专利名称：叉车节能液压控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种叉车的节能液压驱动控制系统。
现有的蓄电池叉车，在搬运货物时，要把一定高度的货物卸下来，这些货物具有位能，在卸下过程中，通过升降油缸，速度控制阀，排泄到油箱，这些位能就变成热能而白白浪费掉了。叉车又是一种具有较小回旋半径的搬运机械，它载货进行短距离的前进，转弯后退，制动等工况，运行非常频繁，叉车在减速制动时的动能，同样也变成摩擦热而损失。叉车在装卸搬运货物时启动直流电机十分频繁，使蓄电池处于大电流放电，这不但减少蓄电池的使用容量，同时又缩短了蓄电池的使用寿命。大电流放电的形式主要有三种；(1)根据直流电机的特性，在电机起动时的电流为额定电流的10～20倍，为了降低起动电流，往往在电路中串电阻，使起动电流降低到额定电流的2～2.5倍。这里串电阻就存在耗电能，仅管电机起动大电流的时间较短，但在起动频繁工况下，所耗的能源亦是很可观的。另外直流电机串电阻后的起动电流还是很大的。例如1吨起重量的蓄电池叉车，起动电流仍在400安倍以上。如果叉车工况是在两台以上电机叠加同时起动，这时的起动电流将在1000安倍左右。(2)叉车在满载起升和爬坡工况时，直流电机的放电电流亦在近200安倍。如果这二种工况同时进行，则放电电流达400安倍。(3)现有叉车使用者，为了加快装卸工作，往往在叉车前进时直接反向运行，这时直流电机的反向电流高达1000安倍，这样大的电流，会使电机、电器和机械传动受到冲击载荷而损坏；上述几种大电流放电现象，一方面损害蓄电池极板，使蓄电池寿命大大缩短，从有关统计数字来看，蓄电池使用寿命，只有额定寿命的1／4。另一方面大电流放电使蓄电池的放电容量大为降低，甚至只有原来额定放电容量的1／2～1／5。
如果将上述蓄电池叉车的位能和动能加以回收，并进行充分利用；同时使直流电机在频繁起动大电流降至负载电流一样大；另外对多电机叠加大电流放电；起升和爬坡时的大电流放电；电机突然换向运转的大电流放电；都能给予解决则对蓄电池来说，就是大大地增加了使用容量，延长了寿命，当然象这样的叉车，目前还没有生产出来。
鉴于上述情况，本发明的目的是提供一种新颖的叉车节能液压传动控制系统。它主要是通过一台并激(或复激)直流电机，带动一台双向变量液压泵／马达，在变量泵与吸油箱之间装有一个单向阀，由电控的或液控的二个二位二通阀，分别控制一个高压蓄能器和一个低压蓄能器，回收以往不能利用的位能和动能。加以充分利用后，使整个液压控制系统能耗最小。同时通过蓄能器所储藏的能源及有关装置，使直流电机起动电流和提升爬坡突然换向等工况，不产生大电流放电，使直流电机，电器，蓄电池得到了保护，延长了使用寿命。对蓄电池来说还增大了放电容量。
图面简单的说明
图1根据本发明提出的实施例的液压控制系统图。
图2本实施例中单踏板控制机构原理图。
图3本实施例中双踏板控制机构原理图。
图4本实施例的控制电路原理图。
图5是图1变形实施例的单踏板控制机构原理图。
图6是图1变形实施例的双踏板控制机构原理图。
图7是图1变形实施例的控制电路原理图。
图8是另一变形实施例液压控制系统部分油路图。
以下结合附图对本发明的实例加以说明。
在图1中，叉车上的蓄电池1它通过电器控制器2，向并激或复激直流电机3(以下简称直流电机)提供动力源，从而驱动双向可变排量泵／马达4(以下简称变量泵／马达)向叉车执行机构提供压力油源。控制变量泵／马达4的装置是众所周知的技术。例如踏板控制机构8，可通过一个踏板，或二个踏板(见图2、3)带动微动开关L1L2，起动直流电机3，它同时带动扛杆机械8d或比例阀8E，变量泵／马达4的伺服机构8F，使斜盘5在一定正反角度范围内变化，不仅能改变排量／马达的大小，还能改变油流的方向。
