PQ 来考虑 。
起升动载系数 Φ1 与稳定起升速度 v1 和起升状态等有关 ,其值可以由试验或分析确定 ,也可以按公式(2)计算 。
Φ1 =Φ1 min +β1v1 (2)
式中 :
Φ1 — 起升动载系数 ;
Φ1min— 起升动载系数的最小值 ,一般取 0. 2;
β1 — 按起升状态设定的系数 ,一般取 0. 68;
v1 — 稳定起升速度 ,单位为米每秒(m/s) 。
4.2.2.6 运行冲击载荷
叉车运行时所产生的垂直冲击动力效应 , 即运行冲击载荷 ,用运行冲击系数 Φ2 乘以叉车的 自重载荷 PG 与额定起升载荷 PQ 之和来计算 。
Φ2 的值取决于叉车的构造型式(质量分布) 、运行速度 , 以及路面的种类和状况 。此冲击效应可根据经验 、试验或采用适当的叉车和运行路面的模型分析得到 。一般 Φ2 可取 1. 3。
4.2.2.7 转弯离心力
叉车转弯离心力 FN 按公式(3)计算 。
FN = …………………………( 3 )
式中 :
FN — 转弯离心力 ,单位为牛顿(N) ;
G — 叉车自重 ,单位为千克(kg) ;
Q — 额定起重量 ,单位为千克(kg) ;
v — 转弯速度 ,单位为米每秒(m/s) ;
4
GB/T 43756—2024
RG — 叉车质心处的转弯半径 ,单位为米(m) 。
4.2.3 载荷组合
4.2.3. 1 基本设计方法
在叉车构(部)件设计中 ,通常采用 “许用应力法 ”和 “极限状态法 ”两种方法 。
4.2.3.2 工作情况
叉车在正常工作状态下 ,其工作情况有以下三种 :
— 门架无起升仅叉车运行 ;
— 叉车无运行仅门架起升 ;
— 叉车起升与运行联合操作 。
4.2.3.3 载荷组合说明
4.2.3.3. 1 叉车在正常工作状态下的载荷组合如下 。
a) 门架无起升仅叉车运行工作状态下的载荷组合有以下两种 :
1) A1— 叉车在平整道路运行 、转弯产生的载荷 ,按正常操作控制下的驱动机构引起的变速运行载荷和转弯离心力进行组合 ;
2) A2— 叉车在不平整道路运行 、转弯产生的载荷 ,按 A1的载荷组合和运行冲击载荷进行组合 。
b) 叉车无运行仅门架起升工作状态下的载荷组合如下 :
B— 叉车起升货物产生的载荷 ,按额定起升载荷和起升动力载荷进行组合 。
c) 叉车起升与运行联合操作工作状态下的载荷组合有以下两种 :
1) C1— 叉车在平整道路运行和门架起升产生的载荷 , 除了按正常操作控制下的驱动机构引起的变速运行载荷和转弯离心力组合外 ,还包括额定起升载荷和起升动力载荷 ;
2) C2— 叉车在不平整道路运行和门架起升产生的载荷 , 除了按 C1载荷组合外 ,还包括叉车的运行冲击载荷 。
4.2.3.3.2 叉车在进行结构设计时 ,按 4.2.3.3. 1 中的计算载荷进行载荷组合 ,组合时可以再乘一个增大系数 γm',用于考虑由于计算方法不完善和无法预料的偶然因素导致实际产生的应力超出 计 算 应 力 的 可能 。 系数 γm'可按经验取 1. 30。
4.2.3.4 载荷与载荷组合表
4. 2. 2. 3所述的各类载荷作用的叉车结构计算的载荷与载荷组合见表 2。
表 2 载荷与载荷组合表
计算载荷
载荷组合 A
载荷组合 B
载荷组合 C
A1
A2
B
C1
C2
自重载荷
1
1
1
1
1
额定起升载荷
1
1
1
1
1
阻力载荷
1
1
—
1
1
变速运行载荷
1
1
—
1
1
起升动力载荷
—
—
1
1
1
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表 2 载荷与载荷组合表 (续)
计算载荷
载荷组合 A
载荷组合 B
载荷组合 C
A1
A2
B
C1
C2
运行冲击载荷
—
1
—
—
1
转弯离心力
1
1
—
1
1
注 : “1”表示需要计算的载荷 ;“— ”表示不需要计算的载荷 。
4.3 自重、质心和桥荷
4.3. 1 自重及质心位置计算
4.3. 1. 1 自重及质心位置估算
在叉车总体设计时 ,应通过整机的自重及质心位置 , 以估算发动机功率和进行牵引性能计算 。叉车的自重及质心位置对于现有车型的改进设计较便于估算 ,对于新设计的车型通常按公式(4)进行估算 。
GQ … … … … … … … … … …
式中 :
G'— 叉车自重估算值 ,单位为千克(kg) ;
D — 标准载荷中心距 ,单位为毫米(mm) ;
rg — 驱动轮的滚动半径 ,单位为米(m) ,根据车轮制造商给出的 “负载-下沉量 ”曲线确定 ;
