МАЛОГАБАРИТНЫЙ ЭЛЕКТРОПОГРУЗЧИК
SMALL-SIZED ELECTRIC LIFT TRUCK

Изобретение относится к погрузочно-транспортной технике, а именно к четырехколесным электропогрузчикам.
Известен электропогрузчик (патент SU 840023 A1 B66F 9/24, опубл. 23.06.1981), содержащий самоходное шасси, грузоподъемник с переменной скоростью грузовой каретки, электродвигатель передвижения с цепью управления и электродвигатель гидронасоса с цепью управления. Цепь управления электродвигателя передвижения включает контроллер, связанный с педалью, пусковой контактор и регулятор скорости передвижения, включенный последовательно с контактами пускового контактора в цепь питания электродвигателя передвижения. Цепь управления электродвигателя гидронасоса включает в себя пусковой контактор с рукояткой его включения, контакты которого включены в цепь питания электродвигателя гидронасоса. Цепь питания электродвигателя гидронасоса с контактами его пускового контактора соединена параллельно с цепью питания электродвигателя передвижения и последовательно с регулятором скорости передвижения. Катушка пускового контактора электродвигателя гидронасоса через рукоятку его включения подключена к контроллеру, а другие контакты пускового контактора электродвигателя гидронасоса включены в цепь катушки пускового контактора электродвигателя передвижения.
Однако известный электропогрузчик имеет следующие недостатки:
1. Его конструкцией не предусмотрена возможность одновременного выполнения функций движения электропогрузчика и подъема груза, что всегда необходимо при штабелировании;
2. Схема подключения электродвигателей и катушки пускового контактора в конструкции электропогрузчика является архаичной и предназначена только для контакторных систем управления. Конструкция электропогрузчика обеспечивает удобство в эксплуатации за счет электромеханических контакторов или реле и не приспособлена для установки современной цифровой системы, которая гарантированно обеспечивала бы удобство в работе путем внутренней логики (электронной программы).
Техническая задача изобретения - создание компактного четырехколесного асинхронного электропогрузчика грузоподъемностью до 1,2 т, имеющего оптимальные основные рабочие и технико-экономические характеристики, и конструкцию шасси и гидропривода, приспособленных к работе как с электрооборудованием переменного тока (асинхронный привод), так и с электрооборудованием постоянного тока, а также с различными типами грузоподъемников и с любым из двух типов батарей: кислотной или щелочной.
Техническая задача решается:
1. Компоновкой и динамическими качествами погрузчика, обеспечивающими следующие технические характеристики: абсолютные показатели:
- номинальная грузоподъемность - до 1200 кг;
- длина полная - до 2690 мм;
- колесная база - до 1055 мм;
- общая ширина - до 1040 мм;
- высота по ограждению - до 2040 мм;
- внешний радиус поворота - до 1645 мм;
- эксплуатационная масса - до 2350 кг;
- скорость движения без груза - до 16 км/ч;
- дорожный просвет - не менее 125 мм;
- высота по сиденью оператора - до 1004 мм;
- высота подъема вил (для разных типов грузоподъемников) - от 1,55 мм до 4500 мм.
- относительные показатели, а именно соотношениями:
- номинальной грузоподъемности и эксплуатационной массы погрузчика;
- номинальной грузоподъемности и скоростей передвижения;
- номинальной грузоподъемности и скоростей подъема груза;
- запас устойчивости погрузчика по ГОСТ 24282:
- продольный, при работе на уклоне 8,5% (не менее);
- поперечный, при работе на уклоне 8,7% (не менее).
Данные вышеперечисленные технические характеристики обеспечивают компактность погрузчику и конструктивно достигаются благодаря относительно низкому центру тяжести всего погрузчика, а также применению четырехопорной схемы, что в совокупности позволяет уменьшить опорную поверхность всей машины (т.е. колею и базу).
Низкий центр тяжести достигается:
- расположением противовеса в задней нижней части корпуса;
- применением колес малого диаметра на управляемом мосту, что позволяет относительно низко расположить ящик с аккумуляторной батареей (АКБ) над управляемым мостом.
- применением мостов (ведущего и управляемого), которые сами по себе имеют низкий центр тяжести.
- относительно низким расположением гидравлического бака и двигателя насоса, установленных в корпусе, установкой двигателя передвижения на ведущем мосте.
Одновременно с этим система управления:
- обеспечивая максимально эффективные режимы работы, позволяет сэкономить на мощностных характеристиках двигателей, а значит, и на их габаритах;
- обеспечивает безопасные режимы работы, решаемые ранее через увеличение габаритов (колеи и базы), которые не позволяли, например, перевернуть погрузчик при повороте.
2. Наличием одного электродвигателя привода хода (с номинальной мощностью не более 6 kW) и одного электродвигателя привода гидравлики (с номинальной мощностью не более 5 kW).
3. Конструкцией деталей и сборочных единиц.
4. Применением системы управления работой электропривода аналоговой (для постоянного тока) или цифровой (для переменного тока), которые позволяют автоматически выбирать оптимальные режимы работы, исходя из задаваемых оператором команд и существующих нагрузок на электропогрузчик.
5. Применением цифровой системы управления, которая определяет опасные скорости движения и не дает водителю совершать грубые ошибки, обеспечивая безопасность при штабелировании грузов и при движении, и имеющей возможность перепрограммирования.
