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國内外電動叉車的結構特點及分析

發布日期:2018-04-03 作者: 點擊:

  國内外電動叉車的結構特點及分析

  

  電動平衡叉車是以直流電源(電瓶)為動力的裝卸及搬運車輛。據國外資料統計,日本1992年電動叉車産量就已經超過了叉車總量的1/3。在德國、意大利等一些西歐國家,電動叉車所占的比例達到50%左右。電動叉車的迅速發展主要得益于各生産廠家的不斷進步。産品外形大多采用了流線型設計,造型更加美觀。主要生産廠家實現了規模生産和零部件專業化生産和裝配流水線作業。加工精度、自動化程度都提高了。在新材料、新工藝方面,最重要的體現是晶體管控制器(SCR和MOS管)應用。它的出現使電動叉車的使用性能得到很大的提高,從總體上說,電動叉車的耐用性、可靠性和适用性都得到顯著提高,完全可以與内燃機叉車相抗衡。

  

  本文主要評述市場上銷量較大的四支點電動平衡叉車的結構特點及發展。

  

  1 車體

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  車體是叉車的主體結構,一般都是由5mm以上鋼闆制成,其特點是無大梁,車體強度高,可承受重載。

  

  就電瓶在叉車車體上的放置位置而言,有兩種不同的制造技術。即電瓶安置于前後橋之間或後橋之上。

  

  這兩種技術代表了叉車設計的兩種最優選擇,且各有優缺點,穩定性好,但是車體内的可利用空間較小,因此限制了電瓶的容量,這對于載重量不超過3t的叉車并不突出,但對于那些運動情況複雜,8h工作時間内電瓶容量要求高的大噸位叉車就變得嚴重了。

  

  采用大容量電瓶,以延長電動叉車的持續工作時間,從而擴大電動叉車的使用範圍,這是各叉車制造商共同追求的目标。

  

  例如,STILL公司的R60/40系統叉車,由于采用了第一種技術,其最大的電瓶容量為80V,870A.h;69.6kW.h,而CARER公司的R40叉車由于采用第二種技術,内蒙叉車配件電瓶容量達到960A.h;76.8kW.h(高出了10.35%)。在LINDE公司采用第一種技術的E40系列叉車上可安裝電瓶的最大容量為735A.h,58.8kW.h。同樣規格的CARER公司叉車,由于采用了第二種技術,可安裝電瓶的最大容量增加30.6%。

  

  第二種情況,當電瓶布置在叉車後橋上時,叉車的重心提高了,整機穩定性受到影響,由于叉車的高度增加,司機的座位提高,因而司機在操作時視野更開闊,特别是搬運體積大的貨物時就更适用了。當電瓶安置在後橋上,電機和液壓泵的維修更方便,因為拆走電瓶和腳踏闆後,電機和液壓泵便一目了然。

  

  目前,國内企業生産的電動叉車,大多采用的是第二種技術,而國外企業則兩種情況都有。

  

  2 門架

  

  目前,國内外電動叉車大部分已經采用寬視野門架,起升液壓缸由中間放置改為兩側放置。液壓缸的放置位置有兩種:一種是液壓缸位于門架後面,如撫順叉車廠和TOYOTA的電動叉車;另一種是液壓缸位于門架外測,如南京華瑞電動叉車和BALKANCAR叉車。CARER公司的R40/45系列電動叉車的液壓缸位于門架外側,R50/60/70系列叉車的液壓缸則位于門架後面。

  

  門架一般分為标準型、兩節型或三節型。國内叉車的起升高度一般在2~5m之間,且以3m及3m以下的居多,而國外電動叉車的起升高度一般在2~6m之間,由于倉庫的立體化程度高,因此起升高度3m以上,電動叉車的需求量比國内高得多。

  

  3 駕駛室

  

  由于多數電動叉車用于室内搬運,因此一般沒有封閉的駕駛室,隻安裝起防護作用的護頂架。世界上比較先進的電動叉車,如:LINDE的E20新型叉車駕駛室,按先進的人機工程學原理開發研制,采用舒适的液壓減振懸挂式座椅,能夠根據駕駛員的身高和體重進行調整。雙踏闆加速系統在叉車改變行駛方向時無需轉向,方向盤立柱的傾角可根據駕駛員的要求進行調節。中心液壓操縱杆集門架的升降和前後于一體。所以這些新設計都大大地減輕了駕駛員的勞動強度。

  

  4 驅動系統

  

  驅動系統是電動叉車的關鍵部件之一。各種叉車在驅動系統的結構上存在很大的差别,有單電機布置形式上也存在差别,如國内撫順産的叉車,其電機軸與驅動橋為丁字型結構,而國外TOYOTA和BALKANCAR叉車的驅動電機軸與驅動橋卻是布置的,結構緊湊。LINDE的E20電動叉車和CARER的P50叉車的前輪驅動是由兩個獨立的電機來完成的,電機與驅動軸平行放置,結構緊湊。由于是雙電機驅動,加速和爬坡性能好,牽引力大,采用了電子整速系統,替代原來的機械差速系統,使用性得到了很大的提高。

  

  5 液壓系統

  

