探討前移式高位叉車門架系統(tǒng)的有限元分析和優(yōu)化設(shè)計

何振康

摘要：文中利用有限元分析的方法，對叉車門架的系統(tǒng)設(shè)計進行分析，計算出經(jīng)過簡化后的門架結(jié)構(gòu)，有限元計算值，設(shè)計出有限元計算。分析軟件為門架設(shè)計提供可行的手段和方法，為工程機械結(jié)構(gòu)的計算提供參考。當前工程領(lǐng)域普遍采用有限元分析的方法，對于工程機械進行工程的設(shè)計，有限元分析方法是進行工程領(lǐng)域科學研究的重要手段和方法。在設(shè)計中往往注重對受力點的計算，對整個結(jié)構(gòu)的計算缺乏有效的計算方式，因此利用有限元計算方法分析叉叉門架，為用戶提供方便的操作環(huán)境。同時在叉車門架的受力狀態(tài)下，能夠作為科學設(shè)計的依據(jù)，有利于質(zhì)量的掌控。

關(guān)鍵詞：叉車門架的系統(tǒng)設(shè)計;有限元分析;優(yōu)化設(shè)計

中圖分類號：TH248

文獻標識碼：A

文章編號：2095-6487（2019）01-0087-02

0引言

當前工程領(lǐng)域普遍采用有限元分析的方法，對于工程機械進行工程的設(shè)計，有限元分析方法是進行工程領(lǐng)域科學研究的重要手段和方法，為工程機械結(jié)構(gòu)的計算提供參考分析。

1叉車門架結(jié)構(gòu)以及計算模式

對于叉車內(nèi)外門架的連接，通過槽鋼內(nèi)滾輪以及橫梁的設(shè)計，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)門架橫梁的數(shù)目進行范圍的設(shè)定，從2到4不等，而外門架的橫梁最多為5，最少為3。在起升的時候，通過石鋼頂?shù)氖覂?nèi)，門架的貨叉帶動達到負荷升降的目的，在門架起升的過程中，實現(xiàn)外門架的擺動，可以通過傾斜油缸來進行，而對工作裝置進行擺動范圍的設(shè)置保持在12度左右。經(jīng)過對門架結(jié)構(gòu)進行簡化之后再分析計算內(nèi)外門架的結(jié)構(gòu)和參數(shù)的時候，要考慮到門架的運動和受力行使，對結(jié)構(gòu)以及內(nèi)外門架，按照空間量進行有限元計算分析。

2剛度矩陣以及坐標轉(zhuǎn)換

對空間量單元來說，進行節(jié)點位移和節(jié)點力的坐標轉(zhuǎn)換，可以將節(jié)點力矩陣和節(jié)點位移進行設(shè)置，具體的矩陣如下，矩陣中單元節(jié)點位移和節(jié)點力。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行自由度的設(shè)置，剛度矩陣為12×12階矩陣，坐標的變化與單元節(jié)點位移，進行元素的設(shè)置，單元局部坐標系和單元中的元素進行聯(lián)系，局部做消息與總體坐標系不一致的情況下，應(yīng)該對結(jié)構(gòu)進行整體分析，建立總體坐標系，對于各單元的節(jié)點位移和節(jié)點例進行描述。單元剛度矩陣同一向量的各分量在兩個不同坐標系中，可以進行不同坐標系的轉(zhuǎn)換[1]。

空間量單元兩種坐標系的最后位置，對于總體坐標系按照空間量單元進行旋轉(zhuǎn)，圍繞單元的軸進行旋轉(zhuǎn)之后，得到的位置是坐標變換矩陣，多種坐標系的變換，矩陣設(shè)置在于選中顯示出不同軸上的點，求出相應(yīng)的單元剛度矩陣變換關(guān)系，可以將變形關(guān)系是進行方程的列表，門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，可以分為門架傾斜運動和叉車欠條支撐點，以傾斜油缸為貨叉荷載影響，在外門架的支撐點以及內(nèi)門架子的滾輪上，進行升油缸的約束，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，整個結(jié)構(gòu)的節(jié)點為一，在考慮約束和限制之后，進行荷載處理單元剛度矩陣計算，利用高斯得到節(jié)點位移，對于結(jié)構(gòu)進行計算程序的操作，計算出干最終結(jié)果。模型的樹立表現(xiàn)為集中力和彎矩，節(jié)點劃分，組成總體剛度矩陣，包括整個結(jié)構(gòu)的剛度矩陣，整個結(jié)構(gòu)和列矩陣的節(jié)點，可以采用VB編程，形成總體節(jié)點平衡方程，荷載矩陣的對線性方程組進行求解，總體剛度矩陣計算，位移計算等各個步驟[3]。

