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如果將門(mén)架系統(tǒng)（包括門(mén)架、叉架、貨叉、起升液壓缸、鏈條等）當(dāng)成一個(gè)隔離體，那么當(dāng)貨物起升到最大高度、門(mén)架前傾到最大角度時(shí)其受力情況最為惡劣，外門(mén)架截面承受最大外力。雖然實(shí)際工作中很少會(huì)出現(xiàn)這種最危險(xiǎn)工況，但考慮到安全需要，需要把這種工況列入計(jì)算工況。
門(mén)架主要由內(nèi)、外門(mén)架和貨叉構(gòu)成。對(duì)于門(mén)架，鏈條兩端主要承受拉力，起升液壓缸的兩端主要承受壓力，為了減小計(jì)算量，可把鏈條和起升液壓缸去除，同時(shí)在鏈條和貨叉與門(mén)架鉸接的兩個(gè)部位對(duì)分析模型施加拉力，在液壓缸對(duì)外門(mén)架的支撐點(diǎn)對(duì)分析模型施加向上的支持力，在液壓缸底部與外門(mén)架的接觸處對(duì)分析模型施加壓力。另外，由于門(mén)架模型的對(duì)稱(chēng)性，為了盡可能減小計(jì)算規(guī)模，采用對(duì)稱(chēng)分析方法，即對(duì)模型的一半進(jìn)行有限元分析。用Pro/E 軟件建立的門(mén)架三維模型。
根據(jù)實(shí)際模型，可選擇板單元與實(shí)體單元混合劃分；或全部使用三維實(shí)體單元?jiǎng)澐��？紤]到個(gè)別零件板厚較大，不滿(mǎn)足板單元條件，這些零件只能按實(shí)體元分析，若使用板單元和體單元混合劃分，則可能由于兩種單元因自由度耦合而產(chǎn)生誤差，因此創(chuàng)建門(mén)架模型時(shí)，使用三維實(shí)體單元?jiǎng)澐�，為了提高�?jì)算精度，實(shí)體元網(wǎng)格劃分采用六面體網(wǎng)格劃分方式。本項(xiàng)目采用無(wú)縫連接的方式將門(mén)架 Pro/E 模型導(dǎo)入 ANSYS 中，劃分網(wǎng)格后的門(mén)架有限元模型，該模型共包含39522個(gè)單元和183832個(gè)節(jié)點(diǎn)。
把門(mén)架作為一個(gè)整體考慮，可把門(mén)架與前橋鉸接處作為一個(gè)固定鉸支座，在ANSYS 中可以 Cylindrical support 的形式施加載荷，門(mén)架與傾斜液壓缸鉸接處作為一個(gè)活動(dòng)鉸支座進(jìn)行約束，在 ANSYS中可以 Displacement 的形式約束門(mén)架與傾斜液壓缸鉸接處液壓缸方向的位移。
門(mén)架自身重力可以通過(guò)Standard earth gravity的形式施加。
已知載荷中心距為 500 mm，貨叉上的重物載荷可采用 Remote force形式施加，單個(gè)貨叉受力為：
滑輪與門(mén)架之間的摩擦為滾動(dòng)摩擦，鋼與鋼之間的滾動(dòng)摩擦系數(shù)為0.05，因此計(jì)算鏈條的拉力時(shí)可忽略滑輪的摩擦力。 計(jì)算得到貨叉架的體積為0.039 6 m3，因此單根鏈條拉力為：
單個(gè)滑輪承受鏈條的壓力為：
通過(guò)計(jì)算得內(nèi)門(mén)架體積為 0.024 8 m3，因此內(nèi)門(mén)架重力為：
單個(gè)起升液壓缸對(duì)內(nèi)門(mén)架的支持力為：
計(jì)算得出單個(gè)起升液壓缸的重力為 348 N，單個(gè)起升液壓缸對(duì)外門(mén)架的作用力為：
由于門(mén)架結(jié)構(gòu)和載荷與中心面對(duì)稱(chēng)，為了減小計(jì)算規(guī)模，本分析采用對(duì)稱(chēng)分析方法對(duì)門(mén)架系統(tǒng)進(jìn)行分析，由于只對(duì)模型的一半進(jìn)行分析，故施加于上述模型的載荷僅為整體載荷的一半。
該工況下貨叉架的應(yīng)力分布云圖，第四強(qiáng)度理論最大應(yīng)力值為 151.87 MPa，位于下方與貨叉接觸處。 貨叉架加強(qiáng)板為 Q235 鋼板，除貨叉架加強(qiáng)板外，其余門(mén)架零件材料均為 Q345 鋼板，Q345 的屈服應(yīng)力為 345 MPa，當(dāng)安全系數(shù)取 1.5 時(shí)，Q345 的許用應(yīng)力為 230 MPa，貨叉架加強(qiáng)板上的第四強(qiáng)度理論最大應(yīng)力值為 148.35 MPa，Q235 的許用應(yīng)力為 156.7 MPa。 內(nèi)門(mén)架應(yīng)力分布云圖，第四強(qiáng)度理論最大應(yīng)力值為 173.37 MPa，位于頂部滑輪與內(nèi)門(mén)架接觸處。 外門(mén)架應(yīng)力分布云圖，第四強(qiáng)度理論最大應(yīng)力值為 244.17 MPa，位于與內(nèi)門(mén)架滑輪接觸的外門(mén)架槽鋼面上。
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