徐州叉车重心及稳定性设计计算
叉车设计计算说明书
叉车性能及参数叉车稳定性计算叉车重心位置的确定叉车重心位置对叉车稳定行和桥负荷分配影响极大。
叉车总体位置布置后，各个部件或总成的重量和它们在叉车上的具体位置便基本确定。
当叉车门架处于直立状态时，其各个部件或总成的重量、重心坐标如表所示。
1.当叉车处于空载静止时，由力矩平衡可得下列公式：∑M x ＝g1 x1＋g2 x2＋⋯＋g n x n=Gx0∑M y ＝g1 y1＋g2 y2＋⋯＋g n y n=Gy0∑M z ＝g1 z1＋g2 z2＋⋯＋g n z n=Gz0式中：g1，g2。
g n——叉车各部件重量（kg）；x1，x2。
x n——各部件重心在叉车纵轴（x轴）方向至前桥中心的水平距离（mm）（在前桥中心以后为正，反之为负）；y1，y2。
y n——各部件中心至地面的高度（mm）；z1，z2。
z n——各部件中心至叉车纵向中心平面的水平距离，一边为正，另一边为负（mm）；x0，y0，z0——叉车重心坐标（mm）。
由以上公式可得空载时的重心坐标：x0=∑M xG ，y0=∑M yG，z0=∑M zG由于各个部件对叉车纵向中心平面对称布置，致使∑M z 等于零。
将表格中的数据代入上述重心公式，可得：x0=∑M xG＝42196704200mm＝1010.4mmy0=∑M yG=26638524200mm＝637.8mm2.码垛时的纵向稳定性（纵向静稳定性）叉车满载码垛，门架直立，货物起升到最大高度，如图所示。
其合成重心位置：a=GL0−Q（c+b）G+Qh g=Qh1+Gh2 G+Q式中：a——叉车合成重心至前桥中心线的水平距离；b——叉车合成中心至地面的垂直高度（b＝1.4r前＝1.4×355＝497mm）；c——载荷中心距（500mm）；G——叉车自重（4200kg）；Q——额定起重量（3000kg）；L0——叉车自身重心至前桥中心线的水平距离（L0＝x0＝1010.4mm）；h1——货物重心至地面的垂直高度（h1＝H＋c＝3000＋500＝3500mm）；h2——叉车自身重心至地面的垂直高度（h2＝y0＝637.8mm）。
叉车设计计算说明书
叉车性能及参数叉车稳定性计算叉车重心位置的确定叉车重心位置对叉车稳定行和桥负荷分配影响极大。
叉车总体位置布置后，各个部件或总成的重量和它们在叉车上的具体位置便基本确定。
当叉车门架处于直立状态时，其各个部件或总成的重量、重心坐标如表所示。
1.当叉车处于空载静止时，由力矩平衡可得下列公式：∑M x ＝g1 x1＋g2 x2＋⋯＋g n x n=Gx0∑M y ＝g1 y1＋g2 y2＋⋯＋g n y n=Gy0∑M z ＝g1 z1＋g2 z2＋⋯＋g n z n=Gz0式中：g1，g2。
g n——叉车各部件重量（kg）；x1，x2。
x n——各部件重心在叉车纵轴（x轴）方向至前桥中心的水平距离（mm）（在前桥中心以后为正，反之为负）；y1，y2。
y n——各部件中心至地面的高度（mm）；z1，z2。
z n——各部件中心至叉车纵向中心平面的水平距离，一边为正，另一边为负（mm）；x0，y0，z0——叉车重心坐标（mm）。
由以上公式可得空载时的重心坐标：x0=∑M xG ，y0=∑M yG，z0=∑M zG由于各个部件对叉车纵向中心平面对称布置，致使∑M z 等于零。
将表格中的数据代入上述重心公式，可得：x0=∑M xG＝42196704200mm＝1010.4mmy0=∑M yG=26638524200mm＝637.8mm2.码垛时的纵向稳定性（纵向静稳定性）叉车满载码垛，门架直立，货物起升到最大高度，如图所示。