6. Установкой в цифровую систему управления электропогрузчика датчика измерения давления в гидроцилиндрах, при этом логика работы данной системы основана в том числе, на диагностировании нагрузки путем непрерывного измерения веса груза, скоростей передвижения и подъема, оборотов двигателей, температуры двигателей, силы тока полезной нагрузки, степени разряда аккумуляторной батареи.
7. Возможностью применения щелочного типа аккумуляторной батареи (АКБ), как более дешевого и малообслуживаемого варианта, чем кислотная.
8. Размещением противовеса практически на уровне управляемого моста, а также размещением аккумуляторной батареи (АКБ) с целью выполнения функции дополнительного противовеса (у большинства погрузчиков противовес - значительно массивнее и тяжелее).
9. Применением двух мостов - управляемого и ведущего, что позволяет принять четырехопорную схему (четыре колеса, а не три, как у большинства погрузчиков с грузоподъемностью до 1,2 т) и, таким образом, увеличить КПД ведущего моста (КПД решения с двумя мотор-колесами - несколько  хуже решения с одним двигателем и мостом), а также улучшить устойчивость погрузчика при движении и штабелировании (показатели устойчивости четырехопорной схемы значительно превосходит трехопорную). Также данная схема позволяет конструкции иметь относительно низкий центр тяжести.
10. Универсальными местами крепления (габаритно-присоединительными размерами) для установки на шасси: двигателей и систем управления постоянного или переменного тока, грузоподъемников, АКБ. А также универсальные передаточные числа ведущего моста, универсальная гидравлическая система, позволяющие потребителю выбрать/собрать состав изделия на этапе заказа (дешевый вариант для потребителя) или в процессе эксплуатации (своими силами - дорогой вариант для потребителя).
11. Применением рулевого механизма с простым бесконтактным выключателем, который обеспечивает точную и надежную механическую связь рулевого колеса и насоса-дозатора (гидроусилителя) как с приводом постоянного тока, так и переменного; размещением данного механизма с гидроусилителем - под полом (под ногами оператора). В отличие от распространенной схемы с установкой на насос-дозатор руля и размещением их над панелью приборов, что приводит к необходимости «тянуть» (подводить) рукава высокого давления (РВД) к панели приборов и применять сложный универсальный датчик вращения с соответствующим усложнением логики работы системы управления.
12. Применением в шасси электрической педали хода («педаль акселератора»), с потенциометром, которая может работать как с системой постоянного тока, так и переменного (у большинства электропогрузчиков - с датчиком Холла).
13. Применением маломощных, а значит, недорогих электродвигателей и небольшого веса электропогрузчика, а значит, низкой металлоемкости.
Технический результат изобретения - повышение производительности погрузочно-разгрузочных работ.    Для достижения указанного технического результата в электропогрузчике, включающем четырехколесное шасси с ведущим и управляемым мостами, грузоподъемник с кареткой, снабженной вилочным захватом, гидропривод, электропривод с электродвигателями передвижения и насоса и контроллером двигателя передвижения, устройство управления, рабочее место водителя и устройство рулевого управления, согласно изобретению, устройство управления выполнено в виде системы управления, состоящей из программируемых контроллеров, имеющих возможность перепрограммирования характеристик погрузчика, зависящих от установленного типа электродвигателя, грузоподъемника, аккумуляторной батареи, а рулевой механизм связан с системой управления при помощи бесконтактного выключателя, кроме того  имеется датчик давления, обеспечивающий контроль  веса груза на вилах.
При этом:
- в качестве электропривода может быть использован электропривод постоянного тока или переменного тока;
- ведущий мост установлен на кронштейнах в передней части корпуса шасси с помощью силовых шпилек;
Управляемый мост прикреплен к балансирной плите корпуса шасси.
- аккумуляторная батарея выполнена кислотной или щелочной;
- ведущий мост установлен на кронштейнах в передней части корпуса шасси с помощью силовых шпилек;
- управляемый мост прикреплен к балансирной плите корпуса шасси;
- ограждение рабочего места водителя представляет собой пространственную конструкцию, сваренную из стального профиля;
- электродвигатель передвижения имеет номинальную мощность не более 6 kW, а электродвигатель насоса не более 5 kW;
- программируемые контроллеры выполнены с возможностью автоматической диагностики неисправностей, рекуперативного торможения, динамического электрического торможения противотоком;
- ведущий и управляемый мосты, грузоподъемник, гидропривод, часть электропривода, рабочее место водителя и устройство рулевого управления смонтированы на корпусе шасси, задняя часть которого снабжена противовесом, расположенным в задней части корпуса;
- он содержит ограждение рабочего места водителя, ящик для аккумуляторной батареи, размещенный над управляемым мостом, контроллер двигателя насоса, акселератор с педалью, связанной с системой управления через контроллер двигателя передвижения, панель управления с переключателями режимов работ и прибором индикации, бесконтактные и аварийный выключатели, датчики засоренности фильтров гидропривода.
