国内外电动叉车的结构特点及分析

        电动平衡叉车是以直流电源（电瓶）为动力的装卸及搬运车辆。据国外资料统计，日本1992年电动叉车产量就已经超过了叉车总量的1/3。在德国、意大利等一些西欧国家，电动叉车所占的比例达到50%左右。电动叉车的迅速发展主要得益于各生产厂家的不断进步。产品外形大多采用了流线型设计，造型更加美观。主要生产厂家实现了规模生产和零部件专业化生产和装配流水线作业。加工精度、自动化程度都提高了。在新材料、新工艺方面，最重要的体现是晶体管控制器（SCR和MOS管）应用。它的出现使电动叉车的使用性能得到很大的提高，从总体上说，电动叉车的耐用性、可靠性和适用性都得到显著提高，完全可以与内燃机叉车相抗衡。
　　本文主要评述市场上销量较大的四支点电动平衡叉车的结构特点及发展。
　　1 车体
　　车体是叉车的主体结构，一般都是由5mm以上钢板制成，其特点是无大梁，车体强度高，可承受重载。
　　就电瓶在叉车车体上的放置位置而言，有两种不同的制造技术。即电瓶安置于前后桥之间或后桥之上。
　　这两种技术代表了叉车设计的两种最优选择，且各有优缺点，稳定性好，但是车体内的可利用空间较小，因此限制了电瓶的容量，这对于载重量不超过3t的叉车并不突出，但对于那些运动情况复杂，8h工作时间内电瓶容量要求高的大吨位叉车就变得严重了。
　　采用大容量电瓶，以延长电动叉车的持续工作时间，从而扩大电动叉车的使用范围，这是各叉车制造商共同追求的目标。
　　例如，STILL公司的R60/40系统叉车，由于采用了第一种技术，其最大的电瓶容量为80V，870A.h;69.6kW.h,而CARER公司的R40叉车由于采用第二种技术，电瓶容量达到960A.h;76.8kW.h（高出了10.35%）。在LINDE公司采用第一种技术的E40系列叉车上可安装电瓶的最大容量为735A.h,58.8kW.h。同样规格的CARER公司叉车，由于采用了第二种技术，可安装电瓶的最大容量增加30.6%。
　　第二种情况，当电瓶布置在叉车后桥上时，叉车的重心提高了，整机稳定性受到影响，由于叉车的高度增加，司机的座位提高，因而司机在操作时视野更开阔，特别是搬运体积大的货物时就更适用了。当电瓶安置在后桥上，电机和液压泵的维修更方便，因为拆走电瓶和脚踏板后，电机和液压泵便一目了然。
　　目前，国内企业生产的电动叉车，大多采用的是第二种技术，而国外企业则两种情况都有。
　　2 门架
　　目前，国内外电动叉车大部分已经采用宽视野门架，起升液压缸由中间放置改为两侧放置。液压缸的放置位置有两种：一种是液压缸位于门架后面，如抚顺叉车厂和TOYOTA的电动叉车；另一种是液压缸位于门架外测，如南京华瑞电动叉车和BALKANCAR叉车。CARER公司的R40/45系列电动叉车的液压缸位于门架外侧，R50/60/70系列叉车的液压缸则位于门架后面。
　　门架一般分为标准型、两节型或三节型。国内叉车的起升高度一般在2~5m之间，且以3m及3m以下的居多，而国外电动叉车的起升高度一般在2~6m之间，由于仓库的立体化程度高，因此起升高度3m以上，电动叉车的需求量比国内高得多。
　　3 驾驶室
　　由于多数电动叉车用于室内搬运，因此一般没有封闭的驾驶室，只安装起防护作用的护顶架。世界上比较先进的电动叉车，如：LINDE的E20新型叉车驾驶室，按先进的人机工程学原理开发研制，采用舒适的液压减振悬挂式座椅，能够根据驾驶员的身高和体重进行调整。双踏板加速系统在叉车改变行驶方向时无需转向，方向盘立柱的倾角可根据驾驶员的要求进行调节。中心液压操纵杆集门架的升降和前后于一体。所以这些新设计都大大地减轻了驾驶员的劳动强度。
　　4 驱动系统
　　驱动系统是电动叉车的关键部件之一。各种叉车在驱动系统的结构上存在很大的差别，有单电机布置形式上也存在差别，如国内抚顺产的叉车，其电机轴与驱动桥为丁字型结构，而国外TOYOTA和BALKANCAR叉车的驱动电机轴与驱动桥却是布置的，结构紧凑。LINDE的E20电动叉车和CARER的P50叉车的前轮驱动是由两个独立的电机来完成的，电机与驱动轴平行放置，结构紧凑。由于是双电机驱动，加速和爬坡性能好，牵引力大，采用了电子整速系统，替代原来的机械差速系统，使用性得到了很大的提高。
