【摘要】：随着我国经济的快速发展，工业领域也在不断的进步，而叉车作为工业中重要的搬运车辆，已经被应用的越来越多。近些年来，我国的叉车行业发展迅速，相应的对于叉车也就有了更高的要求。但是叉车在某些方面还是存在一些问题，其中叉车门架的结构发生应力变形、门架系统噪音大是最主要的。本文通过对叉车门架的结构进行分析，达到优化的目的，使叉车的门架使用更稳定。
关键词：叉车门架；结构优化；设计
现如今，各个行业对于叉车的要求越来越好，不仅要求具有一定的起升高度，还要拥有较低的落地高度，并且性能也是关键。目前叉车普遍存在一些问题，例如门架结构受力差、落地高度达不到要求等，这些都是需要进行改进以及优化的方向。
一、门架系统的构成
（一）货叉
在叉车进行货物提取时，都是通过货插来实现的，一辆叉车上一般都会配备两个相同的货叉。这两个相同的货叉与叉架进行连接。大多数的货叉都是相同的结构形状，侧面与英文字母L相似，其竖直部位与叉架相连，水平部位悬空，这两部分是一个完整体，所以一般称其为整体式货叉。还有一小部分叉车的货叉水平部分和竖直部分是用销子进行连接的，这样的货叉水平部分较为灵活，可以进行向上的折叠，因此这种货叉被叫作折叠式货叉。折叠式货叉较少，所以本文只针对整体式货叉进行论述。
在使用叉车对货物进行提取时，先将货叉水平部分降低到能够插入货物底部的位置，然后叉车前进货叉插入货物底部，然后货叉托举货物向上升起。为了方便货物的叉取，货叉水平部分的表面会比较平整，而下表面远离叉架的部分会一个向上的弧度，这样货叉水平部分的前端就会很薄，并且从上向下看可以看到前端是圆弧形状，这不仅可以方便货物叉取，还防止了对货物的损坏。货叉的竖直部分与叉架的连接一般有两种形式，分别是挂钩型和交接型。叉架上都会有定位销的存在，这是为了防止货叉的移动[1]。
（二）叉架
叉架又叫滑架，是连接货架的重要部位，它带动着货叉以及货物进行上下运动，而叉架的运动都是由起重链条来控制的。叉架在进行升降时，需要按照门架的轨道来运行，因此叉架可以算是一个只能进行竖直运动的载重小车。叉架的构成又可以分为两个部分，一个是焊接框架结构，另外一个就是滚轮架。前者起到承载作用，对货叉等一些其它器件进行悬挂，后者内部有两排滚轮，在链条的作用下可以进行上下的运动。
叉架的形式可以分为板式以及滑杆式，其中板式叉架能够更快捷的对一些器件进行替换，所以板式叉架应用的较多。一般板式叉架都是由钢板切割或者焊接而成的，这个过程中要注意减轻叉架的整体质量。
滚轮作为重要的力偶矩传导装置，要进行科学的设计，保证有固定的间距。侧向轮的安装也是十分重要的。当叉车叉取的货物放置有偏差时，可能会有侧向力的出现，这会使叉架卡在门架上，而侧向轮的存在就可以避免这种情况的发生[2]。
（三）内外门架
门架的存在非常重要，它不仅是一个承载的器件，还是一个导轨。门架有内外之分，但是他们都是由竖直对称的两根槽钢和槽钢中间的横梁构成，槽钢作为导轨一般会采用低合金刚。内门架与外门架都会安装滚轮。
外门架在槽钢与中间三根横梁的作用下形成了固定型框架，在槽钢的下方部分回转支撑，它与前桥进行铰链。在外门架中槽钢最顶部，会装有主滚轮以及侧向滚轮，中间横梁上的板连接了活塞杆。在进行外门架横梁的安装时，一定要注意横梁与横梁不能有任何连接。
（四）自由提升
自由提升是一种对于高度的形容，其高度为内门架的顶部而不超出外门架顶部，在这样的情况下，货叉的水平部分与地面之间的高度。要想对自由提升进行改变，就要对门架的整体结构进行改变。当门架可以进行自由提升时，叉车的适应性就会更强。