  電動叉車一般都采用單獨的電機,帶動齒輪泵,從而為其門架工作系統的提升和傾斜提供液壓動力。目前國産叉車,由于沒有實現液壓電機的調速,液壓電機在啟動後,隻能高速轉動,不會随着功能和壓力的改變而自動調節,多餘的流量隻能通過溢流閥流回油箱,造成能量浪費。國外新型叉車,如LINDE的E20電動叉車,采用了先進的液壓脈沖控制技術,液壓泵脈沖控制器能夠根據液壓回路的反應,自動平衡電機速度與用油量,從而節約電能,這種控制的優點是電源利用率高,無電壓峰值,液壓系統的噪聲低,液壓元件的磨損也低,從而大大地提高了整車的可靠性和使用壽命。

  

  6 制動系統

  

  一般的電動叉車主要采用機械式停車制動和液壓式行車制動。停車采用手制動,行車采用腳制動。

  

  NISSAN公司BX系列電動叉車制動系統裝有一個主導真空增壓器,可保證任何時候都有足夠的主動壓力,既增加了制動的安全性,又減輕了駕駛員的勞動強度。

  

  CARER電動叉車采用液壓制動系統。膨脹型制動有外部控制,并采用動力輔助制動(與動力轉向系統的動力形式相同)。

  

  SCR 和MOS管的使用,使電瓶叉車的制動能量再生成為可能。能量再生過程也就是一個電子制動過程,電子制動在以下三種情況下産生:

  

  (1)松開加速器控制踏闆時。

  

  (2)踏下反向的加速器踏闆時。

  

  (3)踏下液壓制動踏闆的第一級時。

  

  對于LINDE的E20和CARER的P50電動叉車,當初次或者輕輕踏下制動器時,牽引電機将變成一台發電機,将電能補送回電瓶,而不象一般叉車制動時将能量白白地浪費掉。隻有在進一步制動時,液壓制動才真正起作用。這種制動系統的優點是延長了每次充電後的工作時間,減少了制動系及傳動元件的磨損,也減少了維修的停工時間,因而降低了使用成本。

  

  7 轉向系統

  

  平衡叉車都采用後輪轉向,且工作範圍小,轉向運動頻繁。如果采用機械轉向,則駕駛員的工作強度會很高。如果采用液壓動力轉向,則勞動強度會大大降低。因此,現在市場上銷售的叉車基本上實現了動力轉向。國内電瓶叉車的液壓轉向一般是轉向電機在叉車工作過程中不停地滿負荷運轉,因此造成了不必要的能量浪費,以及電機和液壓減的磨損。但是,LINDE 和NISSAN等公司的電瓶叉車,其動力轉向則更進了一步,即通過方向盤不動時,則轉向電機不工作。此功能不但節約能量,還延長了再次充電後的可工作時間,縮短了轉向電機的空轉時間,因此也減少了電機和液壓泵的磨損。

  

  日本小松公司的電瓶叉車采用EPS速度傳感器動力轉向。該系統是“負荷感應型”轉向,帶有一個伺服制動和動力液壓轉向型優先配給閥。動力轉向系統使用提升電機的動力,能自動選擇轉向所需的最佳力。

  

  8 電控及其自我診斷和液晶顯示系統

  

  電氣控制是顯示電動叉車技術水平的一個重要因素。因此,随着電子技術的發展,電瓶叉車的電控也日趨完善。電動機控制器的發展主要經曆了以下幾個階段:

  

  (1)電池直接啟動,僅靠複雜的調整或電池的放電控制。

  

  (2)電阻器啟動。控制能量損失大,隻可有限地分解速度。

  

  (3)晶閘管控制器(也叫可控矽控制器)控制。

  

  晶體管控制使可靠性大大提高。

  

  (4)雙極晶體管控制。與晶閘管相比,使用更加簡單,但是電路的可靠性要求比較高。

  

  (5)MOS場效應管(即金屬-氧化物-半導體場效應管)控制。門極驅動電流小,并聯控制特性好,正向電壓降較小,開關損失降低,MOS場效應管比雙極晶體管的控制特性更好。由于減少了元器件,并采用全封閉裝置,可靠性大大提高。通常SCR(可控矽)控制器的插座電壓為1~1.5V,而MOS場效應管控制器的插座電壓0.25V。MOS管場效應管的工作效率更高,允許的最高速度更大,操作噪聲更小,保護措施更強,所以的用戶電源都有防短路保護裝置,并且具有獨特的三項安全保護措施,即軟件自動保護措施,硬件自動保護和硬件自我診斷保護。

  

  晶體管斬波器在叉車上的成功應用,除了實現無級調速和再生性制動外,還增加了自我故障診斷和液晶數字顯示功能。

  

  日本小松公司電動叉車裝有液晶顯示控制器,用各種符号作代表,具有可讀性。指示器對可能出現的錯誤向駕駛員發出警報,包括松開和鎖定停車制動器,安全空擋聯鎖裝置和電瓶的過量放電,顯示出各種數據包括電瓶放電量,電解液量,工作時間和行駛速度等,可以随時向駕駛員報告可能出現的故障,大大方便了叉車的維護與保養。同時,可以向駕駛員提供行駛速度和叉車載重量等參數,也為駕駛員的科學操作提供了依據,從而延長叉車的使用壽命。


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