其合成重心位置：a=GL0−Q（c+b）G+Qh g=Qh1+Gh2 G+Q式中：a——叉车合成重心至前桥中心线的水平距离；b——叉车合成中心至地面的垂直高度（b＝1.4r前＝1.4×355＝497mm）；c——载荷中心距（500mm）；G——叉车自重（4200kg）；Q——额定起重量（3000kg）；L0——叉车自身重心至前桥中心线的水平距离（L0＝x0＝1010.4mm）；h1——货物重心至地面的垂直高度（h1＝H＋c＝3000＋500＝3500mm）；h2——叉车自身重心至地面的垂直高度（h2＝y0＝637.8mm）。
3吨叉车 整车稳定性计算
3吨叉车，搭载3级4.7米门架-2450kg-290kg一、稳定性计算i.重心位置确定算法一：标准无载，门架垂直，货叉起升300mm高度，利用各部件重量Gi与ai（距前桥中心长度）之积的总数与叉车总重确定xo（重心与前桥中心距离）利用各部件重量Gi与地面距离ni之积的总数与总重量Go确定yo(重心与地面距离)。
计算得：xo＝(∑Giai)/ Go＝(4300000-290*300)/4590＝918mmyo＝(∑Gini)/ Go＝(3010000+290*645)/4590＝696.5mm2．稳定性计算（1）叉车满载堆垛的纵向稳性设计工况：叉车在水平路面上工作，门架垂直，额定载荷Q＝2450Kg位于规定的载荷中心，货叉起升到最大高度进行堆垛或拆垛（如图3）G o＝4590 Kga1＝b＋c＝505＋500＝1005h1＝H＋c＝4700＋500＝5200 mme1＝(G o x o－Q a1)/( G o＋Q)＝(4590×918－2450×1005)/(4590＋2450)＝248.8mmhg1＝(G o y o＋Q h1)/( G o＋Q)＝(4590×696.5＋2450×5200)/（4590+2450)＝2263mmtgθ1＝e1/hg1＝248.8/2263×100%＝11%∵tgθ1＝11%＞4%∴合格∴叉车满载堆垛时纵向稳定性合格。
（2）叉车满载运行时的纵向稳定性计算工况：满载货叉起升300mm，门架在后倾最大角θ＝6 o，叉车在平道上以最大速度运行，紧急制动（见图4）a2＝1005mmh2＝780mme 2＝(Goxo－Q a2)/( Go＋Q)＝(4590×918－2450×1005)/(4590＋2450) ＝249mmhg2＝(Goyo＋Q h2/( Go＋Q)＝(4590×696.5＋2450×780)/(4590＋2450) ＝725.5 mm∴tgθ2＝e2/hg2＝249/725.5 ×100%＝34%∵tgθ2＝34%＞18%∴叉车满载运行时纵向稳定性合格。
特种设备 吨叉车设计计算书
1.3 液压系统工作油泵驱动功率计算
该叉车液压系统采用油泵低速运转. 油泵选用 DSG05A18F9H-R270T，其参数为 排量 25ml/rpm 最高转速 3000 rpm
最低转速
500 rpm
额定压力 20 Mp 容积效率 0.9
校核流量要求,起升速度 280mm/min,油缸直径 56
Q=（28²*3.14）*(280*60)=41.3L/min
油缸外径φ=70 ㎜
按等截面杆计算稳定临界力 计算柔度： λ=149.5/1.002=149≥[λ1]=105 油缸主要受纵向稳定控制 稳定临界力 Pk=π2*E*J1/(u*L)
=11644Kg Pk/ P′=11644/4252=2.74 B，油缸稳定性计算 最大挠度 x 确定 x=πE*J/( P′/2) =2280*0.049*4/3865 =130 安全系数 n=2-4
机械传动效率η=0.9
1.2.4.1 该车辆行驶速度最大为 12KM/H,所以只考虑道路阻力即可，所需电机净功率
1.2.4.1.1 空载平路行驶
A，在良好的沥青，水泥路面上行驶
取滚动阻力系数 f=0.02,则道路阻力为
