一、電動防爆叉車的技術背景

電動防爆叉車技術的應用始于60年代并主要在少數幾個歐美發達國家，一方面是由于發達國家受到生態環保壓力的日益增大，以及能源資源的影響，電動叉車也進入了發展階段，另一方面隨著安全生產意識的增強，對危險品生產儲運設備的安全性能要求也越高，作為儲運設備的叉車也必須具備安全防爆技術性能，因而防爆叉車首先在經濟發達國家得到了起步和發展。

電動防爆叉車技術在60、70年代由于受到當時電子技術水平和電動叉車制造技術的局限，造成電動叉車本身存在運行電流大、蓄能時間短、溫度高、電路防爆可控點多的缺陷，在防爆手段上僅采取隔爆、增安的處理方式，這樣整機在使用過程中產生電流大、溫升快、線路老化快、使用時間短、人工維護多并對操作者人為責任要求高。

電動防爆叉車技術在進入了90年代以后，隨著電子技術水平的發展和電動叉車制造技術水平的提高及AC交流技術的發展應用，國外發達國家電動防爆叉車技術走向了高智能化控制技術、高運行性能、高安全性方向發展道路。

二、設計方案解析

   本方案要解決的技術問題和提出的技術任務是克服現有技術的叉車存在的電流大、耗能大、溫度高以及連接線路復雜的缺陷，提供一種新的全液壓交流電動叉車。為此，本發明采用以下技術方案：

全液壓交流電動叉車，包括液壓系統和電氣系統，其特征是：

所述液壓系統包括：

主要由起升油缸和傾斜油缸組成的并由多路閥控制的傾斜升降裝置，

主要由轉向器和轉向油缸組成的轉向裝置，

由液壓馬達以及設置在液壓馬達上的液壓馬達制動器和液壓馬達調速閥組成的并由一個控制閥和一個換向制動閥控制的行走驅動裝置，以及

一個齒輪泵，該齒輪泵產生的液壓能量分兩路輸出：一路經一個優先閥供給所述的轉向裝置和所述的傾斜升降裝置，另一路經一個壓力切換閥通向所述驅動裝置；

所述的電氣系統包括：

蓄電池電源、鑰匙開關、一個交流電機和交流傳感控制系統，

以蓄電池電源作為能源通過急停開關接通并由DC-DC變壓器分為高壓電源和低壓電源兩路輸出：低壓電源經所述鑰匙開關接通交流傳感控制系統、一個主要用于控制所述交流電機的交流控制器、并接通與所述交流控制器連接的儀表、溫度傳感器，

高壓電源通過熔斷器接通所述交流控制器并經受控于所述交流控制器的主接觸器接通所述交流電機，在所述交流控制器上連接有加速器和起升、傾斜開關，并接通負載繼電器、絕緣監視器、熱降控制、電子防護柵、安全功能開關；

通過所述加速器控制所述轉向裝置和行走驅動裝置，所述的起升、傾斜開關經所述交流控制器控制交流電機帶動齒輪泵并進一步經多路閥控制傾斜升降裝置。

工作時，蓄電池電源經DC-DC變壓器到鑰匙開關，當鑰匙開關斷開電路時，電氣系統和液壓系統停止工作。當鑰匙開關接通電路時，高壓電源接通交流控制器，主接觸器吸合：此時若接通加速器，通過交流控制器輸出接通交流電機，這時交流電機處于由交流控制器設定的叉車怠速狀態，隨著加速器的加速（如用腳踩踏腳踏板式加速器），交流電機的轉速由低速到高速運行，帶動齒輪泵運轉供轉向裝置、行走驅動裝置工作；此時若令加速器處于原始狀態（加速器斷開電路），在交流控制器設定的時間內仍然使叉車處于怠速狀態，直到設定時間完畢，系統電源關閉；此時若接通起升、傾斜開關，則通過交流控制器控制交流電機運行帶動齒輪泵運轉供傾斜升降裝置工作。

本方案的優點是：

1、由交流控制器、交流電機和加速器形成的無級調速系統，使行走系統從慢速到快速運行狀態自如、穩定、可靠，并且將交流控制器設計成即能實現液壓行走無級調速又能實現液壓起升、傾斜控制（由加速器連接交流控制器控制電機帶動齒輪泵運轉實現液壓行走無級調速，再由起升、傾斜開關連接交流控制器控制電機帶動齒輪泵運轉實現對叉車的起升、傾斜控制）。