Сущность изобретения поясняется чертежами
На фиг.1 представлен малогабаритный электропогрузчик с грузоподъемником, вид сбоку; на фиг.2 - электропогрузчик без грузоподъемника, вид сбоку; на фиг.3 - корпус электропогрузчика; на фиг.4 - ведущий мост с колесами; на фиг.5 - вид В фиг.4; на фиг.6 - вид слева фиг.4; на фиг.7 - вид Б фиг.4; на фиг.8 представлен управляемый мост с колесами; на фиг.9 - продольный разрез фиг.8 (фрагмент); на фиг.10 показано размещение и внешний вид органов управления; на фиг.11 представлен грузоподъемник; на фиг.12 - вид справа фиг.11; на фиг.13 - вид сверху фиг.11; на фиг.14 показано размещение и основной состав электропривода на погрузчике; на фиг.15 - вид Д с фиг.14; на фиг.16 - вид Е с фиг.14; на фиг.17 - вид сверху фиг.14; на фиг.18 - размещение элементов электропривода на панели управления; на фиг.19 - размещение элементов электропривода в кабине водителя; на фиг.20 - вид Ж с фиг.19; на фиг.21 - принципиальная электрическая схема электропривода погрузчика; на фиг.22 - гидропривод электропогрузчика; на фиг.23 - представлено устройство рулевого управления; на фиг.24 показан рулевой механизм устройства рулевого управления.
Электропогрузчик (фиг.1) содержит четырехколесное шасси 1, грузоподъемник 2 с кареткой, снабженной вилочным захватом 3, гидропривод 4, электропривод 5.
Шасси погрузчика (фиг.2) состоит из следующих частей: корпуса 6 с установленным на нем рабочим местом водителя с сиденьем, управляемого 7 и ведущего 8 мостов с колесами, ограждения 9, органов управления 10, устройства рулевого управления 11, ящика для аккумуляторной батареи (АКБ) 12. Шасси погрузчика предназначено для размещения узлов и агрегатов, оно обеспечивает движение и маневрирование погрузчика. Шасси имеет универсальные места крепления (габаритно - присоединительные размеры), которые позволяют устанавливать различные типы основных частей погрузчика, а именно грузоподъемник 2, вилочный захват 3, гидропривод 4, электропривод 5 (фиг.1).
Ведущий и управляемый мосты, грузоподъемник, гидропривод, электропривод, рабочее место водителя и устройство рулевого управления смонтированы на корпусе шасси.
Ограждение 9 (фиг.2) представляет собой пространственную конструкцию, сваренную из стальных труб прямоугольного сечения. Все трубы имеют одинаковые размеры профиля.
В ящике для аккумуляторной батареи 12 может быть установлена как кислотная, так и щелочная аккумуляторная батарея, поскольку электронная система управления электропогрузчика позволяет работать как с кислотной батареей, так и с щелочной. Ящик для аккумуляторной батареи 12 кроме прямого назначения выполняет функцию дополнительного противовеса, так как размещен в задней части корпуса 6 шасси над управляемым мостом 7.
Корпус 6 (фиг.3) представляет собой сварную несущую конструкцию и содержит следующие основные части: раму 13, противовес 14, плиту балансирную 15, силовые шпильки 16, щит передний 17, отсек для размещения электрооборудования 18 с дверью и замком. Рама 13 состоит из бортов поперечных и продольных связей, кронштейнов и других элементов, предназначенных для размещения механизмов, аппаратуры и агрегатов. Противовес 14 размещен в задней части корпуса, что создает конструкции погрузчика низкий центр тяжести и уменьшает габариты электропогрузчика. Силовые шпильки 16 предназначены для крепления ведущего моста 8 к корпусу 6. Плита балансирная 15 предназначена для крепления управляемого моста 7.
Ведущий мост (фиг.4) с электродвигателем передвижения, входящим в состав электропривода, установлен на кронштейнах в передней части корпуса 6 (фиг.2) с помощью силовых шпилек 16 (фиг.3). Ведущий мост (фиг.4) состоит из одноступенчатого цилиндрического редуктора 19 (фиг.4) с главной передачей и дифференциалом 20. Электродвигатель передвижения прикреплен к фланцу редуктора 19 болтами 21. В качестве электродвигателя может быть установлен электродвигатель переменного тока (асинхронный) или постоянного тока (последовательного или смешанного возбуждения). Ступицы 22 установлены на картере 23 ведущего моста на подшипниковых узлах 24 и 25 (фиг.5), в результате чего полуоси 26 разгружены от изгибающих нагрузок. Для предохранения от пыли, грязи и вытекания смазки подшипниковые узлы 24, 25 уплотнены манжетами 27 и сальниками 28. К ступицам 22 винтами 29 (фиг.6) прикреплены колеса 30 (фиг.4). К фланцам картера 31 (фиг.7) ведущего моста болтами 32 прикреплены тормоза 33 (фиг.6). Тормоз 33 содержит тормозной барабан 34 (фиг.7) и колодку 35. Для предотвращения повышения давления внутри ведущего моста при его работе на картере установлен сапун 36 (фиг.6) К электродвигателю 17 прикреплен стояночный тормоз 37 (фиг.4).
