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          叉車歷史—電動叉車主要部件

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          人氣:-發表時間:2020-06-23 08:30【

          眾所周知,給電動叉車提供直接動力的是電機。當前,全球電動叉車行業毫無例外的表明,采用交流電機已經成為一種必然的趨勢。然而,一直到上世紀90年代。電動叉車一直采用傳動的直流電動機(DC)。鑒于當時的技術,沒有可替代的方案。

          1990年之后,兩種新型電動機幾乎同時進入了叉車的工業生產中:低壓交流電(AC電動機)和他勵電機(Separately Excited Motor,SEM)。他勵電機屬于直流電機,是指電機的勵磁線圈和電樞繞組是分開的電機,勵磁電流單獨提供,與電樞電流無關。他勵電機的勵磁繞組和電樞繞組分別由兩個電源供電。他勵電動機由于采用單獨的勵磁電源,設備較復雜。但這種電動機調運范圍很寬,多用于主機拖動中。他勵電機沒有定向接觸器。不再需要弱化激勵來加速,制動是再生的。在制造中,獨立的勵磁電動機與常規的直流電動機幾乎沒有什么不同。

          因此,在傳統的叉車制造行業中,交流電機在某種程度上受制于技術。然而,自1990年代后期以來,設計人員再次關注電驅動器的這種設計。實際上,交流電動機在制造技術上是先進的,并具有許多特定的優點。

          由于交流電動機沒有前/后換向接觸器,因此沒有電刷或換向器。體積更小、更輕并且旋轉更快。不再需要定期檢查和更換碳刷。最關鍵的問題是,叉車電機在其整個使用壽命期間幾乎不需要維護。因此,叉車更加可靠和穩定。另外,設計叉車時候不必保留維護空間,因為電機完全處于密封樁體,使叉車的結構更加緊湊。非接觸式制動可以使得制動減少磨損,比傳統制動要簡單得多。另外,當叉車駕駛員使用制動器減速或停止車輛或改變方向,電機就像發電機一樣,將電磁轉矩轉換成制動轉矩。這意味著剎車片的磨損將最小。這大大減少了維護成本并最大程度地降低了運營成本。另外,交流電機的運轉和制動效率更高。當制動或改變方向時,將產生能量。強大的制動作用將產生更多的再生能量。能量將返回到電池以延長其工作時間。雖然一些直流驅動的叉車也具有再生制動功能,但僅僅是在在非常強大的制動過程中才啟動。這意味著大量的再生制動過程中,能量被傳遞給熱量。但是,交流變頻器可以幾乎在所有工況下產生再生能量,并持續到叉車完全停了下來。顯然,能量再生效率方面要高于直流電動機。

          此外,由于采用了高頻控制,因此交流電動機可提供最佳的電能回饋(回收)。德國知名叉車公司Still首次在其平衡重式叉車上使用這種發動機。

          直流(1)和交流(2)電機


          電子系統

          發動機控制技術也已完全改變了。從上世紀20年代到50年代,叉車的生產使用的是碳堆-一種控制系統,該系統由幾個碳環作為電阻,并依次將它們包含在運動發動機的電源電路中。當您踩下速度踏板時,碳環被踩下,從而降低了電阻并提高了機器速度。

          隨后,從上世紀40年代末到60年代初是鼓控制器,當踩下速度踏板時,該控制器將關閉某些金屬阻力部分。由于電阻的變化,調節了發動機的轉子速度。另一個在上世紀50年底得到應用的技術解決方案是,一個由許多開關組成的系統,該系統通過速度踏板的微動開關,以各種步驟接通和斷開或起動電阻。在上世紀60年底初期,叉車的生產開始使用家庭電器上的晶體管作為其電子控制系統或負載開關和SCR控制(硅控制整流器)。SCR控制系統比較麻煩,因為要打開或關閉主晶體管。


          在上世紀80年代,又邁出了重要的一步:開始使用微處理器,這種微處理器是由Faggin、Hoff和Mazor于1971年發明的。隨著微處理器的引入,控制變得更加緊湊和快速。微處理器還可以快速檢測引擎中的異常情況,從而更快地進行必要的調整。還創建了一個負載開關-雙極晶體管。通常來講,晶體管是由Bardeen、Brattain和Shockley于1947年發明的。但在此之前,他無法切換牽引電池(電池)的高壓。新的負載開關比SCR控制更易于操作,它不需要復雜的電路即可接通主晶體管。具有雙極型晶體管的控制系統也更小、更便宜。

          微處理器不僅更容易使用,運行非常速度很快,沒有能量損失。而且可以并聯連接,甚至可以調節很多電壓,這意味著它可以在重型叉車上。MOSFET開關適合于調節高達96 V的電池電壓。當前,基于IGBT(集成柵雙極晶體管)絕緣柵雙極晶體管的另一種技術是切換這種高電壓。它的工作原理幾乎與MOSFET一樣容易,并且與SCB控制一樣可靠。