F1=G*f*9.8 =1489.6N
B,在碎石或硬土路面上行驶 取 f=0.03
P=n* TM/9550 =(512*282)/9550/0.9=21.6kw
由以上三种情况计算得知,满载爬坡时消耗功率最大,故以此作为选择电机的依据。根据国内电
机配套情况及该叉车结构选用常州华盛电机 XYDB(F)-11-1H。其参数为
标定功率 11Kw 标定转速为 2200 rpm 额定扭矩为 38.5 Nm
计算结果如下
G0(kg) Q((kg) x0（m） y0（m） a2（m） H2（m） e2（m） h g2（m） i2
叉车重心位置与稳定性的关系
货叉
C
载荷中心距是指在货叉上放 置标准形状的货物时，其重心 到货叉垂直段前壁的水平距离。 单位是 mm ，用 C 表示。我国 对于起重量为 1T 到 4T 叉车规 定载荷中心距为500mm。
H
1000mm
1200mm
搬运1000×1200mm的 托盘，从1200mm一侧叉 取，载荷中心距是500mm; 如果从1000mm一侧叉取 同样的托盘，载荷中心距 就是600mm。
平衡进行工作。
叉车的稳定性 指叉车进行装卸作业和在各种道路上行驶时抵抗倾覆的 能力，可分为纵向稳定性和横向稳定性。 纵向稳定性是指叉车受到货物重力和其惯性力的作用抵 抗围绕车轴纵向翻车的能力。
横向稳定性是指叉车高速转弯时产生离心力的作用时抵 抗侧翻和侧滑的能力。
2.叉车的重要技术参数
（1）叉车的载荷中心距
1000mm
600 500
（2)叉车的额定起重量 货物重心至货叉前壁的距 离不大于载荷中心距时，允许 起升货物的最大质量。用字母 Q，单位为t（吨）。
C1
C
思考
额定起重量为3t的叉车，总能叉起3t的货物吗？C1C(3) Nhomakorabea荷中心曲线图
1.叉车的额定起升质量为3T，载荷中心距为 500mm； 2.当叉车叉取货物的实际重心线位置超过载荷 中心距时，起升货物的重量应减少，超过的距 离越大，能够起升货物的重量越小；
3.重心位置与稳定性的关系 （1）货物重心 任何物体都有重心，对于规 则物体，它们的重心就在几 何中心。 对于不规则物体，它们的重 心也不规则，有些甚至在物 体之外。
如果有几件货物，则以 它们叠加重心计算。
如果几个物体的合成重 心超出支撑物的支撑点， 货物就会翻倒。
叉车重心位置与稳定性的关系解读
600 500
（2)叉车的额定起重量 货物重心至货叉前壁的距 离不大于载荷中心距时，允许 起升货物的最大质量。用字母 Q，单位为t（吨）。
C1
C
思考
额定起重量为3t的叉车，总图
1.叉车的额定起升质量为3T，载荷中心距为 500mm； 2.当叉车叉取货物的实际重心线位置超过载荷 中心距时，起升货物的重量应减少，超过的距 离越大，能够起升货物的重量越小；
合成重心
•紧急刹车也会使重 心前移，导致翻倒。
•不稳定的物体也会 造成组合重心漂浮， 车辆不稳。
•货物举升时重心也会前 移导致叉车翻倒。
结论
叉车的稳定性取决于它的重心位置或负载时的重心位置。 由于重心的缘故，故影响稳定的因素有：
（1）叉车的尺寸、重量、形状和负载的放置位置；
（2）负载被提升的高度；
3.重心位置与稳定性的关系 （1）货物重心 任何物体都有重心，对于规 则物体，它们的重心就在几 何中心。 对于不规则物体，它们的重 心也不规则，有些甚至在物 体之外。
如果有几件货物，则以 它们叠加重心计算。
如果几个物体的合成重 心超出支撑物的支撑点， 货物就会翻倒。
（2）合成重心
叉车系统中有叉车重心 和载荷重心，当叉车提起 载荷时，叉车和载荷又组 成了一个新的重心，叫做 合成重心。
货叉
C
