探讨前移式高位叉车门架系统的有限元分析和优化设计

何振康

摘要：文中利用有限元分析的方法，对叉车门架的系统设计进行分析，计算出经过简化后的门架结构，有限元计算值，设计出有限元计算。分析软件为门架设计提供可行的手段和方法，为工程机械结构的计算提供参考。当前工程领域普遍采用有限元分析的方法，对于工程机械进行工程的设计，有限元分析方法是进行工程领域科学研究的重要手段和方法。在设计中往往注重对受力点的计算，对整个结构的计算缺乏有效的计算方式，因此利用有限元计算方法分析叉叉门架，为用户提供方便的操作环境。同时在叉车门架的受力状态下，能够作为科学设计的依据，有利于质量的掌控。

关键词：叉车门架的系统设计;有限元分析;优化设计

中图分类号：TH248

文献标识码：A

文章编号：2095-6487（2019）01-0087-02

0引言

当前工程领域普遍采用有限元分析的方法，对于工程机械进行工程的设计，有限元分析方法是进行工程领域科学研究的重要手段和方法，为工程机械结构的计算提供参考分析。

1叉车门架结构以及计算模式

对于叉车内外门架的连接，通过槽钢内滚轮以及横梁的设计，得到的结论是误差的最大提升高度。确定之后，由于横梁数目不确定，因此可以将内门架横梁的数目进行范围的设定，从2到4不等，而外门架的横梁最多为5，最少为3。在起升的时候，通过石钢顶的室内，门架的货叉带动达到负荷升降的目的，在门架起升的过程中，实现外门架的摆动，可以通过倾斜油缸来进行，而对工作装置进行摆动范围的设置保持在12度左右。经过对门架结构进行简化之后再分析计算内外门架的结构和参数的时候，要考虑到门架的运动和受力行使，对结构以及内外门架，按照空间量进行有限元计算分析。

2刚度矩阵以及坐标转换

对空间量单元来说，进行节点位移和节点力的坐标转换，可以将节点力矩阵和节点位移进行设置，具体的矩阵如下，矩阵中单元节点位移和节点力。列矩阵已经得到了体现。

在单元的刚度矩阵上，设置单元高度基镇，为前端位移提供相应的高度矩阵，可以将空间量单元进行自由度的设置，刚度矩阵为12×12阶矩阵，坐标的变化与单元节点位移，进行元素的设置，单元局部坐标系和单元中的元素进行联系，局部做消息与总体坐标系不一致的情况下，应该对结构进行整体分析，建立总体坐标系，对于各单元的节点位移和节点例进行描述。单元刚度矩阵同一向量的各分量在两个不同坐标系中，可以进行不同坐标系的转换[1]。

空间量单元两种坐标系的最后位置，对于总体坐标系按照空间量单元进行旋转，围绕单元的轴进行旋转之后，得到的位置是坐标变换矩阵，多种坐标系的变换，矩阵设置在于选中显示出不同轴上的点，求出相应的单元刚度矩阵变换关系，可以将变形关系是进行方程的列表，门架荷载其受理主要是集中力和弯矩，提升油缸呈上大部分垂直载荷篮架结构受到的约束，可以分为门架倾斜运动和叉车欠条支撑点，以倾斜油缸为货叉荷载影响，在外门架的支撑点以及内门架子的滚轮上，进行升油缸的约束，加上货叉荷载影响，设置固定荷载和弯矩[2]。

承受大部分垂直荷载之后，整个结构的节点为一，在考虑约束和限制之后，进行荷载处理单元刚度矩阵计算，利用高斯得到节点位移，对于结构进行计算程序的操作，计算出干最终结果。模型的树立表现为集中力和弯矩，节点划分，组成总体刚度矩阵，包括整个结构的刚度矩阵，整个结构和列矩阵的节点，可以采用VB编程，形成总体节点平衡方程，荷载矩阵的对线性方程组进行求解，总体刚度矩阵计算，位移计算等各个步骤[3]。

