1、目录前言 .1第 1 章 叉车概述 .21.1 电动叉车的现状及发展趋势 .21.2 我国近年叉车发展情况简述 .3第 2 章 电动叉车的功用与型号 .52.1 电动叉车的功用 .52.2 电动叉车的型号 .52.3 电动叉车的分类 .6第 3 章 电动叉车的结构和主要性能参数 .73.1 电动叉车的主要部件 .73.2 电动叉车的主要性能参数 .10第 4 章 电动叉车动力装置的结构与维修 .124.1 动力型蓄电池的结构与维修 .124.1.1 动力型蓄电池的结构特点 .124.1.2 动力型蓄电池的性能 .124.1.3 动力型蓄电池的维修 .124.2 直流电动机的分类与结构 .144
2、.2.1 直流电动机的分类 .144.2.2 直流电动机的型号 .154.2.4 直流电动机的工作原理 .164.3 直流电动机的维修 .17第 5 章 电动叉车直接驱动的设计 .195.1 直接驱动的特点 .195.2 直接驱动方案对驱动电机的要求 .195.3 选用高转矩/低转速的力矩电动机 .205.4 力矩电动机的 优化设计 .205.4.1 削弱纹波转矩的措施 .215.4.2 削弱齿槽转矩的措施 .21第 6 章 电动叉车底盘的使用维护与节油 .226.1 叉车底盘的使用维护措施 .22第 7 章 电动叉车液压系统的常见故障与排除方法 .257.1 工作的原理 .257.2 液压系
3、统的组成 .257.3 液压缸 .267.4 液压控制阀 .277.5 液压泵 .28参考文献 .34结束语 .35电动叉车的组装和维修 刘云春1前言叉车是物流行业的重要设备，是门架和货叉为工作装置的自行式装卸搬运机械，可用于装卸堆放成件货物。它体积小、重量轻、结构紧凑、噪音低、污染小、造价低、操作灵活，可以在工作场地狭小的空间作业。随着科技的发展和工业设计的发展，人们在对叉车的功能上提出更高的要求的同时，对其外观造型也有了更高的要求。这样，运用工业设计的方法和人机工程学，研究叉车的造型，就显得十分重要。作为以门架和货叉为工作装置的自行式装卸搬运机械。叉车可用于装卸堆放成件货物。更换工作装置后
4、也能用于特种物品和散料的装卸搬运作业。叉车由动力装置轮式底盘和工作装置三个主要部分组成工作装置包括门架链条叉架货叉和液压缸等。门架为伸缩结构,铰接在车轴或车架上,通过倾斜液压缸可前后倾斜以便于装卸货物和带货行驶。起升液压缸通过链条传动使装有货叉的叉架沿内门架升降内门架叉以外门架为导轨上下伸缩使叉车能以较低的门架高度把货物举升到较高的高度。电动叉车是以蓄电池（电瓶）或交流电为动力的车辆。其中以蓄电池电动机驱动的为蓄电池叉车，又称为电瓶叉车；以交流电为动力的叉车又称为交流电叉车。本次论文所涉及的电动叉车都是指以蓄电池为动力源的蓄电池车辆。与内燃叉车相比，电动叉车主要有以下几方面特点：结构简单、操作
5、方便、起步平稳、污染少、噪声小。其不足之处是受蓄电池容量的限制，其驱动功率和起重量都较小，作业速度低，对路面要求高。另外，对蓄电池叉车通常还需专门的充电设施。随着科技的不断发展和进步，目前在电动叉车上普遍采用高比能量、长寿命、易充电的蓄电池，以及大量采用微电子技术实现较全面的自调速、自诊断和自保护功能，是电动叉车无论是在作业效率、可靠性能，或在耐久性、节能效能上都得到大大提高。在上述发展因素的促进下，室外作业场合中也愈来愈多地采用电动叉车和其他电动工业车辆。目前，我国能够生产电动叉车的生产厂家已多达数十家，其中最为代表性的有杭州工程机械股份有限公司，安徽叉车集团公司以及厦门叉车有限公司等单位。
6、由此可见，电动车辆将是未来工业车辆发展的重点，也是未来物流业发展不可或缺的搬运车辆，具有十分广阔的发展潜力与市场前景。电动叉车的组装和维修 刘云春2第 1 章 叉车概述1.1 电动叉车的现状及发展趋势随着电子技术的不断发展，电动叉车这一集电子技术和机械制造技术于一体的产品日新月异。国外著名叉车公司都生产全系列的电动叉车，包括三支点和四支点平衡重式叉车、前移式叉车、拣选车、三向堆垛机和托盘搬运车等；并投入大量的人力、财力于电动叉车的研发，使之成为现代高新技术产品。国外市场特别是欧美发达国家，由于受环保法规影响，电动叉车占到保有量的 50%60%，而我国目前的保有量约占 15%20%，有着广阔的市