载荷中心距是指在货叉上放 置标准形状的货物时，其重心 到货叉垂直段前壁的水平距离。 单位是 mm ，用 C 表示。我国 对于起重量为 1T 到 4T 叉车规 定载荷中心距为500mm。
H
1000mm
1200mm
搬运1000×1200mm的 托盘，从1200mm一侧叉 取，载荷中心距是500mm; 如果从1000mm一侧叉取 同样的托盘，载荷中心距 就是600mm。
工程机械作业中的稳定性
工程机械作业中的稳定性工程机械作业时，由于外载荷(切削阻力、土斗重力、起吊的桥梁或轨排等重力……)迫使机械的合成重心移动，而且重力与外力的合力作用线一旦超出机械在地面的支承底面，机械将失去稳定(纵向或横向)。
因此，机械的稳定性计算是非常重要的。
一、叉车的稳定性稳定性是保证叉车安全作业的最重要条件。
稳定性不足，将造成倾翻事故。
由于货叉位于叉车前方，货物重心位于叉车纵向支承面以外，当货物提升码垛或满载紧急制动时，有可能使整车向前倾翻或将货物自货叉上甩出，失去纵向稳定。
由于叉车满载转弯或行驶于倾斜路面，特别在急转弯时，叉车有向侧面倾翻的危险，根据统计，横向翻车事故较纵向为多。
(1)叉车满载码垛时的纵向稳定性叉车在水平地面，门架直立，货叉满载起升到最大高度如图2-1所示，此时，如叉车自重与货物重量的合成重心处于叉车支承面以内，叉车不致前倾，如处于连线上即为临界状态，出线则将前翻。
所以每次装卸作业载重不得超过处于相向应载荷中心时的允许载荷量。
图2-1(2)叉车满载行驶时的纵向稳定性叉车满载时行驶，货叉离地300mm 于平道上全速行驶制动，此时叉车受重力及制动惯性力作用。
制动惯性力P 惯通过叉车合成重心点，当制动时，由于惯性力P惯的作用，P 惯与(G+Q)的重力合力超出两前轮接地点联线时(图2-2)，叉车将绕前轮向前翻转，失去纵向稳定性，造成事故。
如制动惯性力在此之前即已减小或消失，即可免除事故发生。
一般要求P惯与(G+Q)对前轮联接线力距平衡。
P惯·h=(G+Q)·a所以叉车禁止超载高速行驶。
(3)叉车满载码垛时的横向稳定性一般叉车后桥轮距小于前桥，若重心后移，则使重心垂直作用线愈接近侧方倾翻临界线，因而横向倾翻可能性将愈大。
由此可见叉车满载，且将货物起升到最大高度时进行码垛，门架后倾角愈大，愈有利于纵向稳定性，但对横向稳定性有损。
叉车侧向倾翻临界线，四支点叉车为外侧两轮与地面接触点联线，三支点叉车为前轮与后桥中心点的连线。
叉车工操作时的平衡与稳定性评估
叉车工操作时的平衡与稳定性评估叉车作为一种重要的物流设备，广泛应用于仓储、物流等领域。
而叉车工的操作技能及对平衡与稳定性的评估能力，直接关系到工作效率和安全性。
本文将从平衡原理、稳定性评估以及操作技巧等方面，探讨叉车工在操作时的平衡与稳定性评估。
一、平衡原理叉车的平衡原理是指叉车在运行中，要保持整体的水平平衡，以确保货物的稳定运输。
平衡原理包括载荷平衡和重心平衡。
1. 载荷平衡叉车工在操作叉车时，需要合理安放货物，使得货物的重心在叉车的中心线上。
如果货物偏离中心线，会导致叉车的不稳定，容易发生侧翻等事故。
因此，叉车工需要根据货物的尺寸、重量和形状等因素，合理选择叉车的行驶速度，以及采取适当的动作，保持货物的平衡。
2. 重心平衡叉车的重心平衡是指叉车在工作中，保持整体的平衡状态，避免产生倾斜或翻倒。
叉车的重心通常位于车架与货叉之间的垂直线上，受到载荷的影响，其位置可能会发生变化。
叉车工需要根据叉车的结构和载荷的变化，合理控制车身的姿态，尽量避免超高或超宽情况下的操作，以维持叉车的稳定性。
二、稳定性评估叉车工在操作叉车时，需要不断进行稳定性评估，确保操作的安全可靠。
稳定性评估主要包括以下几个方面：1. 货物的稳定性评估叉车工需要根据货物的形状和摆放情况，判断其稳定性。
对于形状不规则的货物，需要采取适当的支撑或固定措施，以防止货物滑落或倾斜。
