叉车的结构与新技术.doc

宁夏工商职业技术学院毕业论文叉车的结构与新技术宁夏工商职业学院机电工程系 11级机电一体化（专科） 王兆斌【内容摘要】叉车是指对成件托盘货物进行装卸、堆垛和短距离运输作业的各种轮式搬运车辆。属于物料搬运机械，广泛应用于车站、港口、机场、工厂、仓库等国民经济各部门，是机械化装卸、堆垛和短距离运输的高效设备。现代叉车技术的主要趋势是，充分考虑舒适性，安全可靠性和可维护性，产品专业化多样化，大量应用新技术，完善操控系统，重视节能和环保，全面提升产品的性能和品质。随着中国社会的迅猛发展，物流业的壮大振兴，叉车的使用范围会越来越广。【关 键 词】叉车 结构 新技术 发展【正 文】 随着社会的进步，科学技术的发展，物流设备在经济发展中的地位也越来越明显，叉车普及率也越来越高。叉车在企业的物流系统中扮演着非常重要的角色，是物料搬运设备中的主力军。广泛应用于车站、港口、机场、工厂、仓库等国民经济各部门，是机械化装卸、堆垛和短距离运输的高效设备。按国际标准化组织ISO把叉车称为工业起升搬运自装载车辆。它种类很多，用途广泛。它机械的把水平方向的搬运和垂直方向的起升紧密结合起来，有效的完成各类装卸搬运作业。近些年来叉车得到广大的应用，社会对叉车的应用越来越广泛，叉车步入了一个新的发展时代。 叉车是指对成件托盘货物进行装卸、堆垛和短距离运输作业的各种轮式搬运车辆。国际标准化组织ISO/TC110称为工业车辆，属于物料搬运机械。广泛应用于车站、港口、机场、工厂、仓库等国民经济各部门，是机械化装卸、堆垛和短距离运输的高效设备。二、叉车的历史自行式叉车出现于1917年。第二次世界大战期间，叉车得到发展。中国从20世纪50年代初开始制造叉车。特别是随着中国经济的快速发展，大部分企业的物料搬运已经脱离了原始的人工搬运，取而代之的是以叉车为主的机械化搬运。因此，在过去的几年中，中国叉车市场的需求量每年都以两位数的速度增长。三、叉车的分类 目前叉车分内燃叉车和电动叉车两大类。内燃叉车按动力分为柴油叉车、汽油叉车和液化石油气叉车；按传动方式内燃叉车又分为机械传动叉车、液力传动叉车和静压传动叉车；如按使用环境和用途内燃叉车又可分为按国家标准生产的普通标准型叉车和限定用途及使用环境的专用叉车，如用于集装箱作业的集装箱叉车和全自由提升叉车、非标高门架叉车、配备各种属具的叉车、配装实心轮胎的叉车以及防爆叉车和越野叉车等。电动叉车主要分为平衡重式电动叉车、前移式电动叉车、电动托盘堆垛叉车、电动搬运车等；按驱动方式又分集中驱动电动叉车和单驱动电动叉车；与内燃叉车一样，电动叉车也分为普通标准型和特种用途的各种专用叉车。叉车按结构分类有：平衡重叉车、前移叉车、侧面叉车、插腿叉车、跨车和特种叉车6类。其中平衡重叉车应用最广，常简称为叉车。四、叉车用途叉车是一种无轨、轮胎行走式装卸搬运车辆。主要用于厂矿、仓库、车站、港口、机场、货场、流通中心和配送中心等场所，并可进入船仓、车厢和集装箱内，对成件、包装件以及托盘、集装箱等集装件进行装卸、堆码、拆垛短途搬运等作业，是托盘运输、集装箱运输必不可少的设备。 叉车的主要工作属具是货叉。在换装其他工作属具后，还可用于对散堆货物、非包装货物、长大件货物等进行装卸作业以及对其进行短距离搬运作业。叉车的用途非常广泛，它不仅广泛运用于公路运输、铁路运输、水路运输各部门，而且在物资储运、邮政以及军事等部门也有运用。叉车保证了安全生产，减少了占用的劳动力，劳动强度大大降低，作业效率大大提高，经济效益十分显著；叉车作业，可使货物的堆垛高度大大增加（可达45米）。