一、電動(dòng)防爆叉車(chē)的技術(shù)背景 電動(dòng)防爆叉車(chē)技術(shù)的應(yīng)用始于60年代并主要在少數(shù)幾個(gè)歐美發(fā)達(dá)國(guó)家，一方面是由于發(fā)達(dá)國(guó)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(dòng)叉車(chē)也進(jìn)入了發(fā)展階段，另一方面隨著安全生產(chǎn)意識(shí)的增強(qiáng)，對(duì)危險(xiǎn)品生產(chǎn)儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備的安全性能要求也越高，作為儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備的叉車(chē)也必須具備安全防爆技術(shù)性能，因而防爆叉車(chē)首先在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家得到了起步和發(fā)展。 電動(dòng)防爆叉車(chē)技術(shù)在60、70年代由于受到當(dāng)時(shí)電子技術(shù)水平和電動(dòng)叉車(chē)制造技術(shù)的局限，造成電動(dòng)叉車(chē)本身存在運(yùn)行電流大、蓄能時(shí)間短、溫度高、電路防爆可控點(diǎn)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(jī)在使用過(guò)程中產(chǎn)生電流大、溫升快、線路老化快、使用時(shí)間短、人工維護(hù)多并對(duì)操作者人為責(zé)任要求高。 電動(dòng)防爆叉車(chē)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(dòng)叉車(chē)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(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家電動(dòng)防爆叉車(chē)技術(shù)走向了高智能化控制技術(shù)、高運(yùn)行性能、高安全性方向發(fā)展道路。 二、設(shè)計(jì)方案解析 本方案要解決的技術(shù)問(wèn)題和提出的技術(shù)任務(wù)是克服現(xiàn)有技術(shù)的叉車(chē)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(dòng)叉車(chē)。為此，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案： 全液壓交流電動(dòng)叉車(chē)，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(dòng)器和液壓馬達(dá)調(diào)速閥組成的并由一個(gè)控制閥和一個(gè)換向制動(dòng)閥控制的行走驅(qū)動(dòng)裝置，以及 一個(gè)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(gè)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(gè)壓力切換閥通向所述驅(qū)動(dòng)裝置； 所述的電氣系統(tǒng)包括： 蓄電池電源、鑰匙開(kāi)關(guān)、一個(gè)交流電機(jī)和交流傳感控制系統(tǒng)， 以蓄電池電源作為能源通過(guò)急停開(kāi)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(kāi)關(guān)接通交流傳感控制系統(tǒng)、一個(gè)主要用于控制所述交流電機(jī)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(guò)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(jī)，在所述交流控制器上連接有加速器和起升、傾斜開(kāi)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(kāi)關(guān)； 通過(guò)所述加速器控制所述轉(zhuǎn)向裝置和行走驅(qū)動(dòng)裝置，所述的起升、傾斜開(kāi)關(guān)經(jīng)所述交流控制器控制交流電機(jī)帶動(dòng)齒輪泵并進(jìn)一步經(jīng)多路閥控制傾斜升降裝置。 工作時(shí)，蓄電池電源經(jīng)DC-DC變壓器到鑰匙開(kāi)關(guān)，當(dāng)鑰匙開(kāi)關(guān)斷開(kāi)電路時(shí)，電氣系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)停止工作。當(dāng)鑰匙開(kāi)關(guān)接通電路時(shí)，高壓電源接通交流控制器，主接觸器吸合：此時(shí)若接通加速器，通過(guò)交流控制器輸出接通交流電機(jī)，這時(shí)交流電機(jī)處于由交流控制器設(shè)定的叉車(chē)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(jī)的轉(zhuǎn)速由低速到高速運(yùn)行，帶動(dòng)齒輪泵運(yùn)轉(zhuǎn)供轉(zhuǎn)向裝置、行走驅(qū)動(dòng)裝置工作；此時(shí)若令加速器處于原始狀態(tài)（加速器斷開(kāi)電路），在交流控制器設(shè)定的時(shí)間內(nèi)仍然使叉車(chē)處于怠速狀態(tài)，直到設(shè)定時(shí)間完畢，系統(tǒng)電源關(guān)閉；此時(shí)若接通起升、傾斜開(kāi)關(guān)，則通過(guò)交流控制器控制交流電機(jī)運(yùn)行帶動(dòng)齒輪泵運(yùn)轉(zhuǎn)供傾斜升降裝置工作。 本方案的優(yōu)點(diǎn)是： 1、由交流控制器、交流電機(jī)和加速器形成的無(wú)級(jí)調(diào)速系統(tǒng)，使行走系統(tǒng)從慢速到快速運(yùn)行狀態(tài)自如、穩(wěn)定、可靠，并且將交流控制器設(shè)計(jì)成即能實(shí)現(xiàn)液壓行走無(wú)級(jí)調(diào)速又能實(shí)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(jī)帶動(dòng)齒輪泵運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)液壓行走無(wú)級(jí)調(diào)速，再由起升、傾斜開(kāi)關(guān)連接交流控制器控制電機(jī)帶動(dòng)齒輪泵運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)叉車(chē)的起升、傾斜控制）。 