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丹納赫--采用線控轉(zhuǎn)向技術(shù),提高叉車(chē)工作效率及安全

2007-04-26 00:00 性質(zhì):轉(zhuǎn)載 來(lái)源:中叉網(wǎng)摘
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一般來(lái)說(shuō),采用液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的傳統(tǒng)叉車(chē)需要使用泵和軟管,通過(guò)液體將液壓輸送到用于控制車(chē)輛轉(zhuǎn)向的電機(jī)。這種方法通常會(huì)產(chǎn)生大量損耗,...
  一般來(lái)說(shuō),采用液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的傳統(tǒng)叉車(chē)需要使用泵和軟管,通過(guò)液體將液壓輸送到用于控制車(chē)輛轉(zhuǎn)向的電機(jī)。這種方法通常會(huì)產(chǎn)生大量損耗,例如,在不使用轉(zhuǎn)向系統(tǒng)時(shí),仍需要提供使液壓泵運(yùn)轉(zhuǎn)的能量。常規(guī)的液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還需要將軟管經(jīng)轉(zhuǎn)向管柱布置到車(chē)輪,以輸送液壓用液體。軟管占據(jù)了很大空間,也增加了成本,并降低了設(shè)計(jì)的靈活性。此外,傳統(tǒng)液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的局限性還體現(xiàn)在,為改善和提高轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的安全性和工作效率而進(jìn)行的設(shè)計(jì)比較困難,并且費(fèi)用較高(如穩(wěn)定性控制)。
  為了解決這些問(wèn)題,許多叉車(chē)設(shè)計(jì)人員正在考慮將他們的新型叉車(chē)轉(zhuǎn)換為線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng),有些設(shè)計(jì)人員已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)行這種轉(zhuǎn)換了。
  線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的特點(diǎn)
  線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由一個(gè)執(zhí)行器和一個(gè)驅(qū)動(dòng)器組成,使用電子控制系統(tǒng),增加了如有線制導(dǎo)和穩(wěn)定性等可提高叉車(chē)安全性和工作效率的特性,因此,線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對(duì)于應(yīng)用在狹小空間內(nèi)進(jìn)行復(fù)雜貨物搬運(yùn)的倉(cāng)儲(chǔ)叉車(chē)提供了特殊優(yōu)勢(shì)。由于只有在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作時(shí)才使用電能,因此線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)消耗的功率比較低;而取消了軟管,使線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)降低了重量、節(jié)省了空間,也降低了成本,同時(shí)設(shè)計(jì)靈活性得到顯著改進(jìn)。以電子方式替代液壓方式,當(dāng)叉車(chē)要向相反方向移動(dòng)時(shí),可以使轉(zhuǎn)向盤(pán)反向動(dòng)作變得更加容易;增加了電子穩(wěn)定控制,確保叉車(chē)在轉(zhuǎn)彎時(shí)不會(huì)過(guò)快。在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)生故障的情況下,安全控制系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)將車(chē)輛停止。
  線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)通常通過(guò)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) CANOpen 數(shù)據(jù)通訊協(xié)議進(jìn)行通訊。通過(guò)該協(xié)議,可將牽引驅(qū)動(dòng)器、線控制動(dòng)(brake-by-wire)、線控?fù)Q擋(shift-by-wire)、線控節(jié)氣門(mén)(throttle-by-wire)等各種車(chē)輛系統(tǒng)輕松集成,實(shí)現(xiàn)完美的協(xié)同工作,并通過(guò)共同控制線運(yùn)行,從而降低了車(chē)輛布線成本和組裝成本??刂破骱蜔o(wú)刷電機(jī)通常是集成在一起的,這樣轉(zhuǎn)向系統(tǒng)占用的空間也大大縮小了。
  在叉車(chē)市場(chǎng)上,向線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的過(guò)渡是與從直流(DC)電機(jī)向永磁(PMAC)電機(jī)的轉(zhuǎn)變同時(shí)發(fā)生的。PMAC 電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是,可達(dá)到相同尺寸直流電機(jī)所達(dá)不到的較高轉(zhuǎn)矩,響應(yīng)更加快速,效率更高,從而可實(shí)現(xiàn)較長(zhǎng)的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間或使用較小的電池,并不需實(shí)時(shí)維護(hù)。PMAC 電機(jī)的效率為 85%,而直流電機(jī)的效率只有 65%。因此,典型的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)功耗僅為 450 W,而典型的液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)功耗高達(dá) 1.2 kW。這樣,線控轉(zhuǎn)向叉車(chē)可將叉車(chē)電池的使用壽命提高 3%-5%。
   線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可用于所有主要叉車(chē)類(lèi)型。目前已開(kāi)發(fā)了用于載重1~5.5 噸、功率超過(guò)5kW 的平衡重式叉車(chē)的解決方案。
  軟件提供的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)
