全液壓集裝箱空箱堆高機傳動系統(tǒng)研究

趙 頓 ， 張力平 ，2，郭鵬程

（1.長安大學工程機械學院，陜西 西安 710068；2.長安大學公路養(yǎng)護裝備國家工程實驗室，陜西 西安 710068）

0 引言

集裝箱堆高機是集裝箱運輸?shù)年P(guān)鍵設(shè)備，其英文名稱為Container handing lift trucks[1]，因此也可以直譯為集裝箱作業(yè)叉車。目前，集裝箱作業(yè)叉車按動力分為內(nèi)燃叉車和電動叉車，集裝箱作業(yè)叉車按類型可分為集裝箱空箱作業(yè)叉車、集裝箱重箱作業(yè)叉車和集裝箱進箱作業(yè)叉車，集裝箱空箱作業(yè)叉車就是在通用叉車的基礎(chǔ)上逐步發(fā)展過來的。

集裝箱空箱堆高機廣泛用于港口碼頭、鐵路公路運輸中轉(zhuǎn)站、城市物流中心及堆場內(nèi)集裝箱空箱的堆垛和轉(zhuǎn)運，其具有堆碼層數(shù)高、堆垛和搬運速度快、作業(yè)效率高、機動靈活及節(jié)約場地等特點。隨著我國對外貿(mào)易出口量增加，我國的集裝箱運輸業(yè)務(wù)也在蓬勃發(fā)展。因此，對集裝箱港口設(shè)備的需求也將不斷增加，港口設(shè)備集裝箱空箱堆高機發(fā)展前景良好。目前，各大集裝箱堆高機生產(chǎn)廠可生產(chǎn)起升高度達23 m、堆碼層數(shù)9層的集裝箱空箱堆高機。

集裝箱空箱堆高機的行駛系統(tǒng)主要有機械傳動、液力傳動和靜液壓傳動三種形式，其中機械傳動和液力傳動的傳動路線是：發(fā)動機→變矩器（或離合器）→變速器→傳動器→驅(qū)動橋→平衡箱→驅(qū)動輪。而靜液壓傳動的傳動路線是：發(fā)動機→聯(lián)軸器→行駛泵→液壓馬達→減速平衡箱→驅(qū)動輪[2]。對比以上兩種傳動方式，靜液壓傳動具有以下特點：系統(tǒng)主要由液壓泵和液壓馬達組成，結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，便于車輛總體布局；發(fā)動機功率在行走系統(tǒng)和工作裝置液壓系統(tǒng)間的自動分配，可使發(fā)動機功率得以充分發(fā)揮。與機械傳動、液力傳動堆高機相比，靜液壓傳動堆高機可以輸出大的推力或大扭矩，可以實現(xiàn)低速大噸位運動；靜液壓傳動能很便捷地實現(xiàn)無級調(diào)速，且可以在系統(tǒng)運行過程中調(diào)速。

集裝箱空箱堆高機在集裝箱運輸機械行業(yè)中占有極為重要的地位，開展對于集裝箱空箱堆高機的技術(shù)研發(fā)具有重要的市場價值和現(xiàn)實意義。集裝箱空箱堆高機主要由車架、動力系統(tǒng)、行駛機構(gòu)、工作裝置、行駛傳動系統(tǒng)、工作裝置傳動系統(tǒng)、控制與操作系統(tǒng)及其他輔助系統(tǒng)等組成，其中液壓傳動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)是設(shè)計一款集裝箱空箱堆高機的關(guān)鍵，因此，本文以全液壓堆高機為研究對象，對其液壓系統(tǒng)及控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)進行研究。

1 國內(nèi)外集裝箱空箱堆高機發(fā)展概況

1.1 國外集裝箱空箱堆高機的發(fā)展現(xiàn)狀

國外的叉車發(fā)展比較早，從美國克拉克公司在1932年設(shè)計并生產(chǎn)第一臺叉車起，至今已經(jīng)有80多年的歷史。目前，國際上專業(yè)化生產(chǎn)集裝箱堆高機的廠家主要有：瑞典的卡爾瑪（Kalmar）、意大利的范特斯（Fantuzzi）、意大利的CVS、德國的林德（Linde）和美國的海斯特（Hyster）等[3]。表1列出了國外廠家主要生產(chǎn)集裝箱空箱堆高機的技術(shù)參數(shù)。

表1 國外廠家主要生產(chǎn)集裝箱空箱堆高機的技術(shù)參數(shù)

國外的堆高機傳動系統(tǒng)主要還是液力機械傳動，因為這種傳動方式結(jié)構(gòu)簡單、動力輸出平穩(wěn)以及保養(yǎng)維護簡單，并且液力機械傳動的結(jié)構(gòu)比機械傳動的結(jié)構(gòu)更簡單，同時，國外機械行業(yè)發(fā)展比國內(nèi)早，國外制造出的液力變矩器性能更好，所以國外主要發(fā)展液力機械傳動方式[4-7]。國外各叉車公司通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)提高堆高機的工作效率和節(jié)能環(huán)保性能，并且利用智能控制技術(shù)來確保車輛的安全和操作便利性[8-10]。

1.2 國內(nèi)集裝箱空箱堆高機的發(fā)展現(xiàn)狀

我國叉車工業(yè)起始于20世紀50年代末，由大連叉車總廠在1958年生產(chǎn)了第一臺叉車，該叉車是仿制蘇聯(lián)的。從20世紀70年代后期開始，全行業(yè)先后組織了兩次聯(lián)合設(shè)計，各叉車廠紛紛引進國外的先進技術(shù)。

目前，國內(nèi)大型的集裝箱堆高機生產(chǎn)廠商主要有：三一、徐工、大連叉車總廠、安徽合力股份有限公司和衡陽三創(chuàng)機械有限公司等。表2列出了國內(nèi)主要廠家生產(chǎn)集裝箱空箱堆高機的主要技術(shù)參數(shù)。

表2 試驗結(jié)果

表2 國內(nèi)主要廠家生產(chǎn)集裝箱空箱堆高機的主要技術(shù)參數(shù)

國內(nèi)主流的堆高機傳動方式為液力機械傳動，但是由于國內(nèi)機械行業(yè)起步較晚，國內(nèi)的液力變矩器技術(shù)主要還是引進國外的公司的，因此發(fā)展靜液壓傳動的集裝箱堆高機具有重要的意義。靜液壓傳動的傳動效率沒有液力機械傳動和機械傳動高，但是由于靜液壓傳動操作方便，在總體工作效率上比前兩者要高，并且目前智能化的趨勢越來越明顯，靜液壓傳動的堆高機在無人駕駛和集群控制方面具有優(yōu)勢[11]。

2 結(jié)論

綜上所述，本文對全液壓集裝箱空箱堆高機傳動現(xiàn)狀作出了總結(jié)，傳統(tǒng)意義的堆高機效率低下，用人較多，無法實現(xiàn)智能控制，國內(nèi)外的堆高機現(xiàn)在正朝著無人化、少人化方向發(fā)展，越來越具有智能化的特點。