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基于Ansys的滚柱式货叉滚柱承载特性分析
余所有滚柱均采用高强度工程塑料聚苯硫醚 模型,采用大型通用有限元分析软件Ansys对滚柱
(PPS)。 的承载特性进行计算分析 。
2.1 边界条件处理
综合考虑各种载荷作用,分别对金属滚柱、
聚苯硫醚滚柱和滚柱轴组合进行承载特性分析。
为使计算模型更接近实际,对滚柱和滚柱轴组合
建模 。由于金属滚柱和聚苯硫醚滚柱直径不统一,
图3 滚柱式货叉包络线示意图 故均对其 中直径最小、受载最严重的滚柱和滚柱
轴进行计算分析。
1.2 滚柱式货叉的工作原理 图6a所示为滚柱正面和侧面视图的边界条件。
滚柱式货叉主要通过上下两排滚柱对滚实现 作用在滚柱上的外载荷:每个滚柱受到向下的载荷
无托盘单元物资的快速装卸作业。装卸作业 时, 为833N,下侧滚柱作用在上侧滚柱的支撑载荷为
下排滚柱与地面接触,在地面摩擦力作用下,下 590N,所有载荷均布在接触面上;2)支撑力;3)
排滚柱转动,同时带动上排滚柱反方 向转动。与 摩擦力,根据滚柱和滚柱轴材料的物理属性可知,
此同时,上排滚柱与物资底面接触,在摩擦力作 摩擦因数取0.15较合适。约束包括作用在滚柱轴两
用下上排滚柱可以将物资 “拉上”或 “推下”货 端的约束以及滚柱和滚柱轴之间的接触摩擦。
叉水平段,如图4所示 。由于上下两排滚柱的线 为保证有限元计算的精度,采用Solid45单元
对模 型进行 结构 离 散 ,形 成 48353个单 元,
速度相同,理论上可以实现物资相对于地面保持
静止不动,货叉可 以顺利完成进叉或抽叉动作, 71187个节点,如图6b所示 。
从而实现无托盘单元物资的快速装卸作业。
一 一
(b)
(a)叉装作业 (b)卸载作业
图4 滚柱式货又装卸作业原理
当滚柱式货叉进行升降作业时,滚柱组在 自重 (b)
作用下,相对货叉水平段下落一定的距离,上排滚
(a)载荷和约束示意图 (b)结构离散示意图
柱顶端低于货叉上表面。此时,货叉主梁承载物资 图6 滚柱和滚柱轴组合模型的边界条件示意图
重力,滚柱组不参与承载,因此可以有效降低滚柱
组的负荷,防止滚柱组变形卡滞 ,如图5所示。 2.2 工况分析
分别对两种材质的滚柱与滚柱轴组合进行计
算分析。两种工况下,均选择直径最小、受载最
严重的滚柱组合进行分析 。有限元分析涉及材料
的力学特性如表 1所示 。
图5 滚柱式货叉升降作业原理
表 1 材料力学特眭·参数
材料名称 弹性模量 /泊松
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