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开式静液压传动在电动叉车上的应用

时间:2017-10-9 11:08:00 来源:本网

  叉车因其机动灵活、有良好的通过性和较强的适应性而广泛使用于港口码头、铁路车站、仓库货栈、工厂车间等场合。叉车的种类繁多,按所用动力装置的类型,可分为内燃和电动2大类。电动叉车主要以蓄电池供电为主,与内燃叉车相比,优点是不污染环境、噪声小,是值得大力发展的环保型绿色产品。按传动方式可分为机械、液力机械式和静液压传动式。纯机械式结构复杂,电机械传动式需要昂贵的电调速控制系统。液力机械式效率低,油液温升篼,调速范围不够宽。而静液压传动式结构简单,调速范围宽,运动平稳,整机性能优良。静液压传动分为闭式系统和开式系统2种类型。通常车辆(包括叉车)的行走静液压传动系统皆是闭式系统,从元件配置上看,技术比较成熟,但有其固有缺陷。另外,对于具有多个执行机构的小功率车辆,例如蓄电池叉车,采用闭式回路的静液压传动系统具有难以克服的问题。因此,设计和开发控制性能良好的开式系统十分必要。

  1闭式系统液压回路闭式系统液压回路主要由主液压泵、液压马达、辅助液压泵、单向阀等组成(见)。其工作原理是主液压泵的排油口输送液压油到液压马达《起重运输机械》2002(8)的进口,驱动液压马达带动负载实现所需要的运动,液压马达的回油连接主液压泵的吸油口,构成油液的闭式循环,故称为闭式液压系统回路。设置补油泵,是为了确保液压主泵吸油充足,促进油液循环,并冷却油温。

  闭式系统液压回路闭式系统中的主液压泵和液压马达的配置通常有变量栗一定量马达、定量泵一变量马达和变量泵-变量马达3种方式。在大功率液压行走机械上,采用变量泵一变量马达配置能满足各种工况的要求,但调节复杂,成本高。在中等功率的行走机械上,使用变量泵一变量马达配置的不多,而是常采用变量泵一定量马达的配置方式,这是因为控制对象仅为液压杲调节比较容易,且定量马达也比变量马达的成本低。但如果将变量泵和定量马达构成的闭式系统直接用于小功率车辆上,存在以下问题(以所研制的1t全液压叉车为例定性定量地说明):一43一km/h,所需驱动净功率约为2.5kW,就是说主液压泵的输出功率大于此即可,但是补油辅泵所需补油流量约为20L/min,补油压力约为1.5MPa,附加功率约为0.5kW.当整机空载运行时,0.5kW的附加功率就是额外的功率消耗,约占净功率20无法实现多执行机构的动作要求即使是1t小功率叉车也包括液压助力转向机构、叉取货物的液压升降机构以及门架的面斜液压机构等。为了驱动多个执行机构,势必要再增设液压泵源,导致成本升高、结构复杂、布置困难。

  国内厂家生产的液压泵和液压马达,由于技术性能的限制,难以用于车辆的静液压驱动。如果采用国外进口产品,则价格昂贵,其约占国内叉车整机售价的50%,成为产品开发的一大障碍。

  由此可见,开发一泵多用、能协调工作、节能省功、性能优良、价格较低的开式系统十分必要。

  2开式系统液压回路所谓开式系统,主要指液压泵从油箱吸油、经排油口送至马达进油口、再经马达排油口回油箱的液压回路,见。液压泵还可将油液经排油口送至其他液压执行机构,以达到一泵多用的目的。传统的电动叉车采用多电机驱动,存在结构复杂、布置空间狭窄、维修性差、操纵控制较难、电调速装置昂贵需要进口等缺点。如果采用开式回路以单电机代替多电机,由同一液压泵向所有执行机构供油,则可简化结构,减轻机重,改善维修性。同时,以液压调速代替了进口电调速装置,既节省了外汇开支,又获得了优良的调速性和整机运行的平顺性。

