電動(dòng)平衡叉車是以直流電源(電瓶)為動(dòng)力的裝卸及搬運(yùn)車輛。據(jù)國(guó)外資料統(tǒng)計(jì),日本1992年電動(dòng)叉車產(chǎn)量就已經(jīng)超過(guò)了叉車總量的1/3。在德國(guó)、意大利等一些西歐國(guó)家,電動(dòng)叉車所占的比例達(dá)到50%左右。電動(dòng)叉車的迅速發(fā)展主要得益于各生產(chǎn)廠家的不斷進(jìn)步。產(chǎn)品外形大多采用了流線型設(shè)計(jì),造型更加美觀。主要生產(chǎn)廠家實(shí)現(xiàn)了規(guī)模生產(chǎn)和零部件專業(yè)化生產(chǎn)和裝配流水線作業(yè)。加工精度、自動(dòng)化程度都提高了。在新材料、新工藝方面,最重要的體現(xiàn)是晶體管控制器(SCR和MOS管)應(yīng)用。它的出現(xiàn)使電動(dòng)叉車的使用性能得到很大的提高,從總體上說(shuō),電動(dòng)叉車的耐用性、可靠性和適用性都得到顯著提高,完全可以與內(nèi)燃機(jī)叉車相抗衡。
本文主要評(píng)述市場(chǎng)上銷量較大的四支點(diǎn)電動(dòng)平衡叉車的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及發(fā)展。
1車體
車體是叉車的主體結(jié)構(gòu),一般都是由5mm以上鋼板制成,其特點(diǎn)是無(wú)大梁,車體強(qiáng)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(shù)。即電瓶安置于前后橋之間或后橋之上。
這兩種技術(shù)代表了叉車設(shè)計(jì)的兩種最優(yōu)選擇,且各有優(yōu)缺點(diǎn),穩(wěn)定性好,但是車體內(nèi)的可利用空間較小,因此限制了電瓶的容量,這對(duì)于載重量不超過(guò)3t的叉車并不突出,但對(duì)于那些運(yùn)動(dòng)情況復(fù)雜,8h工作時(shí)間內(nèi)電瓶容量要求高的大噸位叉車就變得嚴(yán)重了。
采用大容量電瓶,以延長(zhǎng)電動(dòng)叉車的持續(xù)工作時(shí)間,從而擴(kuò)大電動(dòng)叉車的使用范圍,這是各叉車制造商共同追求的目標(biāo)。
例如,STILL公司的R60/40系統(tǒng)叉車,由于采用了第一種技術(shù),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(shù),電瓶容量達(dá)到960A.h;76.8kW.h(高出了10.35%)。在LINDE公司采用第一種技術(shù)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(guī)格的CARER公司叉車,由于采用了第二種技術(shù),可安裝電瓶的最大容量增加30.6%。
第二種情況,當(dāng)電瓶布置在叉車后橋上時(shí),叉車的重心提高了,整機(jī)穩(wěn)定性受到影響,由于叉車的高度增加,司機(jī)的座位提高,因而司機(jī)在操作時(shí)視野更開闊,特別是搬運(yùn)體積大的貨物時(shí)就更適用了。當(dāng)電瓶安置在后橋上,電機(jī)和液壓泵的維修更方便,因?yàn)椴鹱唠娖亢湍_踏板后,電機(jī)和液壓泵便一目了然。
目前,國(guó)內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)的電動(dòng)叉車,大多采用的是第二種技術(shù),而國(guó)外企業(yè)則兩種情況都有。
2門架
目前,國(guó)內(nèi)外電動(dòng)叉車大部分已經(jīng)采用寬視野門架,起升液壓缸由中間放置改為兩側(cè)放置。液壓缸的放置位置有兩種:一種是液壓缸位于門架后面,如撫順叉車廠和TOYOTA的電動(dòng)叉車;另一種是液壓缸位于門架外測(cè),如南京華瑞電動(dòng)叉車和BALKANCAR叉車。CARER公司的R40/45系列電動(dòng)叉車的液壓缸位于門架外側(cè),R50/60/70系列叉車的液壓缸則位于門架后面。
門架一般分為標(biāo)準(zhǔn)型、兩節(jié)型或三節(jié)型。國(guó)內(nèi)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(guó)外電動(dòng)叉車的起升高度一般在2~6m之間,由于倉(cāng)庫(kù)的立體化程度高,因此起升高度3m以上,電動(dòng)叉車的需求量比國(guó)內(nèi)高得多。
3駕駛室