因此，船仓、车厢、仓库的空间位置得到充分利用（利用系数可提高30%50%）；叉车作业，可缩短装卸、搬运、堆码的作业时间，加速了车船周转；叉车作业，可减少货物破损，提高货物的安全程度，实现文明装卸；叉车作业与大型装卸机械作业相比，具有成本低、投资少的优点。五、叉车结构组成 叉车的主要组成部分有动力装置、传动装置、转向装置、工作装置、液压系统和制动装置。 （一）动力装置供叉车作动力装置的有内燃机和蓄电池电动机两种。对噪声和空气污染要求较严的场合应采用蓄电池电动机为动力，如使用内燃机应装有消声器和废气净化装置。 （二）传动装置 用以将原动力传递给驱动轮，有机械的、液力的和液压的 3种。机械传动装置由离合器、变速箱和驱动桥组成。液力传动装置由液力变矩器、动力换档变速箱和驱动桥组成。液压传动装置由液压泵、阀和液压马达等组成。叉车传动装置的特点是前进、后退的档位数和速度大致相同。 （三） 转向装置用以控制叉车的行驶方向，一般由转向器、转向拉杆和转向轮等组成。1吨以下的叉车一般采用机械转向器,1吨以上的叉车大多采用动力转向器。叉车转向装置的特点是转向轮在车体的后部。 （四）工作装置 提升货物的机构，又称为门架。由内门架、外门架、货叉架、货叉、链轮、链条、起升油缸和倾斜油缸等组成。外门架下端铰接在车架上，中部与倾斜油缸铰接。由于倾斜油缸的伸缩，门架可前后倾斜（倾斜度一般为612）,使货叉叉货和搬运过程中货物稳定。内门架带有滚轮，嵌在外门架中，内门架上升时可以部分地伸出外门架。货叉架带有滚轮,嵌在内门架中,可以上下运动。起升油缸的底部固定在外门架下部，油缸的活塞杆沿内门架上的导程杆上下移动。 活塞杆的顶部装有链轮，起升链条一端固定在外门架上，另一端绕过链轮与货叉架相连。当活塞杆顶部带着链轮起升时，链条将货叉和货叉架一起提升起来。开始提升时仅货叉起升，直至活塞杆顶到内门架以后才能带动内门架上升，内门架的上升速度为货叉的 1/2。货叉起升而内门架不动时货叉所能起升的最大高度叫做自由提升高度。一般自由提升高度为 300毫米左右。当货叉架起升到内门架顶部以后，内门架才与货叉架同时起升的门架，称为全自由提升门架。10吨以上的叉车链轮大多直接固定在内门架顶部，起升油缸一开始就顶举门架，所以不能自由提升。自由提升的叉车可进入比它稍高的门洞。全自由提升的叉车用在低矮的场所，不会因为内门架顶到屋顶而造成货叉不能升到规定高度的缺点，所以它还适合在船舱、集装箱内作业。为使司机具有较好的视野，起升油缸改用两只并布置在门架两侧者，称为宽视野门架。这种门架逐渐代替普通门架。 （五）液压系统 为货叉升降及门架倾斜提供动力的装置，由油泵、多路换向阀和管路等组成。 （六）制动装置 与汽车的制动装置相似，但叉车的制动器只布置在驱动轮上。 六、叉车新技术近年来，各叉车公司皆以产品种类、系列的多样化去充分适应不同用户、不同工作对象和不同工作环境的需要，并不断推出新结构、新车型，以多品种小批量满足用户的个性化需求。（一） 绿色化推动叉车动力技术的发展叉车分内燃叉车和电动叉车。内燃叉车以发动机为动力，功率强劲，使用范围广，缺点是排气和噪声污染环境，有害人类健康。环保要求推动了动力技术的更新，如：上世纪90年代液化石油气(LPG)叉车、压缩天然气(CNG)叉车、丙烷叉车等低公害叉车面市，且发展势头强劲；现在林德3吨内燃平衡重式叉车尾气排放符合欧洲号标准。