何振康

摘要：文中利用有限元分析的方法，對(duì)叉車(chē)門(mén)架的系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，計(jì)算出經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化后的門(mén)架結(jié)構(gòu)，有限元計(jì)算值，設(shè)計(jì)出有限元計(jì)算。分析軟件為門(mén)架設(shè)計(jì)提供可行的手段和方法，為工程機(jī)械結(jié)構(gòu)的計(jì)算提供參考。當(dāng)前工程領(lǐng)域普遍采用有限元分析的方法，對(duì)于工程機(jī)械進(jìn)行工程的設(shè)計(jì)，有限元分析方法是進(jìn)行工程領(lǐng)域科學(xué)研究的重要手段和方法。在設(shè)計(jì)中往往注重對(duì)受力點(diǎn)的計(jì)算，對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)的計(jì)算缺乏有效的計(jì)算方式，因此利用有限元計(jì)算方法分析叉叉門(mén)架，為用戶(hù)提供方便的操作環(huán)境。同時(shí)在叉車(chē)門(mén)架的受力狀態(tài)下，能夠作為科學(xué)設(shè)計(jì)的依據(jù)，有利于質(zhì)量的掌控。

關(guān)鍵詞：叉車(chē)門(mén)架的系統(tǒng)設(shè)計(jì);有限元分析;優(yōu)化設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TH248

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：2095-6487（2019）01-0087-02

0引言

當(dāng)前工程領(lǐng)域普遍采用有限元分析的方法，對(duì)于工程機(jī)械進(jìn)行工程的設(shè)計(jì)，有限元分析方法是進(jìn)行工程領(lǐng)域科學(xué)研究的重要手段和方法，為工程機(jī)械結(jié)構(gòu)的計(jì)算提供參考分析。

1叉車(chē)門(mén)架結(jié)構(gòu)以及計(jì)算模式

對(duì)于叉車(chē)內(nèi)外門(mén)架的連接，通過(guò)槽鋼內(nèi)滾輪以及橫梁的設(shè)計(jì)，得到的結(jié)論是誤差的最大提升高度。確定之后，由于橫梁數(shù)目不確定，因此可以將內(nèi)門(mén)架橫梁的數(shù)目進(jìn)行范圍的設(shè)定，從2到4不等，而外門(mén)架的橫梁最多為5，最少為3。在起升的時(shí)候，通過(guò)石鋼頂?shù)氖覂?nèi)，門(mén)架的貨叉帶動(dòng)達(dá)到負(fù)荷升降的目的，在門(mén)架起升的過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)外門(mén)架的擺動(dòng)，可以通過(guò)傾斜油缸來(lái)進(jìn)行，而對(duì)工作裝置進(jìn)行擺動(dòng)范圍的設(shè)置保持在12度左右。經(jīng)過(guò)對(duì)門(mén)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化之后再分析計(jì)算內(nèi)外門(mén)架的結(jié)構(gòu)和參數(shù)的時(shí)候，要考慮到門(mén)架的運(yùn)動(dòng)和受力行使，對(duì)結(jié)構(gòu)以及內(nèi)外門(mén)架，按照空間量進(jìn)行有限元計(jì)算分析。

2剛度矩陣以及坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

對(duì)空間量單元來(lái)說(shuō)，進(jìn)行節(jié)點(diǎn)位移和節(jié)點(diǎn)力的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，可以將節(jié)點(diǎn)力矩陣和節(jié)點(diǎn)位移進(jìn)行設(shè)置，具體的矩陣如下，矩陣中單元節(jié)點(diǎn)位移和節(jié)點(diǎn)力。列矩陣已經(jīng)得到了體現(xiàn)。

在單元的剛度矩陣上，設(shè)置單元高度基鎮(zhèn)，為前端位移提供相應(yīng)的高度矩陣，可以將空間量單元進(jìn)行自由度的設(shè)置，剛度矩陣為12×12階矩陣，坐標(biāo)的變化與單元節(jié)點(diǎn)位移，進(jìn)行元素的設(shè)置，單元局部坐標(biāo)系和單元中的元素進(jìn)行聯(lián)系，局部做消息與總體坐標(biāo)系不一致的情況下，應(yīng)該對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體分析，建立總體坐標(biāo)系，對(duì)于各單元的節(jié)點(diǎn)位移和節(jié)點(diǎn)例進(jìn)行描述。單元?jiǎng)偠染仃囃幌蛄康母鞣至吭趦蓚€(gè)不同坐標(biāo)系中，可以進(jìn)行不同坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換[1]。