          MOSFET晶體管模塊

          IGBT晶體管模塊

          晶體管塊SCR


          隨著這些技術創新的引入,控制系統變得更加緊湊、高效、強大和可靠,并且其成本更低。由于在電池充電器中使用了高頻技術,因此可以在最短的時間內將電池充電到最大可能的電流值。特別注意的是,Pitstop方法允許在午餐休息時間和其他休息時間給叉車進行充電,這意味著電池可以使用更長的時間。反之反,可以選擇較小的電池來執行與之匹配的物料搬運工作。

          當控制系統上的電子設備接收到異常數據會發出警告信息。在帶有內燃發動機(ICE)的叉車上使用電子系統主要可提高生產率,使得叉車更安全,操控更舒適和易用性。此類系統的示例包括德國永恒力公司(Jungheinrich)開發的“降低曲線速度”(一種安全功能,可通過根據轉向角降低速度來提高機器的側翻穩定性)或日本豐田公司的主動安全系統(SAS)。在SAS系統中,基于來自傳感器的數據以電子方式進行控制,例如負載的高度,機器的速度和旋轉角度。一旦任何參數的值或其組合達到臨界值,系統就報警。


          如今的電纜連接也具有根本不同的外觀。由于電子領域的新發展,已經使用了串行通信方案。在20世紀末,這導致了Can-bus數據總線的創建,在該總線中,代替了通常的多芯電纜線,只有兩根用于通信和傳輸數字信息的電線以及兩根用于供電的電線(使用外部電源時)。數據由叉車的電子系統接收,并通過通信通道進行數字傳輸。每個數據包都有其自己的,不變的地址代碼,該地址代碼由“智能”外部站識別,從而使信息到達所需的裝載機系統或單元,在此打開燈,提高發動機轉速等。

          這些數據總線已成為全面的行業標準。在ICE叉車上使用電子設備的典型示例是基于Can-bus系統和電子控制的發動機控制系統,這是重型叉車的標準配置。

          叉車底盤

          阿基米德說:“如果給我一個支點,我將撬動地球。”確實,支點是任何關聯的基礎,這同樣適用于叉車:其負載能力和最大允許負載直接取決于其正面和側面穩定性。如果設計叉車底盤和上部結構,使叉車的車輪始終與路面接觸,則可以達到必要的動態穩定性。這需要最大的軸距和最低的重心。因此,與以前的型號相比,現代叉車一些型號具有相同底盤。電動叉車,其中的電池直接位于軸距中間的底盤上。它們的重心非常低,因此具有很高的穩定性。1990年代后期的統計數據顯示,與叉車作業相關的所有死亡中,約有25.3%是由于傾覆造成的,而由于貨物下降而造成的死亡只有14.4%。這就是為什么歐盟制定的叉車標準(EN 1726)對制造商提出了非常嚴格的要求的原因:為了減少正常操作期間,側面和正面翻倒的風險,叉車必須通過標準的穩定性測試,并且不得永久發生變形。

          永恒力柴油叉車EFG 400驅動橋


          安全性最高的要求是用于在空曠地區工作的重型叉車。對于他們來說,剛性焊接的一體式底盤是必不可少的標準。在這種情況下,發動機、變速箱和差速器應安裝得盡可能低。裝備了豐田第七系列叉車的SAS(主動穩定系統)主動穩定系統,在確保叉車的穩定性方面已經取得了重大進展。SAS會在叉車面臨側向、向前或向后傾斜的情況下主動工作。

          SAS系統使用來自傳感器的信號,分析叉車是否處于潛在危險狀態,并在必要時激活安全功能。用于測量車向側面的偏差的觸摸傳感器的工作原理與衛星導航系統相同。

          可充電電池

          在改進電動叉車的過程中,叉車制造商開始為其配備更重的電池,目的是為了提高了容量。因此,隨著每種新型號的問世,機器的性能也在不斷提高。前幾代叉車配備了容量為200 Ah的電池,如今,配備了容量為600至750 Ah的可充電電池的叉車很常見。這增加了叉車的承載能力和長時間工作而無需充電。關于傳統的鉛酸電池的工作原理,到目前為止也沒有特殊的突破。但是,電池本身變得更大,功能更強大??梢宰⒁獾皆跍p少充電時間和組織電池中液體循環方面所取得的進展。電子設備用于電池預防性監控,可讓監控電池溫度,電池的液位,電池故障和電量。


          自1990年代以來,酸循環電池就已經投放市場。由于電池修復技術的進步,叉車現在可以運行更長的時間。因此,現在電池可以工作8個小時。早在1980年代,斯蒂爾(Still)創造了一個系統,該系統將叉車制動期間釋放的能量返回電池。因此,可以節省相當部分的電池電量。

          1970年代初,全球第一家叉車制造商Clark意識到了電動叉車的兩個電壓值之間的選擇。如果操作員選擇最大功率模式或能耗降低的節能模式,則可以根據需要來移動。


          自2000年以來,以鋰電電池、氫燃料電池等為主的新能源動力電池進行叉車行業,隨著社會的發展和技術的進步,叉車未來朝著新能源方向發展。

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