一、電動防爆叉車的技術(shù)背景 電動防爆叉車技術(shù)的應(yīng)用始于60年代并主要在少數(shù)幾個歐美發(fā)達(dá)國家，一方面是由于發(fā)達(dá)國家受到生態(tài)環(huán)保壓力的日益增大，以及能源資源的影響，電動叉車也進(jìn)入了發(fā)展階段，另一方面隨著安全生產(chǎn)意識的增強，對危險品生產(chǎn)儲運設(shè)備的安全性能要求也越高，作為儲運設(shè)備的叉車也必須具備安全防爆技術(shù)性能，因而防爆叉車首先在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家得到了起步和發(fā)展。 電動防爆叉車技術(shù)在60、70年代由于受到當(dāng)時電子技術(shù)水平和電動叉車制造技術(shù)的局限，造成電動叉車本身存在運行電流大、蓄能時間短、溫度高、電路防爆可控點多的缺陷，在防爆手段上僅采取隔爆、增安的處理方式，這樣整機在使用過程中產(chǎn)生電流大、溫升快、線路老化快、使用時間短、人工維護(hù)多并對操作者人為責(zé)任要求高。 電動防爆叉車技術(shù)在進(jìn)入了90年代以后，隨著電子技術(shù)水平的發(fā)展和電動叉車制造技術(shù)水平的提高及AC交流技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，國外發(fā)達(dá)國家電動防爆叉車技術(shù)走向了高智能化控制技術(shù)、高運行性能、高安全性方向發(fā)展道路。 二、設(shè)計方案解析 本方案要解決的技術(shù)問題和提出的技術(shù)任務(wù)是克服現(xiàn)有技術(shù)的叉車存在的電流大、耗能大、溫度高以及連接線路復(fù)雜的缺陷，提供一種新的全液壓交流電動叉車。為此，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案： 全液壓交流電動叉車，包括液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)，其特征是： 所述液壓系統(tǒng)包括： 主要由起升油缸和傾斜油缸組成的并由多路閥控制的傾斜升降裝置， 主要由轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向油缸組成的轉(zhuǎn)向裝置， 由液壓馬達(dá)以及設(shè)置在液壓馬達(dá)上的液壓馬達(dá)制動器和液壓馬達(dá)調(diào)速閥組成的并由一個控制閥和一個換向制動閥控制的行走驅(qū)動裝置，以及 一個齒輪泵，該齒輪泵產(chǎn)生的液壓能量分兩路輸出：一路經(jīng)一個優(yōu)先閥供給所述的轉(zhuǎn)向裝置和所述的傾斜升降裝置，另一路經(jīng)一個壓力切換閥通向所述驅(qū)動裝置； 所述的電氣系統(tǒng)包括： 蓄電池電源、鑰匙開關(guān)、一個交流電機和交流傳感控制系統(tǒng)， 以蓄電池電源作為能源通過急停開關(guān)接通并由DC-DC變壓器分為高壓電源和低壓電源兩路輸出：低壓電源經(jīng)所述鑰匙開關(guān)接通交流傳感控制系統(tǒng)、一個主要用于控制所述交流電機的交流控制器、并接通與所述交流控制器連接的儀表、溫度傳感器， 高壓電源通過熔斷器接通所述交流控制器并經(jīng)受控于所述交流控制器的主接觸器接通所述交流電機，在所述交流控制器上連接有加速器和起升、傾斜開關(guān)，并接通負(fù)載繼電器、絕緣監(jiān)視器、熱降控制、電子防護(hù)柵、安全功能開關(guān)； 通過所述加速器控制所述轉(zhuǎn)向裝置和行走驅(qū)動裝置，所述的起升、傾斜開關(guān)經(jīng)所述交流控制器控制交流電機帶動齒輪泵并進(jìn)一步經(jīng)多路閥控制傾斜升降裝置。 工作時，蓄電池電源經(jīng)DC-DC變壓器到鑰匙開關(guān)，當(dāng)鑰匙開關(guān)斷開電路時，電氣系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)停止工作。