　　5 液压系统
　　电动叉车一般都采用单独的电机，带动齿轮泵，从而为其门架工作系统的提升和倾斜提供液压动力。目前国产叉车，由于没有实现液压电机的调速，液压电机在启动后，只能高速转动，不会随着功能和压力的改变而自动调节，多余的流量只能通过溢流阀流回油箱，造成能量浪费。国外新型叉车，如LINDE的E20电动叉车，采用了先进的液压脉冲控制技术，液压泵脉冲控制器能够根据液压回路的反应，自动平衡电机速度与用油量，从而节约电能，这种控制的优点是电源利用率高，无电压峰值，液压系统的噪声低，液压元件的磨损也低，从而大大地提高了整车的可靠性和使用寿命。
　　6 制动系统
　　一般的电动叉车主要采用机械式停车制动和液压式行车制动。停车采用手制动，行车采用脚制动。
　　CARER电动叉车采用液压制动系统。膨胀型制动有外部控制，并采用动力辅助制动(与动力转向系统的动力形式相同)。
　　SCR和MOS管的使用，使电瓶叉车的制动能量再生成为可能。能量再生过程也就是一个电子制动过程。
　　对于LINDE的E20和CARER的P50电动叉车，当初次或者轻轻踏下制动器时，牵引电机将变成一台发电机，将电能补送回电瓶，而不象一般叉车制动时将能量白白地浪费掉。只有在进一步制动时，液压制动才真正起作用。这种制动系统的优点是延长了每次充电后的工作时间，减少了制动系及传动元件的磨损，也减少了维修的停工时间，因而降低了使用成本。
　　7转向系统
　　平衡叉车都采用后轮转向，且工作范围小，转向运动频繁。如果采用机械转向，则驾驶员的工作强度会很高。如果采用液压动力转向，则劳动强度会大大降低。因此，现在市场上销售的叉车基本上实现了动力转向。国内电瓶叉车的液压转向一般是转向电机在叉车工作过程中不停地满负荷运转，因此造成了不必要的能量浪费，以及电机和液压减的磨损。但是，LINDE和NISSAN等公司的电瓶叉车，其动力转向则更进了一步，即通过方向盘不动时，则转向电机不工作。此功能不但节约能量，还延长了再次充电后的可工作时间，缩短了转向电机的空转时间，因此也减少了电机和液压泵的磨损。
　　日本小松公司的电瓶叉车采用EPS速度传感器动力转向。该系统是“负荷感应型”转向，带有一个伺服制动和动力液压转向型优先配给阀。动力转向系统使用提升电机的动力，能自动选择转向所需的最佳力。
　　8电控及其自我诊断和液晶显示系统
　　电气控制是显示电动叉车技术水平的一个重要因素。因此，随着电子技术的发展，电瓶叉车的电控也日趋完善。电动机控制器的发展主要经历了以下几个阶段：
　　(1)电池直接启动，仅靠复杂的调整或电池的放电控制。
　　(2)电阻器启动。控制能量损失大，只可有限地分解速度。
　　(3)晶闸管控制器(也叫可控硅控制器)控制。晶体管控制使可靠性大大提高。
　　(4)双极晶体管控制。与晶闸管相比，使用更加简单，但是电路的可靠性要求比较高。
　　(5)MOS场效应管(即金属-氧化物-半导体场效应管)控制。
　　门极驱动电流小，并联控制特性好，正向电压降较小，开关损失降低，MOS场效应管比双极晶体管的控制特性更好。由于减少了元器件，并采用全封闭装置，可靠性大大提高。通常SCR(可控硅)控制器的插座电压为1~1.5V，而MOS场效应管控制器的插座电压0.25V。MOS管场效应管的工作效率更高，允许的最高速度更大，操作噪声更小，保护措施更强，所以的用户电源都有防短路保护装置，并且具有独特的三项安全保护措施，即软件自动保护措施，硬件自动保护和硬件自我诊断保护。晶体管斩波器在叉车上的成功应用，除了实现无级调速和再生性制动外，还增加了自我故障诊断和液晶数字显示功能。
　　日本小松公司电动叉车装有液晶显示控制器，用各种符号作代表，具有可读性。指示器对可能出现的错误向驾驶员发出警报，包括松开和锁定停车制动器，安全空挡联锁装置和电瓶的过量放电，显示出各种数据包括电瓶放电量，电解液量，工作时间和行驶速度等，可以随时向驾驶员报告可能出现的故障，大大方便了叉车的维护与保养。同时，可以向驾驶员提供行驶速度和叉车载重量等参数，也为驾驶员的科学操作提供了依据，从而延长叉车的使用寿命。