L — 叉车轴距 ,单位为毫米(mm) ;
Q — 额定起重量 ,单位为千克(kg) 。
4.3. 1.2 自重及质心位置实算
根据整机布置和部件设计结果 ,利用平行力系的合成原理可以按公式(5)进行质心的实际核算 。
式中 :
G0 — 叉车自重计算值 ,单位为千克(kg) ;
Gi — 各部件的质量 ,单位为千克(kg) ;
L0 — 叉车质心距前轮中心的水平距离 ,单位为毫米(mm) ;
Li — 各部件质心距前轮中心的水平距离 ,单位为毫米(mm) ;
Y0 — 叉车质心距叉车纵向中心平面的水平距离 ,单位为毫米(mm) ;
Yi — 各部件质心距叉车纵向中心平面的水平距离 ,单位为毫米(mm) ;
H0 — 叉车质心距地面垂直距离 ,单位为毫米(mm) ;
Hi — 各部件质心距地面的垂直距离 ,单位为毫米(mm) 。
…………………………( 5 )
4.3.2 质心位置实测
产品试制后可对质心位置进行实测 , 以检验设计结果 。质心位置测量示意图见图 1,叉车质心距前
6
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轮中心的水平距离 L0 以及距地面的垂直距离 H0 分别按公式(6)和公式(7)计算 。
a) 水平静置状态 b) 前倾 θ 状态标引符号说明 :
L0 — 叉车质心距前轮中心的水平距离 ,单位为毫米(mm) ;
L — 叉车轴距 ,单位为毫米(mm) ;
G'1 — 前桥桥荷测量值 ,单位为千克(kg) ;
G0(') — 叉车自重测量值 ,单位为千克(kg) ;
H0— 叉车质心距地面的垂直距离 ,单位为毫米(mm) ;
Rf(') — 叉车抬起后前轮静力半径测量值 ,单位为毫米(mm) ;
R'r — 叉车抬起后后轮静力半径测量值 ,单位为毫米(mm) ;
θ — 叉车前倾角度 ,单位为度(°) ;
Gf(') — 叉车前倾角 θ 时前桥桥荷测量值 ,单位为千克(kg) 。
图 1 质心位置测量示意图
L …………………………( 6 )
H
式中 :
L0 — 叉车质心距前轮中心的水平距离 ,单位为毫米(mm) ;
L — 叉车轴距 ,单位为毫米(mm) ;
G0(') — 叉车自重测量值 ,单位为千克(kg) ;
G'1 — 前桥桥荷测量值 ,单位为千克(kg) ;
H0 — 叉车质心距地面的垂直距离 ,单位为毫米(mm) ;
Gf(') — 叉车前倾角 θ 时前桥桥荷测量值 ,单位为千克(kg) ;
Rf(') — 叉车抬起后前轮静力半径测量值 ,单位为毫米(mm) ;
Rr(') — 叉车抬起后后轮静力半径测量值 ,单位为毫米(mm) ;
θ — 叉车前倾角度 ,单位为度(°) 。
4.3.3 桥荷
叉车的前桥和后桥分担叉车的自重以及载重 ,桥荷随叉车的载重情况 、运行情况和地面情况的不同而变化 。可根据叉车静置在水平地面上的质心位置 ,通过力矩平衡来计算 ,通常平衡重式叉车桥荷的分担情况如下 。
a) 满载 :前桥桥荷约为满载叉车总质量的 90% ;后桥桥荷约为满载叉车总质量的 10% 。
b) 无载 :前桥桥荷约为无载叉车自重的 45% ;后桥桥荷约为无载叉车自重的 55% 。
7
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4.4 机动性能
4.4. 1 最小外侧转弯半径
4.4. 1. 1 前驱四支点叉车和单电动机前驱三支点叉车
前驱四支点叉车和单电动机前驱三支点叉车(见图 2)的最小外侧转弯半径 r 按公式(8)计算 。
a) 前驱四支点叉车 b) 单电动机前驱三支点叉车标引符号说明 :
r — 最小外侧转弯半径 ,单位为毫米(mm) ;
L — 叉车轴距 ,单位为毫米(mm) ;
θmax — 外侧转向轮的最大偏转角度 ,单位为度(°) ;
C — 车体最外侧到同侧转向主销之间的距离 ,单位为毫米(mm) ;
O — 转弯中心 。
图 2 前驱四支点叉车和单电动机前驱三支点叉车转向示意图
r=L/sinθmax +C …………………………( 8 )
式中 :
r — 最小外侧转弯半径 ,单位为毫米(mm) ;
L — 叉车轴距 ,单位为毫米(mm) ;
θmax — 外侧转向轮的最大偏转角度 ,单位为度(°) ;
C — 车体最外侧到同侧转向主销之间的距离 ,单位为毫米(mm) 。
4.4. 1.2 双电动机前驱三支点叉车及后驱三支点叉车
双电动机前驱三支点叉车及后驱三支点叉车(见图 3)的最小外侧转弯半径 r 按公式(9)计算 。
标引符号说明 :