电动叉车具有能量转换效率高、无废气排放、噪声小等突出优点，是室内物料搬运的首选工具，但其受电瓶容量限制，功率小，作业时间短。对室内作业、靠近人群作业以及整个的食品行业而言，电瓶叉车是最好的选择；除了完全没有废气污染外，低噪音也使得作业环境更令人愉快。未来叉车将广泛采用电子燃烧喷射和共轨技术。发动机尾气催化、净化技术的发展将有效降低有害气体和微粒的排放。LPG、CNG等燃料叉车及混合动力叉车将进一步发展。新型电瓶燃料电池在各大公司的共同努力下，将克服价格方面的劣势，批量进入市场，（二） 节能和机电液一体化高新技术的应用微电子技术、传感技术、信息处理技术的发展和应用，对提高叉车业整体水平，实现复合功能，以及保证整机及系统的安全性、控制性和自动化水平的作用将更加明显，使电子与机械、电子与液压的结合更加密切。未来叉车的发展在于其电子技术的应用水平。如：林德电动前移式叉车采用感应式电子转向系统，给操作者提供变量扭矩反馈以确保完美的控制性能，所需转向力极微。实现以微处理器为核心的机电液一体化是未来叉车控制系统发展的主方向。对于电动车辆，传统的电阻调速控制器已被淘汰，而新型MSFET晶体管因其门极驱动电流小，并联控制特性好且有软、硬件自动保护和硬件自诊断功能等优点，得到广泛采用。串励和他励控制器仍是市场的主导产品，交流控制技术则处于起步阶段。随着交流调速控制系统成本的降低与闭式交流电机技术的成熟，交流电机叉车将会因其功率大、维护性能好而取代直流电机叉车。采用电子转向系统与动力转向比可节能25%，它可根据叉车使用工作状况，适时控制电机转速，是叉车节能降噪的有效措施。另外，MOSFET晶体管比电阻式调速可节能20%，释放式再生制动可节能5%8%，采用液压电机控制器和负载势能回收技术可分别节能20%和5%。（三） 运用人类功效学原理，追求操纵舒适性驾驶员的舒适感对保证叉车高效运行非常重要。叉车的驾驶座具有全方位的调节功能：座椅靠背可向后或向前倾斜，座椅弹簧可进行调节，座椅可向后或向前移动。各叉车公司不断优化改进叉车人机界面，使操纵简便省力、迅速准确，充分发挥人机效能，提高作业效率。例如，配备醒目的数字化仪表、报警装置以及故障检测自动仪器，实现工作状况的在线监控；采用浮动驾驶室(可移动、升降)，使操纵者获得全方位视野；以集中手柄控制替代多个手柄控制，电控替代手控；以及逐渐将电子监测器和高度显示器作为高升程叉车的标准配置。（四）油冷却代替水冷却生活中，我们所见到的汽车、叉车的发动机大多采用水冷却技术。大家知道水中会含有杂质，长久使用容易出现结垢现象，厂家为保证水冷却系统的有效性并防止恶劣的气候条件的影响，必须在水中加入防冻剂，用独有的油冷却系统，它不含杂质，无需加入防冻液。油冷却系统在各种温度条件下都可安全使用，即便在气候恶劣的环境中，油冷却系统依然能正常发挥。这样，油冷却可延长叉车的保养周期，最长可比一般叉车的保养周期加大一倍，这样叉车保养费用就大大降低了，同时提高了冷却的效果，有力地保护好了叉车的发动机。（五）微动控制踏板代替一般叉车脚踏板在操作叉车时，驾驶员往往因为一不小心脚部力量未把握好而出现操作失误，造成本可避免的损失。微动控制踏板使驾驶员能在微小面精确地移动，从而能更好控制叉车运行，避免各种操作失误。微动控制踏板在短距离精确定位方面能保证叉车精确操作，尤其是在装运的货物体积大、数量多时，微动控制踏板的良好功效更明显。（六） 工业造型设计近年来各大企业皆推出了外观造型令人注目的新车型，体现了叉车造型轿车化的发展趋势。流线型、大圆弧过渡加之明快协调的色彩搭配，使叉车的造型更加美观大方。