Управляемый мост (фиг.8) состоит из следующих основных частей:
балки 38, гидроцилиндра 39, двух кулаков 40 со ступицами 41 (фиг.9). Ступицы 41 вращаются на подшипниках 42 и 43. Каждая ступица 41 закреплена на кулаке 40 гайкой 44. Серьги 45 (фиг.8) соединяют кулаки 40 со штоком 46 гидроцилиндра. Гидроцилиндр 39 прикреплен к балке 45 болтами 47. Кулаки 40 установлены в балке 38 на шкворнях 48 (фиг.9) и подшипниках 49. На ступицах 41 закреплены колеса 50 (фиг.8). Углы поворота колес 50 ограничиваются положением штока 46. Балка 38 управляемого моста (фиг.8) установлена на подшипниках 51 и прикреплена к плите балансирной 15 погрузчика (фиг.3) с помощью корпусов подшипников 52 (фиг.8), что дает управляемому мосту возможность качаться в поперечной плоскости.
Применение двух мостов - управляемого и ведущего - при грузоподъемности электропогрузчика 1,2 т позволяет принять четырехопорную схему (четыре колеса) и таким образом увеличить КПД ведущего моста, а также улучшить устойчивость электропогрузчика при движении и штабелировании грузов. Также данная схема позволяет конструкции иметь относительно низкий центр тяжести.
К основным органам управления (фиг.10) относятся: рулевое колесо 53; педаль акселератора 54, обеспечивающая трогание с места и изменение скорости движения; рычаг переключателя указателей поворота 55; переключатель направления движения и включения звукового сигнала 56; рукоятка ручного тормоза 57 (для двигателя передвижения постоянного тока); педаль рабочего тормоза 58; розетка силового разъема 59 для отключения аккумуляторной батареи; механизм включения управления гидроприводом 60 с рукоятками наклона грузоподъемника 61 и подъема грузоподъемника 62, позволяющий осуществлять вертикальное перемещение каретки (при наличии двух рукояток) и управление навесным грузозахватным оборудованием (при установке двух дополнительных рукояток); панель управления 63 с переключателями для включения фар, габаритных огней, переключения режимов работы (для погрузчика с двигателем переменного тока); прибор индикации 64. Педаль акселератора 54 может работать как с электродвигателем постоянного тока, так и электродвигателем переменного тока, поскольку имеет потенциометр.
Конструкция заявляемого электропогрузчика имеет возможность применения грузоподъемников различного типа. Представленный грузоподъемник представляет собой двухрамную телескопическую конструкцию (фиг.11-13) и содержит неподвижную наружную раму 65 (фиг.12), подвижную внутреннюю раму 66 (фиг.13), гидравлические цилиндры подъема внутренней рамы 67 (фиг.11) и каретку 68. Наружная и внутренняя рамы представляют собой сварные конструкции из двух вертикально расположенных направляющих, имеющих специальный профиль, связанных между собой поперечными связями. Внутренняя рама перемещается по направляющим наружной рамы на подшипниках 69 (фиг.13), установленных в ручьях профиля. Два боковых цилиндра подъема внутренней рамы установлены в гнезда нижней связи 70 (фиг.11) наружной рамы. Подвижные плунжеры цилиндров закреплены на кронштейнах верхней связи 71 внутренней рамы. По краям верхней связи грузоподъемника установлены два ролика 73 (фиг.12) на подшипниках. Через ролики 73 перекинуты пластинчатые цепи 74, на которых подвешена каретка 68 (фиг.11). Вторые концы цепей через регулируемую тягу 75 (фиг.12) закреплены на траверсе 76. Каретка 68 служит для навешивания вил или сменных грузозахватных приспособлений. Каретка 68 перемещается в направляющих внутренней рамы на подшипниках 77 (фиг.13). Подшипники 77 ограничивают боковые смещения каретки 68. На входе рабочей жидкости в гидроцилиндр установлен клапан 78 (фиг.11), исключающий бесконтрольное опускание груза в случае разрыва магистрали рабочей жидкости. Грузоподъемник закреплен на самоходном шасси электропогрузчика через кронштейны 79 (фиг.12) и удерживается двумя цилиндрами наклона (из состава гидропривода) через кронштейны 72 (фиг.11), что позволяет управлять его наклоном назад и вперед.
Типы грузоподъемников с вилочным захватом могут отличаться друг от друга максимальной высотой подъема груза, массой грузоподъемника и скоростью подъема груза. Чем меньше максимальная высота подъема груза грузоподъемника, тем меньше его масса. Главным показателем грузоподъемника является высота подъема груза. В заявленном электропогрузчике может быть использован любой тип грузоподъемника с вилочным захватом, то есть с любой максимальной высотой подъема груза: 1,5 м; 1,8 м; 2,3 м; 2,9 м; 3,2 м; 3,3 м; 4,5 м.
Электропривод (фиг.14-21) состоит из системы управления, двигателей и дополнительного электрооборудования. Система управления состоит из программируемых контроллеров, работающих по определенному алгоритму. Электропривод включает: силовой разъем 80 (фиг.14); выключатель цепей управления 81; переднюю фару 82; бесконтактные выключатели 83 (фиг.15) и 84 (фиг.16); аккумуляторную батарею 85 (фиг.14); жгут 86 (фиг.17); электродвигатель шестеренного насоса 87; жгут 88; аварийный выключатель 89; датчик давления 90; звуковой сигнальный прибор 91; датчик засоренности масленого фильтра 92; электродвигатель передвижения 93; панель предохранителей 94 (фиг.18); контроллер двигателя насоса 95; контроллер двигателя передвижения 96; переключатель направления движения 97 (фиг.19); акселератор 98; микровыключатель 99, бесконтактный выключатель 100 (фиг.20).