7、场前景。1、外观造型和表面处理无论是国内还是国外公司，外观造型都采用了现代轿车的设计方法，即大圆弧流线形曲面造型。叉车的护顶架、车身、配重及各种装饰件融为一体，考虑美学效果，制作精良，更容易受到客户的青睐。一般来说，国际著名的叉车公司在推出新一代叉车之前，都会根据自己产品的一贯风格和颜色，经过模型制作、外观工业造型、油漆颜色选取等过程，才会进入产品功能设计。在表面质量上，对黑色金属进行侵蚀处理后喷漆，更容易获得高的表面质量。如意大利 CESAB, 公司采用了高压静电喷涂工艺，将自动控制的喷枪喷出的粉末，以 100000V 静电的形式喷向部件表面，再经过干燥炉干燥处理，最后形成了比湿法喷涂高得多
8、的表面质量，有类似于桔皮样的颗粒效果，形成了自己的特色。2、人机工程现代叉车驾驶室的每一个设计细节都充分考虑了工作效率和安全性，更符合人机工程学原理。操作空间加大，使操作者的手、脚、腿、头、背部有更大的活动空间， 如CROWN 的 FC4000 系列相对于 FC3000 系列而言，头部空间增加 61mm，肩部间隙加大240mm，膝盖空间加大 90mm。座椅和方向盘均可在三个自由度范围内，根据司机身高、体重和习惯任意调节。座椅为全悬浮式和司机约束座椅（OSR） ，座椅右侧有带衬垫的可调手臂托架，用于搁放司机手臂，托架前端布置有电气控制式集成液压操作杆或指尖操作杆。仪表盘置于方向盘下方，随方向盘摆
9、动。喇叭、灯开关、紧急断电开关等操作手柄和按钮集中置于托架或仪表盘上，操作和控制更加方便。Linde、Still 等公司的驾驶室可根据用户要求向左或向右旋转 45，便于短距离倒车。这一系列措施可确保每一位司机工作在最佳位置。3、电气系统现代电动叉车均配有先进完善的电气系统，包括行走、起升、转向控制器、DC-DC 转换器和车载充电器等。行走电机从 DC 串励向 DC 它励并进一步向 AC 交流方向发展。加速器从碳膜电阻型有磨损式向霍尔型无磨损式发展。仪表盘上配置有各具特色的组合仪表面板，它采用大屏幕点阵式液晶显示和 LED 管，实时显示叉车状况，其中包括：放电显示、工作计电动叉车的组装和维修 刘
10、云春3时、电机温度、故障诊断及更多信息。随着电子技术的发展，电动叉车的控制器日趋完善，从传统的串励控制器发展到现在的 DC 它励控制器和 AC 交流控制器。DC 它励控制器的特点：可实现传统串励电控无法实现的坡道防下滑功能；电瓶、电机工作电流的脉动大大减少；空载和满载均能实现最大车速。它励电控取消了三个接触器，即换向、旁路（又称全速） 、再生接触器，从根本上解决了接触器易拉弧、故障多的问题，大大减少了维护工作量，降低了使用维修费用。AC 交流控制器的特点：低速时恒转矩控制，高速时恒功率控制，在低速段有电压补偿功能，使得爬坡和启动性能更好，加之 AC 电机有速度反馈功能，因此操作灵敏度高，动力控
11、制精确；同时 AC 电机不使用触点和碳刷，维修更简易。这两种先进的控制器都可以通过 CAN 总线和其它元件通信。CAN 总线技术的应用，使得叉车电气系统所有元件的通讯变得方便、快捷、可靠，故障诊断可由电脑检测记录，电气连接线少。新型电气元件的装备提升了电动叉车的档次，提高了整车性能，使得电动叉车朝着高起升、高速度、高爬坡性能、高安全性方向发展。特别是最近几年，国际大公司都竞相推出高性能的全 AC 驱动叉车，行驶速度可达到 17km/h，爬坡度可达到 20%，达到同吨位内燃车水平。预计在未来 35 年内，AC 叉车将会超过 DC 叉车而占据电动叉车主流市场。4、制动系统现代叉车一般配有 3 套独
12、立的制动系统：作用于驱动轮和承载轮的踏板液压制动；电子或机械式驻车制动；再生制动。再生制动原理：叉车在下坡、停车、前进/后退转换过程中的动能不是仅仅消耗在机械制动器上，通过控制器可将电动机变成发电机，给蓄电池再充电；这种制动系统延长了每次充电后的工作时间，一般可延长 5%10%，同时减少了机械制动器的磨损，降低了使用成本，对于频繁启、制动的叉车来说尤为重要。5、动力转向现代叉车普遍采用电气动力转向（EPS）和电气液压动力转向（ EHPS） ，这两种转向均由电脑控制。Linde 、Jungheinrich 、BT、Still 公司的前移式叉车装备了 EPS，由输入轴、输出轴、转向轮、转向电机和传