3有限元計算軟件系統(tǒng)

采用有限元計算軟件系統(tǒng)，主要進行節(jié)點劃分和有限元計算，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)計中，對于槽鋼的有關(guān)參數(shù)進行存儲，建立材料數(shù)據(jù)庫，方便用戶可以在使用中通過材料數(shù)據(jù)庫進行槽鋼型號的選取，同時對于衡量需要輸入截面的寬度和高度，方能得到有限元計算系統(tǒng)，最終的理想?yún)?shù)。經(jīng)過有限元計算和節(jié)點劃分，在后臺進行窗臺設(shè)計，調(diào)用的程序包括系統(tǒng)的核心，結(jié)果顯示有數(shù)據(jù)顯示和曲線形式兩種表達方式，利用軟件控件進行繪圖模塊和數(shù)據(jù)文件的繪制。在彎矩力矩曲線圖上，通過微閉的空間顯示，得到了相應(yīng)的優(yōu)先原數(shù)據(jù)，計算出相應(yīng)的實現(xiàn)結(jié)果[4]。

以電動前移式叉車為例，在行走的時候，以蓄電池為動力，貨物在進行運輸?shù)倪M程中，通過門架或者貨叉可前后移動的構(gòu)造，將其中的門架部分進行作業(yè)，當門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，采用貨架帶動的方法，前伸門架，前移式叉車作業(yè)時門架帶動貨叉前移。行走時貨叉帶貨物收回，前移至前輪之外，當門架完全收回后.而貨叉前移式又車作業(yè)時貨叉架帶動貨叉進行作業(yè)，行走時貨叉架帶動貨叉縮回到支架內(nèi)，通過操縱使貨物中心在支撐面內(nèi)，電動前移式叉車投作方式分為座式和站式。

電動前移式叉車具有機動靈活、操縱輕便、無污染、低嗓音等特點。其結(jié)合了電動堆垛機與平衡歡叉車的優(yōu)點.當門架前伸至頂端，荷載重心落在支點外側(cè).此時相當平衡。此時即相當于電動堆垛機，最大限度節(jié)省作業(yè)空間，確保叉車在負載時的穩(wěn)定性。是現(xiàn)代化倉儲必不可少的設(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，荷載宜心落在支點內(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，門架或者貨叉架可以前后移動，完成物料搬運和堆垛作業(yè).也是世界各大又車制造商競爭焦點之一。

前移式叉車具有電動堆垛機和平衡重式叉車的共同特征，行走時叉架帶動貨叉縮回到支撐平面內(nèi)。行走時貨叉帶貨物收回，其中門架前移式叉車是指作業(yè)時門架帶動貨叉前移，而貨叉前移式叉車是指伸出到前輪之外叉取或放下貨物，前移式叉車有兩條前伸的支腿，支腿的作用是因為前移式叉車的這一特性，使貨物重心在使得門架升高的同時支撐面內(nèi);貨架帶動貨叉前移至前輪之外，再加上轉(zhuǎn)向自動回中、轉(zhuǎn)彎角度進行作業(yè)，保持叉車車身的穩(wěn)定性成了高門架前移式叉車研發(fā)的技術(shù)難點。

高門架前移式叉車，融合了國際頂端技術(shù)和設(shè)計理念，以人機工程學為主導思想，采用全優(yōu)設(shè)計工作效率和維修便捷等幾大特點。讓體積和自重不會增加很多，通過控制裝置實現(xiàn)全套的交流控制系統(tǒng)電子轉(zhuǎn)向驅(qū)動前移式叉車，剎車節(jié)能裝置低噪音的控制特點，而且操作舒適，綠色節(jié)能。

4結(jié)束語

建立計算模式，對叉車門架進行分析。在空間坐標下的空坐標轉(zhuǎn)換問題上進行敘述和推導。在此基礎(chǔ)上，對于叉車門架有限元進行開發(fā)和設(shè)計，得到分析軟件系統(tǒng)中相關(guān)的計算結(jié)果，為叉車門架的計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)點劃分、參數(shù)輸入，單元剛度矩陣單元處理和再處理處技術(shù)，能夠進行總體剛度矩陣的計算，經(jīng)過位移計算和干端粒計算，最終得到了位移以及內(nèi)力顯示結(jié)果。

參考文獻

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

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

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

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