3有限元计算软件系统

采用有限元计算软件系统，主要进行节点划分和有限元计算，以及参数输入等。部分参数输入，包括了结构参数材料参数，立柱采用槽钢横梁采用巨型的方式在系统设计中，对于槽钢的有关参数进行存储，建立材料数据库，方便用户可以在使用中通过材料数据库进行槽钢型号的选取，同时对于衡量需要输入截面的宽度和高度，方能得到有限元计算系统，最终的理想参数。经过有限元计算和节点划分，在后台进行窗台设计，调用的程序包括系统的核心，结果显示有数据显示和曲线形式两种表达方式，利用软件控件进行绘图模块和数据文件的绘制。在弯矩力矩曲线图上，通过微闭的空间显示，得到了相应的优先原数据，计算出相应的实现结果[4]。

以电动前移式叉车为例，在行走的时候，以蓄电池为动力，货物在进行运输的进程中，通过门架或者货叉可前后移动的构造，将其中的门架部分进行作业，当门架在货叉的帮助下不断前移之后，伸出到前轮之外拾取成放下货物，采用货架带动的方法，前伸门架，前移式叉车作业时门架带动货叉前移。行走时货叉带货物收回，前移至前轮之外，当门架完全收回后.而货叉前移式又车作业时货叉架带动货叉进行作业，行走时货叉架带动货叉缩回到支架内，通过操纵使货物中心在支撑面内，电动前移式叉车投作方式分为座式和站式。

电动前移式叉车具有机动灵活、操纵轻便、无污染、低嗓音等特点。其结合了电动堆垛机与平衡欢叉车的优点.当门架前伸至顶端，荷载重心落在支点外侧.此时相当平衡。此时即相当于电动堆垛机，最大限度节省作业空间，确保叉车在负载时的稳定性。是现代化仓储必不可少的设备之一。[5]性能的结合使得体积与面积不会增加很多，而且这两种性能的结合，在保证操作灵活性及高荷收性能的同时，荷载宜心落在支点内侧，大大提高了土地的利用率，更加适用于轻工、烟草、纺织、食品，超市等行业的狭窄空间，门架或者货叉架可以前后移动，完成物料搬运和堆垛作业.也是世界各大又车制造商竞争焦点之一。

前移式叉车具有电动堆垛机和平衡重式叉车的共同特征，行走時叉架带动货叉缩回到支撑平面内。行走时货叉带货物收回，其中门架前移式叉车是指作业时门架带动货叉前移，而货叉前移式叉车是指伸出到前轮之外叉取或放下货物，前移式叉车有两条前伸的支腿，支腿的作用是因为前移式叉车的这一特性，使货物重心在使得门架升高的同时支撑面内;货架带动货叉前移至前轮之外，再加上转向自动回中、转弯角度进行作业，保持叉车车身的稳定性成了高门架前移式叉车研发的技术难点。

高门架前移式叉车，融合了国际顶端技术和设计理念，以人机工程学为主导思想，采用全优设计工作效率和维修便捷等几大特点。让体积和自重不会增加很多，通过控制装置实现全套的交流控制系统电子转向驱动前移式叉车，刹车节能装置低噪音的控制特点，而且操作舒适，绿色节能。

4结束语

建立计算模式，对叉车门架进行分析。在空间坐标下的空坐标转换问题上进行叙述和推导。在此基础上，对于叉车门架有限元进行开发和设计，得到分析软件系统中相关的计算结果，为叉车门架的计算提供有效的方法和手段。智能化和有限元分析系统框架，包含了到节点划分、参数输入，单元刚度矩阵单元处理和再处理处技术，能够进行总体刚度矩阵的计算，经过位移计算和干端粒计算，最终得到了位移以及内力显示结果。

参考文献

[1]杭叉集团股份有限公司.前移式叉车：中国，CN201810342862.0[P].2018-10-02.

[2]杭叉集团股份有限公司.防止门架前后滑动的前移式叉车液压系统：中国，CN201810812859.0[P].2018-10-09.

[3]浙江加力智能科技有限公司.一种前移式自动推料叉车：中国，CN201810492953.2[P].2018-10-23.

[4]东莞市海默生电子有限公司.叉车LED前组合大灯：中国，CN201830083022.8[P].2018-10-12.

[5]深圳怡丰机器人科技有限公司.前移式叉车AGV：中国，CN201721779380.9[P].2018-07-17.