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内燃叉车的设计要点及技术发展趋势

文章出处:人气: 发表时间:2015.07.09

     叉车作为一种搬运机械,是实现物流机械化作业,减轻工人搬运劳动强度,提高作业效率的主要工具。内燃叉车以内燃机为动力,其功率强劲、适用范围广。目前,在世界范围内,内燃叉车的销量占叉车销量的60%左右(国内80%左右),国内叉车生产企业每年有10%以上的内燃叉车销往欧、美等发达国家(2006年内燃叉车共销售83 795台,其中出口9 920台),而且出口量逐年增加。但随着欧盟各种指令的不断颁布实施以及人们环保意识的日益增强,企业只有不断地进行技术创新并同国际先进技术接轨,适时地将新产品推向市场,接受市场的考验,并不断地进行技术升级,才能立足国际市场。有鉴于此,现阶段内燃叉车的设计不仅仅是要满足功能要求,更需要在环保、人性化、安全性、可靠性和维护性能等多方面进行综合考虑,体现“以人为本”的设计思想。  
  本文以安徽叉车集团公司技术中心最新研制的合力G系列内燃平衡重式叉车为例,就内燃叉车的设计要点及技术发展趋势,谈谈本人的几点看法。 

1 绿色环保是内燃叉车设计追求的目标
  1.1 低公害发动机的选用及附件设计  
  内燃叉车是以发动机为动力,其排气和噪声污染环境,有害人类健康。采用低油耗、低排放、低噪声、高效率的环保型发动机能大大降低对环境的污染。通过设计增加发动机尾气催化、净化装置能有效地降低有害气体和微粒的排放。目前,合力G系列内燃叉车的排放已达到欧盟EC和美国EPA第三阶段排放法规要求。 
  1.2 降低整机振动与噪声 
减振与降噪是当前内燃叉车设计中最需要关注的问题。内燃叉车的振动及噪声主要来源于:发动机的进排气噪声、振动及振动噪声;车体零部件、工作装置、液压系统工作时产生的振动及噪声。这些振动及噪声一旦超过某一限值,就会危害操作人员及相关人员的身心健康。新颁布的22/44/EC振动指令及噪声指令对这些数值进行了量化,振动:操作人员的振动加速度8 h暴露限制为1.15 m/s2;手—臂为5 m/s2;噪声:8 h暴露噪声声压级≤87 dB(A);瞬时脉冲噪声声压级≤200 Pa或声压级≤140 dB(C)。合力G系列叉车通过优化发动机减振垫,在操纵系统和转向桥等处增加减振块,在工作装置中设计上下缓冲装置(上缓冲专利号:ZL 2006 2 0072067.7;下缓冲专利号:ZL 03220124.9),并配备悬浮式减振座椅,大大降低了整车振动;通过噪声的频谱分析,设计与发动机匹配的进气消音器和排气消声器,并在车体周围设计粘贴吸声隔声装置,从而降低了整车噪声。 
  1.3 液压系统高效节能的设计 
  内燃叉车的高效节能是环境保护的重要一环,减少能源消耗即意味着减少对环境的污染。在叉车液压系统的设计中,不但要实现其负载与调节功能,还要尽可能地利用能量,达到高效、可靠运行的目的。液压系统的功率损失会使系统的总效率下降、油温升高、油液变质,导致叉车发生故障。因此,设计液压系统时必须多途径地考虑降低系统的功率损失。合力G系列叉车通过优化液压管路设计,降低管路的压力损失;通过系统压力的调整及负荷传感技术的应用,进一步降低液压系统的工作温度。同等情况下的试验表明,G系列叉车的液压油温能降低5~8 ℃,从而降低了发动机的燃油消耗。 
  1.4 环保型材料的利用 
  内燃叉车在各系统及部件设计中尽量采用能再生利用的材料和低环境负荷材料,所选用的材料尽量是可回收、易分解、能再生而且在加工和使用过程中对环境无害的材料,尽可能不使用含氯橡胶、树脂及石棉的有害材料。特别是结构件的设计应尽可能采用比较容易装配和分解的大模块化结构和无毒材料,提高材料的再生率。合力G系列叉车通过对整车结构的优化设计,尽可能采用环保型材料,以前常用的石棉材料零部件现已全部采用无石棉制品。 
  1.5 外观美学设计 
  近年来各大企业皆推出了外观造型令人愉悦的新车型,体现了叉车造型轿车化的发展趋势。流线型、大圆弧过渡加以明快协调的色彩搭配,使叉车的造型更加美观大方。随着计算机技术的发展,虚拟样机设计、三维实体造型、快速成型等先进设计手段和先进制造技术的运用,叉车造型将越来越具有新意和特色。合力G系列叉车注重外观美学和车身的流线型设计,达到车体与环境的谐和,给人以视觉上的美感(外观设计专利号:ZL 2006 3 0080424.X)。 

