基于Ansys的滚柱式货叉滚柱承载特性分析

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图3 滚柱式货叉包络线示意图1.2 滚柱式货叉的工作原理滚柱式货叉主要通过上下两排滚柱对滚实现无托盘单元物资的快速装卸作业。装卸作业 时，下排滚柱与地面接触，在地面摩擦力作用下，下排滚柱转动，同时带动上排滚柱反方向转动。与此同时，上排滚柱与物资底面接触，在摩擦力作用下上排滚柱可以将物资 拉上”或 推下”货叉水平段，如图 4所示。由于上下两排滚柱的线速度相同，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，从而实现无托盘单元物资的快速装卸作业。

- - (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 自重作用下，相对货叉水平段下落-定的距离，上排滚柱顶端低于货叉上表面。此时，货叉主梁承载物资重力，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。

图5 滚柱式货叉升降作业原理2 滚柱承载特性分析本文采用 SolidWorks软件创建滚柱承载的三维《起重运输机械》 2013 (7)模型，采用大型通用有限元分析软件 Ansys对滚柱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-，故均对其中直径最孝受载最严重的滚柱和滚柱轴进行计算分析。

作用在滚柱上的外载荷：每个滚柱受到向下的载荷为833 N，下侧滚柱作用在上侧滚柱的支撑载荷为590 N，所有载荷均布在接触面上；2)支撑力；3)摩擦力，根据滚柱和滚柱轴材料的物理属性可知，摩擦因数取0.15较合适。约束包括作用在滚柱轴两端的约束以及滚柱和滚柱轴之间的接触摩擦。

为保证有限元计算的精度，采用 Solid 45单元对模 型 进行 结构 离 散，形 成 48 353个单 元，71 187个节点，如图6b所示。

(b)(a)载荷和约束示意图 (b)结构离散示意图图6 滚柱和滚柱轴组合模型的边界条件示意图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，均选择直径最孝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。

表 1 材料力学特·眭参数弹性模量/ 密度/ 屈服强度/ 材料名称 泊松比GPa (kg·m ) MPaPPS 42.5 0.25 1 350 22045号钢 209 0.27 7 890 355- 53 -