空間量單元兩種坐標(biāo)系的最后位置，對(duì)于總體坐標(biāo)系按照空間量單元進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，圍繞單元的軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)之后，得到的位置是坐標(biāo)變換矩陣，多種坐標(biāo)系的變換，矩陣設(shè)置在于選中顯示出不同軸上的點(diǎn)，求出相應(yīng)的單元?jiǎng)偠染仃囎儞Q關(guān)系，可以將變形關(guān)系是進(jìn)行方程的列表，門(mén)架荷載其受理主要是集中力和彎矩，提升油缸呈上大部分垂直載荷籃架結(jié)構(gòu)受到的約束，可以分為門(mén)架傾斜運(yùn)動(dòng)和叉車(chē)欠條支撐點(diǎn)，以?xún)A斜油缸為貨叉荷載影響，在外門(mén)架的支撐點(diǎn)以及內(nèi)門(mén)架子的滾輪上，進(jìn)行升油缸的約束，加上貨叉荷載影響，設(shè)置固定荷載和彎矩[2]。

承受大部分垂直荷載之后，整個(gè)結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)為一，在考慮約束和限制之后，進(jìn)行荷載處理單元?jiǎng)偠染仃囉?jì)算，利用高斯得到節(jié)點(diǎn)位移，對(duì)于結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算程序的操作，計(jì)算出干最終結(jié)果。模型的樹(shù)立表現(xiàn)為集中力和彎矩，節(jié)點(diǎn)劃分，組成總體剛度矩陣，包括整個(gè)結(jié)構(gòu)的剛度矩陣，整個(gè)結(jié)構(gòu)和列矩陣的節(jié)點(diǎn)，可以采用VB編程，形成總體節(jié)點(diǎn)平衡方程，荷載矩陣的對(duì)線(xiàn)性方程組進(jìn)行求解，總體剛度矩陣計(jì)算，位移計(jì)算等各個(gè)步驟[3]。

3有限元計(jì)算軟件系統(tǒng)

采用有限元計(jì)算軟件系統(tǒng)，主要進(jìn)行節(jié)點(diǎn)劃分和有限元計(jì)算，以及參數(shù)輸入等。部分參數(shù)輸入，包括了結(jié)構(gòu)參數(shù)材料參數(shù)，立柱采用槽鋼橫梁采用巨型的方式在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，對(duì)于槽鋼的有關(guān)參數(shù)進(jìn)行存儲(chǔ)，建立材料數(shù)據(jù)庫(kù)，方便用戶(hù)可以在使用中通過(guò)材料數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行槽鋼型號(hào)的選取，同時(shí)對(duì)于衡量需要輸入截面的寬度和高度，方能得到有限元計(jì)算系統(tǒng)，最終的理想?yún)?shù)。經(jīng)過(guò)有限元計(jì)算和節(jié)點(diǎn)劃分，在后臺(tái)進(jìn)行窗臺(tái)設(shè)計(jì)，調(diào)用的程序包括系統(tǒng)的核心，結(jié)果顯示有數(shù)據(jù)顯示和曲線(xiàn)形式兩種表達(dá)方式，利用軟件控件進(jìn)行繪圖模塊和數(shù)據(jù)文件的繪制。在彎矩力矩曲線(xiàn)圖上，通過(guò)微閉的空間顯示，得到了相應(yīng)的優(yōu)先原數(shù)據(jù)，計(jì)算出相應(yīng)的實(shí)現(xiàn)結(jié)果[4]。

以電動(dòng)前移式叉車(chē)為例，在行走的時(shí)候，以蓄電池為動(dòng)力，貨物在進(jìn)行運(yùn)輸?shù)倪M(jìn)程中，通過(guò)門(mén)架或者貨叉可前后移動(dòng)的構(gòu)造，將其中的門(mén)架部分進(jìn)行作業(yè)，當(dāng)門(mén)架在貨叉的幫助下不斷前移之后，伸出到前輪之外拾取成放下貨物，采用貨架帶動(dòng)的方法，前伸門(mén)架，前移式叉車(chē)作業(yè)時(shí)門(mén)架帶動(dòng)貨叉前移。行走時(shí)貨叉帶貨物收回，前移至前輪之外，當(dāng)門(mén)架完全收回后.而貨叉前移式又車(chē)作業(yè)時(shí)貨叉架帶動(dòng)貨叉進(jìn)行作業(yè)，行走時(shí)貨叉架帶動(dòng)貨叉縮回到支架內(nèi)，通過(guò)操縱使貨物中心在支撐面內(nèi)，電動(dòng)前移式叉車(chē)投作方式分為座式和站式。

