某3吨柴油叉车怠速振动大的分析.pdf

第 6 卷 第 1 期2023 年 2 月Vol.6 No.1Feb.2023西部特种设备WESTERN SPECIAL EQUIPMENT某 3 吨柴油叉车怠速振动大的分析万伟（凯傲宝骊(江苏)叉车有限公司江苏泰州214500）摘 要：对某 3 吨柴油叉车的固有频率分别进行模型的有限元模态分析、整车振动加速度测试，发现怠速时车体的固有频率与发动机的激振频率不存在共振，设计的发动机和车架之间连接减振垫的隔震效果差是导致该 3 吨柴油叉车怠速时振动大的原因。关键词：柴油叉车；振动测试；模态分析中图分类号：TH242 文献标志码：B 文章编号：2096-4765（2023）01-021-004Vibration Analysis of a 3-ton Diesel ForkliftWan Wei(KION Baoli(Jiangsu)Forklift Co.,Ltd.,Taizhou Jiangsu 214500)Abstract:The finite element modal analysis of the model and the vibration bench test of a 3-ton diesel forklift were carried out.It is found that there is no resonance between the natural frequency of the vehicle body and the excitation frequency of the engine at idle speed,and the poor vibration isolation effect of the damping pad connected between the engine and the frame is the reason for the large vibration of the 3-ton diesel forklift at idle speed.Keywords:Diesel forklift;Vibration test;Modal analysis收稿日期：2022-11-25 作者简介：万伟（1989），男，学士，工程师，主要从事平衡重叉车的研发工作。引言为进一步优化柴油叉车的性能和成本，对某3 吨柴油平衡重叉车进行了发动机替换设计，在样车试制过程中发现车体怠速时振动较大、抖动明显，尤其是车架和护顶架。在对 4 台试制样车进行整车的实际固有频率测试和有限元结构模态分析计算固有频率测试后，发现怠速时发动机与车体之间不存在共振，发动机与车体之间的减振垫隔震效果差是导致该 3 吨柴油叉车车体和护顶架抖动过大的原因。1 有限元模态分析使用 UG 软件建立车体模型，应用 ANSYS 软件平台建立了 3 吨柴油叉车车体的有限元模型。为了简化有限元计算模型，根据有限元的特点对车体结构上的细小结构特征忽略处理，同时对车222023 年 2 月西 部 特 种 设 备体上所承受的作用力均以集中力的形式施加于受力点上。坐标系采用右手笛卡儿直角坐标系，即以叉车驱动桥或桥壳中心为原点，取平衡重叉车前进方向为 X 轴、平衡重叉车横置方向为 Y 轴、平衡重叉车垂直于水平地面方向为 Z 轴，如图 1 所示。图 1 有限元计算模型车 体 所 用 受 力 结 构 材 料 分 为 Q235B 和Q355D。有限元模型完成后，该 3 吨柴油叉车的车体经过有限元建模后共 327 771 个单元，546 624 个节点，网格尺寸为 8 mm，如图 2 所示。图 2 建模后的有限元模型在模态分析中创建了多位置不同方向的模态分析，经过求解分析，取分析结果中的前 9 阶模态分析结果并进行模态扩展，得出的固有频率如表 1 所示。表 1 模态分析的固有频率内燃叉车工作的振动来源是发动机，该3 吨柴油叉车使用的柴油发动机怠速转速为800 r/min，换算出柴油发动机激振频率约为26.6 Hz。柴油发动机怠速时，激振频率和车体模态分析的所有阶次的固有频率没有重叠或者很相近的，所以，根据有限元模态分析的结果可以发现，该 3吨柴油叉车柴油发动机和车体之间没有发生共振。2 实车震动测试为了进一步验证车体怠速时震动大的原因，将 4 台试制车辆进行了全转速下震动加速度值测试。测试前对所有可见及可能存在的部位安装了监测传感器。传感器位置分别为方向盘、仪表架、制动踏板、地板、座椅基座、左右灯架、前板、发动机支座（左上、左下、右上、右下）、挡泥板（左、右）和驱动桥（左、右），如图 3 所示。经测试得出4台测试车辆彩图趋势大致相同，主要能量在 2 阶及 4 阶，如图 4 所示。车辆在怠速阶段，27 Hz、50 Hz 左右大都会有一条竖线，模态固有频率/HzMode 1 OHG Ty5.6Mode 2 OHG Ty/Chassis Rx7.2Mode 3 OHG Engine support Tz14.3Mode 4 Chassis Ry16.1Mode 5 Chassis Rx17.4Mode 6 OHG Tx22.9Mode 7 OHG Rz23.1Mode 8 OHG Rz/Chassis Rz29.6Mode 9 OHG Rz/Chassis Rz35.2Mode 9 OHG Rz/Chassis Rz35.2Inertia,IxxIyyIzzInertia,IxxIyyIzzInertia,IxxIyyIzzInertia,IxxIyyIzzIxyIyzIzxIxyIyzIzxIxyIyzIzxIxyIyzIzx7998.13077.8162.250000.140000.230000.2800.8400.8600.400000.380000.51451.6.71122.5.4-2.3252.