郭磊+曹炳鑫

摘 要：門(mén)架作為叉車(chē)工作中的主要零部件，在叉車(chē)運(yùn)輸過(guò)程中運(yùn)動(dòng)極度頻繁，其受力分布影響叉車(chē)的整體性能。作為主要運(yùn)動(dòng)受力部件滾輪與槽鋼，其接觸應(yīng)力很大程度上影響門(mén)架性能。在實(shí)際應(yīng)用中滾輪通常采用圓心在兩端的圓弧修行方式改善接觸應(yīng)力。文章以諾力高門(mén)架叉車(chē)實(shí)際受力情況為例對(duì)叉車(chē)滾輪與槽鋼的受力進(jìn)行深刻的研究；采用對(duì)數(shù)函數(shù)曲線對(duì)滾輪母線進(jìn)行修形，改善叉車(chē)滾輪與門(mén)架槽鋼接觸應(yīng)力梯度與最大接觸應(yīng)力，提高了叉車(chē)整體穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：叉車(chē)門(mén)架；接觸應(yīng)力；滾輪修形

1 概述

門(mén)架在工作過(guò)程中，滾輪與槽鋼不停的做接觸滾動(dòng).且由于工況相對(duì)較為惡劣，叉車(chē)門(mén)架在實(shí)際使用中會(huì)出現(xiàn)門(mén)架槽鋼斷裂工況，門(mén)架槽鋼的斷裂不僅會(huì)影響叉車(chē)工作效率且嚴(yán)重時(shí)可能威脅施工人員的生命安全。故對(duì)叉車(chē)門(mén)架槽鋼斷裂的深層次原因需要進(jìn)一步研究。叉車(chē)門(mén)架槽鋼與滾輪的接觸應(yīng)力作為影響叉車(chē)門(mén)架槽鋼壽命的因素之一，其接觸應(yīng)力的梯度分布與應(yīng)力幅值影響槽鋼疲勞壽命，故研究降低滾輪與槽鋼的接觸應(yīng)力與應(yīng)力梯度分布成為提高叉車(chē)門(mén)架穩(wěn)定性的研究重點(diǎn)。

門(mén)架滾輪與槽鋼的接觸屬于典型的接觸問(wèn)題，接觸模型中的“邊緣效應(yīng)”影響滾輪與槽鋼之間的載荷的分布，從而影響叉車(chē)門(mén)架穩(wěn)定性。故在叉車(chē)滾輪設(shè)計(jì)中引入凸度設(shè)計(jì)，能較好的解決滾輪與槽鋼接觸的“邊緣效應(yīng)”，降低接觸應(yīng)力提高門(mén)架穩(wěn)定性。

2 滾動(dòng)體母線修形原理與修形方式

滾子修形解決邊緣效應(yīng)的原理是將滾子與滾道接觸產(chǎn)生的變形量與修形量相等，保證滾子變形后整個(gè)接觸面變形均勻，不存由于變形不均而產(chǎn)生的應(yīng)力梯度。

2.1 圓心在母線兩端的圓弧修形

其中b為滾動(dòng)體與滾道修形后接觸區(qū)域的寬度。

3基于ANSYS的叉車(chē)門(mén)架接觸應(yīng)力分析

現(xiàn)階段，企業(yè)在生產(chǎn)叉車(chē)門(mén)架滾輪時(shí)都采用兩端圓弧修形，此方法加工成本相對(duì)較低，且能解決接觸中的“邊緣效應(yīng)”。

在額定外載荷F=26503.4N作用下，滾輪與槽鋼接觸變形。在做有限元分析時(shí)去滾輪與槽鋼接觸模型的四分之一進(jìn)行建模此模型能很好的節(jié)約計(jì)算時(shí)間與資源。

3.1 基于ANSYS兩端圓弧修行滾輪槽鋼接觸應(yīng)力分析

從分析結(jié)果我們可以看出：采用兩端圓弧修形方式，滾輪與門(mén)架接觸過(guò)程中存在的“邊緣效應(yīng)”消失，接觸應(yīng)力成梯度分布在母線上。修行后最大接觸應(yīng)力，最大接觸應(yīng)力為：72.8Mpa； 最大接觸變形為0.00286mm。

3.2 兩邊對(duì)數(shù)函數(shù)滾輪母線修形

在長(zhǎng)期軸承滾子修形的工程實(shí)踐與研究中，發(fā)現(xiàn)采用對(duì)數(shù)函數(shù)修形相較于其他修形方式能在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步降低接觸應(yīng)力與緩和應(yīng)力梯度。故在滾子兩端采用對(duì)數(shù)修形也常被用于工程實(shí)踐中。

3.2.1 對(duì)數(shù)函數(shù)修形量的確定

從仿真分析結(jié)果可以得出結(jié)論：相對(duì)于采用兩端圓弧修形方式，采用兩端對(duì)數(shù)函數(shù)修形的情況下，最大接觸應(yīng)力下降為：64.9Mpa；最大接觸變形下降為0.00267mm，且應(yīng)力梯度得到一定程度緩和。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文介紹了工程中常用的兩種滾輪修形方法，本文通過(guò)對(duì)比兩端圓弧修形與兩端對(duì)數(shù)函數(shù)曲線修形后對(duì)叉車(chē)滾輪接觸應(yīng)力與應(yīng)變的分布影響；發(fā)現(xiàn)對(duì)數(shù)函數(shù)修形較于圓弧修形能更加降低接觸應(yīng)力的梯度與最大接觸應(yīng)力，對(duì)實(shí)際滾輪滾道的工程加工有一定指導(dǎo)意義。

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作者簡(jiǎn)介：郭磊（1989-），男，江西省南昌市人。