变量泵／马达4与油箱6之间设有限止压力油返回油箱的单向阀7，但变量泵／马达4可以通过单向阀7向油箱6吸油。变量泵／马达4与单向阀7之间的右侧管路连接二位二通电磁阀14，(以下简称电磁阀)安全阀16，及低压蓄能器15。在变量泵／马达4与单向阀7之间的左侧管路，连接二位二通换向阀20，(以下简称换向阀)安全阀21，及高压蓄能器23。电磁阀14的电磁铁线圈14a，可由三位三通手动换向阀11(以下简称手动换向阀)的手动开关L4和踏板控制机构8的微动开关L1所控制切换。
变量泵／马达4输出的压力油，经过手动换向阀11、12、13(在中位)直接回油箱6。变量泵／马达4与手动换向阀11之间有二条管路，一条与换向阀20连接。另一条管路是连接安全阀9，它是设定液压系统的最高压力。手动换向阀11它的输出端，有二条并联油路，其中一条接单向阀17。该二条并联油路都与升降油缸25，及安全阀24连接，安全阀24是设定起升油路的压力。
手动换向阀12是控制叉车倾斜油缸26作门架倾斜用，这是公知的。
手动换向阀13是控制行走液压马达27正反转，以及动能的回收。手动换向阀13的输出端与制动阀31，限速阀30a，补油阀30b，行走液压马达27，及单向阀28、29连接。(制动阀31可与叉车的制动器联动使用，也可以不设制动阀31，而由手动换向阀13，本身中位机能(F)进行制动)。
当手动换向阀13处在中位(F)时，或制动阀31在制动状态时，由于车辆的惯量使液压马达27作泵的工况，输出压力油，通过单向阀28、29，压力控制阀22，向蓄能器23提供压力油，回收动能。
现对实施例的动作给予说明(一) 直流电机起动时；踏板控制机构8在起始位置时，变量泵／马达4是处于中位，排量为零。当踏板控制器8刚作正向踏下时，第一微动开关L1动作(见图1、2、3、4)电磁铁线圈14a动作，电磁阀14从(H)的位置切换到(I)位置，低压蓄能器15内的压力油经过电磁磁阀14向变量泵／马达4供油，同时变量泵4的斜盘5已正向倾斜一定的角度，作液压马达工况进行旋转。由于变量泵／马达4与直流电机3是连在一起的，直流电机3克服静摩擦转矩，亦同时旋转，随着转速的升高，反电势也逐渐增大，直流电机4加速到额定转速后，装在直流电机3上的速度开关36接通控制电路(见图4)这时踏板控制机构8继续往下踏，第二微动开关L2的常开接点接通，接触器Z动作，直流电机3与蓄电池1通电，使直流电机3转动，由于是处在一定的转速下，当电源接上时，不产生起动大电流，只存在负载电流。
当第二微动开关L2动作时，它的常闭开关断开，使电磁铁线圈14a的电路断开，电磁阀14从(I)位置复原到(H)位置，低压蓄能器15不向变量泵／马达供压力油。
当叉车操作者如将踏板机构8踩得太猛，将会造成直接起动直流电机3，而速度开关36没有动作直流电机3不能起动，也就不会发生大电流起动的工况。
(二) 货物升降过程及位能的回收和利用(1) 货物上升时由于前面(一)的工况，直流电机3的起动过程已叙述，这里不再重复，(以下碰到类似起动工况亦不再重复叙述)。
当直流电机3被驱动后(见图1)将手动换向阀11，切换到(a)位置，变量泵4的输入端通过单向阀7从油箱6吸油，输出端通过手动换向阀11，单向阀17向负载油缸25提供压力油，使叉车装载的货物上升。将手动换向阀11从(a)位置切换到中位(b)，变量泵4与油缸25之间的油路被切断。油缸25就停止上升，货物被保持在一定高度的位置上。