r— 最小外侧转弯半径 ,单位为毫米(mm) ;
L— 叉车轴距 ,单位为毫米(mm) ;
C— 车体最外侧到同侧转向主销之间的距离 ,单位为毫米(mm) ;
O— 转弯中心 。
图 3 双电动机前驱三支点叉车及后驱三支点叉车转向示意图
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r=L +C …………………………( 9 )
式中 :
r— 最小外侧转弯半径 ,单位为毫米(mm) ;
L— 叉车轴距 ,单位为毫米(mm) ;
C— 车体最外侧到同侧转向主销之间的距离 ,单位为毫米(mm) 。
4.4.2 最小直角堆垛通道宽度
4.4.2. 1 前驱四支点叉车和单电动机前驱三支点叉车
前驱四支点叉车和单电动机前驱三支点叉车b12/2≤b13时(见图 4) ,最小直角堆垛通道宽度 BTd按公式(10)计算 。
a) 前驱四支点叉车 b) 单电动机前驱三支点叉车标引符号说明 :
BTd— 最小直角堆垛通道宽度 ,单位为毫米(mm) ;
L2 — 前悬距 ,单位为毫米(mm) ;
a12 — 托盘或货物的纵向尺寸 ,单位为毫米(mm) ;
a — 防撞安全距离 ,单位为毫米(mm) ,一般取 200 mm;
r — 最小外侧转弯半径 ,单位为毫米(mm) ;
L — 叉车轴距 ,单位为毫米(mm) ;
b12 — 托盘或货物的横向尺寸 ,单位为毫米(mm) ;
b13 — 转弯瞬心至车体纵向轴线的距离 ,单位为毫米(mm) ;
O — 转弯中心 。
图 4 前驱四支点叉车和单电动机前驱三支点叉车 b12/2≤b13 时直角堆垛示意图
BTd =r+L2 + a12 + a …………………………( 10 )
式中 :
BTd— 最小直角堆垛通道宽度 ,单位为毫米(mm) ;
r — 最小外侧转弯半径 ,单位为毫米(mm) ;
L2 — 前悬距 ,单位为毫米(mm) ;
a12 — 托盘或货物的纵向尺寸 ,单位为毫米(mm) ;
a — 防撞安全距离 ,单位为毫米(mm) ,一般取 200 mm。
前驱四支点叉车与单电动机前驱三支点叉车b12/2>b13且 b12/2+b13
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a) 前驱四支点叉车 b) 单电动机前驱三支点叉车标引符号说明 :
BTd— 最小直角堆垛通道宽度 ,单位为毫米(mm) ;
L2 — 前悬距 ,单位为毫米(mm) ;
a12 — 托盘或货物的纵向尺寸 ,单位为毫米(mm) ;
a — 防撞安全距离 ,单位为毫米(mm) ,一般取 200 mm;
r — 最小外侧转弯半径 ,单位为毫米(mm) ;
L — 叉车轴距 ,单位为毫米(mm) ;
b12 — 托盘或货物的横向尺寸 ,单位为毫米(mm) ;
b13 — 转弯瞬心至车体纵向轴线的距离 ,单位为毫米(mm) ;
R — 转弯瞬心至托盘或货物横向距离(b12/2-b13)的转弯半径 ,单位为毫米(mm) ;
O — 转弯中心 。
图 5 前驱四支点叉车与单电动机前驱三支点叉车 b12/2>b13且 b12/2+b13
BTd =r+R+ a …………………………( 11 )
式中 :
BTd— 最小直角堆垛通道宽度 ,单位为毫米(mm) ;
r — 最小外侧转弯半径 ,单位为毫米(mm) ;
R — 转弯瞬心至托 盘 或 货 物 横 向 距 离 (b12/2-b13 ) 的 转 弯 半 径 , 单 位 为 毫 米 (mm) , 计 算 见下式 ;
a12— 托盘或货物的纵向尺寸 ,单位为毫米(mm) ;
L2 — 前悬距 ,单位为毫米(mm) ;
b12 — 托盘或货物的横向尺寸 ,单位为毫米(mm) ;
b13 — 转弯瞬心至车体纵向轴线的距离 ,单位为毫米(mm) ; a — 防撞安全距离 ,单位为毫米(mm) ,一般取 200 mm。
前驱四支点叉车与单电动机前驱三支点叉 车 b12/2+b13 >r 时(见 图 5) , 最 小 直 角 堆 垛 通 道 宽 度BTd按公式(12)计算 。
BTd =b12/2+b13 +R+ a …………………………( 12 )
10
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式中 :
BTd— 最小直角堆垛通道宽度 ,单位为毫米(mm) ;
b12 — 托盘或货物的横向尺寸 ,单位为毫米(mm) ;
b13 — 转弯瞬心至车体纵向轴线的距离 ,单位为毫米(mm) ;