2 运用人类功效学原理,注重人性化设计
  人性化设计是一种注重人性需求的设计,即在设计产品的过程中以人为本,了解人的需求,设计出尊重人、关怀人的产品,达到人机和谐。在叉车的设计过程中,通过运用人类功效学原理,优化叉车人机界面,使操纵简便省力、迅速准确,充分发挥人机效能。随着电子技术的发展与运用,叉车控制技术的电子化已成为当今叉车技术的发展趋势,采用微机控制技术,实现了各种工况下自动判断,使叉车始终能保持良好状态,因此控制和操纵的人性化能大大提高作业的安全性和舒适性。合力G系列叉车通过采用动力制动系统(专利号:ZL 2006 2 0072063.9),利用齿轮泵所产生的高压油作用于制动阀上,实施助力并产生制动力,大大减轻操作人员的脚踏板力;通过右置液压操纵手柄,有效降低操作人员手臂的疲劳感;通过设计应用双手柄轿车化组合开关,使驾驶人员的操作更加简洁自如;通过门架和护顶架结构的优化设计,操作人员前方和上方的视野有了大幅度改善;应用人机工程学原理设计上下车踏板和驾驶空间,进一步增加司机的操作空间;通过设计应用发动机自动监控系统(专利号:ZL 2004 2 0024312.8),当发动机油压过低、水温过高时发动机能自动停机,以便告知用户及时检测并保护发动机。以上充分体现了合力G系列叉车“以人为本”的人性化设计思想。 

3 更加强调叉车的安全性
  保证驾驶员的安全一直是叉车设计人员重点考虑的问题。随着叉车在各个领域中的广泛使用,叉车安全问题日显重要,产品的安全性已成为企业迈向国际市场的一道门槛。叉车在设计中已为驾驶操作人员提供了最大的安全系数,并将叉车的损害风险减至最小。近年来,国外各大企业对叉车的安全性作了深入研究,并相继推出了安全性能良好的新产品。同时,电子技术的发展与运用,使叉车安全性研究向智能化方向发展。合力G系列叉车的安全性主要体现在如下方面:驾驶室由异型钢护顶架通过四周镶片形成(专利号:ZL 2006 2 072068.1),护顶架严格按照GB5143-85《高起升车辆护顶架技术要求和试验方法》要求设计,进行安全性检验,采用镶片式同时也保证了装有驾驶室的叉车的安全性;停车制动装置增加安全保护措施,手制动拉上后,即使扳动方向手柄,叉车也不会行走;门架管路系统配有安全装置,即使管路破裂,货物也不会突然掉落;所有高压管路均远离驾驶员隐藏布置,保证操作人员的安全;电气系统全部采用安全性能良好的叉车线束和集成化电气元件,防水防尘,提高安全性。 

4 结束语
  用户的需求以及欧美等发达国家相关法规的不断颁布实施推动了国内内燃叉车的发展。关于内燃叉车的设计要点及技术发展趋势,除以上几点外,在提高系统可靠性设计方面,还应尽量运用高可靠性的成熟技术和借用经市场考验后的成熟系列零部件以延长各关键系统或零件的使用寿命,减少更换次数;在提高可维护性方面,侧重拆装简单化,部件组合化,加油集中化,检查监控化,改善部件的易接近性,尽可能减少需维修的项目,以降低使用和维护成本。所有这些都将成为今后内燃叉车设计和技术发展的方向。