2、系統(tǒng)在啟動(dòng)后只是處于怠速狀態(tài)（在交流控制器程序上設(shè)定一個(gè)最低轉(zhuǎn)速，由交流控制器控制電機(jī)在低轉(zhuǎn)速下工作），使液壓系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向裝置在一定時(shí)間內(nèi)確保能源供給，不工作時(shí)延時(shí)關(guān)閉，這樣不浪費(fèi)系統(tǒng)能量，整機(jī)能耗降低。 3、由于是單電機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速工作，加之電機(jī)既要具備泵電機(jī)特性又要具備行走電機(jī)的特性，所以電機(jī)的形式是交流，并將其工作時(shí)制設(shè)計(jì)為60分鐘，這樣電機(jī)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(dòng)診斷功能，通過(guò)儀表顯示故障代碼，方便了技術(shù)服務(wù)。 5、啟動(dòng)性能良好，由于交流電機(jī)是免維護(hù)、高效率、低電流、低噪音等特性，由此不會(huì)造成電機(jī)的損害且能耗小。 總之，這種將單個(gè)交流電機(jī)作為核心將電氣系統(tǒng)與液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)結(jié)合起來(lái)，使整機(jī)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(jī)的安全性，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操縱靈活、功能增強(qiáng)。 三、具體實(shí)施方式 本方案的全液壓交流電動(dòng)叉車(chē)，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(dòng)相連的單交流電機(jī)和齒輪泵構(gòu)成動(dòng)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(dòng)器和液壓調(diào)速閥組成行走驅(qū)動(dòng)裝置； 液壓制動(dòng)器由控制閥的行走卸荷制動(dòng)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(gè)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(gè)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(gè)減壓閥控制壓力，調(diào)壓變速閥一油口與二級(jí)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(dòng)器連接； 換向制動(dòng)閥由行走換向閥、制動(dòng)閥等組成：換向制動(dòng)閥進(jìn)油口設(shè)有一個(gè)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(dòng)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(jí)調(diào)壓閥和背壓閥等組成：二級(jí)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(dòng)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(kāi)關(guān)、鑰匙開(kāi)關(guān)、一個(gè)交流電機(jī)和交流傳感控制系統(tǒng)： 蓄電池電源作為能源通過(guò)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(kāi)關(guān)接通交流傳感控制系統(tǒng)、一個(gè)經(jīng)加速器開(kāi)關(guān)接通的主要用于控制交流電機(jī)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(jī)，在交流控制器上連接有加速器和起升傾斜開(kāi)關(guān)； 且：交流電機(jī)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(kāi)關(guān)通過(guò)交流控制器控制電量，通過(guò)儀表顯示精確的電量；并通過(guò)具有自動(dòng)診斷功能的交流控制器對(duì)系統(tǒng)故障通過(guò)儀表顯示故障。 交流傳感控制系統(tǒng)包括：交流控制器、過(guò)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(shí)，蓄電池電源經(jīng)急停開(kāi)關(guān)到鑰匙開(kāi)關(guān)，當(dāng)鑰匙開(kāi)關(guān)接通時(shí)，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(kāi)關(guān)接通時(shí)，通過(guò)交流控制器輸出接通交流電機(jī)，這時(shí)交流電機(jī)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(jī)的轉(zhuǎn)速由低速到高速運(yùn)行，帶動(dòng)齒輪泵運(yùn)轉(zhuǎn)供轉(zhuǎn)向裝置、行走驅(qū)動(dòng)裝置工作；當(dāng)加速器開(kāi)關(guān)處于原始狀態(tài)時(shí)（斷開(kāi)電路），交流電機(jī)在交流控制器設(shè)定的時(shí)間內(nèi)仍然使系統(tǒng)處于怠速工作狀態(tài)，直到設(shè)定時(shí)間完畢，系統(tǒng)電源關(guān)閉；當(dāng)起升、傾斜開(kāi)關(guān)接通時(shí)，則通過(guò)交流控制器控制交流電機(jī)運(yùn)行帶動(dòng)齒輪泵運(yùn)轉(zhuǎn)供傾斜升降裝置工作。 