В качестве электродвигателя передвижения выбран электродвигатель мощностью не более 6 kW, а в качестве электродвигатель шестеренного насоса - электродвигатель мощностью не более 5 kW. Маломощные электродвигатели имеют меньшие габариты по сравнению с мощными электродвигателями, поэтому их применение уменьшает габариты электропогрузчика. Кроме того, применение маломощных электродвигателей снижает стоимость электропогрузчика.
Бесконтактные выключатели 83 (фиг.15), 84 (фиг.16) и 100 (фиг.20) выполнены в виде электродатчиков с эффектом «вихревых токов», работающих на приближение/отдаление металла. Они просты, не требуют сложной регулировки и компоновки, не занимают много места. Потребляют значительно меньше энергии, чем контактные.
Датчик давления 90 замеряет давление рабочей жидкости в гидроцилиндрах подъема груза, и на основе этой информации система управления, руководствуясь заложенным алгоритмом, определяет вес груза, максимальную скорость подъема, безопасную скорость передвижения. Это принципиальное отличие от всех известных погрузчиков.
Принципиальная электрическая схема электропривода погрузчика представлена на фиг.21.
Электропривод обеспечивает движение погрузчика, работу гидросистемы, работу звуковой, световой сигнализации и освещения в соответствии с алгоритмом работы системы управления, который, позволяет реализовывать следующие основные функции:
- ограничение работы при аварийных значениях силы тока, оборотов, напряжения, сопротивления, температуры элементов гидропривода и электропривода;
- ограничение экстремальных скоростных режимов работы электропогрузчика в зависимости от массы перевозимого груза и угла поворота рулевого колеса,
- ограничение экстремальных скоростных режимов работы электропогрузчика в зависимости от массы перевозимого груза и скорости передвижения;
- ограничение экстремальных скоростных режимов работы электропогрузчика в зависимости от массы груза и высоты подъема.
В алгоритме работы системы управления заложены следующие действия:
- возможность перепрограммирования характеристик погрузчика;
- автоматическая диагностика неисправностей и возможность рекуперативного торможения;
- возможность динамического (активного) электрического торможения противотоком;
- возможность работы со щелочным типом аккумуляторной батареи (АКБ).
К характеристикам погрузчика, возможность перепрограммирования которых заложена в алгоритме работы системы управления, относятся: скорости и ускорения передвижения и подъема груза; допустимые максимальные токи при передвижении и подъеме груза; интенсивность торможения;
время работы погрузчика до полного разряда АКБ. Все эти характеристики зависят от массы перевозимого груза, от типа АКБ, от типа грузоподъемника с вилочным захватом (грузоподъемники с вилочным захватом отличаются максимальной высотой подъема груза, т.е. у них разные максимальные высоты подъема и соответственно разная масса грузоподъемника). Эти характеристики могут быть изменены при перепрограммировании контроллеров.
Примеры:
1) Потребителю нужна скорость подъема груза на грузоподъемнике с высотой подъема 1,5 м выше стандартной, при которой требуется увеличение токов - контроллеры системы управления имеют возможность перепрограммирования этих параметров.
2) Потребителю нужна в составе электропогрузчика АКБ щелочного типа, скорости которой бы соответствовали скоростям, работающим на АКБ кислотного типа. В этом случае контроллеры системы управления имеют возможность перепрограммирования этих параметров.
3) Так как масса грузоподъемника с высотой подъема 1,5 м на 200 кг меньше массы грузоподъемника с высотой подъема 4,5 м, поэтому для эффективной работы производится перепрограммирование, то есть поднимается пороговое значение токовой нагрузки и погрузчик может работать с номинальным грузом 1,2 т вместо 1,0 т.
Перепрограммирование осуществляется через подключение к контроллеру специального устройства - ручного программатора, выполненного в виде пульта с экраном, на котором видны все программные коэффициенты. Выбирая показатель, который отвечает за определенную характеристику и изменяет его величину (например, от 0 до 1), можно добиться соответствующего изменения работы системы и погрузчика в целом. Перепрограммирование достигается сменой соответствующих коэффициентов в программе (алгоритме) системы управления, так как за изменением этих коэффициентов стоят изменения физических величин - тока и напряжения, с помощью которых контроллер контролирует работу двигателей и датчиков. Например, можно выставить соотношение рекуперативного торможения к динамическому 70/30, при этом при отпускании педали газа контроллер системы управления дает команду на 70% обратного хода педали, то есть на рекуперативное торможение, и АКБ заряжается - происходит мягкое торможение, а остальные 30% хода контроллер дает команду на динамическое торможение, и АКБ разряжается, вращая двигатель в противоположную движению сторону, - происходит жесткое торможение.
Возможность динамического электрического торможения противотоком, заложенная в алгоритме работы системы управления, подразумевает торможение, когда система управления включает двигатель на вращение, противоположное движению, и тем самым, потребляя энергию от АКБ, тормозит погрузчик.
