淺談叉車主體結構模態與減振設計

張永根

（杭叉集團股份有限公司，浙江 杭州 311305）

1 叉車的主體結構模態分析

1.1 模態的參數辨識應用

模態的參數應用辨識可以通過建立數學模型來實現，數學模型的應用之廣泛，為參數研究以及模態的分析都提供了很大的幫助。首先，需要建立一個合適的數學模型，前提是要與實際情況相吻合，并且盡量是好理解的、容易演算的，這對后期的模態分析有很大的作用。再就是需要根據實際情況來激勵假定模型的運算，因為模型是理想化的情況，只有結合實際情況才能賦予模型以實際意義，可以更好地使用數學模型。再就是需要根據實際情況進行比較，比較選定的數學模型與實際情況的差距，以此更好地完善數學模型，使得其誤差降到最小。與此同時，在運算過程中，還可以應用一些專業的方程和辨識辦法，例如，振動微分方程，導納圓辨識法以及最小二乘迭代法等。

1.2 模態測試系統

建立好了數學模型，下一步工作就是要進行實際操作的測試，這一步驟是必不可少的，也是檢驗前期工作的重要步驟。模態測試是一個完整的系統，需要完整的步驟協調操作才能完成。首先，需要確定好測試方案，這是所有工作順利完成的前提，測試方案其中包括應用原理、如何操作、需要的零件、設備以及人員工作分配，為正式的測試工作的開展做好了鋪墊。準備工作完成后，就需要進一步根據前期做好的實驗測試方案進行測試系統的組裝，這一步驟的要求很高，為了更好的實驗效果，更好地接近實際的作業情況，這一步驟需要很高的精度要求，對相關的組建安裝人員的要求也很高，這些都有利于接近理想化狀態，進一步保證測試完整。測試系統組建好后，要進行盡可能的多次規范實驗，這樣可以避免偶然性，并嚴格按照測試方案來操作，使得測試數據更加真實有效。最終采集相關的實驗測試數據，保持嚴謹性，并對所采集的實驗數據進行數據分析、歸納整理，使得整個測試階段的結果可以更容易地被人們接受。在整個過程中，為提高數據測試精確性，需要一些專業性的辦法和原理技術，例如，應用錘擊法、Maxwell 互異性原理等。

1.3 車架模態測試

在整個叉車的主體結構中，叉車車架占據主體結構的主要部分，因此，叉車的主體結構模態少不了的就是對車架的模態測試。車架對于叉車的作用是重大的，起支持穩固的作用，如果一個叉車沒有車架，就相當于人沒有了軀干，會散落一團，所以，車架的模態測試是必不可少的。車架的模態測試根據實際情況還原支撐狀態，為保持穩定性，需要使得整個車架的受力均勻，因此，需要整個對車架進行全方位的測試，從前到后，從左到右，都需要檢測到。只有這樣，才可以得出完整的車架頻率響應。然后，便可以進行進一步的工作，繼續進行試驗模態分析。除了車架之外，還有一些細節的振動頻率需要測試，例如，后圍板和擋泥板上下擺陣等部分，只有規范測量步驟，完善測量技術，進一步按照要求測量出各個重要部分的固有頻率，才可以更好地分析振動數據，并提出更合適的減振技術辦法。從測量數據來看，擋泥板和局部振動的體現是很明顯的，因此，在減振工作中，可以對其進行重點研究，并提出有針對性的減振解決辦法。

2 叉車主體結構減振設計

2.1 主體結構優化辦法

叉車的減振需要從叉車的主體入手，再加上上文的具體的實驗模態分析步驟，以及通過實驗得出的較為精確的實驗數據，這樣就可以根據實際情況對叉車進行具體的減振技術的改進。本文的減振技術是從大主體入手，在保持其他性能的優化穩定的情況下，對整個叉車的動力系統進行相應質量等的參數的有效的改動，進一步提出減振設計。結合上文的實驗數據，進行相應的改動后，還要檢查改動效果是不是符合當前的預期，是不是可以達到一開始的減振需要，所以，需要進行進一步的檢測的后期工作，可以根據剛度矩陣和系統質量矩陣進行判斷，再加上相關方程的計算，會提高相應的判斷精度，從而更好地判斷是否達到預期所期盼的效果。