同时，对于高度不同的货物，应注意将较重的货物放置在下方，以降低叉车的重心，提高稳定性。
2. 地面的稳定性评估地面的不平整会对叉车的稳定性产生影响。
叉车工在操作前需仔细观察地面情况，及时清理障碍物，并选择较为平整的路线。
若地面有明显的坑洼或凸起，应采取缓慢行驶的方式，并谨慎操作，以防止叉车发生不稳定的情况。
3. 外部环境的稳定性评估外部环境的变化也会对叉车的稳定性产生影响。
例如，气候条件的改变、强风等都可能使叉车受到侧风或推力的作用，导致不稳定。
叉车工需要根据实际情况，调整叉车的速度和动作，确保操作的稳定性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
CPC30内燃平衡重式叉车稳定性设计
2016/1/22
江苏四达重工有限公司
技术部
目录
1叉车的总体计算 (1)
1.1叉车重心位置计算 (1)
1.2桥负荷计算 (6)
1.3稳定性计算 (8)
1叉车的总体计算1.1叉车重心位置计算
空载重心位置的计算：
4222G kg
=4561790x M kg mm =∑ 1553127y
M
kg mm
=∑ 所以空载重心坐标:
04561790
1080.54222
x
M x mm
G =
==∑0
1553127
3684222
y
M y mm G
=
=
=∑ 各种工况下合成重心位置的计算：
叉车满载堆垛：
叉车满载，门架垂直于地面，货物升至最大起升高度
0()42221080.53000(500475)
22742223000
g GL Q c b L mm
G Q -+⨯-⨯+=
==++12300035004222718
187442223000
g Qh Gh H mm
G Q +⨯+⨯===++式中：
g L ：叉车合成重心距前桥中心线的水平距离g H ：叉车合成重心距地面的垂直高度G ：叉车自重=4222kg
0L ：叉车空载重心至前桥重心的水平距=1080.5mm c ：载荷重心至货叉前面的距离=500mm b ：货叉前面至前桥中心的水平距离=475
1h ：货物重心至地面的垂直高度=H+c=3000+500=3500mm
（H 为最大起升高度3000mm ）
2h ：叉车空载重心至地面的垂直高度=368+350=718mm
叉车满载行驶：
叉车满载，门架最大后倾，货物起升至货叉上表面到地面的距离为300mm 处。
()
()01()cos sin 42221080.53000(500475)cos12500300350sin12 42223000
274g GL Q c b c s r L G Q mm
ββ⎡⎤
'-+-+-⎢⎥⎣⎦=
+⨯-⨯+︒-+-︒⎡⎤⎣⎦
=
+=()
()211()sin cos 42227183000(500475)sin12500300350cos12350 42223000
833g Gh Q c b c s r r H G Q mm
ββ⎡⎤
''++++-+⎢⎥⎣⎦=
+⨯+⨯+︒++-︒+⎡⎤⎣⎦
=
+=112300350S mm r mm
β=︒
='=式中：
：门架最大后倾角度：货叉上表面到地面的距离：前轮静半径门架后倾：
叉车满载堆垛，门架最大后倾，货物起升至最大高度。
()
()01()cos sin 42221080.53000(500475)cos123000500350sin 12 42223000
509.5g GL Q c b H c r L G Q mm
ββ⎡⎤
'-+-+-⎢⎥⎣⎦=
+⨯-⨯+︒-+-︒⎡⎤⎣⎦
=
+=()
()211()sin cos 42227183000(500475)sin123000500350cos12350 42223000