Гидропривод (фиг.22) электропогрузчика предназначен для обеспечения работы рулевого управления, грузоподъемного устройств и сменного навесного оборудования. Гидропривод содержит бак 101, дроссель 102, гидрораспределитель 103, насос-дозатор 104, приоритетный клапан 105, насос шестеренный 106, заливной фильтр 107, масляный фильтр 108, воздушный фильтр 109, гидроцилиндр наклона 110 и патрубок управляющего давления 111. Все элементы гидропривода связаны между собой шлангами. Заливной фильтр 107, масляный фильтр 108 и воздушный фильтр 109 установлены в баке 101. Патрубок управляющего давления 111 соединяет между собой насос-дозатор 104, приоритетный клапан 105 и гидроцилиндр поворота колес 39 (из состава управляемого моста). Заливной Фильтр 107 предназначен для фильтрации рабочей жидкости, заливаемой в бак при заправке или пополнении. Гидропривод позволяет работать как с электроприводом переменного тока, так и с электроприводом постоянного тока.
Устройство рулевого управления (фиг.23) содержит рулевое колесо 53, закрепленное гайкой 112 на шлицевом конце вала 113, расположенного в кожухе 114, и рулевой механизм 115. На рулевом механизме 115 с помощью болтов 116 и планки 117 установлен бесконтактный выключатель 100, а к нижней части рулевого механизма с помощью болтов 118 прикреплен насос-дозатор 104. Устройство рулевого управления 11 (фиг.2) прикреплено к раме 13 корпуса 6 с помощью крепежного фланца (не показан). Рулевой механизм (фиг.24) предназначен для связи насоса-дозатора 104 с рулевым колесом 53 (фиг.23) и подачи сигнала в систему управления электропривода для включения электродвигателя насоса с помощью бесконтактного выключателя 100. Бесконтактный выключатель 100 обеспечивает точную и надежную механическую связь рулевого колеса 53 и насоса-дозатора (гидроусилителя) 104 как с приводом постоянного тока, так и переменного. Рулевой механизм (фиг.24) содержит корпус 121, внутри которого на подшипниках 129 установлен вал 120, соединенный с чашкой 122 штифтом 133 и шариками 128. Один конец штифта 133 впрессован в чашку 122, а другой вставлен в продольный паз 134, выполненный в стенке вала 120. На верхнюю часть корпуса 121 установлен фланец 125. Внутри фланца 125 на подшипниках 126 установлен вал 119, вокруг которого расположена пружина 127, один конец которой прикреплен к чашке 122, а другой - к шайбе 124. Вал 119 соединен с пружиной 127 штифтом 123. Подшипники 129 установлены в два ряда, при этом нижний ряд подшипников 129 соединен с валом 119 штифтом 130. В нижней части вала 120 установлена втулка 131, соединенная с насосом-дозатором, а на нижний конец вала 119 установлен валик 132, предназначенный для вращения вала насоса-дозатора 104.
Малогабаритный электропогрузчик работает следующим образом.
Для приведения электропогрузчика в рабочее состояние необходимо подать питание от АКБ 85 (фиг.14) на силовой разъем 80 при помощи розетки 59 (фиг.10) и повернуть ключ в выключателе цепей управления 81 электрооборудования (фиг.14). При этом напряжение питания подается на контроллеры 95, 96 (фиг.18). Контроллеры 95 и 96 в соответствии с заложенным алгоритмом работы начинают производить «опрос» (принятие сигналов) элементов электрооборудования и при обнаружении неисправности, например обрыв жгута 88 (фиг.17), контроллер выдает сигнал ошибки в виде соответствующего кода на дисплей прибора индикации 64 (фиг.10). Таким образом, система управления запрещает дальнейшую работу погрузчика до устранения причины неисправности. Одновременно система управления с помощью датчика давления 90 (фиг.17) контролирует вес груза на вилах и запрещает подъем грузов массой, большей номинальной грузоподъемности, а также по напряжению АКБ вычисляет степень разряда для разрешения работы с грузоподъемником. В соответствии с выбранным оператором (водителем) электропогрузчика режимом работы: «Нормальный», «Челночный», «Экономичный» посредством клавишного переключателя на панели управления 63 (фиг.10) система управления выбирает для двигателей соответствующие предельные характеристики тока, оборотов, напряжения АКБ и т.д.
Приведение электропогрузчика в движение производится нажатием на педаль акселератора 54 (фиг.10), которая подает соответствующие сигналы в контроллер, при этом система управления обеспечивает плавный разгон и ограничение пусковых токов электродвигателя передвижения 93 (фиг.17) в соответствии с алгоритмом выбранного режима работы. Электродвигатель передвижения 93 через одноступенчатый цилиндрический редуктор 19 (фиг.4), дифференциал 20 и полуоси 26 вращает колеса 30.
Изменение направления движения осуществляется рычагом переключателя направления движения и включения звукового сигнала 56 (фиг.10), который подает соответствующий сигнал в контроллеры 95 и 96 (фиг.18). При движении погрузчика задним ходом автоматически включается фонарь заднего хода (опция) и через звуковой сигнальный прибор 91 (фиг.17) срабатывает прерывистый звуковой сигнал.