由于多數(shù)電動(dòng)叉車用于室內(nèi)搬運(yùn),因此一般沒(méi)有封閉的駕駛室,只安裝起防護(hù)作用的護(hù)頂架。世界上比較先進(jìn)的電動(dòng)叉車,如:LINDE的E20新型叉車駕駛室,按先進(jìn)的人機(jī)工程學(xué)原理開發(fā)研制,采用舒適的液壓減振懸掛式座椅,能夠根據(jù)駕駛員的身高和體重進(jìn)行調(diào)整。雙踏板加速系統(tǒng)在叉車改變行駛方向時(shí)無(wú)需轉(zhuǎn)向,方向盤立柱的傾角可根據(jù)駕駛員的要求進(jìn)行調(diào)節(jié)。中心液壓操縱桿集門架的升降和前后于一體。所以這些新設(shè)計(jì)都大大地減輕了駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度。
4驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是電動(dòng)叉車的關(guān)鍵部件之一。各種叉車在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)上存在很大的差別,有單電機(jī)布置形式上也存在差別,如國(guó)內(nèi)撫順產(chǎn)的叉車,其電機(jī)軸與驅(qū)動(dòng)橋?yàn)槎∽中徒Y(jié)構(gòu),而國(guó)外TOYOTA和BALKANCAR叉車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸與驅(qū)動(dòng)橋卻是布置的,結(jié)構(gòu)緊湊。LINDE的E20電動(dòng)叉車和CARER的P50叉車的前輪驅(qū)動(dòng)是由兩個(gè)獨(dú)立的電機(jī)來(lái)完成的,電機(jī)與驅(qū)動(dòng)軸平行放置,結(jié)構(gòu)緊湊。由于是雙電機(jī)驅(qū)動(dòng),加速和爬坡性能好,牽引力大,采用了電子整速系統(tǒng),替代原來(lái)的機(jī)械差速系統(tǒng),使用性得到了很大的提高。
5液壓系統(tǒng)
電動(dòng)叉車一般都采用單獨(dú)的電機(jī),帶動(dòng)齒輪泵,從而為其門架工作系統(tǒng)的提升和傾斜提供液壓動(dòng)力。目前國(guó)產(chǎn)叉車,由于沒(méi)有實(shí)現(xiàn)液壓電機(jī)的調(diào)速,液壓電機(jī)在啟動(dòng)后,只能高速轉(zhuǎn)動(dòng),不會(huì)隨著功能和壓力的改變而自動(dòng)調(diào)節(jié),多余的流量只能通過(guò)溢流閥流回油箱,造成能量浪費(fèi)。國(guó)外新型叉車,如LINDE的E20電動(dòng)叉車,采用了先進(jìn)的液壓脈沖控制技術(shù),液壓泵脈沖控制器能夠根據(jù)液壓回路的反應(yīng),自動(dòng)平衡電機(jī)速度與用油量,從而節(jié)約電能,這種控制的優(yōu)點(diǎn)是電源利用率高,無(wú)電壓峰值,液壓系統(tǒng)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(dòng)系統(tǒng)
一般的電動(dòng)叉車主要采用機(jī)械式停車制動(dòng)和液壓式行車制動(dòng)。停車采用手制動(dòng),行車采用腳制動(dòng)。
NISSAN公司BX系列電動(dòng)叉車制動(dòng)系統(tǒng)裝有一個(gè)主導(dǎo)真空增壓器,可保證任何時(shí)候都有足夠的主動(dòng)壓力,既增加了制動(dòng)的安全性,又減輕了駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度。
CARER電動(dòng)叉車采用液壓制動(dòng)系統(tǒng)。膨脹型制動(dòng)有外部控制,并采用動(dòng)力輔助制動(dòng)(與動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的動(dòng)力形式相同)。
SCR和MOS管的使用,使電瓶叉車的制動(dòng)能量再生成為可能。能量再生過(guò)程也就是一個(gè)電子制動(dòng)過(guò)程,電子制動(dòng)在以下三種情況下產(chǎn)生:
(1)松開加速器控制踏板時(shí)。
(2)踏下反向的加速器踏板時(shí)。
(3)踏下液壓制動(dòng)踏板的第一級(jí)時(shí)。
對(duì)于LINDE的E20和CARER的P50電動(dòng)叉車,當(dāng)初次或者輕輕踏下制動(dòng)器時(shí),牽引電機(jī)將變成一臺(tái)發(fā)電機(jī),將電能補(bǔ)送回電瓶,而不象一般叉車制動(dòng)時(shí)將能量白白地浪費(fèi)掉。只有在進(jìn)一步制動(dòng)時(shí),液壓制動(dòng)才真正起作用。這種制動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是延長(zhǎng)了每次充電后的工作時(shí)間,減少了制動(dòng)系及傳動(dòng)元件的磨損,也減少了維修的停工時(shí)間,因而降低了使用成本。