當(dāng)鑰匙開關(guān)接通電路時，高壓電源接通交流控制器，主接觸器吸合：此時若接通加速器，通過交流控制器輸出接通交流電機，這時交流電機處于由交流控制器設(shè)定的叉車怠速狀態(tài)，隨著加速器的加速（如用腳踩踏腳踏板式加速器），交流電機的轉(zhuǎn)速由低速到高速運行，帶動齒輪泵運轉(zhuǎn)供轉(zhuǎn)向裝置、行走驅(qū)動裝置工作；此時若令加速器處于原始狀態(tài)（加速器斷開電路），在交流控制器設(shè)定的時間內(nèi)仍然使叉車處于怠速狀態(tài)，直到設(shè)定時間完畢，系統(tǒng)電源關(guān)閉；此時若接通起升、傾斜開關(guān)，則通過交流控制器控制交流電機運行帶動齒輪泵運轉(zhuǎn)供傾斜升降裝置工作。 本方案的優(yōu)點是： 1、由交流控制器、交流電機和加速器形成的無級調(diào)速系統(tǒng)，使行走系統(tǒng)從慢速到快速運行狀態(tài)自如、穩(wěn)定、可靠，并且將交流控制器設(shè)計成即能實現(xiàn)液壓行走無級調(diào)速又能實現(xiàn)液壓起升、傾斜控制（由加速器連接交流控制器控制電機帶動齒輪泵運轉(zhuǎn)實現(xiàn)液壓行走無級調(diào)速，再由起升、傾斜開關(guān)連接交流控制器控制電機帶動齒輪泵運轉(zhuǎn)實現(xiàn)對叉車的起升、傾斜控制）。 2、系統(tǒng)在啟動后只是處于怠速狀態(tài)（在交流控制器程序上設(shè)定一個最低轉(zhuǎn)速，由交流控制器控制電機在低轉(zhuǎn)速下工作），使液壓系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向裝置在一定時間內(nèi)確保能源供給，不工作時延時關(guān)閉，這樣不浪費系統(tǒng)能量，整機能耗降低。 3、由于是單電機無級調(diào)速工作，加之電機既要具備泵電機特性又要具備行走電機的特性，所以電機的形式是交流，并將其工作時制設(shè)計為60分鐘，這樣電機滿足了液壓行走和液壓起升的條件。 4、系統(tǒng)具備故障的自動診斷功能，通過儀表顯示故障代碼，方便了技術(shù)服務(wù)。 5、啟動性能良好，由于交流電機是免維護(hù)、高效率、低電流、低噪音等特性，由此不會造成電機的損害且能耗小。 總之，這種將單個交流電機作為核心將電氣系統(tǒng)與液壓系統(tǒng)的設(shè)計結(jié)合起來，使整機系統(tǒng)提高了效率、降低了能耗、減少了維護(hù)保養(yǎng)、增加了整機的安全性，而且結(jié)構(gòu)簡單、操縱靈活、功能增強。 三、具體實施方式 本方案的全液壓交流電動叉車，包括液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)，其中： 液壓系統(tǒng)包括： 由傳動相連的單交流電機和齒輪泵構(gòu)成動力裝置； 由起升油缸和傾斜油缸組成傾斜升降裝置； 由連接有優(yōu)先閥的轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向油缸組成轉(zhuǎn)向裝置； 由雙速液壓馬達(dá)、設(shè)置在馬達(dá)上的液壓制動器和液壓調(diào)速閥組成行走驅(qū)動裝置； 液壓制動器由控制閥的行走卸荷制動閥控制； 多路閥由傾斜閥、起升閥等組成：多路閥進(jìn)油閥片主油路上設(shè)有一個溢流閥控制傾斜升降裝置的系統(tǒng)壓力，主油路與傾斜閥和起升閥的腔體相通，其中起升閥上設(shè)有一個溢流閥控制起升壓力，傾斜閥連接傾斜油缸，起升閥連接起升油缸； 控制閥由行走卸荷閥、調(diào)壓變速閥等組成：控制閥進(jìn)油閥片主油路上設(shè)有一個減壓閥控制壓力，調(diào)壓變速閥一油口與二級調(diào)壓閥連接，另一油口與液壓馬達(dá)的調(diào)速閥連接；行走卸荷閥一油口經(jīng)背壓閥回油箱，另一油口與液壓馬達(dá)制動器連接； 換向制動閥由行走換向閥、制動閥等組成：換向制動閥進(jìn)油口設(shè)有一個溢流閥控制壓力；行走換向閥中位回油箱，另兩位油口分別與液壓馬達(dá)的正、反向油口連接；制動閥連接在行走換向閥與液壓馬達(dá)之間； 壓力切換閥由二級調(diào)壓閥和背壓閥等組成：二級調(diào)壓閥與控制閥與齒輪泵出油口連接，背壓閥連接在回油路與油箱之間； 由控制閥、齒輪泵、雙速液壓馬達(dá)、換向制動閥、壓力切換閥構(gòu)成的回路作為液壓調(diào)速回路。 