淺析2-3.5t整體式驅動橋體

徐鑫烽

摘要：通過經典力學分析2-3.5t驅動橋的受力情況，并利用有限元分析對比套管式驅動橋與整體式驅動橋，分析優劣。

關鍵詞：套管式;整體式;驅動橋

近年來，隨著國家經濟的快速發展，工業化水平的不斷提高，叉車市場也迎來了春天。生產車間內零部件的搬運、貨運碼頭的集裝箱吊裝、高溫熔爐物料的推送，叉車產品出現在各個生產經濟領域，不再局限于貨物搬運。而隨著叉車使用范圍的擴大，產品數量的提高，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。

驅動橋處于傳動系統末端，它的任務是改變由原動機傳來的轉矩大小和方向，并將它協調地傳給左右驅動輪，承受重力和其他外力，屬于行走支承系統的部分[1]。而橋體作為驅動橋的核心零部件，其性能又尤為重要。現今叉車采用的非斷開式驅動橋橋體多為套管壓裝式橋體和整體鑄造式橋體兩種。下面用經典力學理論結合有限元分析的方法，對兩種橋體進行對比。

一、驅動橋橋體結構對比分析

2-3.5t套管壓裝式驅動橋和整體鑄造式驅動橋，兩種橋最大的區別在內軸承處，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。從生產工藝來說，前者需模具鑄造出橋體后將套管壓裝進去并固定，再進行精加工，而后者只需鑄造出橋體即可進行精加工，減少了多道工序。從質量上來說，前者橋體與套管之間是壓裝關系，存在漏油的隱患，而后者整體鑄造，不存在這個問題。

二、經典力學分析

對驅動橋進行受力分析，其主要受力有三種：

1、垂直力

驅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，作用在內軸承安裝處。

2、縱向力

當叉車以最大牽引力起步或者在緊急制動狀態時，驅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、側向力

當叉車處于側滑的臨界狀態時，叉車受到最大的側向力。此時地面對車輪的側向反作用力通過輪轂作用到橋體內軸承安裝處。

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軸承安裝處與扇形板安裝處。而整體式驅動橋體與套管壓裝式驅動橋體的主要區別就是套管安裝方式，即內軸承安裝處，故需對側滑狀態的內軸承安裝處進行受力分析。

側滑狀態下橋體受力簡圖如下：

如上圖，當叉車處于滿載高速轉彎時，最接近側滑工況。此時內軸承上有向上作用到橋體上的支撐力F1，同時受到側向力F2向內作用到橋體上，并產生彎矩M2。計算如下：

M2（側滑）= F2×r? ? ? τ1=

其中r為驅動橋輪胎動力半徑;σ2為F2產生的彎曲應力;W2為內軸承受力面的抗彎截面模量;S1為內軸承受力面的面積;τ1? 為內軸承受力面上F1產生的剪應力。

按照第四理論強度，內軸承受力面受到的總應力為：σ合=

三、驅動橋橋體有限元分析

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

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

三、總結

套管壓裝式橋體不但生產時工序復雜，而且套管與橋體接觸的地方常常出現漏油現象，影響著叉車的生產效率和使用壽命。

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外在質量。擁有著比套管壓裝式橋體更小的應力梯度，使得整橋的安全系數更加高。

參考文獻

[1] 陸植 《叉車設計》 太原重型機械學院編