淺談叉車傳動系統

摘 要：叉車作為一種流動式裝卸搬運機械，隨著物流量的大幅增加，社會需求量也越來越大。目前，叉車供應商非常多，采用的傳動系統也不同。本文從各傳動原理簡述各種叉車傳動系統。

關鍵詞：叉車；傳動系統；分析

相對于叉車的行駛速度和工作特點來說，發動機的轉速較高，扭矩較小，同時發動機自身調速范圍達不到叉車工作要求另外，叉車需有換向、制動、轉向等功能，因此要有傳動系統來匹配。所以叉車傳動系統的基本作用是將原動機產生的運動與轉矩加以一定的變化后傳給驅動車輪，使之產生必要的牽引力，克服外界阻力，推動叉車前行或后退，且有較大的速度變化。

1 電動叉車傳動系統的組成及傳動

電動叉車一般采用直流串勵電動機驅動。由于這種電動機具有軟特性，即轉矩能在較大范圍內變化，轉速也隨著在較大范圍內變化，轉矩小時轉速高，轉矩大時轉速低，這種特性適應叉車行駛的要求，能隨著行駛阻力的變化而自動調節轉矩和轉速。這種電動機還能帶載起動，直接帶動叉車起步。電動機能反向旋轉，實現叉車倒退行駛。電動機的這些性能使傳動系統簡化。

對電動叉車的傳動系統，僅要求具有兩項功能：

（1）降低轉速，增大轉矩。由于電動轉速較高（一般在100r/min以上），轉矩數值較低，幫傳動系統中設有減速裝置，使驅動輪的轉速減小，轉矩增大，從而獲得大的牽引力及適當的運動速度。減速方法一般采用齒輪減速器，包括位于驅動橋中部的主減速器和位于驅動輪旁的輪邊減速器。

（2）實現左右驅動車輪差速。叉車在曲線行駛等工況下，左右驅動車輪滾過的距離是不等的。為了保證車輪滾動而無滑動，就必須使左右驅動在傳遞轉矩的同時能以不同的轉速旋轉，這稱為差速。對于兩個驅動車輪由一臺電動機集中驅動的傳動系統，裝設有差速器來實現差速，也就是左右驅動車輪并不是連接在一根整軸上，而是分別連接在兩根半軸上，兩根半軸用差速器連接起來，差速器能使兩根半軸及左右驅動車輪以不同的轉速旋轉。當兩個驅動車輪由兩臺電動機分別驅動時，用電差速方法使兩個電動機有不同的轉速來實現驅動車輪的差速，傳動系統中不需要機械差速器。

由此可見，電動叉車也采用機械傳動系統，集中驅動的傳動系統由減速器、差速器、半軸組成。這些組成部分均安裝在驅動橋殼內，構成驅動橋總成。

電動叉車的牽引電動機一般用聯軸器直接與驅動橋相連，也有為了布置方便，電動機通過萬向傳動軸再與驅動橋連接的。

電動叉車的驅動輪為分別驅動時，不再有驅動橋及差速器等，電動機通過減速裝置直接驅動一個驅動車輪。

2 內燃叉車傳動系統的組成及傳動

由于內燃機轉速高，轉矩數值較低，轉矩變化范圍很小，不能反轉，不能帶載起動等特點，這就要求與內燃機共同工作的叉車傳動系統具有下列功能：

（1）降低轉速，增大轉矩。

（2）實現變速，即在內燃機轉矩和轉速變化范圍不大的條件下，通過變速器來改變傳動比，從而使驅動車輪的轉矩和轉速，叉車的牽引力及行駛速度都有較大的變化范圍。

（3）實現叉車的反向行駛（倒退），即變速器應具有可改變輸出軸轉動方向的功能。

（4）必要時能夠切斷動力傳遞。在內燃機起動時，或叉車暫時停歇而保持內燃機怠速運轉時，都必須切斷從內燃機至車輪的動力傳遞。當傳動系統使用人力換檔變速器時，為了減少換檔過程中輪齒的摩擦和沖擊，也要將內燃機和變速器間的動力傳遞斷開。所以內燃叉車機械式傳動系統中都裝有主離合器，并在變速器中都有空檔位置。當叉車暫時停歇而內燃機保持怠速運轉或內燃機起動時，使用變速器的空檔位置。當叉車起步及換檔時，使用主離合器。

（5）實現左右車輪間的差速。由于內燃叉車傳動系統所需完成的功能較多，其組成叉構造均較復雜。根據傳動元件的性質，傳動系統分為三種型式：機械式，液力機械式，液壓式。

機械式傳動系統利用機械部件傳遞力，一般由驅動橋（包括減速器、差速器、半軸等）、變速器、主離合器等組成。布置的順序是內燃機——主離合器——變速器——驅動橋。它們可以剛性地連接在一起，而使結構非常緊湊。有的叉車為了布置方便，在某些部件之間，以萬向傳動軸相聯系。通常萬向傳動軸裝設在變速器和驅動橋之間。

液力-機械式傳動系統利用歐拉原理，一般由液力變矩器、變速器、驅動橋（包括主減速器、差速器、半軸和輪邊減速器）等組成，有的可能還有萬向傳動軸。

靜壓式傳動系統利用帕斯卡原理，一般由變量液壓泵、液壓管路、液壓控制閥和液壓馬達等組成。若采用低速大轉矩液壓馬達，則直接與驅動車輪連接；若采用調整液壓馬達，則尚有機械傳動部分，其傳動方案類似于電動叉車，即可為集中驅動或分別驅動，集中驅動時有驅動橋（包括主減速器、差速器、半軸等），分別驅動時則分別具有輪邊減速裝置。

以上三種傳動方式目前都有應用。機械傳動系統制造簡便、效率高，曾在國內、外獲得廣泛的使用。但齒輪傳動不可避免會有磨損，如果缺油后果更嚴重，齒輪損壞，機件損壞的故障，它操縱復雜，駕駛員容易疲勞，低速牽引性能較差，都影響到叉車作業的生產率，已逐漸被液力機械式所代替。如果今后在提高主離合器壽命和換檔方便等方面有所改進，這型式的傳動系統仍將繼續使用。

液力-機械式傳動系統是當前應用最為廣泛的傳動方式。這主要是由于液力變矩器具有良好的軟機械特性，能自動適應外界阻力的變化，阻力大時以較低轉速輸出較大轉矩，阻力小時以較高轉速輸出較小轉矩；能充分利用內燃機的最大功率，使叉車獲得較好的牽引性，同時大大減少駕駛員的換檔操作。液力變矩器允許主動件和從動件有較大的轉速差，甚至從動件的轉速可以為零，這使內燃機能有載起動，方便叉車的起步，在叉車遇到很大阻力時內燃機不致于熄火。但液力一機械傳遞系統中的變速箱、離合器、制動器和差速器為機械式，易磨損，維護周期長，維護費用高液力變矩器的使用壽命短約個月干式離合器的壽命約為次大約可用個月，但維修復雜，需要移開發動機，誤工時間及維修費用都很高。濕式離合器浸在油中，可延長的壽命剎車片的壽命約150000次。

靜壓式傳動系統取消了液力-機械傳動系統中的變矩器、變速箱、離合器、制動器和差速器等易磨損、維護費用高的部件，大大降低了維護成本。且由于是閉式回路，液壓油不易受污染，系統內的液壓油采取精密過濾以保護液壓部件。泵和馬達內的傳動部件一柱塞及柱塞壁之間全部由高壓油膜隔開，沒有直接接觸，因而沒有磨損，可靠性很高。缺點是這些液壓件制造精度要求高，價格昂貴。