R — 转弯瞬心至托盘或货物横向距离(b12/2-b13)的转弯半径 ,单位为毫米(mm) ;
a — 防撞安全距离 ,单位为毫米(mm) ,一般取 200 mm。
4.4.2.2 双电动机前驱三支点叉车及后驱三支点叉车
双电动机前驱三支点叉车及后驱三支点叉车 b12/2
标引符号说明 :
R — 转弯瞬心至托盘或货物横向距离 b12/2的转弯半径 ,单位为毫米(mm) ;
BTd — 最小直角堆垛通道宽度 ,单位为毫米(mm) ;
L2 — 前悬距 ,单位为毫米(mm) ;
a12 — 托盘或货物的纵向尺寸 ,单位为毫米(mm) ;
a — 防撞安全距离 ,单位为毫米(mm) ,一般取 200 mm;
r — 最小外侧转弯半径 ,单位为毫米(mm) ;
b12 — 托盘或货物的横向尺寸 ,单位为毫米(mm) ;
O — 转弯中心 。
注 : 仅适用于最大转向角度达到 90°的后驱三支点叉车 。
图 6 双电动机前驱三支点叉车及后驱三支点叉车直角堆垛示意图
BTd =r+R+ a …………………………( 13 )
式中 :
BTd— 最小直角堆垛通道宽度 ,单位为毫米(mm) ;
r — 最小外侧转弯半径 ,单位为毫米(mm) ;
R — 转弯瞬心至托盘或货物横向距离 b12/2的转弯半径 ,单位为毫米(mm) ,计算见下式 ;
R = (a12 +L2 ) 2 + (b12/2) 2
a12— 托盘或货物的纵向尺寸 ,单位为毫米(mm) ;
L2 — 前悬距 ,单位为毫米(mm) ;
b12 — 托盘或货物的横向尺寸 ,单位为毫米(mm) ; a— 防撞安全距离 ,单位为毫米(mm) ,一般取 200 mm。
双电动机前驱三支点叉车及后驱三支点叉车 b12/2>r 时(见图 6) ,最小直角堆垛通道宽度 BTd按
11
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公式(14)计算 。
BTd =b12/2+R+ a …………………………( 14 )
式中 :
BTd— 最小直角堆垛通道宽度 ,单位为毫米(mm) ;
b12 — 托盘或货物的横向尺寸 ,单位为毫米(mm) ;
R — 转弯瞬心至托盘或货物横向距离 b12/2的转弯半径 ,单位为毫米(mm) ;
a — 防撞安全距离 ,单位为毫米(mm) ,一般取 200 mm。
4.4.2.3 前移式叉车、托盘堆垛车和插腿式叉车
前移式叉车(见图 7) 、托盘堆垛车(见图 8)和插腿式叉车(见图 9) , 当 r>Rh 时 ,最小直角堆垛通道宽度 BTd按公式(15)计算 ; 当 r
标引符号说明 :
R — 转弯瞬心至托盘或货物外侧的转弯半径 ,单位为毫米(mm) ;
Rh — 转弯瞬心至托盘或货物内侧的转弯半径 ,单位为毫米(mm) ;
BTd — 最小直角堆垛通道宽度 ,单位为毫米(mm) ;
L2 — 前悬距 ,单位为毫米(mm) ;
a12 — 托盘或货物的纵向尺寸 ,单位为毫米(mm) ;
a — 防撞安全距离 ,单位为毫米(mm) ,一般取 200 mm;
r — 最小外侧转弯半径 ,单位为毫米(mm) ;
b12 — 托盘或货物的横向尺寸 ,单位为毫米(mm) ;
O — 转弯中心 。
图 7 前移式叉车直角堆垛示意图
12
GB/T 43756—2024
标引符号说明 :
R — 转弯瞬心至托盘或货物外侧的转弯半径 ,单位为毫米(mm) ;
Rh — 转弯瞬心至托盘或货物内侧的转弯半径 ,单位为毫米(mm) ;
BTd — 最小直角堆垛通道宽度 ,单位为毫米(mm) ;
L2 — 前悬距 ,单位为毫米(mm) ;
a12 — 托盘或货物的纵向尺寸 ,单位为毫米(mm) ;
a — 防撞安全距离 ,单位为毫米(mm) ,一般取 200 mm;
r — 最小外侧转弯半径 ,单位为毫米(mm) ;
b12 — 托盘或货物的横向尺寸 ,单位为毫米(mm) ;
O — 转弯中心 。
图 8 托盘堆垛车直角堆垛示意图
标引符号说明 :
R — 转弯瞬心至托盘或货物外侧的转弯半径 ,单位为毫米(mm) ;
Rh — 转弯瞬心至托盘或货物内侧的转弯半径 ,单位为毫米(mm) ;
BTd — 最小直角堆垛通道宽度 ,单位为毫米(mm) ;
L2 — 前悬距 ,单位为毫米(mm) ;
a12 — 托盘或货物的纵向尺寸 ,单位为毫米(mm) ;
a — 防撞安全距离 ,单位为毫米(mm) ,一般取 200 mm;
r — 最小外侧转弯半径 ,单位为毫米(mm) ;
b12 — 托盘或货物的横向尺寸 ,单位为毫米(mm) ;
