4.静力分析
(1)工况分析
侧移倾翻式货叉架可以实现左、右侧移动和前、后倾翻动作,具体工况可分为以下3种:一是竖直加侧移到位,二是侧移到位加前倾,三是侧移到位加后倾。根据理论计算,侧移到位加前倾时的工况最为恶劣,本文按此工况进行静力分析。
(2)建立有限元模型
由于中架和后架改进前、后结构变化较大,我们重点对改进前、后的中架和后架进行静力比较和分析。为保证侧移倾翻式货叉架有限元模型的精确性,我们采用六面体实体单元进行离散化,分别对改进前、后中架和后架建立有限元模型,并进行应力分析。改进后的中架和后架有限元模型如图5:和图5b所示。
(3)加载及约束
结构改进后,需要对中架上横梁加载向下及向前的力(该力由货叉受力平衡方程求得)。此时需约束中架竖板与后架竖板连接处销孔X、y、向的平动自由度,约束X、y向的转动自由度,释放Z向的转动自由度,同时约束下横梁上前倾缸支架的y向平动自由度,如图5b所示。
后架中的连杆机构受力来自于前倾缸以及中架的压力,为此我们采用平行四边形法则和平面汇交力系原理,确定连杆机构和前倾缸受力大小及方向。连杆机构受力仿真如图6所示,其加载及约束如图5b所示。需要说明的是,图6中的4个主滚轮轴,只能约束其中1个主滚轮轴z向的平动自由度,否则就会使模型过约束,使应力值偏小。
5.改进效果
经查看侧移倾翻式货叉架改进前、后应力图可知:改进前,中架最大应力在竖板与上横梁连接处,其应力值为302MPa,存在应力集中现象;改进后,该处斜拉1块筋板,应力值降为250MPa。改进前,后架的最大应力在前倾缸支架处,其应力值为274MPa;改进后,将下横梁高度降低、厚度加厚,在保证其重量不变的情况下,其应力值降至186MPa。
改进后的叉车侧移倾翻式货叉架的失载距减少了25mm,起重质量增加了45kg。取消了后架上的V型梁,改善了驾驶员视野,提高了装卸货物的安全性能。改进后的叉车侧移倾翻式货叉架已经制造出样机,并已经申请专利。