电动升降车技术研究.docx

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电动升降车技术研究

前言

电动升降车是用来存取货物并以直流电源（蓄电池组）为动力，具有能量转换效率高、噪声小、无污染、小巧灵活等优点，在车间、仓库以及食品、制药、微电子、仪器仪表等对环境条件要求较高的场所得到了广泛应用，成为室内、货车取物、物料搬运的首选工具。

近几十年来在我国的电动升降车有了很大的发展，已经有满足不同吨位的升降车大批量生产，技术也很成熟。

我的设计是额定载荷为500KG的电动升降车，希望在小吨位车型领域做出我的一点贡献。

设计结合了叉取货物、升降和牵引的功能。

不仅在技术方面有创新，制造成本也大大降低。

小巧的体积在空间狭窄和环境要求较高的工作场所能满足500Kg以下的货物进出、取用自如。

1概述

1.1工程车辆

用于工业生产、制造、运输的车辆通常称为工程车辆。

一般工程车辆又包括叉车、搬运车、牵引车、升降车和挂车等。

升降车是用来将货物垂直输送到所需位置，叉车则是将货物叉取并安放到一定位置，牵引车顾名思义就是起牵引的作用。

这三种工程车辆在工厂、车间、仓库或工地运用广泛,可以说已是现代工厂不可缺少的工具。

我的设计就是将这三种车辆结合。

起到一车的多用的作用。

1.2工程车辆的特点

一般小吨位工程车辆往往采用内燃机或蓄电池加直流电动机作为动力装置，而通常由无轨轮式底盘与工作装置两大部分组成。

这使小吨位工程车辆与用交流电为动力的起重运输机械在构造方面有很大的差异，而与工程机械有很多相同之处。

这种车辆通常只在工厂、车间、仓库或工地服务。

不上公路行驶，也无需驾驶牌照，有别于汽车一类的交通运输车辆，使用者只需熟悉持有工作证即可。

1.3升降车的分类

升降车按提供动力的装置分为内燃升降车与电动升降车两大类，目前市场以内燃升降车为主。

电动升降车大部分限于小吨位阶段，但发展很迅速。

按升降方式可分为曲臂式、剪式、门架式等种类繁多。

按吨位有500Kg、600Kg、1t等等

1.4升降车的发展趋势

结合计算机和电子技术的快速发展，融合与应用在工业制造中，工程车辆技术也相应得到了很大的提高，升降车也不例外。

1、强化了安全性能。

如装设转向稳定系统，改善作业视野等

2、电子集成化。

减小了体积，控制更加方便快捷等

3、专业化程度加强。

多品种满足更多用户需求，开发新结构、新类型工程车辆

4、统一化。

配件容易，维修方便

5、绿色环保。

环保和劳动卫生法规的加强，低排放、噪声小的工程车辆得到了很快发展。

如电动车辆、使用液化石油气或天然气的内燃机车辆也受到用户的欢迎。

1.5升降车的选用

选用升降车要考虑到其经济性和实用性，如：

维修是否方便，生产率多少和可靠性能要求等多种因素。

对于工厂、车间、仓库使用的升降车，由于工作并不繁忙，使用频率不大，货物大小不一，可选用机械传动、人力传动、人力机械传动或有标准门架的内燃升降车。

这种升降车起重量较大，适应性强，价格低，维修方便。

对环境有特殊要求的场合，比如在室内或食品车间、冷库、制药、微电子及仪器仪表等必须选用无排放、无污染的电动升降车。

对于仓库内部重量不大的小件物品搬运也可选用电动升降车。

应发展的需求我设计一款能够在工作空间狭窄和环境要求较高的场所并能满足500Kg以下的货物存取的多功能升降车。

2本设计的任务要求及基本参数

2.1任务要求

1.电动升降车需满足额定起升重量为500kg，满载起步速度为200mm/s,升起高度为

4100mm.