再從上文所提到的車架的模態分析中實際的實驗數據可以得出，在叉車的后圍板和擋泥板的振動頻率相對于整體來說是比較突出的，影響了整個叉車的振動頻率，因此，需要對叉車的后圍板和擋泥板進行針對性的減振技術改進，進行重點減振。根據具體的實驗數據，對叉車的前后幾個重要的測定剛度進行多次反復的測試，又因為在實際的實驗過程中發現，剛度的加強效果在左右兩個方向上是比較突出的，所以根據實驗數據來看，后圍板和擋泥板的振動是可以不共振的，這樣看來，就大大減少了振動所帶來的危害，并且一些固有的頻率可以被消除，因此，這個實驗方案就對減振效果有了實效性的幫助，可以幫助有效減振。

除此之外，叉車主體結構的減振也需要進行加固，減振效果也需要進一步地驗證其有效可行性。因為后圍板和擋泥板是重點的減振部分，所以，我們可以對這兩個部分的減振進行進一步的檢測，通過勁筋的使用，可以有效地保護叉車的主體結構不受傷害。

2.2 優化后的振動測試

叉車的減振不能只靠優化后的簡單操作維持，叉車的減振需要的是長久的效果，所以在這個過程中，叉車的優化需要后期的振動測試。這一步驟不能擺脫先前的優化操作，需要在之前的優化操作基礎上進行進一步的檢驗，因為叉車的后圍板部分和擋泥板部分是具體的減振部分，因此，保持單一變量的實驗原則，需要保持除了后圍板部分和擋泥板部分兩部分不同之外的其他部分都與原來測試的叉車保持完全一致，只有這樣，才可以更精確地完成測試結果。在檢測結果之后，確實發現了許多變化。首先，是護頂部分的振動頻率降低，并且其周圍的部分的振動頻率也有明顯的降低效果，并且減振效果明顯，駕駛員反映可以明顯地感受到變化。除此之外，護頂架的振動頻率的減少還包括其振動峰值的降低，這就從另一方面證明了減振效果，再加上振動頻率不符，共振效果有明顯的降低甚至于消失。再從駕駛員角度分析，很大程度上提高了叉車的舒適度，大大提高了叉車的減振性能，從而從另一方面提高了作業效率。總的來說，叉車的減振效果還是比較明顯的，并且叉車的舒適度也有了很大的改變。

3 結語

綜上所述，本文所研究的叉車的主體結構模態和減振設計是有實際的價值意義的，并且通過一步步的操作步驟，最終實現了叉車的減振設計，幫助叉車有效實現了減振。隨著叉車的不斷普及，以及叉車在人們日常生活中的應用變得越來越廣泛，帶給人們在物流方面的便利越來越多，減少了許多人力物力，但在其中存在的振動問題，使得叉車的平均使用壽命受到了威脅，再根據實際的實驗操作結果來看，我們可以得出，叉車的后圍板和擋泥板是比較突出的振動部位，并根據具體的實驗結果進行了針對性檢測，后來所證明的后圍板和擋泥板兩部分的振動頻率降低后，會很有效地降低整體的振動效果，達到初期的減振效果，證明了整個實驗所具備的實驗價值。因此，從整體來看，這個實驗是具有實際的操作價值以及現實意義的。叉車的減振工作是必不可少的，可以有效地提高作業效果，改進叉車的相關性能，幫助叉車產業更上一層樓，為我國叉車產業擺脫低端市場、進軍高端市場做鋪墊，本文的研究為其提供了參考。