При включении подъема или наклона вил с помощью рукояток наклона грузоподъемника 61 и подъема каретки грузоподъемника 62 (фиг.10), а также при повороте рулевого колеса 53 бесконтактные выключатели 83 (фиг.15), 84 (фиг.16), 100 (фиг.20) вырабатывают сигналы, подают их на контроллеры 95 и 96 (фиг.18), система управления которых включает электродвигатель насоса 87 (фиг.17) на необходимые обороты. Таким образом, при отклонении на себя рукоятки подъема каретки грузоподъемника 62 (фиг.10) начинается подача рабочей жидкости из бака 101 (фиг.22) через насос-дозатор 104 в приоритетный клапан 105. Одновременно через рукоятку подъема каретки грузоподъемника 62 начинает открываться золотник гидрораспределителя 103. При отсутствии вращения руля и соответственно наличия определенного управляющего давления в патрубке 111 приоритетный клапан 105 направляет рабочую жидкость в золотник гидрораспределителя 103, а затем через открытый клапан 78 (фиг.11) - в гидравлические цилиндры подъема внутренней рамы 67. Клапан 78, играющий роль дросселя постоянного расхода, исключает бесконтрольное опускание груза в случае разрыва магистрали рабочей жидкости. Гидравлические цилиндры 67 начинают приподнимать внутреннюю раму, поднимая кронштейны верхней связи 71 с роликами 73. Цепи 74 начинают движение и каретка 68 поднимается. Скорость подъема каретки 68 вдвое больше скорости подъема внутренней рамы 66. Происходит подъем груза. При установке рукоятки подъема каретки грузоподъемника 62 в нейтральное положение подача сигнала с бесконтактного выключателя 83 в контроллеры 95, 96 прекращается и по команде системы управления электродвигатель насоса 87 (фиг.17) отключается, золотник гидрораспределителя 103 (фиг.22) закрывается, подача рабочей жидкости в цилиндры грузоподъемника прекращается, в результате чего груз останавливается. При отклонении от себя рукоятки подъема каретки грузоподъемника 62 (фиг.10) электродвигатель насоса не включается. Открывается золотник гидрораспределителя 103, и рабочая жидкость под действием массы груза и подвижных частей грузоподъемника поступает из гидравлических цилиндров грузоподъемника 67 (фиг.11) через клапан 78, гидрораспределитель 103 и масляный фильтр 108 (фиг.22) в бак 101. Происходит опускание груза. Скорость опускания груза автоматически устанавливается дросселем 102.
При отклонении рукоятки наклона грузоподъемника 61 (фиг.10) на себя бесконтактный выключатель 84 (фиг.16) посылает сигнал в систему управления, которая включает электродвигатель шестеренного насоса 87 (фиг.17). Рабочая жидкость из бака 101 (фиг.22) подается через приоритетный клапан 105 в гидрораспределитель 103, а затем через открытый дроссель 102 - в штоковые полости гидроцилиндров наклона 110. Происходит наклон грузоподъемника 2 (фиг.1) на себя. Скорость наклона обеспечивается системой управления, включением электродвигателя насоса 87 на требуемые режимом работы обороты. Рабочая жидкость из поршневых полостей цилиндров гидроцилиндра наклона 110 (фиг.22) через гидрораспределитель 103 и масляный фильтр 108 сливается в бак 101. В случае засорения фильтроэлемента масляного фильтра 108 датчик засоренности 92 (фиг.17) вырабатывает сигнал и подает его на контроллеры 95, 96. Система управления ограничивает скорость выполнения операций и включает прибор индикации (фиг.10) на панели управления 63. Возвращение рукоятки наклона грузоподъемника 61 в нейтральное положение останавливает наклон.
При отклонении рукоятки наклона грузоподъемника 61 от себя бесконтактный выключатель 84 (фиг.16) посылает сигнал в систему управления, которая включает электродвигатель шестеренного насоса 87 (фиг.17). Рабочая жидкость подается через приоритетный клапан 105 (фиг.22) в гидрораспределитель 103, а затем в поршневые полости цилиндров гидроцилиндра наклона 110. Жидкость из штоковых полостей выходит через небольшое отверстие дросселя 102, что замедляет скорость наклона грузоподъемника. При уменьшении объема рабочей жидкости в бак во время работы гидропривода воздушный фильтр 109 очищает атмосферный воздух, поступающий в бак 101.
Работа устройства рулевого управления 11 (фиг.2) происходит следующим образом. В начальный момент при вращении рулевого колеса 53 (фиг.23) вращение через вал 113 передается на вал 119 (фиг.24) рулевого механизма. Вал 119 при помощи штифта 123 начинает вращать чашку 122. При этом вал 120 остается неподвижным из-за большого усилия на поворот вала насоса-дозатора 104. Поскольку вал 120 неподвижен, чашка 122, поворачиваясь, приподнимается на трех шариках 128, край чашки смещается к центру рабочего торца бесконтактного выключателя 100 (фиг.20), который посылает сигнал в контроллер. Система управления, исходя из скорости движения угла поворота рулевого колеса и веса груза, определяет объем жидкости, необходимый для поворота управляемых колес 50 (фиг.8,) и включает электродвигатель шестеренного насоса 87 (фиг.17) на соответствующие обороты. Поворот чашки 122 (фиг.24) относительно вала 120 происходит до тех пор, пока штифт 133, запрессованный в чашку, не упрется в край овального паза 134 на валу 120. Включенный насос начинает подачу рабочей жидкости через приоритетный клапан 105 (фиг.22) в насос-дозатор 104, при этом усилие на вращение вала насоса-дозатора падает и начинается вращение данного вала. Пропорционально углу поворота рулевого колеса 53 (фиг.23), а значит, и вала насоса-дозатора 120 (фиг.24), последний выдает порцию рабочей жидкости в гидроцилиндр 39 (фиг.8) отвечающий за поворот колес 50. Поворот колес 50 осуществляется перемещением штока 46 относительно гидроцилиндра 39, который поворачивает серьги 45, соединяющие кулаки 40 и колеса 50, на определенный угол, который ограничен ходом штока.