O — 转弯中心 。
图 9 插腿式叉车直角堆垛示意图
BTd =r+R+ a …………………………( 15 )
13
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BTd =Rh +R+ a …………………………( 16 )
式中 :
BTd— 最小直角堆垛通道宽度 ,单位为毫米(mm) ;
r — 最小外侧转弯半径 ,单位为毫米(mm) ;
R — 转弯瞬心至托盘或货物外侧的转弯半径 ,单位为毫米(mm) ,计算见下式 ;
a12— 托盘或货物的纵向尺寸 ,单位为毫米(mm) ;
L2 — 前悬距 ,单位为毫米(mm) ;
b12 — 托盘或货物的横向尺寸 ,单位为毫米(mm) ;
Rh — 转弯瞬心至托盘或货物内侧的转弯半径 ,单位为毫米(mm) ,计算见下式 ;
a — 防撞安全距离 ,单位为毫米(mm) ,一般取 200 mm。
4.5 动力特性
4.5. 1 发动机选型
内燃叉车发动机除了通过传动系统驱动叉车运行以外 ,还应满足工作装置和辅助装置的功率要求 。通过功率输出装置驱动工作装置和辅助装置 ,其所需功率有以下两种计算方法 ,一般取两者较大值作为发动机选型依据 。
a) 按满载最大运行速度计算 :
发动机输出功率 Pej按公式(17)计算 。
Pej =βDvmaxvmax (G +Q)g/(3600η0 ) + Pf …………………( 17 )
式中 :
Pej — 发动机输出功率 ,单位为千瓦(kW) ;
β — 限速影响系数 ,取 1. 1;
Dvmax — 高挡动力因数 ,额定起重量不大于 3000kg时 ,取 0.08~0. 12;额定起重量大于 3000kg且不超过 5 000 kg时 ,取 0. 05~0. 08;额定起重量大于 5 000 kg时 ,取 0. 04~0. 05;
vmax — 满载最大运行速度 ,单位为千米每小时(km/h) ;
G — 叉车自重 ,单位为千克(kg) ;
Q — 额定起重量 ,单位为千克(kg) ;
g — 重力加速度 ,单位为米每二次方秒(m/s2 ) ,取 9. 81 m/s2 ;
η0 — 总传动效率 ,机械传动取 0. 85,液力传动取 0. 7,静压传动取 0. 7;
Pf — 附件损耗的功率 ,单位为千瓦(kW) ,一般按发动机额定功率的 10%计算 。
b) 按满载最大起升速度计算 :
内燃叉车所需的发动机功率一般按照满载最大起升功率的 1. 6~ 1. 7倍核算 , 即发动机输出功率 Pej按公式(18)计算 。
Pej = (1. 6 ~ 1. 7)(W1 +0. 5W2 )v0g/(1 000η) ………………( 18 )
式中 :
Pej— 发动机输出功率 ,单位为千瓦(kW) ;
W1— 额定起重量 、货叉与货叉架质量之和 ,单位为千克(kg) ;
W2— 内门架与活塞杆(柱塞杆)质量之和 ,单位为千克(kg) ;
v0 — 满载最大起升速度 ,单位为米每秒(m/s) ;
g — 重力加速度 ,单位为米每二次方秒(m/s2 ) ,取 9. 81 m/s2 ;
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η — 起升液压缸和工作装置的效率 ,取 0. 86~0. 9。
根据 a)和 b)计算的发动机输出功率 Pej,选取其最大值进行额定功率计算 。考虑到内燃叉车工作时液压系统 、转向系统等耗损 , 因此 ,叉车所需的实际功率还需要再增大 15% ~ 20% 。发动机额定功率Pemax按公式(19)计算 。
Pemax = (1. 15 ~ 1. 2)Pej …………………………( 19 )
式中 :
Pemax— 发动机额定功率 ,单位为千瓦(kW) ;
Pej — 发动机输出功率 ,单位为千瓦(kW) 。
4.5.2 电动机选型
4.5.2. 1 牵引电动机
4.5.2. 1. 1 选型原则
牵引电动机的选型不仅要依据电动叉车 目标性能参数(包括无载和满载的运行速度 、爬坡度) 、自重 、传动系统总速比和轮胎规格参数 ,还要依据电动叉车系统电压和电动机类型 。本文件以电动叉车牵引用交流异步电动机为例进行设计选型 。
4.5.2. 1.2 运行功率
叉车满载运行功率 Px 由满载最大运行速度确定 , 牵引电动机按 S2 60 min工作制计算 。 根据公式(20) 计算出的叉车满载运行功率 ,选择额定功率 PH 不低于运行功率 Px 的电动机 ,并核算叉车相关性能参数 。
Px …………………………( 20 )
