剪叉式液壓升降平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與核心技術(shù)研究

李岱宗

（天津深之藍(lán)海洋設(shè)備科技有限公司，天津 300457）

從現(xiàn)今的科技裝備的發(fā)展趨勢(shì)看,剪叉式液壓升降平臺(tái)信息化專業(yè)化發(fā)展是大勢(shì)所趨。市面上的專用剪叉式液壓升降平臺(tái)品種不斷推陳出新,產(chǎn)品以其特有的機(jī)械結(jié)構(gòu)緊湊，承受負(fù)載質(zhì)量大和系統(tǒng)控制簡(jiǎn)單等特點(diǎn),受到了廣大用戶的青睞。在當(dāng)代生產(chǎn)制造、物流運(yùn)輸、大型設(shè)備的制造與維護(hù)中得到了廣泛應(yīng)用。隨著國(guó)內(nèi)和國(guó)際市場(chǎng)的不斷深化,如何滿足各種工作需要并繼而研發(fā)出能滿足各種工作環(huán)境的新型設(shè)備，成為不可避免的問題。該產(chǎn)品對(duì)剪叉式液壓升降平臺(tái)的支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),對(duì)升降方式等進(jìn)行了優(yōu)化,使其性能得到了進(jìn)一步改進(jìn)和提升。對(duì)于剪叉式液壓升降平臺(tái)而言，剪叉臂是其結(jié)構(gòu)組成部分中的關(guān)重件。因此，在進(jìn)行剪叉式液壓升降平臺(tái)設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)升降平臺(tái)機(jī)構(gòu)中剪叉臂的力學(xué)性能進(jìn)行充分的分析和研究，以確保其在整個(gè)工作過程中具有較高的可靠性。

1 剪叉式液壓升降平臺(tái)的基本參數(shù)及結(jié)構(gòu)

此文中所研究的剪叉式液壓升降平臺(tái)主要應(yīng)用于鋼板廠鋼板上料生產(chǎn)過程中。在鋼板上料生產(chǎn)過程中，需要升降平臺(tái)隨著上料過程進(jìn)給式舉升和下降，否則，會(huì)影響鋼板剪切和折彎等生產(chǎn)過程的效果并影響產(chǎn)品質(zhì)量。升降平臺(tái)的基本參數(shù)如下：平臺(tái)最大舉升載荷為50KN，平臺(tái)最小舉升高度為0.4 米，平臺(tái)最大升降高度為1 米，升降平臺(tái)尺寸約為1.5 米×1 米。

圖1 升降平臺(tái)基本結(jié)構(gòu)

升降平臺(tái)基本結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

對(duì)剪叉式液壓升降平臺(tái)交叉臂的力學(xué)特性進(jìn)行充分研究，以確保其在整個(gè)工作過程中具有較高的可靠性。

2 剪叉式液壓升降平臺(tái)有限元仿真分析

由于剪叉式升降平臺(tái)動(dòng)力源的分類不同，本文僅對(duì)液壓驅(qū)動(dòng)的剪叉式升降平臺(tái)進(jìn)行有限元仿真模擬分析，并對(duì)其在工作過程中剪叉臂的強(qiáng)度進(jìn)行仿真研究。為確保剪叉式升降平臺(tái)在極限工作狀態(tài)下能夠符合使用要求并達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn)，本文通過對(duì)剪叉臂極限狀態(tài)下的受力情況進(jìn)行仿真分析并校核。

2.1 有限元仿真分析前處理

升降平臺(tái)剪叉臂的材料為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235B，因?yàn)樵谏灯脚_(tái)整體結(jié)構(gòu)中剪叉臂結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，所以在有限元分析模塊中直接對(duì)其進(jìn)行建模，并采用Solidworks 軟件中有限元分析模塊Simulation 對(duì)其進(jìn)行網(wǎng)格劃分和加載受力。為使剪叉臂模型簡(jiǎn)化，考慮剪叉臂的極限受力狀態(tài)，令剪叉臂鉸接處和一端都加固定約束，在剪叉臂另一端施加垂直于剪叉臂的負(fù)載，然后，進(jìn)行網(wǎng)格劃分。

2.2 有限元仿真結(jié)果校核

剪叉臂在有限元模塊仿真過程中的位移云圖，如圖2 所示。從圖中可以看出，剪叉臂的最大變形發(fā)生在其與工作臺(tái)連接的鉸接孔處，且其形變位移沿坐標(biāo)軸y方向大小約為0.69mm,剪叉臂的應(yīng)力云圖，如圖3 所示，從圖中可以看出，剪叉臂的最大應(yīng)力出現(xiàn)在其與滑塊連接的鉸接孔處，且其最大應(yīng)力值約為70MPa，因此，剪叉臂在極限狀態(tài)下所受的最大應(yīng)力遠(yuǎn)小于結(jié)構(gòu)鋼Q235B 的屈服應(yīng)力值235MPa,因此，剪叉臂在剛度和強(qiáng)度方面滿足要求。

圖2 剪叉臂位移云圖

圖3 剪叉臂應(yīng)力云圖

3 對(duì)仿真分析結(jié)果的總結(jié)

本文主要介紹了剪叉式液壓驅(qū)動(dòng)單層升降平臺(tái)的基本結(jié)構(gòu)組成及工作特點(diǎn)，并對(duì)其在極限工作狀態(tài)下的受力情況進(jìn)行了有限元分析。

為確保剪叉式液壓升降平臺(tái)在極限狀態(tài)下能夠安全地工作，通過Solidworks 軟件中有限元分析模塊Simulation 對(duì)剪叉臂的受力情況進(jìn)行了仿真分析。從結(jié)果來看，剪叉式液壓升降平臺(tái)的剛度和強(qiáng)度滿足要求。此次對(duì)剪叉式液壓升降平臺(tái)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，提升了液壓升降平臺(tái)的可靠性，降低了使用功耗并且提高了生產(chǎn)效率，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)具有實(shí)際效益及工程價(jià)值。本項(xiàng)目產(chǎn)品具有結(jié)構(gòu)合理,運(yùn)輸及存放方便,起降平穩(wěn)、安全、可靠等特點(diǎn)。