叉車作為物料搬運堆垛機械的一種,由于其具有操作靈活、使用方便,已經深入到社會生活和生產的各個方面。發(fā)展到今天,叉車的系列和種類繁多,根據不同用戶、不同工作對象和不同工作環(huán)境可將叉車大致分為如下7類:1、座駕式電動叉車;2、小型電動堆高車;3、小型電動搬運車;4、平衡重式實心胎內燃叉車;5、平衡重式充氣胎內燃叉車;6、電動與內燃乘駕式拖車;7、越野叉車。
一、叉車的工作原理
以平衡重式叉車為例,叉車一般分為如下七個系統,即動力系統(發(fā)動機、電動機)、行走系統(變速箱、變矩器、半軸、驅動輪等)、制動系統、電氣系統、轉向系統、工作裝置、和液壓系統。而液壓系統是叉車重要組成部分,工作裝置和轉向系統都是由液壓系統驅動完成的。因此,叉車液壓系統的優(yōu)劣直接影響叉車性能的好壞。簡單的叉車液壓系統一般由動力源(發(fā)動機、電動機)齒輪油泵、高壓油管、多路閥、起升油缸、傾斜油缸、轉向油缸和其他一些控制閥等部分組成。其工作原理是 發(fā)動機(電動機)驅動液壓齒輪泵不斷產生高壓油(齒輪泵原理同發(fā)動機油泵)。液壓油從油箱吸出,經油管進入多路閥,根據不同工作情況,可扳動操作手柄,便可實現貨叉的起升、降落、前傾、后傾、轉向輪的轉向等動作。從而實現叉車的搬運、裝卸貨物,滿足人們的使用要求。
二、叉車液壓系統控制實例
1、全電動堆高車液壓控制系統
全液壓電動叉車液壓系統,是我國某公司自主研發(fā)具有權的新型液壓控制系統,其工作及控制原理圖如下:
該液壓系統包括主要由以下區(qū)域組成:工作裝置,由起升油缸和傾斜油缸組成;轉向系統,由轉向器和轉向油缸組成;行走系統,由液壓馬達以及設置在液壓馬達上的液壓馬達制動器和液壓馬達調速閥組成。
該液壓系統的工作特征是所述的工作裝置、轉向系統、行走系統這三部分通過一個電機帶動一個齒輪泵運行獲得所需液壓能量來工作。所述齒輪泵產生的液壓能量分兩路輸出:一路經優(yōu)先閥供給所述的轉向裝置和由多路閥控制的工作裝置,實現貨叉的起升、下降作業(yè);另一路經壓力切換閥通向由控制閥和換向制動閥控制的驅動裝置。該系統用齒輪泵替代變量泵,便于通過電氣系統對電機齒輪泵的控制,克服了效率低、能耗大、油溫高以及長時間使用損傷液壓馬達、行走、制動的穩(wěn)定性能較差的缺陷。
2、再生式叉車液壓控制系統
與傳統叉車相比,行走機構為兩個車輪式液壓馬達,可以方便地按裝在叉車底盤相應位置,節(jié)省了叉車的底盤空間。便于門架的布置,降低叉車的整機重量。通過換向閥,改變油液的方向,就可以使叉車前進或后退,節(jié)約倉庫的車道尺寸,增加了堆垛場地的利用率。全液壓傳動比傳統的機械傳動省略掉了一套復雜的減速器,差速器,半軸等部件,該液壓系統可以做成一個集成閥塊,困此結構簡單。本液壓系統的適用范圍大,0.5-2.5噸各類叉車,甚至堆垛牽引車,搬運車等都可以使用,并可以很快地推出新品種,這樣可使廠家的生產工藝裝備大為簡化。液壓叉車只用一臺電動機來驅動整個工作裝置和行走機構,為降低噪聲將波壓泵和電動機浸入到油液中,這樣可比傳統的叉車更為簡潔、安靜。
3、液壓系統工作過程
