门架结构分析及载荷曲线的计算

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1、门架结构分析及载荷曲线的计算叉车作为一种装卸货物的特殊车辆，其载荷曲线的确定，对于叉车设计者来说，是关系到叉车门架的强度和叉车整车稳定性的一个重要参数；对于叉车的使用者来说，是直接关系到使用者的使用效率和生命安全的一个关键因素。载荷曲线定制的好坏，不仅能使安全性能得到可靠保证，而且又能充分发挥叉车的使用性能。如上图所示：载荷的大小取决于载荷中心与起升高度。通过对载荷曲线的观察，可以将载荷曲线分为两个区域，直线段为强度区域，在该区域主要考虑门架强度，轮胎负荷和整车稳定性；曲线段为稳定区域，在该区域主

2、要考虑的是，由于载荷中心和门架起升高度变化后对整车稳定性影响的载荷变化。影响叉车稳定性的因素很多，例如叉车作业场地的路面状况、坡度、轮胎的结构性能、载荷（货物）质量分布、司机操作过程发生的额外载荷以及作业中可能遇到的非正常的偶然动载荷等；此外，叉车的制造准确性及材料质量，例如制成品的尺寸偏差、材质缺陷致使门架承载后产生扭转变形、车架和货叉变形等。衡量叉车稳定性的方法及其发展过程：(1)稳定系数法平衡重式叉车是最早发展起来的叉车类型，它的特点在于起升载荷的重心始终位于叉车车轮支承面的前方，载荷始终产

3、生一个使叉车向前倾翻的力矩，需要叉车本身的重量(包括平衡重的重量)所产生的稳定力矩来平衡，以保持叉车的稳定。虽然规定了叉车的额定起重量，但叉车起升的载荷并不一定都表明重量、或者标明的重量不准确，实际存在着超载的可能性。为了使叉车在有限的超载情况下仍能保持纵向稳定，必须使稳定力矩有一定的富裕，由此提出了叉车稳定系数。设叉车两个前轮接地中心点的连线为叉车纵向倾翻轴线，则稳定系数可用下式表示：K=︱M稳/M倾︱=（GY）/（QB）式中M稳——叉车自重产生的稳定力矩M倾——额定载荷产生的倾覆力矩G——叉车

4、自重Y——叉车自重重心至纵向倾翻轴线的水平距离Q——额定载荷B——载荷重心至纵向倾翻轴线的水平距离稳定系数具有载荷力矩超载储备能力的含义；在B值不变的条件下，K具有载荷超载能力的含义。实际作业中，叉车倾覆是在动态工况下发生的，是在重力及水平惯性力综合作用下倾覆的。其中惯性力产生的倾覆力矩与重心高度成正比。而上述稳定性的计算，仅反应静态平衡的情况，未考虑动态情况下的惯性力，未考虑到重心高度对稳定性的影响，因此这种稳定系数又称静稳定系数，它不能合理的反映叉车的真实稳定程度。(2)重心法为衡量惯性力及重

5、心高度对稳定性的影响，稳定性衡量方法——重心法。为了确保叉车的稳定，必须将叉车合成重心高度h限制在一定范围内，更确切的说，必须将合成重心高度h与合成重心至倾翻轴线之间水平距离a的比值限制在一定范围内。为此：纵向稳定性:对实心轮胎叉车h≤10a，或h/a≤10；对充气轮胎叉车h≤7.5a，或h/a≤7.5；横向稳定性:h≤6e，或h/e≤6；式中h——合成重心高度a——合成重心至倾翻轴线的水平距离e——合成重心至横向倾翻轴线的水平距离。相当于规定了叉车静态倾翻式的临界倾翻角为B=arctan(a/h

6、)和B=arctan(e/h)，故也称这种方法为倾翻角法。满足上述规定的叉车，在作业情况下，当惯性力和重力的比值P/G小于a/h时，叉车是稳定的。(3)平台试验法这种方法的基本内容是：规定叉车各种不同状态下必须达到的倾斜度，将实际叉车置于试验平台上，进行平台倾斜试验来检验该叉车是否能达到各项倾斜度而不倾翻，如果都达到了，便认为叉车在规定的各种工况下都是稳定的。平台试验法的基本原理和重心法有类似之处。我们知道，叉车受有重力、惯性力、风力和地面反力.在忽略微小风力的条件下，决定叉车稳定性的重要力是重力

7、及惯性力。叉车的作业工况不同，惯性力的大小和方向也不同。叉车在水平地面作业时，不论有载无载、启动、制动和转弯，各种惯性力都是水平方向的，重力则为铅垂方向，都作用在叉车的重心上。设P为叉车某工况下的惯性力，它对该工况下的叉车倾翻轴线形成一个倾覆力矩Ph(h为该工况下的重心高度)，促使叉车倾翻:叉车重力G(满载时G=Go+Q，空载时G=Gn)对同一倾翻轴线形成一个稳定力矩Ga（或Ge），a(或e)为该工况下重心至倾翻轴线的水平距离；只要P/G≤a/h(或P/G≤e/h)1-1叉车在该工况下是稳定的。因

8、此要判断叉车是否稳定，只需判断上式是否成立即可。为此，首先要掌握该工况下惯性力和重力的比值P/G，对每一台叉车的比值P/G，在数值上可能有一些差别，但在同一类叉车之间，比值P/G肯定有内在的规律，我们可以通过理论分析、积累试验数据和实际经验，确定一个在该工况下通用的比值[P/G]，它规定于该工况下的倾斜度，即tanθi=[P/G]i。这样检验一台叉车在该工况下的稳定性，就只要检验该叉车在该工况下重心位置参数是否满足（1-1）式，也就是检验是否tanθi≤tanθ(tanθ=a/h，