叉车工作装置强度和刚度的有限元分析

邱伟星

（福建省特种设备检验研究院龙岩分院，福建 龙岩 364012）

叉车是应用广泛的流动式物料搬运机械，其工作装置包括货叉、内门架和外门架[1]，是叉车作业时的执行结构。工作时，起升油缸使内门架沿着外门架内移动，内门架通过货叉架带动货物上下运动，工作装置承受各种载荷，为了保障叉车工作安全稳定，必须对其强度和刚度进行校核。

基于有限元软件，对最恶劣工况下的工作装置关键零部件进行静力学分析，得到工作装置各部分的应力、应变和位移，根据相关标准对其强度和刚度进行校核，为叉车安全运行提供详实可靠的设计参考。

1 几何模型的建立和材料参数确定

1.1 三维模型的建立

为减少计算量、缩短ANSYS软件分析时间，对分析结果影响不大的叉车工作装置各处的倒角和圆角进行省略，基于三维软件平台Solidwork2016对其进行三维建模，如图1所示。

图1 几何模型

1.2 各部件材料参数

叉车工作装置主要由货叉、内外门架、货叉架等组成，其中货叉材料为40Cr，内外门架材料为Q345，货叉架材料为Q235。采用文献[2]中的材料参数，如表1所示。

表1 力学性能参数

2 建立有限元模型

2.1 计算工况的确定

叉车工作时有运输工况和高位堆码（堆垛）工况，根据实际情况，将门架满载且垂直起升至最大高度作为计算工况。

2.2 有限元模型

由于叉车工作装置结构的几何特征有些比较规则，有些不规则，为提高计算精度，文中采用实体单元Solid186和Solid187对其进行网格划分：Solid186是三维20 节点的六面体块状单元，Solid187 是三维10节点的高阶四面体单元[2]。……