2、系統在啟動后只是處于怠速狀態（在交流控制器程序上設定一個最低轉速，由交流控制器控制電機在低轉速下工作），使液壓系統的轉向裝置在一定時間內確保能源供給，不工作時延時關閉，這樣不浪費系統能量，整機能耗降低。

3、由于是單電機無級調速工作，加之電機既要具備泵電機特性又要具備行走電機的特性，所以電機的形式是交流，并將其工作時制設計為60分鐘，這樣電機滿足了液壓行走和液壓起升的條件。

4、系統具備故障的自動診斷功能，通過儀表顯示故障代碼，方便了技術服務。

5、啟動性能良好，由于交流電機是免維護、高效率、低電流、低噪音等特性，由此不會造成電機的損害且能耗小。

總之，這種將單個交流電機作為核心將電氣系統與液壓系統的設計結合起來，使整機系統提高了效率、降低了能耗、減少了維護保養、增加了整機的安全性，而且結構簡單、操縱靈活、功能增強。

三、具體實施方式

本方案的全液壓交流電動叉車，包括液壓系統和電氣系統，其中：

液壓系統包括：

由傳動相連的單交流電機和齒輪泵構成動力裝置；

由起升油缸和傾斜油缸組成傾斜升降裝置；

由連接有優先閥的轉向器和轉向油缸組成轉向裝置；

由雙速液壓馬達、設置在馬達上的液壓制動器和液壓調速閥組成行走驅動裝置；

液壓制動器由控制閥的行走卸荷制動閥控制；

多路閥由傾斜閥、起升閥等組成：多路閥進油閥片主油路上設有一個溢流閥控制傾斜升降裝置的系統壓力，主油路與傾斜閥和起升閥的腔體相通，其中起升閥上設有一個溢流閥控制起升壓力，傾斜閥連接傾斜油缸，起升閥連接起升油缸；

控制閥由行走卸荷閥、調壓變速閥等組成：控制閥進油閥片主油路上設有一個減壓閥控制壓力，調壓變速閥一油口與二級調壓閥連接，另一油口與液壓馬達的調速閥連接；行走卸荷閥一油口經背壓閥回油箱，另一油口與液壓馬達制動器連接；

換向制動閥由行走換向閥、制動閥等組成：換向制動閥進油口設有一個溢流閥控制壓力；行走換向閥中位回油箱，另兩位油口分別與液壓馬達的正、反向油口連接；制動閥連接在行走換向閥與液壓馬達之間；

壓力切換閥由二級調壓閥和背壓閥等組成：二級調壓閥與控制閥與齒輪泵出油口連接，背壓閥連接在回油路與油箱之間；

由控制閥、齒輪泵、雙速液壓馬達、換向制動閥、壓力切換閥構成的回路作為液壓調速回路。

電氣系統包括蓄電池電源、急停開關、鑰匙開關、一個交流電機和交流傳感控制系統：

蓄電池電源作為能源通過DC-DC變壓器將電源分為高壓電源和低壓電源兩路輸出：低壓電源經鑰匙開關接通交流傳感控制系統、一個經加速器開關接通的主要用于控制交流電機的交流控制器；高壓電源接通交流控制器并經受控于交流控制器的主接觸器接通交流電機，在交流控制器上連接有加速器和起升傾斜開關；

且：交流電機的工作制為60分鐘，交流控制器上連接有儀表，低壓電源經各功能開關通過交流控制器控制電量，通過儀表顯示精確的電量；并通過具有自動診斷功能的交流控制器對系統故障通過儀表顯示故障。

交流傳感控制系統包括：交流控制器、過載保護、溫度傳感器、絕緣監視器、熱降控制傳感器、電子防護柵等。

該電氣系統工作時，蓄電池電源經急停開關到鑰匙開關，當鑰匙開關接通時，經DC-DC變壓器分為兩路電源輸出：

一路為高壓如70V電源接通交流控制器，則主接觸器吸合并由儀表顯示電量及工作狀態；當加速器開關接通時，通過交流控制器輸出接通交流電機，這時交流電機處于由交流控制器設定的怠速狀態，隨著加速器的位移（腳踏板式），交流電機的轉速由低速到高速運行，帶動齒輪泵運轉供轉向裝置、行走驅動裝置工作；當加速器開關處于原始狀態時（斷開電路），交流電機在交流控制器設定的時間內仍然使系統處于怠速工作狀態，直到設定時間完畢，系統電源關閉；當起升、傾斜開關接通時，則通過交流控制器控制交流電機運行帶動齒輪泵運轉供傾斜升降裝置工作。