另一路為低壓24伏，當(dāng)鑰匙開(kāi)關(guān)打開(kāi)電源接通時(shí)，工作電源通過(guò)過(guò)載保護(hù)與交流控制器連接，當(dāng)工作電流過(guò)大時(shí)，過(guò)載保護(hù)斷開(kāi)交流控制器的電源信號(hào)，使整機(jī)系統(tǒng)停止工作；當(dāng)系統(tǒng)溫度過(guò)高時(shí)，通過(guò)熱降溫度傳感器發(fā)送傳感信號(hào)給交流控制器并通過(guò)它降低整機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)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(guò)設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，溫度傳感器發(fā)送傳感信號(hào)給交流控制器并通過(guò)它使整機(jī)系統(tǒng)停止工作，當(dāng)溫度降低到低于設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，整機(jī)自動(dòng)恢復(fù)功能；系統(tǒng)安全功能開(kāi)關(guān)及加速器開(kāi)關(guān)通過(guò)電子防護(hù)柵與交流控制器連接，當(dāng)功能開(kāi)關(guān)出現(xiàn)不正常工作狀態(tài)時(shí)，電子防護(hù)柵將會(huì)起到隔斷防護(hù)作用，交流控制器不會(huì)工作。 以下結(jié)合液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)詳細(xì)的說(shuō)明本方案叉車(chē)的工作： 以蓄電池作為能源，當(dāng)鑰匙開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)，通過(guò)DC-DC變壓器將70V和24V電源接通，這時(shí)主接觸器吸合，電氣系統(tǒng)通電。 當(dāng)腳踏式加速器開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)，這時(shí)交流控制器控制交流單電機(jī)直接帶動(dòng)齒輪泵怠速運(yùn)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(shí)現(xiàn)叉車(chē)原地轉(zhuǎn)向的功能。 通過(guò)操縱行走換向閥變換叉車(chē)的前進(jìn)和后退并通過(guò)腳踏加速器的行程經(jīng)過(guò)交流控制器控制交流電機(jī)的轉(zhuǎn)速以控制齒輪泵的排量通向液壓馬達(dá)控制叉車(chē)的行走速度；當(dāng)松開(kāi)加速器踏下制動(dòng)閥時(shí)，節(jié)流封閉液壓馬達(dá)的A、B油道實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。 操縱控制閥中的速度換向閥并經(jīng)過(guò)能量控制閥中的二級(jí)調(diào)壓閥實(shí)現(xiàn)高壓、低壓并經(jīng)過(guò)液壓馬達(dá)中的液壓調(diào)速閥從而來(lái)達(dá)到叉車(chē)的爬坡行走功能和高速行走功能；通過(guò)控制閥中行走卸荷制動(dòng)閥變換行走工作和系統(tǒng)卸荷的功能，并通過(guò)閥中的制動(dòng)檔通向液壓馬達(dá)中的液壓制動(dòng)器實(shí)現(xiàn)手制動(dòng)。 在多路閥中起升閥和傾斜閥上各裝了一個(gè)微動(dòng)行程開(kāi)關(guān)，當(dāng)操縱起升閥時(shí)其加裝的行程開(kāi)關(guān)閉合接通交流控制器控制交流電機(jī)帶動(dòng)齒輪泵全速運(yùn)轉(zhuǎn)使叉車(chē)達(dá)到起降功能；當(dāng)操縱傾斜閥時(shí)同樣原理使叉車(chē)達(dá)到傾斜功能。 在交流控制器控制交流單電機(jī)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(chē)轉(zhuǎn)向靈敏，并保證在任何動(dòng)作時(shí)，叉車(chē)始終具有優(yōu)先轉(zhuǎn)向的動(dòng)作。 當(dāng)加速器開(kāi)關(guān)處于原始狀態(tài)時(shí)（斷開(kāi)電路），交流控制器在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)仍然使系統(tǒng)處于怠速工作狀態(tài)，一到設(shè)定時(shí)間系統(tǒng)電源關(guān)閉（延時(shí)時(shí)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(shí)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(cuò)誤時(shí)通過(guò)交流控制器中的自動(dòng)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(dòng)的特點(diǎn)使叉車(chē)具有傳動(dòng)效率高、溫度低、運(yùn)行電流小的良好特性；由于采用交流電機(jī)沒(méi)有碳刷和換向器，所以交流電機(jī)是免維護(hù)的。 整機(jī)工作時(shí)，電氣系統(tǒng)通過(guò)交流控制器可方便地對(duì)液壓運(yùn)行系統(tǒng)的工作狀態(tài)進(jìn)行設(shè)定和調(diào)整，且通過(guò)能量控制閥和行走泄荷制動(dòng)閥的調(diào)節(jié)可以對(duì)電氣系統(tǒng)的負(fù)載過(guò)流進(jìn)行保護(hù)。 四、結(jié)束語(yǔ) 目前，防爆全液壓電動(dòng)叉車(chē)已由浙江佳力科技股份有限公司申報(bào)獲得多項(xiàng)國(guó)際、國(guó)內(nèi)技術(shù)發(fā)明專利 、實(shí)用型技術(shù)專利，通過(guò)技術(shù)成果轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的防爆全液壓電動(dòng)叉車(chē)已廣泛應(yīng)用于國(guó)防、石油、石化等危險(xiǎn)性作業(yè)場(chǎng)所，多次出國(guó)參展受到好評(píng)，并出口國(guó)外。為國(guó)內(nèi)防爆車(chē)輛的創(chuàng)新發(fā)展，為國(guó)家安全生產(chǎn)提供保障。電動(dòng)防爆叉車(chē)作為一個(gè)中國(guó)朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)，一定會(huì)發(fā)展壯大并競(jìng)爭(zhēng)國(guó)際市場(chǎng)。 |
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