单立柱巷道式堆垛机有限元模态分析.pdf

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1、单立柱巷道式堆垛机有限元模态分析郑玉巧，黄建龙，张淑珍，毛建军(兰州理工大学数字制造技术与应用省部共建教育部重点实验室，甘肃兰州730050)FiniteElementModeAnalysisforSingleMastStack—crane·ZHENGYu—qiao，HUANGJian—long·ZHANGShu—zhen·MAOJian—jun(KeyLaboratoryofDigitalManufacturingTechnologyandApplication，TheMinistryofEducation，LanzhouU

2、niversityofTechnology，Lanzhou730050，China)摘要：针对堆垛机运行时振动、噪声大，严重影稳性能差，影响产品的性能。堆垛机结构的振动及响其运行速度的问题，采用有限元方法建立单立柱噪声决定于结构的动态特性，而结构的动态特性可堆垛机物理模型，对堆垛机结构进行模态分析，确定以用其模态参数完全描述[1]。因此，模态分析是解堆垛机结构的前几阶固有频率和振型，从而了解现决这些问题的重要途径。有结构振动的不稳定因素，避免在动力载荷作用下1建立有限元模型发生共振。关键词：单立柱堆垛机；有限元方法；动态性能；

3、1．1定义材料特性和单元属性模态分析材料属性是与几何模型无关的本身属性，例如中图分类号：TH137杨氏模量、密度等。虽然材料属性并不与单元类型文献标识码：A联系在一起，但是由于计算单元矩阵时需要材料属文章编号：1001—2257(2010)05—0022—02性，为了方便分析，还对每种单元类型列出了相应的Abstract：Basedontheproblemsbigvibration材料类型，根据不同的应用，材料属性可以是线性或andnoisesintherunofmaststack—craneatpres—者非线性的。与单元类

4、型及实常数类似[2]。按照有ent，whichhavegreateffectonstacker’Srunspeed限元分析要求，应定义如下材料属性：杨氏模量，andaddressingprecision，thearticlebringforward2．06×10GPa；密度，7．8×10T／mm。；泊松比，thatusingdynamicstostudythedynamiccapabili—0．3，选择实体单元Solid45。ty．Byadoptingthelargescaledfiniteelementsoft—1．2约束处

5、理ware．Thevibrationcharacteristicsofstacker，It在施加位移约束(边界条件)的时候，应该选择playsanimportantroleinimprovingthestruture对立柱和横梁结构的有限元模型影响相对较小的节stack—crane，avoidingtheresonancestructure．点或面处施加，尽量减少过约束引起的应力集中并Keywords：singlemaststack—crane；finiteele—避免与事实不符的多余约束，以提高限元模型计算mentmetho

6、d；dynamicperformance；theoryofmo—的准确性。结合堆垛机的实际受力情况，本文选择堆垛机的下导轨面施加全位移约束条件，在模型上dalanalysis选取托盘上表面上距y()Z平面800mm，并施加沿y方向大小为一1000N的载荷(负号表示施加的载0引言荷方向与y轴正方向相反)。根据有关理论和实际经验，有限元网格数目过少容易产生畸变并影响计巷道堆垛机是自动化立体仓库的主要设备，为算精度，而数目过大不仅对提高精度作用不大，而且实现物流的高效率，必须提高堆垛机存取速度，提大大增加了计算工作量，因此单元数目以

7、控制在高出入库频率。制约堆垛机运行速度的最主要的原16000个左右为宜。有限元模型如图1所示，在机因是振动和噪音太大，从而引起定位精度不准，平械结构的动力分析中，利用有限元法建立结构的动收稿日期：2009—12—28基金项目：甘肃省科技重大专项(0801GKDA052)力学模型，进而计算结构的固有频率、振型等模态·22·《机械与电子}2010(5)／参数以及动力响应嘲。施加1000N力作用下堆垛"--250Hz，并指定模态提取数为1O，模态扩展数为机变形如图2所示。10，运用有限元方法对立柱的模态进行分析，经分析刁。MPa度≥

8、335MPa，该堆垛机安全系数，l取为2。计算可以看出，第1阶振型主要是立柱沿z轴的弯许用应力值177．5MPa。由图4可知最大当量应力曲；第2阶振型主要是立柱沿y轴的弯曲；第3阶振为13．755MPa，远小于许用应力值。从分析结果可型主要是立柱沿X轴的弯曲；第4阶振型主要是