浅谈叉车主体结构模态与减振设计

张永根

（杭叉集团股份有限公司，浙江 杭州 311305）

1 叉车的主体结构模态分析

1.1 模态的参数辨识应用

模态的参数应用辨识可以通过建立数学模型来实现，数学模型的应用之广泛，为参数研究以及模态的分析都提供了很大的帮助。首先，需要建立一个合适的数学模型，前提是要与实际情况相吻合，并且尽量是好理解的、容易演算的，这对后期的模态分析有很大的作用。再就是需要根据实际情况来激励假定模型的运算，因为模型是理想化的情况，只有结合实际情况才能赋予模型以实际意义，可以更好地使用数学模型。再就是需要根据实际情况进行比较，比较选定的数学模型与实际情况的差距，以此更好地完善数学模型，使得其误差降到最小。与此同时，在运算过程中，还可以应用一些专业的方程和辨识办法，例如，振动微分方程，导纳圆辨识法以及最小二乘迭代法等。

1.2 模态测试系统

建立好了数学模型，下一步工作就是要进行实际操作的测试，这一步骤是必不可少的，也是检验前期工作的重要步骤。模态测试是一个完整的系统，需要完整的步骤协调操作才能完成。首先，需要确定好测试方案，这是所有工作顺利完成的前提，测试方案其中包括应用原理、如何操作、需要的零件、设备以及人员工作分配，为正式的测试工作的开展做好了铺垫。准备工作完成后，就需要进一步根据前期做好的实验测试方案进行测试系统的组装，这一步骤的要求很高，为了更好的实验效果，更好地接近实际的作业情况，这一步骤需要很高的精度要求，对相关的组建安装人员的要求也很高，这些都有利于接近理想化状态，进一步保证测试完整。测试系统组建好后，要进行尽可能的多次规范实验，这样可以避免偶然性，并严格按照测试方案来操作，使得测试数据更加真实有效。最终采集相关的实验测试数据，保持严谨性，并对所采集的实验数据进行数据分析、归纳整理，使得整个测试阶段的结果可以更容易地被人们接受。在整个过程中，为提高数据测试精确性，需要一些专业性的办法和原理技术，例如，应用锤击法、Maxwell 互异性原理等。

1.3 车架模态测试

在整个叉车的主体结构中，叉车车架占据主体结构的主要部分，因此，叉车的主体结构模态少不了的就是对车架的模态测试。车架对于叉车的作用是重大的，起支持稳固的作用，如果一个叉车没有车架，就相当于人没有了躯干，会散落一团，所以，车架的模态测试是必不可少的。车架的模态测试根据实际情况还原支撑状态，为保持稳定性，需要使得整个车架的受力均匀，因此，需要整个对车架进行全方位的测试，从前到后，从左到右，都需要检测到。只有这样，才可以得出完整的车架频率响应。然后，便可以进行进一步的工作，继续进行试验模态分析。除了车架之外，还有一些细节的振动频率需要测试，例如，后围板和挡泥板上下摆阵等部分，只有规范测量步骤，完善测量技术，进一步按照要求测量出各个重要部分的固有频率，才可以更好地分析振动数据，并提出更合适的减振技术办法。从测量数据来看，挡泥板和局部振动的体现是很明显的，因此，在减振工作中，可以对其进行重点研究，并提出有针对性的减振解决办法。

2 叉车主体结构减振设计

2.1 主体结构优化办法

叉车的减振需要从叉车的主体入手，再加上上文的具体的实验模态分析步骤，以及通过实验得出的较为精确的实验数据，这样就可以根据实际情况对叉车进行具体的减振技术的改进。本文的减振技术是从大主体入手，在保持其他性能的优化稳定的情况下，对整个叉车的动力系统进行相应质量等的参数的有效的改动，进一步提出减振设计。结合上文的实验数据，进行相应的改动后，还要检查改动效果是不是符合当前的预期，是不是可以达到一开始的减振需要，所以，需要进行进一步的检测的后期工作，可以根据刚度矩阵和系统质量矩阵进行判断，再加上相关方程的计算，会提高相应的判断精度，从而更好地判断是否达到预期所期盼的效果。

再从上文所提到的车架的模态分析中实际的实验数据可以得出，在叉车的后围板和挡泥板的振动频率相对于整体来说是比较突出的，影响了整个叉车的振动频率，因此，需要对叉车的后围板和挡泥板进行针对性的减振技术改进，进行重点减振。根据具体的实验数据，对叉车的前后几个重要的测定刚度进行多次反复的测试，又因为在实际的实验过程中发现，刚度的加强效果在左右两个方向上是比较突出的，所以根据实验数据来看，后围板和挡泥板的振动是可以不共振的，这样看来，就大大减少了振动所带来的危害，并且一些固有的频率可以被消除，因此，这个实验方案就对减振效果有了实效性的帮助，可以帮助有效减振。

除此之外，叉车主体结构的减振也需要进行加固，减振效果也需要进一步地验证其有效可行性。因为后围板和挡泥板是重点的减振部分，所以，我们可以对这两个部分的减振进行进一步的检测，通过劲筋的使用，可以有效地保护叉车的主体结构不受伤害。

2.2 优化后的振动测试

叉车的减振不能只靠优化后的简单操作维持，叉车的减振需要的是长久的效果，所以在这个过程中，叉车的优化需要后期的振动测试。这一步骤不能摆脱先前的优化操作，需要在之前的优化操作基础上进行进一步的检验，因为叉车的后围板部分和挡泥板部分是具体的减振部分，因此，保持单一变量的实验原则，需要保持除了后围板部分和挡泥板部分两部分不同之外的其他部分都与原来测试的叉车保持完全一致，只有这样，才可以更精确地完成测试结果。在检测结果之后，确实发现了许多变化。首先，是护顶部分的振动频率降低，并且其周围的部分的振动频率也有明显的降低效果，并且减振效果明显，驾驶员反映可以明显地感受到变化。除此之外，护顶架的振动频率的减少还包括其振动峰值的降低，这就从另一方面证明了减振效果，再加上振动频率不符，共振效果有明显的降低甚至于消失。再从驾驶员角度分析，很大程度上提高了叉车的舒适度，大大提高了叉车的减振性能，从而从另一方面提高了作业效率。总的来说，叉车的减振效果还是比较明显的，并且叉车的舒适度也有了很大的改变。

3 结语

综上所述，本文所研究的叉车的主体结构模态和减振设计是有实际的价值意义的，并且通过一步步的操作步骤，最终实现了叉车的减振设计，帮助叉车有效实现了减振。随着叉车的不断普及，以及叉车在人们日常生活中的应用变得越来越广泛，带给人们在物流方面的便利越来越多，减少了许多人力物力，但在其中存在的振动问题，使得叉车的平均使用寿命受到了威胁，再根据实际的实验操作结果来看，我们可以得出，叉车的后围板和挡泥板是比较突出的振动部位，并根据具体的实验结果进行了针对性检测，后来所证明的后围板和挡泥板两部分的振动频率降低后，会很有效地降低整体的振动效果，达到初期的减振效果，证明了整个实验所具备的实验价值。因此，从整体来看，这个实验是具有实际的操作价值以及现实意义的。叉车的减振工作是必不可少的，可以有效地提高作业效果，改进叉车的相关性能，帮助叉车产业更上一层楼，为我国叉车产业摆脱低端市场、进军高端市场做铺垫，本文的研究为其提供了参考。