随着计算机技术的发展，虚拟样机设计、三维实体造型、快速成型等先进设计手段和先进制造技术的运用，叉车造型将越来越具有新意和特色。（七） 重视叉车的安全可靠性保证驾驶员的安全一直是叉车设计人员重点考虑的问题。随着叉车在生产过程中的广泛使用，叉车安全问题日显重要。叉车在设计中已为驾驶操作人员提供了最大的安全系数，并将叉车的损害风险减至最小。（八） 重视叉车的可维护性在提高可维护性方面，着重拆装简单化，部件组合化，加油、充电集中化，故障诊断自动化，检查监控化，如：电瓶水位浮标等。改善部件的易接近性和维修性，尽可能减少需维修的项目和节省维修成本与时间。 （九）以海斯特Fortis系列3吨柴油叉车为例 海斯特Fortis系列3吨柴油叉车运用了VSM整车管理系统，电子控制变速箱 ，电子液压比例控制式操纵手柄 ，机械稳定装置 ，热管理系统 ，电液控制 ，即时动力转向等技术。 VSM整车管理系统是由一个独特的专用机载计算机系统管理，是叉车电控系统的“大脑”。 它使叉车维护性能增强，还具备故障自动诊断功能和保养间隔自动提示功能。通过管理叉车的所有电路系统，从而优化整车性能，明显提高整车的可靠性。同时，增强了故障诊断能力，最大程度地延长正常工作时间。VSM也可定制叉车的性能参数，来满足用户的特殊应用需要。在复杂的应用工况下，可减少叉车的受力和避免不恰当的使用所造成的不必要的损伤，从而大大提高生产效率。而且，诊断功能和性能参数定制功能都可通过显示按钮操作，简单方便。 变速箱故障常常是造成内燃叉车停机的主要原因之一。基于此，海斯特Fortis系列叉车使用一种全新的电子控制变速箱，这种变速箱设计，不仅能改进叉车的性能，减少运行成本；还能减少磨损和损伤，降低停机成本和维修成本，以及减轻驾驶员的疲劳感。特点主要包括自动减速系统（ADS）和可控式动力变向系统。可控式动力变向系统可以使大多数在冲击状态下的变向操作，更平滑；减少轮胎磨损，使驾驶员更舒适。可调式自动减速系统(ADS) 在加速踏板释放后，可变动减速度，使叉车速度减慢。同时，还允许定制叉车性能参数，满足不同的驾驶员的需要。这就意味着更少地使用刹车踏板，减少刹车系统磨损和缓解驾驶员疲劳度。试验表明：这种电子变速箱，可使工作效率增加10%以上，有更佳的加速性能和爬坡性能，提升/下降速度增加15%。 海斯特的热控制系统使电机和控制器温度控制极限之间达到很好的平衡。在恶劣的高温作业下，新的系统在必要时会让叉车降低动力运行来确保叉车安全工作，而不是忽然将叉车熄火。 为使控制更方便精确，液压动作的控制采用电液比例控制方式。电液控制提供了以往产品都没有的、一个更高级别的操作舒适性设计指尖控制液压功能，包括一个可根据个人情况调节的手臂靠垫。当选择电液控制时，泵的转速为比例控制匹配输出所需的流量，从而在运行时更安静、性能更好，指尖控制是更简单、最舒适的操作方式。 海斯特采用即时动力转向机构，即在无转向动作时转向电机不工作，从而减少耗电量，并延长转向电机使用寿命。转向电机配有低噪低能耗的即时转向控制器。无碳刷电机消除了普通的有碳刷电机所有的零件、人工和维修成本，从而最终降低了故障停机时间，增加了更多的生产和运行时间。 七、我国叉车业的发展最近5 年， 中国叉车市场的生产和需求量每年的增幅均达到了25以上， 2006 年中国就已经成为仅次于美国的全球第二大叉车消费市场。这种快速增长的势头持续到2008 年，直至被金融危机的爆发打断。金融危机的突然到来，致使中国叉车的产销量和出口量都出现