郭磊+曹炳鑫

摘 要：门架作为叉车工作中的主要零部件，在叉车运输过程中运动极度频繁，其受力分布影响叉车的整体性能。作为主要运动受力部件滚轮与槽钢，其接触应力很大程度上影响门架性能。在实际应用中滚轮通常采用圆心在两端的圆弧修行方式改善接触应力。文章以诺力高门架叉车实际受力情况为例对叉车滚轮与槽钢的受力进行深刻的研究；采用对数函数曲线对滚轮母线进行修形，改善叉车滚轮与门架槽钢接触应力梯度与最大接触应力，提高了叉车整体稳定性。

关键词：叉车门架；接触应力；滚轮修形

1 概述

门架在工作过程中，滚轮与槽钢不停的做接触滚动.且由于工况相对较为恶劣，叉车门架在实际使用中会出现门架槽钢断裂工况，门架槽钢的断裂不仅会影响叉车工作效率且严重时可能威胁施工人员的生命安全。故对叉车门架槽钢断裂的深层次原因需要进一步研究。叉车门架槽钢与滚轮的接触应力作为影响叉车门架槽钢寿命的因素之一，其接触应力的梯度分布与应力幅值影响槽钢疲劳寿命，故研究降低滚轮与槽钢的接触应力与应力梯度分布成为提高叉车门架稳定性的研究重点。

门架滚轮与槽钢的接触属于典型的接触问题，接触模型中的“边缘效应”影响滚轮与槽钢之间的载荷的分布，从而影响叉车门架稳定性。故在叉车滚轮设计中引入凸度设计，能较好的解决滚轮与槽钢接触的“边缘效应”，降低接触应力提高门架稳定性。

2 滚动体母线修形原理与修形方式

滚子修形解决边缘效应的原理是将滚子与滚道接触产生的变形量与修形量相等，保证滚子变形后整个接触面变形均匀，不存由于变形不均而产生的应力梯度。

2.1 圆心在母线两端的圆弧修形

其中b为滚动体与滚道修形后接触区域的宽度。

3基于ANSYS的叉车门架接触应力分析

现阶段，企业在生产叉车门架滚轮时都采用两端圆弧修形，此方法加工成本相对较低，且能解决接触中的“边缘效应”。

在额定外载荷F=26503.4N作用下，滾轮与槽钢接触变形。在做有限元分析时去滚轮与槽钢接触模型的四分之一进行建模此模型能很好的节约计算时间与资源。

3.1 基于ANSYS两端圆弧修行滚轮槽钢接触应力分析

从分析结果我们可以看出：采用两端圆弧修形方式，滚轮与门架接触过程中存在的“边缘效应”消失，接触应力成梯度分布在母线上。修行后最大接触应力，最大接触应力为：72.8Mpa； 最大接触变形为0.00286mm。

3.2 两边对数函数滚轮母线修形

在长期轴承滚子修形的工程实践与研究中，发现采用对数函数修形相较于其他修形方式能在此基础上进一步降低接触应力与缓和应力梯度。故在滚子两端采用对数修形也常被用于工程实践中。

3.2.1 对数函数修形量的确定

从仿真分析结果可以得出结论：相对于采用两端圆弧修形方式，采用两端对数函数修形的情况下，最大接触应力下降为：64.9Mpa；最大接触变形下降为0.00267mm，且应力梯度得到一定程度缓和。

4 结束语

本文介绍了工程中常用的两种滚轮修形方法，本文通过对比两端圆弧修形与两端对数函数曲线修形后对叉车滚轮接触应力与应变的分布影响；发现对数函数修形较于圆弧修形能更加降低接触应力的梯度与最大接触应力，对实际滚轮滚道的工程加工有一定指导意义。

参考文献

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作者简介：郭磊（1989-），男，江西省南昌市人。