2.所设计的电动升降车操作简单灵活、体积小、取货运输方便，提升平稳。

3.在空间狭窄的工作场所满足重量不超过500kg的货物存取。

4．设计技术性能先进，在满足可靠性的前提下具有一定创新性。

技术资料正确。

5.撰写的研究报告具有一定的理论性、实用性和独创性。

6.所设计的整机基本参数符合《机械工程师手册》和《现代机械设备设计手册》的标准。

2.2基本参数[1][2]

升降车的设计是以基本参数为依据，并且反应出工作能力。

其基本参数主要有:

1.额定起重量：

升降车运行时允许安全起升或搬运货物的最大质量

2.起重高度：

货叉或载货平台垂直升起的最高位置，货叉或载货平台水平段上表面距离地面的垂直距离

3.载荷中心距：

简单来说就是指的是货叉叉起货物的重心位置。

4.自由提升高度：

即内门架在外门架内货叉或载货平台可自由提升的高度

5.满载行驶速度：

升降车满载时在平直干硬的道路上行驶所能够达到的最高稳定速度

6.满载起升速度：

升降操纵杆及动力操纵装置处于最大位置且额定载荷时起升的速度。

7.最小转弯半径：

当转向盘转到极限位置，升降车以最低稳定车速转向行驶时，外侧转向轮的中心平面在支承平面上滚过的轨迹圆半径。

8.满载爬坡度：

在额定载荷下，按规定的稳定速度所能爬越的最大坡度。

反应了车辆的动力性能和通过性。

这个参数偏小则动力过低，加速性能不好。

偏大则造成能源浪费。

升降车内燃机多为20º，电动多为15º

9.车长：

货叉顶部到车尾部的全部距离。

10.车宽：

升降车两侧面的距离

11.车高：

正常状态下门架顶部到地面的距离。

12.轴距：

前后车轮中心线之间的距离

13.轮距：

车轮在车辆支承平面（一般就是地面）上留下的轨迹的中心线之间的距离。

14.最小离地间隙：

汽车在满载（允许最大荷载质量）的情况下，其底盘最突出部位与水平地面的距离

15.质量：

升降车的总重量

经查《机械工程师手册》、《现代机械设备设计手册》和《叉车设计》500KG电动升降车的基本参数如下：

额定起重量/kg

载荷中心距/mm

起重高度/mm

质量/kg

500

400

3000

1000

满载起升速度/（mm/s）

满载行驶速度/（km/h）

最小转弯半径/mm

满载爬坡度/%

200

6.8

1000

6°

车长/mm

车宽/mm

车高/mm

轴距/mm

2000

800

2100

1000

轮距/mm

最小离地间隙/mm

700

100

3电动升降车结构简介

升降车的主要组成部分有动力装置、转向装置、工作装置、液压提升装置和制动装置。

下图为升降车的主视图。

图1-1500kg电动升降车主视总图

3.1动力装置

为升降车提供动力的装置。

原动机有内燃机和蓄电池-电动机两种。

由于我设计的是无污染，无排放的车辆固采用蓄电池-电动机作为动力。

直流串励电动机的选用使整车动力随阻力的变化而变化。

蓄电池更耐久，寿命更长。

3.2传动装置

由原动机提供动力传递至驱动轮，传动转置大致有：

机械传动装置由离合器，手动变速箱，驱动桥组成。

液力传动装置由变矩器，液力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。

电传动装置由电池组、马达，电控单元等组成。

各中传动转置各有其优缺点，按其用途要求不同选用不同的方式。

本电动升降车传动装置采用电动机直接传动差速器的设计占用体积小，造价成本很低，前进、后退速度大致相同且反应速度迅速控制灵活。

3.3转向装置

用来控制升降车的行驶方向，小吨位车型一般采用机械转向，1t以上一般采用动力转向器或液压转向器。

本升降车一般采用机械转向，将转向轮设在车体后部实现短距离转向且方便灵活。

三级减速转置使工作人员转向更轻松、快捷。

且结构简单，安全可靠，制造成本低，维修方便。

3.4工作装置

提升货物和取运货物的机构，又称为门架。

由内门架、外门架、货叉架、链轮、链条、起升油缸和倾斜油缸等组成。

由于普通门架构造密集，使工作者叉取货物时难于看到前面的货物，因此本设计采用了宽视野门架。