式中 :
Px — 叉车满载运行功率 ,单位为千瓦(kW) ;
G — 叉车自重 ,单位为千克(kg) ;
Q — 额定起重量 ,单位为千克(kg) ;
g — 重力加速度 ,单位为米每二次方秒(m/s2 ) ,取 9. 81 m/s2 ;
f — 滚动阻力系数 ,见表 1;
vmax — 满载最大运行速度 ,单位为千米每小时(km/h) ;
n0 — 牵引电动机数量 ;
ηt — 机械传动效率 ,取 0. 85。
4.5.2. 1.3 最大运行速度校核
叉车在水平路面满载运行 ,其牵引电动机所需输出的扭矩 T 按公式(21)计算 。
T …………………………( 21 )
式中 :
T — 水平路面满载运行时牵引电动机所需输出的扭矩 ,单位为牛顿米(N · m) ;
G — 叉车自重 ,单位为千克(kg) ;
Q — 额定起重量 ,单位为千克(kg) ;
f — 滚动阻力系数 ,见表 1;
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GB/T 43756—2024
rg — 驱动轮的滚动半径 ,单位为米(m) ,根据车轮制造商给出的 “负载-下沉量 ”曲线确定 ;
i — 传动系统总速比 ;
n0 — 牵引电动机数量 ;
ηt — 机械传动效率 ,取 0. 85。
根据牵引电动机输出扭矩 T 和额定功率 PH ,结合选型电动机的工作特性曲线 ,确定牵引电动机转速 nx,再按公式(22)对最大运行速度 v'max进行校核 。若 v'max小于目标值 vmax,则应选取功率更大的电动机 ,并重新核算 。
vax …………………………( 22 )
式中 :
v'max— 根据牵引电动机参数计算的最大运行速度 ,单位为千米每小时(km/h) ;
rg — 驱动轮的滚动半径 ,单位为米(m) ,根据车轮制造商给出的 “负载-下沉量 ”曲线确定 ;
nx — 牵引电动机转速 ,单位为转每分(r/min) ;
i — 传动系统总速比 。
4.5.2. 1.4 最大爬坡度校核
电动叉车设计最大爬坡度时 ,牵引电动机按 S2 5 min工作制计算 。在 S2 5 min工作制状态下 ,输出的扭矩为最大输出扭矩 ,其满载最大爬坡度 α'按公式(23)计算 。
f …………………………( 23 )
式中 :
α' — 根据牵引电动机参数计算的满载最大爬坡度 ,数值以百分比( %)表示 ;
TH '— 牵引电动机按 S2 5 min工作制状态下的输出扭矩 ,单位为牛顿米(N · m) ,计算见下式 ;
T'H= 60/5TH
TH — 牵引电动机额定工况的输出扭矩 ,单位为牛顿米(N · m) ,计算见下式 ;
TH = PH /nH
PH — 牵引电动机额定功率 ,单位为千瓦(kW) ;
nH — 牵引电动机额定转速 ,单位为转每分(r/min) ; i — 传动系统总速比 ;
n0 — 牵引电动机数量 ;
ηt — 机械传动效率 ,取 0. 85;
G — 叉车自重 ,单位为千克(kg) ;
Q — 额定起重量 ,单位为千克(kg) ;
g — 重力加速度 ,单位为米每二次方秒(m/s2 ) ,取 9. 81 m/s2 ;
rg — 驱动轮的滚动半径 ,单位为米(m) ,根据车轮制造商给出的 “负载-下沉量 ”曲线确定 ;
f — 滚动阻力系数 ,见表 1。
若计算出的 α'小于目标值 αmax,应进一步按公式(24) 核算电动机过载系数 λ。若 λ 大于选型电动机许用值 ,则应选取功率更大的电动机 ,并重新核算 。设计选型的原则是选用满足叉车性能设计目标的最小功率 。
λ=Tmax/T'H …………………………( 24 )
式中 :
λ — 牵引电动机过载系数 ;
16
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Tmax — 满载爬坡最大扭矩 ,单位为牛顿米(N · m) ,计算见下式 ;
Tmax = (αmax +f)(G +Q)grg/(in0ηt)
αmax— 满载最大爬坡度 ,数值以百分比( %)表示 ;
f — 滚动阻力系数 ,见表 1;
G — 叉车自重 ,单位为千克(kg) ;
Q — 额定起重量 ,单位为千克(kg) ;
g — 重力加速度 ,单位为米每二次方秒(m/s2 ) ,取 9. 81 m/s2 ;
rg — 驱动轮的滚动半径 ,单位为米(m) , 根 据 车 轮 制 造 商 给 出 的 “负 载-下 沉 量 ”曲 线确定 ;
i — 传动系统总速比 ;
n0 — 牵引电动机数量 ;
