叉架

叉車貨叉結構形式及受力分析

引言

貨叉是叉車最基本和最通用的取物裝置；是叉車的重要物件，其受力大，要求截面

小、重量輕，需用低合金鋼、中碳鋼等材料制造，還需適當的熱處理（如調質）以增加其

水平段的硬度，提高耐磨性能。對其怎樣設計制造與結構形式的詳盡了解及其受力分析，

對于貨叉的安全使用，對于檢驗檢測都有其實際的指導意義。

一貨叉結構形式及與叉架的聯接

貨叉裝在叉架上，它的外型是一個“L”型桿件，分為垂直段和水平段兩部分，最為常見

的是整體式貨叉（見圖圖-lb）。有的小噸位叉車貨叉的水平段和垂直段分別制成，用銷軸連

接起來，水平段既可平置，又可折疊，稱為折疊式貨叉（見圖-2）。它可減少空車長度，便

于運輸，但制造較為麻煩。

貨叉與叉架的聯接，根據聯接形式的不同，可分為掛鉤型（見圖圖-2所示）和較接型

（見圖-lb所示）兩種，掛鉤型貨叉垂叉的制造過程是先鍛造（或規鍛）成長條坯，在徹鍛

彎成“L”型，再焊接上下兩個鉤，之后進行熱處理；這種貨叉制造較為容易，也方便安裝和

拆卸，適用于中小噸位的叉車。錢接型貨叉的垂直段上端較厚，中心為銷軸孔。貨叉通過

此孔安裝在叉架的支承光軸上。允許光軸轉動，在重力作用下，貨叉垂

直段下部背面支靠在滑架的下橫梁上。這種貨叉安裝拆卸不太方便，適用于大噸位叉車。

二貨叉的設計與受力驗算

貨叉不管是自己設計，還是選用標準尺寸的貨叉，必須保證它的強度和剛度，因此要對

它進行合理的設計和驗算。貨叉設計的主要尺寸有水平段長度一“L”，垂直段高度、截面尺

寸、掛鉤尺寸、銷軸尺寸等。水平段長度主要決定于載荷中心距“C”，一般取值L>2C,也可稍

小于2C,L按標準選取。垂直段髙度主要與門架的離地間隙及叉架的尺寸有關。截面尺寸及

掛鉤尺寸決定于起重量及載荷中心距。

（一）貨叉的計算簡圖

根據貨叉和叉架的聯接形式不同，其支承的情況是不同的。較接型貨叉可簡化為支承在

兩個錢接支座上的靜定剛架（見圖-3）掛鉤型貨叉，由于上支承既不便移動，又不便自由轉

動，可簡化為固定支座，下支承可簡化為活動較接支座，貨叉成為一次超靜定剛架（見圖?

4）。

這二種計算簡圖，在集中載荷P的作用下，貨叉的危險截面均在垂直段下部，其應力

狀態相同，強度相同。但貨叉垂直段的受力情況不同，導致二種形式貨叉的變形不同，靜

定剛架水平段的變形要大于超靜定剛架水平段的變形。誇慮到掛鉤型貨叉上部與叉架掛鉤

處實際存有安裝間隙，并非絕對不能轉動，同時也為了偏于安全起見，因此各種貨叉在設

計計算中均按靜定剛架進行驗算。

（二）貨叉的強度計算

貨叉受集中載荷作用后的內力如圖?5所示。水平段受彎矩和剪力，垂直段受彎矩和

拉力。危險截面在下支座截面以下的垂直段,A-A截面的最大正應力為彎曲應力

和軸向應力之和。圖中截面，彎曲正應力人和軸向應力6分別為：

%叫+6＜〔6】

s二Mm亦/W二6PC/a2b

5=p/F二P/ab

式中M

m;1T

……最大彎矩

p—…貨叉的計算載荷

C…載荷中心矩

W--抗彎截面橫量(a2b/6)

F……截面面積(F=ab)

M=c

s

/n……許用應力("-貨叉用料的屈服極限、n-安全系數)

關于許用應力和安全系數的選取，與計算載荷的選取密切相關。如果計算載荷比較精確，

安全系數可較小。計算載荷中除額定載荷外，還應考慮實際使用過程中載荷偏置造成的偏

載系數以&起升和運行過程中慣性和沖擊造成的動載系數的影響，但由于在實

U為員叉

J9皮

訃魏模空彎矩圖勢力圖軸力圖

圖-5

際使用過程中偏載尺動載的不可確定尺實驗和統計工作的不完善，沒有確切可靠的數值供

參考，因此在設計計算中一般采用加大安全系數的辦法來彌補，即取P=Q/2（Q為額定起

重量），n=3。

（三）貨叉的剛度校核

其目的是為確定貨叉水平段在外載荷作用下的變形。通常都是以叉尖或載荷中心處的

垂直靜撓度作為計算值，撓度越小，貨叉的剛度越大。

貨叉剛度的校核，一般不考慮偏載和動載，而把正常工作時的載荷作為計算載荷即

P=Q/2（Q為額定起重量），方法為簡便的彎矩圖乘法。（圖-6所示）

先作出貨叉在集中力P作用下的彎矩圖Mp,并在叉尖處作用一個單位力儀=1,畫岀在單

位力P'作用下的彎矩圖M',然后將其中一個彎矩圖（如Mp）的面積和另一個彎矩圖（如）

中前一個彎矩圖的形心相對應的高度坐標Y'相乘。為計算方便,可將彎矩圖分成獨立規則的

圖形，逐個相乘后再疊加，再除以貨叉的抗彎剛度EI,可得叉尖撓度：

f

E

=PCL/E1[C/L（3L-C）+6c+2h]<[fl

式中E……鋼的彈性模量

I…一貨叉截面慣性矩（等截面看待）=汪/12

[fl……叉尖允許撓度取值L/50

計算圖

圖-6

W彎矩圖

三結論

從強度和剛度來講，增加貨叉厚度比增加貨叉寬度有利，但厚度大不利于叉貨和卸貨，一

般貨叉的厚度和寬度應在標準范圍內選取，在滿足強度、剛度條件下選取厚度較小者。貨

叉垂直段的長度不影響貨叉的強度，對剛度有影響，應盡可能減小垂直段的長度，尤其是

下支座以下U的長度。掛鉤型貨叉垂直段有關尺寸也應符合有關標準。另外,貨叉應該實現

標準化，尤其是與掛鉤有關的尺寸和叉架的安裝尺寸。根據標準選定了貨

叉截面和水平長度后，必須進行強度和剛度的驗算，這樣才能保證其工作安全可靠。