(2) 货物下降时(负载重的场合)手动换向阀11，由中位(b)切换到(C)位置，在货物重力的作用下，使油缸25内的压力油向变量泵4流入，在高压油的作用下，使换向阀20切换到(J)的位置，这时踏板控制机构8作反向踏下，变量泵／马达4作马达工况而旋转，同时带动直流电机3，速度开关36动作，在这同时第三微动开关L3动作，(见图4)使蓄电池1向直流电机3供电并驱动。斜盘5作反向调节使油流换向，向高压蓄能器23提供压力油，这样将货物的位能变为液压能给予储藏。
手动换向阀11切换到(b)位置，油缸25停止向高压蓄能器23供压力油。这时液控换向阀亦即切换到(K)位置，使高压蓄能器23的油压保持。
(3) 轻负载下降(轻载或空载下降)
手动换向阀11由(b)位切换到(C)位置，由于负载较轻，或空载，油缸25内的压力较小，液压换向阀20不动作，这时将手动换向阀11的手柄上的手动开关L4接通，使电磁铁线圈14a励磁，电磁阀14切换到(I)位置，使油缸25内较小的压力油向变量泵4流入，这时踏板控制机构8作反向踏下(见图2、3、4)，第三微动开关L4动作，使蓄电池1向直流电机4供电，并驱动，变量泵4作马达工况，斜盘5在作反向调节，使油流向低压蓄能器15提供压力油，这样将轻载或空载的位能加以回收，由于可以调节变量泵4斜盘5，也就控制油缸25下降速度，不存在由于载轻或空载工况下，发生油缸25下降速度缓慢问题。
不论在重载或轻载的位能回收中，变量泵／马达4作反向运转，向高、低压蓄能器供压力油，为了防止反向输出油量太快造成吸空，在反向踏板上装有限位螺钉8a，(也可用限位块)以限止输出油量。同时在变量泵／马达4的油路上装有补油阀32，通过油箱6给予补油，消除吸空现象。
(4) 货物的再次上升起动直流电机3的工况与前述(一)相同。手动换向阀11切换到(a)位置，当变量泵4向负载油缸25供油时，达到一定的压力，使换向阀20切换到(J)位置，高压蓄能器23内储藏的高压油，向变量泵4的吸入口提供压力油，由于单向阀7的作用，压力油不能流入油箱6。这样使直流电机3的负载减轻，达到节省能源的目的。
(三) 行走机构制动能的回收及利用直流电机3起动工况同前述(一)相同。手动换向阀13切换到(E)位置，变量泵4的主油路经过单向阀19，制动阀31，补油阀30b，限速阀30a，向行走液压马达27提供压力油，驱动液压马达27，行走的速度由踏板控制机构8控制。当叉车从高速，中速行驶到需要减速或制动的场合，或者在很长的坡道上下滑，将手动换向阀13切换到(F)位置，或踏下制动阀31，切断变量泵4与液压马达27之间的油路，当然这时操作者已将踏板控制机构8已恢复到起始状态，切断直流电机3的电源。
由于叉车的惯量影响，带动液压马达27如图1中箭头所示方向转动，作泵的工况提供压力油，通过单向阀28，打开压力阀22，流入高压蓄能器23，将制动能储藏在蓄能器23内。在液压马达27起到泵的作用时，它所需的驱动力矩，始终起到制动力矩的作用。如果高压蓄能器23被压力油充满后，可通安全阀21返回到油箱6。
被储藏的这部份能源，同样可以前述方法，向行走，提升提供压力油，达到节能的目的。
(四) 行走机构的反向运行叉车在搬运货物时经常需要前进后退运行。如果用直流电机通过机械传动作行走机构，在向前运行时马上作反向运行，直流电机的反向电流高达1000安倍，这样大的电流，会使电机、电器和机械传动受到冲击而损坏，所以是不允许发生这种工况的。而如图1所示那样，通过手动换向阀13切换到(E)位置，使行走液压马达27在前进方向运行。当把手动换向阀13直接切换到(G)位置，使液压马达27反向运行。由于液压传动具有软特性的特点，加上高压蓄能器23，一方面回收动能，同时又起到缓冲作用，所以没有上述机械传动所具有的弊病。而且可以提高搬运工效。