當車輛啟動時,通過踏板發(fā)出電信號,使電動機帶動液壓泵進行工作。由于電動機采用變頻調速,非工作狀態(tài)相當于怠速狀態(tài)。此時電動機功率只是額定工作狀態(tài)的10%。液壓泵液壓油進入換向閥,通過換向閥換向,液壓油進入液壓馬達,帶動車輪旋轉。當換向閥處于中位時,液壓油流回油箱。在換向閥處于左位或右位時,完成叉車前進或后退。當叉車在不需要緊急制動的情況下減速停車時,由于叉車的慣性,車輪帶動液壓馬達旋轉,使液壓馬達變成液壓泵工況。在吸油管道上設置單向閥,防止液壓馬達輸出的壓力油流回油箱,而進入液壓泵。液壓泵帶著電動機旋轉,此時的液壓泵變成液壓馬達,電動機變成發(fā)電機,發(fā)出的電向蓄電油快速充電。當叉車進行提升貨物時,同樣先通過電動機帶動變量液壓泵,變量液壓泵輸出油液進入換向閥,換向閥右位時,油液直接進入液壓缸提升重物。
三、目前與國外相比我國叉車液壓系統存在的問題
以蓄電池平衡重式叉車為例,目前國產的電瓶叉車處于比較落后的狀態(tài),存在的問題主要有四個方面:
1、沒有能量回收的功能,造成叉車工作時間較短,叉車耗電較多,制動裝置損耗嚴重等問題。
2、能耗大,目前的國產叉車一般用一個定量液壓泵,采取節(jié)流的方式進行調速。
3、噪音比較大,由于國產叉車所采用的電動機和波壓泵在制造工藝方面的缺陷,使得叉車工作時噪音比國外叉車要大得多。
4、結構尺寸大,大多數國產電瓶叉車提升,傾斜和轉向采用液壓傳動,行走采用機械傳動,造成了功率一體積比偏低,同樣噸位的叉車體積偏大。
5、故障率高,國產液壓元件質量穩(wěn)定性差,泄漏現象嚴重。
在國外,叉車液壓系統,普遍采用了無級調速和能量回收的方式,但是大多于動能的回收;液壓系統的動力裝置,多采用變頻電動機帶動定量、變量液壓泵的驅動裝置,這種裝置可以達到節(jié)能的目的:在油路中安裝多個流量傳感器和壓力表,對系統進行監(jiān)控,并通過安裝傳感器進行反饋,達到了較高的控制精度。
四、液壓控制在叉車上的發(fā)展方向
1、節(jié)能和機電液一體化的應用
微電子技術、傳感技術、信息處理技術的發(fā)展和應用,對提高叉車業(yè)整體水平,實現復合功能,以及保證整機及系統的安全性、控制性和自動化水平的作用將更加明顯,使電子與機械、電子與液壓的結合更加密切。未來叉車的發(fā)展在于其電子技術的應用水平。如:林德電動前移式叉車采用感應式電子轉向系統,給操作者提供變量扭矩反饋以確保的控制性能,所需轉向力極微。實現以微處理器為核心的機電液一體化是未來叉車控制系統發(fā)展的主方向,即以微處理器為核心,控制由局部控制向網絡化方向發(fā)展,使整車保持良好工作狀態(tài),實現叉車的智能化作業(yè)。采用電子轉向系統與動力轉向比可節(jié)能25%,它可根據叉車使用工作狀況,適時控制電機轉速,是叉車節(jié)能降噪的有效措施。另外,MOSFET晶體管比電阻式調速可節(jié)能20%,釋放式再生制動可節(jié)能5-8%,采用液壓電機控制器和負載勢能回收技術可分別節(jié)能20%和5%。
2、微動控制踏板代替一般叉車腳踏板
操作叉車時,駕駛員往往因為一不小心腳部力量未把握好而出現操作失誤,造成本可避免的損失。微動控制踏板使駕駛員能在微小面精確地移動,從而能更好控制叉車運行,避免各種操作失誤。微動控制踏板在短距離精確定位方面能保證叉車精確操作,尤其是在裝運的貨物體積大、數量多時,微動控制踏板的良好功效更明顯。
總之,目前我國叉車液壓控制技術的使用較少,液壓基礎件的質量穩(wěn)定性差,導致我國叉車在液壓控制領域比國外落后,產品的技術附加值低,國際競爭力低下等現狀,希望業(yè)界廣大同仁能夠將液壓控制系統的廣泛的運用于叉車等工業(yè)車輛制造領域,以促進我國叉車性能的質的提高。