13、感器等组成。在方向柱下装有 1 个固态逻辑单元（电子传感器） ，它可以检测转向角的差值，并将其输入到电气控制系统中来控制转向电机，使其与转向力成正比。当方向盘不转动时，则转向电机不工作，而传统的转向电机一直旋转，噪声和能耗较大，容易造成电机和齿轮泵的磨损。Toyota 和 Shinko 公司的平衡重式叉车装备了最先进的 EHPS，其结构原理见图/ 。方向盘转动时，车轮的转向角度通过转向传感器同步反馈给控制器，自动补偿并修正定位，使叉车的转向操作更为精确，实现了方向盘的自动精确定位。1.2 我国近年叉车发展情况简述中国工业车辆行业经过近 20 年高速的发展，使得整个行业蛋糕迅速膨胀，产业规模达到
14、 200 亿以上，从业人数 20 万左右，全国目前叉车保有量超过 50 万台。2001-2009 年，中国共销售工业车辆 81.8 万台，其中出口 20.1 万台，国内销售 60.7 万台，中国工业车辆电动叉车的组装和维修 刘云春4行业以年平均增长超过 20%的速度发展。叉车产品 75%内销、25%出口。在遭遇全球危机之痛时，2009 年我国叉车销量依然创造了 138,908 台的骄人成绩，将美国远远甩在后面成为全球最大叉车制造和销售中心。经历了 2009 年全行业同比下降 30%以上的低迷行情之后，我国叉车制造业积蓄了一年之久的压抑气氛在 2010 年得以全面释放。2010 年第一季度我国叉
15、车销量达到 47567 台，同比增长 83.3%，较 2009 年第四季度环比增长 17.6%。虽然叉车市场复苏的步伐略微滞后于其他工程机械产品，但势头尤为强劲。叉车整合了装载机、装卸车等功能，具有一机多用的灵巧性，是托盘运输、集装箱运输必不可少的高效设备。除了载重量大的内燃叉车市场需求旺盛，绿色环保的电力叉车也颇受市场青睐，而仓储叉车的应用还有很多空白等待填补。随着物流领域的快速发展，叉车的市场需求将不断扩大，工程机械行业未来可持续投资产品非叉车莫属。近几年，我国叉车的生产、销售以年均 30-40的速度持续增长，2010 年中国叉车年产销量超过 12 万台，直追装载机总量，从而成为工程机械另
16、一大类产品。目前，中国的叉车行业经过多年的发展，已经在国际市场特别是北美、欧盟等发达国家和地区市场上站稳了脚跟，龙头企业正在构建新营销体系和售后服务体系，以期完善持续扩大市场份额的条件。叉车在销售之后，通常还需要持续的售后服务，服务的及时性和品质也是影响客户购买的重要因素。目前，我国已经有部分企业在主要国家和地区市场上建立了比较完善的售后服务网络，为持续发展打下了良好的基础。中国市场上，国内叉车企业的配置都差不多，经济适用型占主要地位。尽管现在是国外的叉车一直在占领着高端市场，但是随着国内叉车行业的发展，技术的完善，性能的提高，国产叉车也完全可以参与到这一领域的竞争之中。电动叉车的组装和维修
17、刘云春5第 2 章 电动叉车的功用与型号2.1 电动叉车的功用电动叉车具有自行能力，其工作装置可完成升降和前后倾，夹紧、推出等动作。能完成成件物资的装卸、搬运和拆码垛作业。若配备其他属具，还能用于散装物资和非包装物资的装卸作业。电动叉车的功能可以归纳为以下几点：1. 可有效的减轻劳动强度，节约劳动力，提高劳动生产率，据国外有关资料表明，一台叉车可以代替 8 个15 个装卸工人的体力劳动。2. 由于提高了生产率，缩短了作业时间，从而加快了车、船的周转。3. 使用叉车作业，货物堆得更高，目前可达 3m 以上，库房容积利用率可以提高，如可达 30%40%4. 可采用托盘和集装箱盛装货物，使货物包装简
18、化，节省包装费用，降低装卸成本，提高作业效率和货物的安全性。5. 可解除笨重的体力劳动作业，减少货损也人员工伤事故，提高作业的安全度。2.2 电动叉车的型号目前，国内关于电动叉车型号的编制方法还不统一，有机械工业部颁发的“JB”标准所规定的统一型号；也有铁道部颁发标准规定的型号；还有各生产厂厂标所规定的型号等。综合各种编制方法，一般表示如下：例如：CPDQ10A 表示为 1t 平衡重式蓄电池叉车，经过一次改进；电动叉车的组装和维修 刘云春6CQD1 表示额定起重量为 1t 的前移式电动叉车。2.3 电动叉车的分类按动力源分，电动叉车可分为以蓄电池为动力源的蓄电池叉车（过去称电瓶叉车）和以交流电
19、为动力源的交流电叉车。由于交流电叉车受电源的限制，作业范围较小，目前只有少数几种机型。如果按结构形式和用途分，电动叉车又可分为平衡重式叉车、插腿式叉车、前移式叉车、侧向堆垛式叉车和侧面式等几种类型的叉车。 平衡式叉车：具有载货的货叉，货物相对于前轮呈悬臂状态，依靠叉车的自重来平衡的轮式机械。多用于成件物质的装卸、堆拆垛和物质的短距离搬运。 侧面式叉车：货叉或门架相对于运行方向能横向伸出和缩回，进行侧面堆垛或拆垛作业的叉车。可用于长件物质，在较小空间内进行装卸、堆拆垛和物质的短距离搬运。 插腿式叉车：车体前两条外伸的车轮支腿作业时跨在货物两侧，货叉位于支腿之间，使货物重心总是处于车辆支撑面内的堆