本发明的变形示例如图5、6、7所示，它的液压控制系统与图1相同。叉车操作时，将钥匙开关Q接上电源，(见图7)踏板控制机构8可由一个踏板机构(见图5)或二个踏板机构(见图6)所组成。当工作时作正向踏下，带动扛杆8d，第一微动开关L1动作，电磁线圈14a通电，电磁阀14切换到(I)位置，低压蓄能器15内的压力油，向变量泵／马达4供油，扛杆8d推动斜盘5(或通过比例阀，伺服机构)倾斜一定的角度作液压马达工况进行旋转，由于直流电机3与变量泵／马达4是连在一起的，亦同时旋转，装在直流电机3上的速度开关36动作，接通控制电路。这时踏板控制机构8继续往下踏，第二微动开关L2接通，接触器Z通电，Z1触点闭合，直流电机3与蓄电池1通电，它的第一次起动工况完成，不产生起动大电流，只存在负载电流。由于Z1的触点自锁，即使踏板控制机构8恢复起始状态，微动开关L1、L2脱开，直流电机仍继续运转。这样可以常期工作，不存在再起动的问题，达到整个工作期间无起动大电流的发生。当叉车的装卸搬运工作停止时，只需将钥匙开关Q断开，接触器Z失电，直流电机3停转。在需要位能回收时的工况，其操作顺序与前述(二)中的(2)(3)所述相同。
本发明另一变形示例如图8所示。有关直流电机3的起动，可以用一次起动。例如通过手动控制电器来降压起动，串电阻等方法，达到额定起动电流的目的。
直流电机3在长期运转中变量泵／马达4是处于卸载状态。当工况需要压力油源时，通过踏板控制机构8等机构使变量泵4给予提供油源。在整个工作周期完成后(如一个工班，或需要停车时间较长时)切断电源即可。这里的工况实际上只产生一次起动大电流。同样达到节能的目的，图8所示有载，轻载，空载下降能源回收操作步骤如下手动换向阀11处于(C)位置，在货物重力的作用下，使油缸25内的压力油向变量泵4流入，在高压油的作用下，使换向阀20切换到(J)位置，换向阀33切换到(L)位置，切断换向阀34的控制油路，并使该控制油路卸压。低压蓄能器15处于关闭。这时踏板控制机构8作反向踏下，使位能变为液压能向高压蓄能器23储藏。
在轻载、空载下降时，油缸25内的压力较小，换向阀20不切换，蓄能器23处于关闭，换向阀33处于(m)位置，使换向阀34切换到(I)位置。油缸25内的油液流向变量泵4，同时踏板控制机构8作反向踏下，使轻载或空载的位能，通过变量泵4向低压蓄能器15储藏。补油阀32是防止变量泵4在反向输出时吸空而设，能源的利用前面已述。
发明的效果本发明具有将位能和动能通过变量泵／马达作反向驱动时的油压能储藏在蓄能器内；不论重载，轻载，空载的位能都可向高、低压二个蓄能器储藏；升降油缸在轻载空载下降时，不存在下降缓慢的问题，这就提高了工效；变量泵／马达作正向驱动时，低、高二个蓄能器储藏的能源都可有效的利用，达到节能的目的；蓄能器向变量泵／马达输油过程，带动直流电机，使其不产生起动大电流；利用本液压控制系统只作一次性起动大电流，使直流电机长期运转，同样减少起动大电流，达到节能目的；由于上述的优点，使蓄电池延长了寿命，提高了放电容量，及装卸作业效率，节约使用成本。
权利要求1.一种静液压传动蓄电池叉车的节能控制系统，本发明的特征在于该系统是由下列元件组成一台并激直流电机，一台变量泵/马达，踏板控制机构，控制电器，变量泵/马达的吸油侧配置一个单向阀，在它们之间配置两条油路，一路连接一个电控(或液控)二位二通换向阀，低压蓄能器。另一路连接一个液控二位二通换向阀，高压蓄能器。变量泵/马达的输出油路，接一个补油阀，接上述的一个(或二个)二位二通换向阀的液控油路。变量泵/马达的输出油路还连接三个手动换向阀，它们分别连接起升油缸，倾斜油缸，行走液压马达。
