高效节能叉车动力系统优化方案
为了提高电动叉车的续航里程及动力性能,提出了加装两挡变速器的传动方案。首先,基于驱动电动机的外特性与效率特性提出了两挡传动系统参数匹配方法;其次,以某型电动叉车为研究对象,对其驱动系统进行了改进:在不改变驱动电动机各项参数的基础上,将传动系统由一挡改为两挡,并对主减速比及变速器的两挡减速比进行匹配;最后,利用ADVISOR软件对电动叉车进行了平衡重式叉车循环工况仿真分析。结果显示,在不改变驱动电动机各项参数的基础上加装两挡变速器,可提升整个电动叉车的动力性和经济性;车速由0加速到最高车速的时间缩短了0。4s,满载爬坡度提高了2。5%,2小时叉车等效工况循环的电池能耗降低了3。5%。
由于电动叉车电机具有低电压大电流的特性,并且电机驱动需配备相应的控制器,因此电机和控制器必须进行严格匹配设计和调试,否则就很可能发生电控器功率管或者电机电枢线圈烧掉等安全问题,但是匹配设计有一定难度,需要通过大量的试验验证系统的各项性能。目前,国内尚未见此类综合型试验平台。因此建立专用的试验平台进行电机和电控器的特性检测以及参数匹配,获取控制器与电动机的动力性能的最佳匹配,实现系统优化设计论证,对主机厂至关重要。 本文研究的课题是结合厦门厦工机械股份有限公司研制的"电机及其电控测试系统",以适用于1t~5t系列电瓶叉车用交直流电机与控制器为研究对象,设计开发多通道同步数据采集与自动控制的测试系统。本文主要开展的研究包括: 首先,针对测试要求,选择合理方案,完成电机硬件测试平台中系统传动结构,动力源,加载源和测控系统四大部分的搭建,着重解决叉车牵引电机所需的低电压大电流的程控驱动系统和试验模拟所需的加载系统。 其次,建立直流电动机和交流电动机相关特性方程,分析驱动电源的控制模式,并为验证性试验和数据分析提供理论依据。依据传动方程和交流电动机的数学模型,分析试验平台的稳定性和测功机的控制方法。构建测试系统,设计模拟加速器,编写系统测控程序,完成数据测量与处理和报告输出,实现不同型号品牌的交流和直流电动机稳态性能,动态性能的测试。 最后,建立叉车的简易电气系统和控制系统,设计验证性实验,实现直流电动机和交流电动机的独立测试以及电控器控制下的系统各项参数的测量,分析试验平台的各项性能,考察被试电动机的特性和电控器的控制性能,论证控制器与电机的匹配性,研究了电控器的控制机理并且发现此类电控设备在安全性方面有待改进。 本文针对电动叉车应用的未来前景,实现了工程电机及其电控器测试系统的设计与研发,提升了叉车行业的试验研究水平,自主研发水平以及国际影响力,在国内尚未见相同的应用成果。该测试系统经合作单位试验测试,各项技术指标满足项目计划要求,通过项目验收。
以叉车产品设计技术的需求为出发点,分析了叉车产品CAD研究现状,指出了叉车概念设计专用辅助系统研发的不足。基于Solidworks平台开发了叉车概念创新的多方案优化设计系统,利用自动化建模技术实现了概念设计方案的组合创新与批量生成。在此基础上,开发了用户交互评价驱动的设计方案优化机制,并通过参数组合,色彩组合,装配组合3个模块和叉车部件模型库实现了叉车概念方案优化的可视化过程。
氢燃料电池推广最大的难点是高压加氢站等基础设施配套不完善,立足于固态储氢作为氢源的供氢系统具有安全性好,储氢体积密度高,压力低以及加氢供辅设施简单等优点,(如图1)能够大幅降低加氢站的建设成本和技术壁垒,有利于加氢站的推广建设及运营。项目的目标是开发能效高,安全便捷,长服役寿命的新型储氢材料及其制备技术,解决储氢材料与罐体的热交换/管理的耦合问题,开发以固态储氢材料作为氢源的燃料电池动力系统,形成以固态储氢系统,燃料电池电堆系统及动力控制系统的设计方案,并优化系统参数包括储氢系统结构,氢热耦合管理和动力控制系统管理等,可以广泛应用于氢燃料电池自行车,摩托车,叉车,新能源汽车,便携式备用电源及固定式的基站和分布式供能等领域。(如图2)
近年来,我国城市化建设进程在不断深入,工程机械的需求量也随之保持稳定增长状态。同时,随着人们生活水平与环保意识的逐步提高,振动,噪声与舒适性(Noise,Vibration,Harshness; NVH)已成为工程机械性能的评价指标之一。悬置系统设计的优劣对整机NVH性能有很大影响。虽然国内外关于该方面的研究成果很多,但主要集中在汽车领域,针对叉车减振的文献极少。而且,我国在减振降噪关键技术的研究上与国外还存在较大差距。因此,为解决某型内燃叉车关键位置振动剧烈的问题,本文对其动力总成及驾驶室悬置系统的设计,分析与优化进行了探讨,主要工作如下: 第一,采集了某型内燃叉车悬置点,车身及门架系统相关位置在各个作业工况下的振动信号,通过数值与频谱分析,评价了该型叉车动力总成悬置系统的减振性能及关键测点的振动水平。接着,在深入分析了该型叉车主要部件的基本结构及其装配关系后,总结了整机的振动传递路径。最后,结合试验结果及国内外相关文献,拟定了减振方案。 第二,参照虚拟样机建模,仿真及分析的一般流程,对某型内燃叉车动力总成悬置系统的减振性能进行了优化。首先,通过三线摆试验台测得了该型叉车动力总成的惯性参数;利用Pro/E与ADAMS软件建立了整机的几何模型与振动激励;根据先验知识对轮胎,路面及运动副等参数进行了设置;最终得到了该型叉车的参数化虚拟样机并验证了其计算精度。接着,对建立的模型进行了振动分析,理清了该型叉车悬置系统还存在的问题及可优化空间。最后,对其减振性能进行了优化,并提出了实际改进措施。 第三,通过对车架进行自由模态分析,证实了驾驶室地板在怠速工况下易发生共振的推断。然后,基于能量解耦理论,运用虚拟样机技术,对全浮式驾驶室进行了设计,分析与优化。结果表明,其固有频率分布范围及模态解耦率均达到了工程要求。 最后,企业对某型内燃叉车进行了相关整改并重新进行了振动测试。结果显示,其动力总成悬置系统减振性能大幅提高,关键点振动水平明显降低。
叉车是工业生产和物流运输中不可或缺的装卸搬运设备。随着科技的进步和市场需求的增长,叉车的性能和效率不断提升。本文针对叉车型式试验方法和关键技术进行深入研究,通过试验数据和理论分析,提出了一套优化的叉车型式试验方案和关键技术改进措施。研究结果表明,采用本文提出的方法可以有效提高叉车的工作效率,降低能耗,延长使用寿命,具有广阔的应用前景。本文研究旨在为叉车的设计,制造和应用提供理论依据和技术支持。
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