一般来说升降过程可以分为三个步骤，首先起升缸运动，通过链条来将力专递到各个部位，但是内门架并不做反应：其次是内门架在起升缸的作用下开始共同运行；最后叉架上升到限位块处，但是货叉还没有达到最顶端，这时液压缸继续运行，货叉上升到最高位置，整个上升运动也就完成了[3]。
（五）链条与链轮
链条作为重要的承载原件，需要能够承载较强的力矩，而片式链就具有这样的功能，所以应用的较为广泛。链条一般都是成对存在的，它们的一头连接着叉架，还有一头与起升缸的顶部相连或与外门架上横梁相连。链条是一个活性装置，可以通过调节来改变其长度，从而使链条受力均匀。在内门架的上横梁就是链轮的所在位置，链轮的存在并不是用来进行力的传导，而是充当滑轮。
二、门架结构的优化设计
（一）门架高度的设计
门架在进行结构设计时，起升的高度在不同的情况下有不同的要求；槽钢作为重要的受力体，一定要满足强度要求；门架的横向尺寸也有不同的要求，所以要按照规定来设计。一般情况下，叉车的整体结构高度越低，越有优势，这就需要将内外门架设计成高度一样的器件。这时首先要将叉车的设计高度确定，然后再参考相同或者相近尺寸的门架的设计原理，最终确定所要的各种数据。
当货叉起升到最大时，门架的最低点与地面之间的距离可以看做t(min)，这时要按照相关的标准，完成达到距离地面最小值的要求。设这点为T，以此来作为叉架滚轮的最佳导向位置保障，再依据滚轮之间的距离P来找出相应的固定点。在确保货叉水平部分已经处于最高的位置L（max）后，就可以通过滚轮的轨道来确定内门架再达到最高点后上部的点U。这样T、U之间的距离就能确定，在将重叠度计算进入的情况下，就可以得到钢柱的最小设计高度了。
其门架的钢构相应关系式：
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其中W1为起升缸的各个数据尺寸
公式已经列出，再将设计的一些数据（如最大载货量下的起升速度、行驶速度等）带去就可以将L（max）等数据求出[4]。
（二）槽钢的设计
叉车的门架槽钢作为重要的承载体，如果使用一般的建筑槽钢，在外力较大的情况下，可能会使槽钢受到力矩而产生变形，所以槽钢的要使用特殊截面的材料，相较于建筑上使用的钢材有更厚的厚度，并且无倾角。
（二）滚轮的优化设计
滚轮的运动会受到诸多的影响，其中门架的重叠距就是一个。从理论上来说，重叠距相应的变大可以使滚轮受力情况得以改善，不过门架相较于地面的高度也会变大。这时就可以对滚轮进行结构方面的优化处理，例如采用深沟球轴承，这样可以增加对侧向力的抵抗能力，对其横、纵向力都有了较好的承受。采用深沟球轴承还可以不用使用测滚轮，只需要将主滚轮进行一定角度的斜置就好[5]。
三、结束语
叉车作为重要的货物运输工具，一定要保证其设计合理性，并且要对其有缺陷部位进行优化，只有这样才能使叉车具有更加稳定的运输效率。
参考文献：
[1]邹坤,卜祥建,方奕凯.基于工况风险评估的叉车门架多工况拓扑优化[J].中国机械工程,2019,30(05):568-577.
[2]黄莲华,傅顶和.叉车门架结构分析和定期检验探讨[J].中国特种设备安全,2019,35(01):23-25.
[3]王茂兵.叉车门架结构优化设计[J].安徽科技,2019(01):51-52.
[4]陈利杰.叉车门架结构的改进与优化[J].科技与企业,2016(04):164.
[5]孙昌元. 叉车门架结构的优化设计与验证[D].大连理工大学,2013.
出生年月:1990/06/20
性别:男
民族:汉族
籍贯:萧山区
学历:大专
职称:结构工程师
研究方向:叉车门架优化设计