ηt — 机械传动效率 ,取 0. 85;
TH' — 牵引电动机按 S2 5 min工作制状态下输出扭矩 ,单位为牛顿米(N · m) 。
4.5.2.2 液压泵电动机
4.5.2.2. 1 选型原则
在叉车工作过程中 ,为保证工作安全 ,起升装置和倾斜装置通常不会同时工作 ,且起升装置的输出功率要远大于倾斜 装 置 的 输 出 功 率 , 因 此 在 选 择 液 压 泵 电 动 机 时 , 只 需 满 足 满 载 最 大 起 升 速 度 起 升时 ,为起升装置供油的液压泵的功率要求即可 。
4.5.2.2.2 液压泵电动机功率
液压泵电动机功率由叉车满载最大起升速度确定 ,其功率 Pe 按公式(25)计算 。
Pe …………………………( 25 )
式中 :
Pe — 液压泵电动机等效功率 ,单位为千瓦(kW) ;
W1 — 额定起重量 、货叉与货叉架质量之和 , 单位为千克(kg) ;
W2 — 内门架与活塞杆(柱塞杆)质量之和 , 单位为千克(kg) ;
v0 — 满载最大起升速度 ,单位为米每秒(m/s) ;
g — 重力加速度 ,单位为米每二次方秒(m/s2 ) ,取 9. 81 m/s2 ;
η — 起升液压缸和工作装置的效率 ,取 0. 86~0. 9。
4.5.2.2.3 最大流量校核
液压泵输出流量 Qe 按公式(26)计算 。若 Qe 小于目标值 Qp [见公式(184)] ,则应选取排量更大的液压泵以及相应功率的电动机 ,并重新校核 。
Qe =Veneη …………………………( 26 )
式中 :
Qe — 液压泵输出流量 ,单位为升每分(L/min) ;
Ve — 液压泵额定排量 ,单位为升每转(L/r) ;
ne — 液压泵电动机转速 ,单位为转每分(r/min) ,可根据液压泵驱动扭矩 Te 和液压泵电动机等效功率 Pe,结合选型电动机的工作特性曲线确定 ;
η — 液压泵的容积效率 ,取 0. 92~0. 96。
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GB/T 43756—2024
4.5.2.3 转向电动机
4.5.2.3. 1 选型原则
转向电动机的选型应满足叉车转向轮以最大转速做原地转向的要求 。4. 5. 2. 3. 2 和 4. 5. 2. 3. 3 描述的计算方法仅适用于电动转向叉车 。
4.5.2.3.2 转向电动机功率
转向电动机功率 Pz 由 叉 车 的 转 向 轮 以 最 大 转 速 做 原 地 转 向 时 的 转 向 阻 力 矩 确 定 , 按 公 式(27)
计算 。
Pz …………………………(27)
式中 :
Pz — 转向电动机功率 ,单位为千瓦(kW) ;
Tz — 转向电动机转矩 ,单位为牛顿米(N · m) ,计算见下式 ;
Tz =Mz/iz
Mz — 叉车原地转向阻力矩 ,单位为牛顿米(N · m) ,其计算方法见 6. 2. 1. 2;
iz — 减速机构总速比 ;
nmax — 转向轮要求的最大转向转速 ,单位为转每分(r/min) ,可取 10 r/min;
ηt — 机械传动效率 ,取 0. 85。
4.5.2.3.3 转向轮最大转向转速校核
转向轮最大转向转速 n'max按公式(28)计算 。若 n'max小于转向轮要求的转向转速 nmax,则应选取速比更小的减速器及相应功率的电动机 ,并重新校核 。
nm(')ax=nz/iz …………………………( 28 )
式中 :
n'max— 转向轮最大转向转速 ,单位为转每分(r/min) ;
nz — 转向电动机转速 ,单位为转每分(r/min) ,可根据转向电动机输出转矩 Tz 和功率 Pz,结合
选型电动机的工作特性曲线 ,确定转向电动机转速 nz ; iz — 减速机构总速比 。
4.5.3 控制器设计选型
4.5.3. 1 选型原则
控制器的选型应对照电动机的工作特性曲线 。为防止控制器硬件过热和过流 ,其输出电流宜有不同的限制值 。选型时 ,除了系统电压 ,还应根据叉车额定工况以及最大工况时的电动机工作电流 , 以控制器电流限制值大于电动机工作电流为原则 。
4.5.3.2 牵引电动机控制器选型
牵引电动机控制器 应 满 足 叉 车 平 地 满 载 运 行 的 额 定 工 况 和 满 载 爬 坡 运 行 的 最 大 工 况 下 的 使 用要求 。
工作电流由牵引电动机功率决定 ,根据电动机工作特性曲线下的参数进行计算 , 以异步交流电动机选型为例 。