電氣系統(tǒng)包括蓄電池電源、急停開關(guān)、鑰匙開關(guān)、一個交流電機和交流傳感控制系統(tǒng)： 蓄電池電源作為能源通過DC-DC變壓器將電源分為高壓電源和低壓電源兩路輸出：低壓電源經(jīng)鑰匙開關(guān)接通交流傳感控制系統(tǒng)、一個經(jīng)加速器開關(guān)接通的主要用于控制交流電機的交流控制器；高壓電源接通交流控制器并經(jīng)受控于交流控制器的主接觸器接通交流電機，在交流控制器上連接有加速器和起升傾斜開關(guān)； 且：交流電機的工作制為60分鐘，交流控制器上連接有儀表，低壓電源經(jīng)各功能開關(guān)通過交流控制器控制電量，通過儀表顯示精確的電量；并通過具有自動診斷功能的交流控制器對系統(tǒng)故障通過儀表顯示故障。 交流傳感控制系統(tǒng)包括：交流控制器、過載保護(hù)、溫度傳感器、絕緣監(jiān)視器、熱降控制傳感器、電子防護(hù)柵等。 該電氣系統(tǒng)工作時，蓄電池電源經(jīng)急停開關(guān)到鑰匙開關(guān)，當(dāng)鑰匙開關(guān)接通時，經(jīng)DC-DC變壓器分為兩路電源輸出： 一路為高壓如70V電源接通交流控制器，則主接觸器吸合并由儀表顯示電量及工作狀態(tài)；當(dāng)加速器開關(guān)接通時，通過交流控制器輸出接通交流電機，這時交流電機處于由交流控制器設(shè)定的怠速狀態(tài)，隨著加速器的位移（腳踏板式），交流電機的轉(zhuǎn)速由低速到高速運行，帶動齒輪泵運轉(zhuǎn)供轉(zhuǎn)向裝置、行走驅(qū)動裝置工作；當(dāng)加速器開關(guān)處于原始狀態(tài)時（斷開電路），交流電機在交流控制器設(shè)定的時間內(nèi)仍然使系統(tǒng)處于怠速工作狀態(tài)，直到設(shè)定時間完畢，系統(tǒng)電源關(guān)閉；當(dāng)起升、傾斜開關(guān)接通時，則通過交流控制器控制交流電機運行帶動齒輪泵運轉(zhuǎn)供傾斜升降裝置工作。 另一路為低壓24伏，當(dāng)鑰匙開關(guān)打開電源接通時，工作電源通過過載保護(hù)與交流控制器連接，當(dāng)工作電流過大時，過載保護(hù)斷開交流控制器的電源信號，使整機系統(tǒng)停止工作；當(dāng)系統(tǒng)溫度過高時，通過熱降溫度傳感器發(fā)送傳感信號給交流控制器并通過它降低整機系統(tǒng)的運行負(fù)荷以達(dá)到控制系統(tǒng)溫升的目的；當(dāng)系統(tǒng)溫度超過設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)時，溫度傳感器發(fā)送傳感信號給交流控制器并通過它使整機系統(tǒng)停止工作，當(dāng)溫度降低到低于設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)時，整機自動恢復(fù)功能；系統(tǒng)安全功能開關(guān)及加速器開關(guān)通過電子防護(hù)柵與交流控制器連接，當(dāng)功能開關(guān)出現(xiàn)不正常工作狀態(tài)時，電子防護(hù)柵將會起到隔斷防護(hù)作用，交流控制器不會工作。 