应用创新的结构原理，使系统构架简化，减低成本又安全可靠。

3.5液压系统

为叉货平台升降及门架倾斜提供动力，由油泵、换向阀和液压油缸和管路等组成。

采用单作用活塞缸，提升时同时供油避免了偏载门架变型的工况。

3.6制动装置

为车提供刹车制动的装置。

升降车采用常闭鼓式刹车，制动器分布在驱动轮上。

当踩下刹车的时候升降车可以自由移动，在停放或工作的时候自动刹车增加工作的安全性。

3.7牵引装置

拉动其他车辆或物体移动。

牵引功能可以为其他车辆行驶动力，如爬坡等。

还可以拉动体积较大的物体使其引动到所需的位置。

4驱动系统

4.1动力装置作用要求

本升降车动力装置是以蓄电池组和电动机组成，其作用是：

1．为车辆的行驶提供充足的驱动力

2．为工作装置提供足够的动力，如提升液压缸、倾斜油缸等

3．为本车提供一定的牵引力

且动力装置满足以下要求：

1．为满足整车的协调性，各系统有独立驱动装置互不干涉，随时处于准备状态

2．在一定范围内转矩能随运动阻力的变化而变化，减少了能量损耗

3．重量轻，比功率高。

减少了升降车自身重量对能量的消耗

4．造价低廉，在500Kg升降车领域内以低廉的价格优势易于推广

5．便于维修，且可靠耐用。

6．噪声低，没有内燃机轰鸣的发动机声音给工作人员一个较佳的工作环境，以提高工作效率。

4.2电动机

电动升降车都采用蓄电池组和低压直流电动机作为原动机。

驱动行驶机构和工作装置液压泵运转电机采用分别驱动。

驱动运行机构的电动机称为牵引电动机，一般是直流串励电动机，其具有的机械特性适应升降车运行的要求且比较经济。

串励电动机的机械特性

如图4-2（a）中的横坐标为电动机电枢电流，纵坐标分别为电动机的转矩、转速和效率，图4-2（b）中，横坐标为转矩，纵坐标分别为以电枢电流、转速、功率及效率。

两种表示方法可以根据不同作用互相转换。

图中可以看出，串励电动机的转矩增大时，其转速降低；转矩减小时，转速增高，且转矩和转速的变化范围都较大。

a）b）

图4-2串励电动机的机械特性

串励电动机的特性是可以调节的。

调节的方法可以采用改变电枢电压或改变磁通。

过去一般采用在电枢电路中串联不同电阻而同时改变电枢电压及磁通来调节。

如下图4-2（c）：

图4-2（c）用串联电阻调节串励电动机的机械特性

图4-2（c）中T为转矩，n为转速。

曲线1为未串联电阻的电动机自然特性曲线，曲线2、3、4为分别串联了依次增大的电阻人为特性曲线。

电动机起动时或要求低速运转时使用人为特性。

这种电动机可以有载起动，起动转矩大。

采用电阻调节的方法电能损失较大，现在多采用晶闸管调速系统，他以高频脉冲供电方法来控制电动机的端电压，以调节电动机的机械特性。

晶闸管调速系统由于没有附加电阻，固不会引起能量损失，可以节约电能[3]。

电动机的励磁绕组与电枢绕组串联如图4-2（d），电枢电流增大时，磁极的磁通也增加，电动机的转矩会根据电枢电流、磁通的增大而提高，在磁极磁通未饱和的情况下，电动机转矩几乎和电枢电流的平方成正比，因此，可在电枢电流较小（与其他励磁型式的电动机比较）的情况下获的较大的转矩。

这种特性减小蓄电池的放电电流也充分利用蓄电池容量，提高了蓄电池组的利用率也增加了使用时长。

图4-2（d）串励电动机电路

市场调查各种直流串励电动机能满足不同吨位电动车，根据蓄电池组额定电压为24V可选用1.5kw的济南科亚电子科技有限公司的DC系列低压直流大功率马达中的串励DC24-1.5电动机。

以满足车辆重载起动，满载爬坡及平路高速运行等多种工况，而不需借助机械变速来实现。

实物如下图4-3：

图4-3串励DC24-1.5实图

DC系列低压直流大功率马达足以满足车辆重载起动，满载爬坡及平路高速运行等多种工况，而不需借助机械变速来实现。

适用于蓄电池供电的各种电动车辆，如电动车、叉车、搬运车、堆垛车、电动摩托等作行走用电动机

1.型号说明

DC24-1.5低压大功率直流电机

1DC表示DC串励（励磁方式）电机,DT表示DC他励（励磁方式）电机.

②24表示额定电压.

③1.5表示额定功率.

2.安装格式

一般来说这类电机采用法兰安装和底脚安装。

安装尺寸如下