При прекращении вращения рулевого колеса 53 (фиг.23) пружина 127 (фиг.24) возвращает чашку 122 в исходное положение, при этом бесконтактный выключатель 100 (фиг.20) подает сигнал контроллерам 95, 96 (фиг.18) и система управления отключает электродвигатель шестеренного насоса 87 (фиг.17). Подача рабочей жидкости в гидроцилиндр 39 (фиг.8) прекращается, и колеса 50 погрузчика (фиг.8) фиксируются в данном положении.
При вращении рулевого колеса 53 (фиг.23) в противоположном направлении происходит аналогичное срабатывание элементов устройства рулевого управления.
В случае аварийных ситуаций, когда отсутствует подача рабочей жидкости в насос-дозатор, управление погрузчиком также можно выполнять, но при этом значительно возрастет усилие на рулевом колесе.
В случае одновременной работы устройства рулевого управления и гидрораспределителя 103 (фиг.22) при повороте рулевого колеса 53 насос-дозатор 104 выдает по патрубку 111 на приоритетный клапан 105 определенное давление. Оно переключает приоритетный клапан 105, и рабочая жидкость от шестеренного насоса 106 начинает поступать в насос-дозатор 104 с одного из выходов клапана 105, обеспечивая работу насоса-дозатора 104 в необходимом для него объеме. Остаток расхода рабочей жидкости, выдаваемого насосом 106, будет поступать через другой выход клапана 105 в гидрораспределитель 103. При этом скорость операции грузоподъемника несколько уменьшится.
Торможение электропогрузчика осуществляется нажатием на педаль тормоза 58 (фиг.10), при этом система управления получает и обрабатывает сигнал от акселератора 98 (фиг.19) о торможении и не препятствует ему, даже когда одновременно нажата педаль акселератора 54 (фиг.10).
В качестве стояночного тормоза используется тормоз электромагнитный 37 (для асинхронного привода) (фиг.4) с пружинным давлением, установленный на вал электродвигателя передвижения 93 (фиг.17).
При нажатии педали акселератора 54 на катушку электромагнита тормоза 37 подается напряжение и обеспечивается растормаживание вала электродвигателя передвижения 93. При отпускании педали акселератора система управления обеспечивает автоматическое включение тормоза при достижении погрузчиком нулевой скорости (отключает питание катушки электромагнита).
Для отключения электропитания в экстренных случаях служит аварийный выключатель 89 (фиг.17). Чтобы произвести аварийное отключение электропитания, необходимо ногой нажать на красную головку стержня. Для приведения переключателя в рабочее состояние рукой вытянуть стержень вверх.
Включение звукового сигнального прибора 91 (фиг.17) осуществляется нажатием на кнопку, расположенную на рычаге переключателя направления движения и включения звукового сигнала 56 (фиг.10).
Включение передней фары 82 (фиг.14) производится переключателем на панели управления 63 (фиг.10).
Защита электрических цепей погрузчика осуществляется предохранителями, установленными на панели предохранителей 94 в отсеке для размещения электрооборудования 18 (фиг.3).
Заявленный малогабаритный электропогрузчик обеспечивает повышение производительности погрузочно-разгрузочных работ за счет:
- рекуперативного торможения электродвигателей благодаря применению контроллеров системы управления, обеспечивающих данную функцию;
- возможности перепрограммирования характеристик погрузчика с помощью контроллеров на необходимую скорость передвижения и/или торможения, скорость подъема груза, продолжительность работы погрузчика;
- компактности электропогрузчика, обусловленной тем, что ведущий и управляемый мосты, грузоподъемник, гидропривод, часть электропривода, рабочее место водителя и устройство рулевого управления смонтированы на корпусе шасси, а также размещения противовеса в задней части корпуса;
- повышения равновесия электропогрузчика, благодаря размещению противовеса в задней части корпуса электропогрузчика, установке ящика для аккумуляторной батареи над управляемым мостом, а также логике работы системы управления, не допускающей опасные крены при движении с грузом, при этом электропогрузчик становится более устойчивым (оператор может полностью сосредоточиться на работе с грузом и не опасаться за безопасность), что положительно влияет на повышение производительности;
- связи рулевого механизма устройства рулевого управления с системой управления с помощью бесконтактного выключателя, которые не требуют сложной регулировки и дополнительного обслуживания, что обеспечивает более стабильную работу погрузчика;
- автоматического выведения системы управления на наиболее эффективный режим работы электродвигателей за счет оценки веса груза через датчик давления и сигналов с датчиков педали хода, оборотов двигателя, температуры двигателя, рулевого механизма;
- наличия датчиков засоренности фильтров гидропривода, которые позволяют произвести своевременную очистку последнего, что повышает надежность работы электропогрузчика.
- автоматического выведения системой управления на наиболее эффективный режим работы электродвигателей благодаря оценке степени разряда аккумуляторной батареи (АКБ) по замеру падения напряжения на АКБ;
- использования маломощных электродвигателей, мощность которых достаточна для грузоподъемности не более 1,2 т, снижаются габариты и вес электропогрузчика, что придает ему мобильность.