淺析2-3.5t整體式驅(qū)動橋體

徐鑫烽

摘要：通過經(jīng)典力學(xué)分析2-3.5t驅(qū)動橋的受力情況，并利用有限元分析對比套管式驅(qū)動橋與整體式驅(qū)動橋，分析優(yōu)劣。

關(guān)鍵詞：套管式;整體式;驅(qū)動橋

近年來，隨著國家經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，工業(yè)化水平的不斷提高，叉車市場也迎來了春天。生產(chǎn)車間內(nèi)零部件的搬運(yùn)、貨運(yùn)碼頭的集裝箱吊裝、高溫熔爐物料的推送，叉車產(chǎn)品出現(xiàn)在各個生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，不再局限于貨物搬運(yùn)。而隨著叉車使用范圍的擴(kuò)大，產(chǎn)品數(shù)量的提高，對叉車的性能要求也不斷提升。在叉車的分類中，一般按噸位分為1-1.5t，2-3.5t，4-小5t等等，其中又以2-3.5t叉車使用的比例最大。

驅(qū)動橋處于傳動系統(tǒng)末端，它的任務(wù)是改變由原動機(jī)傳來的轉(zhuǎn)矩大小和方向，并將它協(xié)調(diào)地傳給左右驅(qū)動輪，承受重力和其他外力，屬于行走支承系統(tǒng)的部分[1]。而橋體作為驅(qū)動橋的核心零部件，其性能又尤為重要?，F(xiàn)今叉車采用的非斷開式驅(qū)動橋橋體多為套管壓裝式橋體和整體鑄造式橋體兩種。下面用經(jīng)典力學(xué)理論結(jié)合有限元分析的方法，對兩種橋體進(jìn)行對比。

一、驅(qū)動橋橋體結(jié)構(gòu)對比分析

2-3.5t套管壓裝式驅(qū)動橋和整體鑄造式驅(qū)動橋，兩種橋最大的區(qū)別在內(nèi)軸承處，前者套管壓裝式橋體分為一個橋體和兩根套管兩部分，而后者整體鑄造式橋體只包括一個橋體。從生產(chǎn)工藝來說，前者需模具鑄造出橋體后將套管壓裝進(jìn)去并固定，再進(jìn)行精加工，而后者只需鑄造出橋體即可進(jìn)行精加工，減少了多道工序。從質(zhì)量上來說，前者橋體與套管之間是壓裝關(guān)系，存在漏油的隱患，而后者整體鑄造，不存在這個問題。

二、經(jīng)典力學(xué)分析

對驅(qū)動橋進(jìn)行受力分析，其主要受力有三種：

1、垂直力

驅(qū)動橋受到的垂直力主要有：整車重量通過扇形板施加的向下力，作用在扇形板安裝處;地面通過輪胎傳來的反作用力，作用在內(nèi)軸承安裝處。

2、縱向力

當(dāng)叉車以最大牽引力起步或者在緊急制動狀態(tài)時(shí)，驅(qū)動橋受到最大的縱向力。最大牽引力和制動力通過扇形板作用到橋體上。

3、側(cè)向力

當(dāng)叉車處于側(cè)滑的臨界狀態(tài)時(shí)，叉車受到最大的側(cè)向力。此時(shí)地面對車輪的側(cè)向反作用力通過輪轂作用到橋體內(nèi)軸承安裝處。

通過以上三種力的分析可以看出橋體的主要受力部分在內(nèi)軸承安裝處與扇形板安裝處。而整體式驅(qū)動橋體與套管壓裝式驅(qū)動橋體的主要區(qū)別就是套管安裝方式，即內(nèi)軸承安裝處，故需對側(cè)滑狀態(tài)的內(nèi)軸承安裝處進(jìn)行受力分析。

側(cè)滑狀態(tài)下橋體受力簡圖如下：

如上圖，當(dāng)叉車處于滿載高速轉(zhuǎn)彎時(shí)，最接近側(cè)滑工況。此時(shí)內(nèi)軸承上有向上作用到橋體上的支撐力F1，同時(shí)受到側(cè)向力F2向內(nèi)作用到橋體上，并產(chǎn)生彎矩M2。計(jì)算如下：

M2（側(cè)滑）= F2×r? ? ? τ1=

其中r為驅(qū)動橋輪胎動力半徑;σ2為F2產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力;W2為內(nèi)軸承受力面的抗彎截面模量;S1為內(nèi)軸承受力面的面積;τ1? 為內(nèi)軸承受力面上F1產(chǎn)生的剪應(yīng)力。

按照第四理論強(qiáng)度，內(nèi)軸承受力面受到的總應(yīng)力為：σ合=

三、驅(qū)動橋橋體有限元分析

在載荷工況相同的狀態(tài)下，利用三維軟件分別對兩種橋體進(jìn)行有限元應(yīng)力分析。定義橋體物理量如下：

整體鑄造式驅(qū)動橋在內(nèi)軸承處的應(yīng)力梯度更小，這得益于結(jié)構(gòu)變化，可增大內(nèi)軸承的尺寸和增加油封座結(jié)構(gòu)。從上表能看出相同條件下，整體鑄造式驅(qū)動橋體內(nèi)軸承安裝處最大應(yīng)力減小了將近20%，大大提高了安全系數(shù)。

三、總結(jié)

套管壓裝式橋體不但生產(chǎn)時(shí)工序復(fù)雜，而且套管與橋體接觸的地方常常出現(xiàn)漏油現(xiàn)象，影響著叉車的生產(chǎn)效率和使用壽命。

整體式橋殼省卻了套管壓裝工序，克服套管處漏油隱患。同時(shí)具有良好的切削加工性能，成熟的鐵模覆砂鑄造工藝能很好的保證橋殼的內(nèi)外在質(zhì)量。擁有著比套管壓裝式橋體更小的應(yīng)力梯度，使得整橋的安全系數(shù)更加高。

參考文獻(xiàn)

[1] 陸植 《叉車設(shè)計(jì)》 太原重型機(jī)械學(xué)院編