  开式系统液压回路但是多个执行机构由同一液压泵供油在技术上存在多执行机构的液压回路构建和相互连接、各执行机构的运动参数间的选择和匹配以及各个动作的协调和操纵控制的难题。我们最新研制开发的1t全液压电动叉车开式液压系统突破了以上技术难点,具体体现在:11全液压电动叉车主要包括行走驱动液压回路、整机转向液压回路、工作装置门架液压回路和倾斜液压回路。为了确保整机行驶的安全性,要求在任何情况下能够操纵转向机构,为此采用了如所示的负载敏感优先回路。液压泵排出的压力油供给伺服优先阀,当操纵转向时,按所需流量优先流向CF转向油路,多余的流向EF口。感应转向负载压力大小的口反馈作用于伺服优先阀,以调节伺服优先阀至CF口的节流孔大小,适时提供转向所需流量,并在不转向时,使流向CF口的流量极小,通过负载敏感调节,可以实现任意状态下的负载敏感节能。

  负载敏感优先回路行走与工作装置的并联回路双轮驱动行走的双液压马达回路与工作装置(升降、倾斜液压缸供油)油路并联连接(见)。并联油路能够实现各自的单独动作,比串联油路的系统压力低,并便于液压泵的选型。当需要同时动作时,通过操纵换向阀,进行节流操作即可实现。当然,为了选择液压泵流量和调节各自分路的压力,需要综合考虑常见工况,合理确定液压马达的排量以及液压缸的工作面积,在各支路上设置相应的压力控制阀。

  双级变量泵一双级定量马达回路双级变量泵控制原理如a所示。当液控阀5的控制端油压为零时,液控阀在弹簧力的作用下处于右位,这样液压缸4的大腔通回油,不对液压缸3起限位作用,恒压控制阀1的控制压力为液压泵出口压力,起控制作用,恒压控制阀2的控制压力为零,不起控制作用,此时的压力一流量曲线如b中的曲线6,为低压大排量特性。当液控阀的控制端的油压压力不为零时,液控阀在油压的作用下处于左位,这样液压缸4的大腔通压力油,对液压缸3起限位作用,恒压控制阀2的控制压力为液压泵出口压力,起控制作用,恒压控制阀1的控制压力为零,不起控制作用,此时的压力一流量曲线如b中的曲线7,为高压小排量特性。可以通过调节恒压控制阀的弹簧压缩量调节恒压控制压力的大小。

  双级变量泵控制原理及压力一流量特性曲线(a)控制原理图(b)压力一流量特性曲线1、2.恒压控制阀3、4.液压缸5.液控阀6.低压大排量特性7.高压小排量特性双速马达指的是在同一马达壳体内通过液压控制,改变马达的工作柱塞数,从而使马达具有2挡排量、2种速度。其控制原理见a.当两位三通液控换向阀C口无控制压力时,阀在右位,马达1、2(各占马达一半柱塞数)并联连接,处于低速大扭矩状态,速度特性如b中的曲线U当C口有压力油,马达1、2串联连接,处于高速小扭矩状态,速度特性如b中的曲线2.选择双级变量泵和双速定量马达组合,能够实现整车行走的4挡速度特性,相当于4挡位的变速器,其变速范围较宽。欲在各挡内调节车速的大双速定量马达控制原理及速度特性(a)控制原理图(b)速度特性曲线I低速大扭矩曲线2高速小扭矩曲线小,可在液压马达的回油路上增加脚踏节流调速阀,使整车获得更微细化的调速特性,如微动性、平顺性、均的加减速特性等。从还可以看出,4个挡位的最大点均在虚线所示的近似恒功率的曲线上,这对于受电源限制的电动叉车尤为重要。

  整机扭矩一速度特性曲线3结论小功率车辆,如电动叉车上,采用开式系统液压回路,能够实现一泵多用、协调控制,且节能省功。

  采用负载敏感控制优先回路,可确保任意工况下的优先转向,操纵轻便灵活,且节能。

  双级变量泵一双级定量马达组合配置,能够获得4挡速度特性,加之设置脚踏节流调速,使整机的速度特性更优。

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