20、垛用起升车辆。用于在较小空间内进行装卸、堆拆垛和物质的短距离搬运。 前移式叉车：前移时使货叉上承载的货物相对于前轮呈悬臂状态的堆垛用起升车辆。用于在较小空间内进行装卸、堆拆垛和物质的短距离搬运。 随车携行式叉车：有用于自身动力装上运输车或固定在运输车辆的后面，进行伴随保障的叉车。具有叉车的各项功能，并可实施伴随保障，随行速度高。 拣选车：操作者可随操作台及承载的货叉或平台一同起升，在货架中拣选存取货物。主要用于库内货架间工作。 侧向堆垛式叉车：门架正向布置，货叉可在车辆横向的一侧或两侧进行堆垛作业的起升车辆。主要用于侧向堆垛。 三向堆垛式叉车：门架正向布置，货叉可在车辆正向及横向两侧进行堆垛作
21、业的起升车辆。可用于多向的堆、码垛作业。电动叉车的组装和维修 刘云春7第 3 章 电动叉车的结构和主要性能参数3.1 电动叉车的主要部件电动叉车与内燃叉车的结构大致相同，都是由底盘、动力装置、工作装置、液压系统、电气系统等几个部分组成。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
22、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，电动叉车的组装和维修 刘云春8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 CAR
23、ER 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
24、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 25m 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 26m 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
25、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，如国内一些叉车，其电机轴与驱动桥为丁字型结构，而国外 TOYOTA 等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
26、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，采用了先进的液压电动叉车的组装和维修 刘云春9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
27、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。 NISSAN 公司 BX 系列电动叉车制动系统装有一个主导真空增压器，可保证任何时候都有足够的主动压力，既增加了制动的安全性，又减轻了驾驶员的劳动强度。 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
28、制动过程，电子制动在以下三种情况下产生：（1）松开加速器控制踏板时。 （2）踏下反向的加速器踏板时。 （3）踏下液压制动踏板的第一级时。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。 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
29、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。 7、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
30、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 11.5V，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。