1932.5g Gh Q c b H c r r H G Q mm
ββ⎡⎤
''++++-+⎢⎥⎣⎦=
+⨯+⨯+︒++-︒+⎡⎤⎣⎦
=
+=
1.2桥负荷计算
叉车空载前后桥垂直静载荷：
已知：01700,1080.5L
mm L mm
==叉车空载前桥垂直静载荷1R '：
0117001080.542221538.51700
L L R G kg L --'===叉车空载后桥垂直静载荷2R '：
021080.542222683.41700
L R G
kg L '=== 叉车满载前后桥垂直静载荷：
叉车满载前桥垂直静载荷1R ：
()()()
01()
422217001080.530001700475500 1700
6259G L L Q L b c R L
kg
-+++=⨯-+⨯++=
=叉车满载后桥垂直静载荷2R ：
()
()
024*******.53000475500 1700
963GL Q b c R L
kg
-+=⨯-+=
= 叉车桥负荷分配比例：
叉车空载:
前桥负荷占叉车自重的比例1100%36.4%R G '
==后桥负荷占叉车自重的比例2100%63.6%R G
'
==叉车满载：
前桥负荷占叉车总重的比例1
100%86.7%R G Q
=
=+后桥负荷占叉车总重的比例2
100%13.3%R G Q
=
=+
1.3稳定性计算
叉车满载堆垛时的纵向稳定性（静态）：
计算状态：门架垂直地面，叉车满载，起升至最大起升高度
根据叉车标准规定，满载堆垛时的纵向稳定性必须满足：
1tan 0.04
θ>代入已知条件：
1227
tan 0.121874
g g
L H θ=
=
=满足标准规定。
叉车满载行驶时的纵向稳定性（动态）：
计算状态：门架最大后倾，叉车满载，货叉高出地面约
300mm
根据标准规定，叉车满载行驶时的纵向稳定性必须满足：
2tan 0.18
θ≥
代入已知条件：
2274tan 0.33833
g
g L H θ===满足标准规定。
叉车满载堆垛时的横向稳定性（静态）：
叉车横向倾覆基准平面：两前轮接地点与后轮中央铰轴中心连成的等腰三角形。
叉车横向倾覆轴线：任一前轮接地点与后轮中央铰轴中心连成的直线。
计算状态：门架后倾，叉车满载，货物起升至最大起升高度。
求叉车合成重心至倾翻轴线PA2的距离
e:
1000
arctan arctan 16.4 2201700100B B
L ϕ===︒⨯=（前轮距）
()()sin 1700509.5sin16.4336e L L mm
g ϕ=-=-︒=求叉车合成重心至其垂线与横向倾覆基准面的交点的距离g h '
2509.51932.528518471700g g g L h h r mm L ''
=-=-⨯=式中：
后轮静半径2285r mm
'=根据标准规定，叉车满载堆垛时的横向稳定性必须满足：3tan 0.06g e h θ=
≥'3336tan 0.181847
θ==，所以，满足标准 叉车空载行驶时的横向稳定性（动态）：
计算状态：门架后倾，叉车空，货叉高出地面约300mm。
求叉车重心至倾翻轴线PA2的距离e ：
()0()sin 17001080.5sin16.4175e L L mm ϕ=-=-︒=求叉车重心至其垂线与横向倾覆基准面的交点的距离g h ':021080.57182854701700
g g L h h r mm L ''=-=-⨯=根据标准规定，叉车空载行驶时的横向稳定性必须满足：4tan (15 1.1)100%(15 1.118.9)100%35.8%g e
V h θ=≥+⨯=+⨯⨯='已知V=18.9km/h
4175tan 0.3720.358470
θ==>满足标准规定。