7轉(zhuǎn)向系統(tǒng)
平衡叉車都采用后輪轉(zhuǎn)向,且工作范圍小,轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)頻繁。如果采用機(jī)械轉(zhuǎn)向,則駕駛員的工作強(qiáng)度會(huì)很高。如果采用液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向,則勞動(dòng)強(qiáng)度會(huì)大大降低。因此,現(xiàn)在市場(chǎng)上銷售的叉車基本上實(shí)現(xiàn)了動(dòng)力轉(zhuǎn)向。國(guó)內(nèi)電瓶叉車的液壓轉(zhuǎn)向一般是轉(zhuǎn)向電機(jī)在叉車工作過(guò)程中不停地滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn),因此造成了不必要的能量浪費(fèi),以及電機(jī)和液壓減的磨損。但是,LINDE和NISSAN等公司的電瓶叉車,其動(dòng)力轉(zhuǎn)向則更進(jìn)了一步,即通過(guò)方向盤不動(dòng)時(shí),則轉(zhuǎn)向電機(jī)不工作。此功能不但節(jié)約能量,還延長(zhǎng)了再次充電后的可工作時(shí)間,縮短了轉(zhuǎn)向電機(jī)的空轉(zhuǎn)時(shí)間,因此也減少了電機(jī)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(dòng)力轉(zhuǎn)向。該系統(tǒng)是“負(fù)荷感應(yīng)型”轉(zhuǎn)向,帶有一個(gè)伺服制動(dòng)和動(dòng)力液壓轉(zhuǎn)向型優(yōu)先配給閥。動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)使用提升電機(jī)的動(dòng)力,能自動(dòng)選擇轉(zhuǎn)向所需的最佳力。
8電控及其自我診斷和液晶顯示系統(tǒng)
電氣控制是顯示電動(dòng)叉車技術(shù)水平的一個(gè)重要因素。因此,隨著電子技術(shù)的發(fā)展,電瓶叉車的電控也日趨完善。電動(dòng)機(jī)控制器的發(fā)展主要經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段:
(1)電池直接啟動(dòng),僅靠復(fù)雜的調(diào)整或電池的放電控制。
(2)電阻器啟動(dòng)??刂颇芰繐p失大,只可有限地分解速度。
(3)晶閘管控制器(也叫可控硅控制器)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(jiǎn)單,但是電路的可靠性要求比較高。
(5)MOS場(chǎng)效應(yīng)管(即金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管)控制。門極驅(qū)動(dòng)電流小,并聯(lián)控制特性好,正向電壓降較小,開關(guān)損失降低,MOS場(chǎng)效應(yīng)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(可控硅)控制器的插座電壓為1~1.5V,而MOS場(chǎng)效應(yīng)管控制器的插座電壓0.25V。MOS管場(chǎng)效應(yīng)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(hù)措施更強(qiáng),所以的用戶電源都有防短路保護(hù)裝置,并且具有獨(dú)特的三項(xiàng)安全保護(hù)措施,即軟件自動(dòng)保護(hù)措施,硬件自動(dòng)保護(hù)和硬件自我診斷保護(hù)。
晶體管斬波器在叉車上的成功應(yīng)用,除了實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速和再生性制動(dòng)外,還增加了自我故障診斷和液晶數(shù)字顯示功能。
日本小松公司電動(dòng)叉車裝有液晶顯示控制器,用各種符號(hào)作代表,具有可讀性。指示器對(duì)可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤向駕駛員發(fā)出警報(bào),包括松開和鎖定停車制動(dòng)器,安全空擋聯(lián)鎖裝置和電瓶的過(guò)量放電,顯示出各種數(shù)據(jù)包括電瓶放電量,電解液量,工作時(shí)間和行駛速度等,可以隨時(shí)向駕駛員報(bào)告可能出現(xiàn)的故障,大大方便了叉車的維護(hù)與保養(yǎng)。同時(shí),可以向駕駛員提供行駛速度和叉車載重量等參數(shù),也為駕駛員的科學(xué)操作提供了依據(jù),從而延長(zhǎng)叉車的使用壽命。(end)