  線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)是能夠通過(guò)軟件編程來(lái)提供特殊功能,從而提高叉車(chē)的生產(chǎn)效率和安全性。例如,線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可與用于叉車(chē)安全操作的有線制導(dǎo)系統(tǒng)集成在一起,同時(shí)將一條導(dǎo)線嵌入到地面內(nèi),并通上音頻電流以產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng),叉車(chē)上的有線制導(dǎo)系統(tǒng)能夠檢測(cè)到該磁場(chǎng),并與線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)連接,控制叉車(chē)按照通道的中心線直線行駛,這樣,叉車(chē)可以在倉(cāng)庫(kù)通道只是稍稍大于叉車(chē)寬度的倉(cāng)庫(kù)中進(jìn)行搬運(yùn)操作,節(jié)省了空間。
  由于線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不需要駕駛員傳送機(jī)械力,因此可以設(shè)計(jì)出能夠大大提高人機(jī)工程學(xué)性能、提高駕駛員工作效率的新轉(zhuǎn)向方法。一個(gè)有趣的例子是無(wú)限制的 360 轉(zhuǎn)向,即司機(jī)可以簡(jiǎn)單地通過(guò)改變轉(zhuǎn)向盤(pán)的方向,實(shí)現(xiàn)連續(xù)反向移動(dòng)。這種特性可顯著提高操作空間受限制的倉(cāng)庫(kù)內(nèi)的工作效率。而在一般情況下,駕駛員每次在裝載貨物時(shí),必須先將轉(zhuǎn)向盤(pán)向左轉(zhuǎn)動(dòng) 90 ,然后再向右轉(zhuǎn)動(dòng) 90 。通過(guò) 360 轉(zhuǎn)向特性,裝載一次貨物可實(shí)現(xiàn)較少的轉(zhuǎn)彎,因此每小時(shí)可處理數(shù)量更多的托盤(pán)貨物。
  要將這種特性集成到液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中,成本十分昂貴,并且設(shè)計(jì)極為復(fù)雜,而通過(guò)可進(jìn)行軟件編程的線控駕駛系統(tǒng)就能很容易地實(shí)現(xiàn),并且只需按下一個(gè)按鈕即可接通或關(guān)閉。
  通過(guò)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng),還可以對(duì)其他獨(dú)特功能進(jìn)行編程。例如,采用常規(guī) 180 °轉(zhuǎn)向的叉車(chē)可在叉車(chē)被反向操縱時(shí)改變車(chē)輪方向。這意味著當(dāng)叉車(chē)前行或后退時(shí)能夠向正被轉(zhuǎn)向的方向移動(dòng)。
  根據(jù)速度改變轉(zhuǎn)向靈敏度
  使用線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng),能夠根據(jù)車(chē)輛速度或其他條件來(lái)改變轉(zhuǎn)向盤(pán)的靈敏度。通常,對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行編程時(shí),要使車(chē)輛緩慢移動(dòng)時(shí)具有較高轉(zhuǎn)向靈敏度,而車(chē)輛速度增加時(shí),靈敏度需大大下降。這樣就可以通過(guò)讓駕駛員在車(chē)輛慢速移動(dòng)時(shí)使車(chē)輪快速轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)而提高工作效率,而當(dāng)車(chē)輛移動(dòng)很快時(shí)將轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比減小。
  值得注意的是,線控駕駛系統(tǒng)本身并不提供觸覺(jué)反饋,因此一些叉車(chē)廠商使用了可控制人工力反饋裝置來(lái)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩反饋。人工力反饋常常模仿正被取代的常規(guī)系統(tǒng)的感覺(jué)。控制器通過(guò)一種觸覺(jué)反饋算法進(jìn)行編程,該算法通過(guò)轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)速度、加速度、轉(zhuǎn)向盤(pán)位置、轉(zhuǎn)向后位置、車(chē)輛速度或其他參數(shù)及其組合的函數(shù)對(duì)駕駛進(jìn)行轉(zhuǎn)矩反饋調(diào)制。更詳細(xì)的信息可通過(guò)一個(gè)人工力反饋裝置而不是常規(guī)液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提供給駕駛員。例如,車(chē)輛轉(zhuǎn)向時(shí)發(fā)生脈動(dòng)可能表示一個(gè)車(chē)輛故障;而另一方面,對(duì)于某些車(chē)輛如低速使用的揀選車(chē),一個(gè)簡(jiǎn)單的摩擦裝置就足夠了。
  線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例
  海斯特Hyster)R30XM2使用了線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng),為用戶(hù)提供了獨(dú)特功能。通過(guò)線控轉(zhuǎn)向,駕駛員可通過(guò)很小的腕部移動(dòng)使車(chē)輛轉(zhuǎn)向,并可以舒適地在叉鏟或車(chē)架方向上駕駛叉車(chē),從而降低了工作強(qiáng)度。一個(gè)可選的有線制導(dǎo)系統(tǒng)可與線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)集成在一起。采用線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)后,無(wú)需再提供很長(zhǎng)的液壓軟管,而這種液壓軟管是使用液壓轉(zhuǎn)向方法使液壓系統(tǒng)沿駕駛員平臺(tái)上下移動(dòng)時(shí)所必需的。
  皇冠(Crown)ESR4500是另一個(gè)使用線控轉(zhuǎn)向以保持競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的實(shí)例。這種叉車(chē)可提供 360 轉(zhuǎn)向,駕駛員只需將車(chē)輪轉(zhuǎn)向相反方向就能夠?qū)⒉孳?chē)移動(dòng)方向掉轉(zhuǎn)。通過(guò)該系統(tǒng),駕駛員可以選擇 180 或 360 旋轉(zhuǎn)以便與駕駛條件、經(jīng)驗(yàn)級(jí)別和個(gè)人偏好相符合。轉(zhuǎn)向靈敏度隨行進(jìn)速度成正比降低,從而降低持續(xù)校正的需要。改進(jìn)的結(jié)果是,與同級(jí)別的叉車(chē)相比,ESR4500每小時(shí)搬運(yùn)的托盤(pán)數(shù)量增加了 18%,而能量消耗降低了13%。
  總體來(lái)看,線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以降低能耗,減少部件和組裝成本,更重要的是,通過(guò)軟件編程來(lái)提供特殊功能,可以提高工作效率和安全性。這就是為何最具革新能力和技術(shù)最先進(jìn)的叉車(chē)廠商正在迅速將這種技術(shù)集成到他們的新車(chē)型設(shè)計(jì)中的重要原因。

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