-5.1.1-32546.3.4-33.-140.343.第 6 卷 第 1 期23图 3 传感器安装位置表现为在怠速时车辆会有抖动现象。实车震动测试结果与模态分析结果不同，而发动机和车体之间的连接为减震垫，我们再次进行了测试，单独对发动机机脚减震前后位置在各转速下的震动值和频率分布进行了测试，如图 5所示。根据柴油发动机机脚减震前后位置在各转速下的震动值和频率分布图，我们可以发现从减震前后对比来看，减震垫隔振小于 10，效果差。万伟：某 3 吨柴油叉车怠速振动大的分析图 4 测试车辆彩图图 5 发动机机脚减震前后位置（在各转速下的震动值和频率分布图）+Z steer wheel Baoli/hangcha/outside_0t_1+Z steer wheel Baoli/L_CN4/outside_0t_1+Z steer wheel Baoli/1233/outside_0t_1+Z steer wheel Baoli/N_CN4/outside_0t_11/min1/min1/min1/minggggHzHzHz1/min1/minggHz2 5002 0001 5001 0002 5002 0001 5001 00065432102.52.01.51.00.50.02 5002 0001 5001 0001 3001 2001 1001 0009008007000.300.250.200.150.100.050.300.250.200.150.100.050.300.250.200.150.100.050.300.250.200.150.100.050501001502000501001502000501001502000501001502001 0001 5002 0002 5001 0001 5002 0002 500-Z support R up Baoli/L-CN3_new chassis_668/engine_0t_1-Z support R up Baoli/L-CN3_new chassis_669/engine_0t_1-Z support R up Baoli/L-CN3_new chassis_681/engine_0t idle 700_1-Z supportR up Baoli/L-CN3_old chassis_553/engine_0t_1-Z support R up Baoli/L-CN3_old chassis_554/engine_0t_1-Z support R up Baoli/L-CN3_old chassis_713/engine_0t_1-Z support R down Baoli/L-CN3_new chassis_668/engine_0t_1-Z support R down Baoli/L-CN3_new chassis_669/engine_0t_1-Z support R down Baoli/L-CN3_ new chassis_681/engine_0t_ jdle 700_1-Z support R down Baoli/L-CN3_old chassis_553/engine_0t_1-Z support R down Baoli/L-CN3_old chassis_554/engine_0t_1-Z support R.down Baoli/L-CN3_old chassis_713/engine_0t_1减震前减震后242023 年 2 月西 部 特 种 设 备3 结语经过对该 3 吨柴油叉车全转速下震动加速度值测试、柴油发动机机脚减震前后位置在各转速下的震动值和频率分布测试，初步认为：发动机与车体之间的减震垫隔震效果欠佳是导致该 3 吨柴油叉车车体和护顶架抖动过大的原因。下一步将对柴油发动机减震垫进行重新设计选型，并装车测试验证隔震效果。参考文献 戚海勇.某型号内燃叉车车架振动分析及优化 D.杭州：浙江大学，2017.万波.内燃叉车人因舒适性优化研究 D.杭州：浙江大学，2020.童水光,苗嘉智,童哲铭，等.内燃叉车车架静动特性有限元分析及优化 J.浙江大学学报(工学版），2019，53（09）：1637-1646.李宽，刘夫云.内燃叉车振动仿真及动力总成悬置优化 J.桂林电子科技大学学报，2017，37（04）：322-326.1234近期，社会上出现不法单位及个人，盗用本刊名义征收稿件并索取版面费或者进行广告招商并收取广告费用，这种行为严重侵害了本刊的良好声誉及合法权益。为此，西部特种设备郑重声明：本刊由四川科学技术出版社有限公司、四川省特种设备检验研究院联合主办，由四川科学技术出版社有限公司出版。本刊从未收取任何形式的版面费，所有稿件都是通过正规渠道（西部特种设备杂志投稿邮箱：）接收。另外，本刊所有广告招商由四川省特种设备检验研究院委派专职人员负责，广告费用标准由四川省特种设备检验研究院明文规定，请广大作者和广告赞助企业注意识别，以免给您带来不必要的损失。如有疑问，欢迎来电垂询。投稿咨询电话：[phone]；广告咨询电话：[phone]。西部特种设备编辑部声 明