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GB/T 43756—2024
a) 额定工况下 ,平地满载运行电流 Ix 按公式(29)计算 。
Ix …………………………( 29 )
式中 :
Ix — 平地满载运行电流 ,单位为安培(A) ;
Px — 叉车满载运行功率 ,单位为千瓦(kW) ;
Ux — 平地满载运行时的牵引电动机相电压 ,单位为伏特(V) , 可根据电动机工作特性曲线查出 ;
cosφ1 — 平地满载运行时的牵引电动机功率因数 ,可根据电动机工作特性曲线查出 ;
η1 — 牵引电动机平地满载运行效率 ,可根据电动机工作特性曲线查出 。
b) 最大工况下 ,满载坡起电流 Iy(')按公式(30)计算 。
Iy'= λyIy …………………………( 30 )
式中 :
Iy(') — 满载坡起电流 ,单位为安培(A) ;
λy — 坡起电流系数 ,取值不应小于 1. 05,通常取 1. 05~ 1. 20;
Iy — 满载爬坡电流 ,单位为安培(A) ,计算见下式 ;
Py — 叉车满载爬坡功率 ,单位为千瓦(kW) ,计算见下式 ; Py =Tmaxny/9 550
Tmax — 满载爬坡最大扭矩 ,单位为牛顿米(N · m) ;
ny — 满载爬坡时的牵引电动机转速 ,单位为转每分(r/min) ;
Uy — 满载爬坡时的牵引电动机相电压 ,单位为伏特(V) , 可根据电动机工作特性曲线查出 ;
cosφ2— 满载爬坡时的牵引电动机功率因数 ,可根据电动机工作特性曲线查出 ;
η2 — 牵引电动机满载爬坡效率 ,可根据电动机工作特性曲线查出 。
控制器允许的持续工作电流应大于平地满载运行电流 Ix,满载坡起电流 Iy(')应小于控制器允许的最大电流 ,且控制器安装应有良好的散热设计 ,使其可持续工作在控制器规定的保护值以内 。
4.5.3.3 液压泵电动机控制器选型
对于液压泵电动机控制器的选型 ,应满足满载起升的最大工况 。
工作电流由液压泵电动机功率决定 ,根据电动机工作参数计算 , 以异步交流电动机为例 ,满载起升电流 I'按公式(31)计算 。
I ………………………………( 31 )
式中 :
I' — 满载最大起升电流 ,单位为安培(A) ;
λ' — 过载系数 ,取 1. 10~ 1. 15;
P' — 叉车满载起升功率 ,单位为千瓦(kW) ;
U — 满载起升时的液压泵电动机相电压 ,单位为伏特(V) ,可根据电动机工作曲线查出 ;
cosφ — 满载起升时的液压泵电动机功率因数 ,可根据电动机工作曲线查出 ;
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GB/T 43756—2024
η — 满载起升时的液压泵电动机满载起升效率 ,可根据电动机工作曲线查出 。
控制器允许的最大电流应大于满载最大起升电流 I',且控制器安装应有良好的散热设计 ,使其持续工作在控制器规定的保护值以内 。
4.5.4 内燃叉车传动系统总速比
4.5.4. 1 机械传动叉车总速比
机械传动叉车的最大总速比imax 由要求的满载最大爬坡度决定 ,按公式(32)计算 。
imax
式中 :
imax — 传动系统的最大总速比 ;
αmax — 满载最大爬坡度 ,数值以百分比( %)表示 ;
f — 滚动阻力系数 ,见表 1;
G — 叉车自重 ,单位为千克(kg) ;
Q — 额定起重量 ,单位为千克(kg) ;
g — 重力加速度 ,单位为米每二次方秒(m/s2 ) ,取 9. 81 m/s2 ;
rg — 驱动轮的滚动半径 ,单位为米(m) ,根据车轮制造商给出的 “负载-下沉量 ”曲线确定 ;
Memax — 发动机最大转矩 ,单位为牛顿米(N · m) ;
ηt — 机械传动效率 ,取 0. 85。
叉车的最小总速比imin 由要求的满载最大运行速度决定 ,按公式(33)计算 。
imin …………………………( 33 )
式中 :
imin— 传动系统的最小总速比 ;
rg — 驱动轮的滚动半径 ,单位为米(m) ,根据车轮制造商给出的 “负载-下沉量 ”曲线确定 ;
ne — 发动机额定转速 ,单位为转每分(r/min) ;
β — 限速影响系数 ,取 1. 1;
vmax— 满载最大运行速度 ,单位为千米每小时(km/h) 。
4.5.4.2 液力传动叉车总速比
液力传动叉车的最大总速比imax按公式(34)计算 。
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