推拉器的结构设计与分析

1 研究意义

    由于集装箱运输量大，单件运输成本较低等特性，集装箱运输在人们的生产生活中经常见到。然而不熟练的工人在装箱过程中发现空间不够时，常常会不顾货物的受损而把剩余的货物胡乱塞进集装箱中。如果使用纸托板，装箱之前会先计算货物的总容量，这样就能避免上述情况的发生。如何将纸托板上的货物放置于集装箱内，这就需要一种设备——推拉器。推拉器与叉车配合，可实现对纸托板上的货物进行装卸，方便快捷。

2 基本原理

    推拉器装卸的货物较重，并要求均匀用力。可以选用油缸作为动力源，同时也可保证推拉器的使用寿命。其结构主要包括后架、后腿、前腿、后腿导向、前腿导向、油缸、前架台零部件。利用先进、快速的三维造型功能将所有零件建立并装配。推拉器结构示意图如图1所示。

图1 推拉器结构示意图

    其工作原理为：通过左右两个油缸活塞杆在油缸中的运动，带动前后腿导向运动，从而带动前后腿运动，最终实现带动前架沿着直线方向运动，推拉器处于压缩和扩张状态。配合叉车，即可实现推拉器的上下方向运动，从而保证将货物搬运到所需位置。

3 关键部件设计

    3.1 油缸的设计

    油缸是推拉器的关键零部件，活塞杆强度能够满足设计要求，是整个设备成功的关键。假设额定载荷为3t，系统压力14MPa，计算油缸相关尺寸。

    3.1.1 缸筒的计算

    缸筒材料为45#钢，查手册可得；

    缸筒材料的屈服强度σs=360MPa；

    缸筒材料的抗拉强度σb=610MPa；

    缸筒材料的许用应力

    其中，n=5是选取的安全系数。

    3.1.1.1 液压缸的效率

    油缸的效率η由以下3种效率组成：

    1)机械效率ηn。由各运动件摩擦损失所造成，在额定压力下可取ηn=0.9。

    2)容积效率ηp。由各密封件泄露所造成，通常ηp≈1。

    3)作用力效率ηl。由出油口背压所产生的反作用力造成，ηl=0.9。

    3.1.1.2 液压缸缸径的计算

    液压缸的负载为推力：