以下結(jié)合液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)詳細(xì)的說明本方案叉車的工作： 以蓄電池作為能源，當(dāng)鑰匙開關(guān)打開時，通過DC-DC變壓器將70V和24V電源接通，這時主接觸器吸合，電氣系統(tǒng)通電。 當(dāng)腳踏式加速器開關(guān)打開時，這時交流控制器控制交流單電機直接帶動齒輪泵怠速運轉(zhuǎn)，流量通向液壓系統(tǒng)，從而滿足轉(zhuǎn)向器的排量需求，達(dá)到實現(xiàn)叉車原地轉(zhuǎn)向的功能。 通過操縱行走換向閥變換叉車的前進(jìn)和后退并通過腳踏加速器的行程經(jīng)過交流控制器控制交流電機的轉(zhuǎn)速以控制齒輪泵的排量通向液壓馬達(dá)控制叉車的行走速度；當(dāng)松開加速器踏下制動閥時，節(jié)流封閉液壓馬達(dá)的A、B油道實現(xiàn)制動。 操縱控制閥中的速度換向閥并經(jīng)過能量控制閥中的二級調(diào)壓閥實現(xiàn)高壓、低壓并經(jīng)過液壓馬達(dá)中的液壓調(diào)速閥從而來達(dá)到叉車的爬坡行走功能和高速行走功能；通過控制閥中行走卸荷制動閥變換行走工作和系統(tǒng)卸荷的功能，并通過閥中的制動檔通向液壓馬達(dá)中的液壓制動器實現(xiàn)手制動。 在多路閥中起升閥和傾斜閥上各裝了一個微動行程開關(guān)，當(dāng)操縱起升閥時其加裝的行程開關(guān)閉合接通交流控制器控制交流電機帶動齒輪泵全速運轉(zhuǎn)使叉車達(dá)到起降功能；當(dāng)操縱傾斜閥時同樣原理使叉車達(dá)到傾斜功能。 在交流控制器控制交流單電機怠速工作狀態(tài)下，既能使能量滿足轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的需求，又能起到低負(fù)荷、少能耗的作用，在正常工作狀態(tài)下，由于轉(zhuǎn)向器配置的優(yōu)先閥，使叉車轉(zhuǎn)向靈敏，并保證在任何動作時，叉車始終具有優(yōu)先轉(zhuǎn)向的動作。 當(dāng)加速器開關(guān)處于原始狀態(tài)時（斷開電路），交流控制器在設(shè)定的時間內(nèi)仍然使系統(tǒng)處于怠速工作狀態(tài)，一到設(shè)定時間系統(tǒng)電源關(guān)閉（延時時間在交流控制器程序內(nèi)設(shè)定），這樣保證了在不操作的一定時間內(nèi)，仍能保證轉(zhuǎn)向功能。 當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障或操作錯誤時通過交流控制器中的自動診斷功能，在儀表上以英文和數(shù)字形式顯示故障，方便了技術(shù)服務(wù)。 采用交流變頻矢量速度控制，其靈活性、準(zhǔn)確性高而且揉性傳動的特點使叉車具有傳動效率高、溫度低、運行電流小的良好特性；由于采用交流電機沒有碳刷和換向器，所以交流電機是免維護(hù)的。 整機工作時，電氣系統(tǒng)通過交流控制器可方便地對液壓運行系統(tǒng)的工作狀態(tài)進(jìn)行設(shè)定和調(diào)整，且通過能量控制閥和行走泄荷制動閥的調(diào)節(jié)可以對電氣系統(tǒng)的負(fù)載過流進(jìn)行保護(hù)。 四、結(jié)束語 目前，防爆全液壓電動叉車已由浙江佳力科技股份有限公司申報獲得多項國際、國內(nèi)技術(shù)發(fā)明專利 、實用型技術(shù)專利，通過技術(shù)成果轉(zhuǎn)化實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的防爆全液壓電動叉車已廣泛應(yīng)用于國防、石油、石化等危險性作業(yè)場所，多次出國參展受到好評，并出口國外。為國內(nèi)防爆車輛的創(chuàng)新發(fā)展，為國家安全生產(chǎn)提供保障。電動防爆叉車作為一個中國朝陽產(chǎn)業(yè)，一定會發(fā)展壯大并競爭國際市場。 |
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