另一路為低壓24伏，當鑰匙開關打開電源接通時，工作電源通過過載保護與交流控制器連接，當工作電流過大時，過載保護斷開交流控制器的電源信號，使整機系統停止工作；當系統溫度過高時，通過熱降溫度傳感器發送傳感信號給交流控制器并通過它降低整機系統的運行負荷以達到控制系統溫升的目的；當系統溫度超過設定標準時，溫度傳感器發送傳感信號給交流控制器并通過它使整機系統停止工作，當溫度降低到低于設定標準時，整機自動恢復功能；系統安全功能開關及加速器開關通過電子防護柵與交流控制器連接，當功能開關出現不正常工作狀態時，電子防護柵將會起到隔斷防護作用，交流控制器不會工作。

以下結合液壓系統和電氣系統詳細的說明本方案叉車的工作：

以蓄電池作為能源，當鑰匙開關打開時，通過DC-DC變壓器將70V和24V電源接通，這時主接觸器吸合，電氣系統通電。

當腳踏式加速器開關打開時，這時交流控制器控制交流單電機直接帶動齒輪泵怠速運轉，流量通向液壓系統，從而滿足轉向器的排量需求，達到實現叉車原地轉向的功能。

通過操縱行走換向閥變換叉車的前進和后退并通過腳踏加速器的行程經過交流控制器控制交流電機的轉速以控制齒輪泵的排量通向液壓馬達控制叉車的行走速度；當松開加速器踏下制動閥時，節流封閉液壓馬達的A、B油道實現制動。

操縱控制閥中的速度換向閥并經過能量控制閥中的二級調壓閥實現高壓、低壓并經過液壓馬達中的液壓調速閥從而來達到叉車的爬坡行走功能和高速行走功能；通過控制閥中行走卸荷制動閥變換行走工作和系統卸荷的功能，并通過閥中的制動檔通向液壓馬達中的液壓制動器實現手制動。

在多路閥中起升閥和傾斜閥上各裝了一個微動行程開關，當操縱起升閥時其加裝的行程開關閉合接通交流控制器控制交流電機帶動齒輪泵全速運轉使叉車達到起降功能；當操縱傾斜閥時同樣原理使叉車達到傾斜功能。

在交流控制器控制交流單電機怠速工作狀態下，既能使能量滿足轉向系統的需求，又能起到低負荷、少能耗的作用，在正常工作狀態下，由于轉向器配置的優先閥，使叉車轉向靈敏，并保證在任何動作時，叉車始終具有優先轉向的動作。

當加速器開關處于原始狀態時（斷開電路），交流控制器在設定的時間內仍然使系統處于怠速工作狀態，一到設定時間系統電源關閉（延時時間在交流控制器程序內設定），這樣保證了在不操作的一定時間內，仍能保證轉向功能。

當系統出現故障或操作錯誤時通過交流控制器中的自動診斷功能，在儀表上以英文和數字形式顯示故障，方便了技術服務。

采用交流變頻矢量速度控制，其靈活性、準確性高而且揉性傳動的特點使叉車具有傳動效率高、溫度低、運行電流小的良好特性；由于采用交流電機沒有碳刷和換向器，所以交流電機是免維護的。

整機工作時，電氣系統通過交流控制器可方便地對液壓運行系統的工作狀態進行設定和調整，且通過能量控制閥和行走泄荷制動閥的調節可以對電氣系統的負載過流進行保護。

四、結束語

   目前，防爆全液壓電動叉車已由浙江佳力科技股份有限公司申報獲得多項國際、國內技術發明專利 、實用型技術專利，通過技術成果轉化實現產業化，擁有自主知識產權的防爆全液壓電動叉車已廣泛應用于國防、石油、石化等危險性作業場所，多次出國參展受到好評，并出口國外。為國內防爆車輛的創新發展，為國家安全生產提供保障。電動防爆叉車作為一個中國朝陽產業，一定會發展壯大并競爭國際市場。