電動(dòng)前移式叉車(chē)具有機(jī)動(dòng)靈活、操縱輕便、無(wú)污染、低嗓音等特點(diǎn)。其結(jié)合了電動(dòng)堆垛機(jī)與平衡歡叉車(chē)的優(yōu)點(diǎn).當(dāng)門(mén)架前伸至頂端，荷載重心落在支點(diǎn)外側(cè).此時(shí)相當(dāng)平衡。此時(shí)即相當(dāng)于電動(dòng)堆垛機(jī)，最大限度節(jié)省作業(yè)空間，確保叉車(chē)在負(fù)載時(shí)的穩(wěn)定性。是現(xiàn)代化倉(cāng)儲(chǔ)必不可少的設(shè)備之一。[5]性能的結(jié)合使得體積與面積不會(huì)增加很多，而且這兩種性能的結(jié)合，在保證操作靈活性及高荷收性能的同時(shí)，荷載宜心落在支點(diǎn)內(nèi)側(cè)，大大提高了土地的利用率，更加適用于輕工、煙草、紡織、食品，超市等行業(yè)的狹窄空間，門(mén)架或者貨叉架可以前后移動(dòng)，完成物料搬運(yùn)和堆垛作業(yè).也是世界各大又車(chē)制造商競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn)之一。

前移式叉車(chē)具有電動(dòng)堆垛機(jī)和平衡重式叉車(chē)的共同特征，行走時(shí)叉架帶動(dòng)貨叉縮回到支撐平面內(nèi)。行走時(shí)貨叉帶貨物收回，其中門(mén)架前移式叉車(chē)是指作業(yè)時(shí)門(mén)架帶動(dòng)貨叉前移，而貨叉前移式叉車(chē)是指伸出到前輪之外叉取或放下貨物，前移式叉車(chē)有兩條前伸的支腿，支腿的作用是因?yàn)榍耙剖讲孳?chē)的這一特性，使貨物重心在使得門(mén)架升高的同時(shí)支撐面內(nèi);貨架帶動(dòng)貨叉前移至前輪之外，再加上轉(zhuǎn)向自動(dòng)回中、轉(zhuǎn)彎角度進(jìn)行作業(yè)，保持叉車(chē)車(chē)身的穩(wěn)定性成了高門(mén)架前移式叉車(chē)研發(fā)的技術(shù)難點(diǎn)。

高門(mén)架前移式叉車(chē)，融合了國(guó)際頂端技術(shù)和設(shè)計(jì)理念，以人機(jī)工程學(xué)為主導(dǎo)思想，采用全優(yōu)設(shè)計(jì)工作效率和維修便捷等幾大特點(diǎn)。讓體積和自重不會(huì)增加很多，通過(guò)控制裝置實(shí)現(xiàn)全套的交流控制系統(tǒng)電子轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)前移式叉車(chē)，剎車(chē)節(jié)能裝置低噪音的控制特點(diǎn)，而且操作舒適，綠色節(jié)能。

4結(jié)束語(yǔ)

建立計(jì)算模式，對(duì)叉車(chē)門(mén)架進(jìn)行分析。在空間坐標(biāo)下的空坐標(biāo)轉(zhuǎn)換問(wèn)題上進(jìn)行敘述和推導(dǎo)。在此基礎(chǔ)上，對(duì)于叉車(chē)門(mén)架有限元進(jìn)行開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)，得到分析軟件系統(tǒng)中相關(guān)的計(jì)算結(jié)果，為叉車(chē)門(mén)架的計(jì)算提供有效的方法和手段。智能化和有限元分析系統(tǒng)框架，包含了到節(jié)點(diǎn)劃分、參數(shù)輸入，單元?jiǎng)偠染仃噯卧幚砗驮偬幚硖幖夹g(shù)，能夠進(jìn)行總體剛度矩陣的計(jì)算，經(jīng)過(guò)位移計(jì)算和干端粒計(jì)算，最終得到了位移以及內(nèi)力顯示結(jié)果。

參考文獻(xiàn)

[1]杭叉集團(tuán)股份有限公司.前移式叉車(chē)：中國(guó)，CN201810342862.0[P].2018-10-02.

[2]杭叉集團(tuán)股份有限公司.防止門(mén)架前后滑動(dòng)的前移式叉車(chē)液壓系統(tǒng)：中國(guó)，CN201810812859.0[P].2018-10-09.

[3]浙江加力智能科技有限公司.一種前移式自動(dòng)推料叉車(chē)：中國(guó)，CN201810492953.2[P].2018-10-23.

[4]東莞市海默生電子有限公司.叉車(chē)LED前組合大燈：中國(guó)，CN201830083022.8[P].2018-10-12.

[5]深圳怡豐機(jī)器人科技有限公司.前移式叉車(chē)AGV：中國(guó)，CN201721779380.9[P].2018-07-17.