2.如权利(1)所述，其特征是井激(或复激)直流电机的运转，有二个顺序组成，先由低压蓄能器向变量泵／马达的吸入口供压力油，变量泵／马达作马达工况，并带动直流电机旋转，然后接通电源，切断低压蓄能器向变量泵／马达供油，直流电机的起动电流，随负载而定。
3.如权利(1)所述，节能控制液压系统，其特征直流电机是复激直流电机。
4.如权利(1)(2)所述，其特征是可由踏板控制机构控制，根据每次工况起动而运转，踏板控制机构恢复原始位置，直流电机停止运转。
5.如权利(1)(2)所述，其特征也可以由手动控制电器降压，串电阻起动直流电机作一次性起动，直流电机带动变量泵／马达长期运转，直流电机停止运转，由手动开关切换。
6.如权利(1)(2)所述，其特征也可以由钥匙开关闭合，踏板控制机构，从原始位置踏下第一微动开关动作，电磁线圈通电，电磁阀切换，低压蓄能器向变量泵／马达供油，变量泵／马达作马达工况带动直流电机运转，速度开关动作，第二微动开关继续动作，接触器动作，控制电路自锁，蓄电池向直流电机供电，踏板控制机构，即使恢复原始位置，直流电机仍然继续运转，钥匙开关断开，接触器失电，直流电机停止运转。
7.如权利(1)所述，其特征也可以由速度开关与直流电机连接，速度开关不达到预定速度，主电源不通电，直流电机不运转。
8.如权利(1)(2)所述，其特征是升降油缸位能的回收油压力，低于或等于高压(或低压)蓄能器的设定压力，在并激(或复激)直流电机带动变量泵／马达旋转工况下，调节变量泵／马达的斜盘，可控制升降油缸下降的速度。
9.如权利(1)所述，其特征是高压蓄能器储能的输出，由可调压力控制的液控二位二通换向阀控制，向变量泵／马达的吸入口提供压力油。
10.如权利(1)所述，其特征是变量泵／马达反向输出，补油阀能从油箱补油，防止泵的吸空。
11.如权利(1)所述，其特征是行走液压马达的油路上连接二个单向阀，作正向输出与压力阀，高压蓄能器连接，行走液压马达，正反制动都能回收动能。其制动功能可由制动阀或手动换向阀的O型机能作制动工况。
12.如权利(1)所述，其特征是反向踏板机构装有限位调节螺栓，限止反向踏板机构的角度，调节变量泵／马达反向输出。
13.如权利(1)所述，其特征是也可以在重载位能下降中，升降油缸内压力较高，控制高压蓄能器的液控二位二通换向阀切换，接通高压蓄能器。同时液控二位三通阀切换，使控制低压蓄能器的二位三通阀控制油路卸压，低压蓄能器关闭。踏板控制机构作反向踏下，变量泵／马达反向输出。踏板控制机构复原，变量泵／马达处于中位，反向输出排量为零。
14.如权利(1)所述，其特征也可以在轻载，空载下降的位能回收，升降油缸的压力低于或等于低压蓄能器设定压力，二位二通换向阀切换，接通低压蓄能器，踏板控制机构作反向踏下，变量泵／马达反向输出，低压蓄能器储能。踏板控制机构复原，变量泵／马达处于中位，反向输出排量为零。
15.如权利(1)所述，其特征也可以在手动换向阀所接行走液压马达，在作滑行工况时，可由手动换向阀的Y型机能进行。
专利摘要本实用新型是有关静压传动蓄电池叉车的节能液压系统。该系统是由一台直流电机带动一台变量泵，在变量泵的吸油侧配置一个单向阀和二个二位二通阀，分别用电或液控制一个低压蓄能器和一个高压蓄能器，对叉车提升机构的位能和行走机构制动时的动能回收。并给予充分利用，使叉车的直流电机可不发生起动时的大电流；在提升和行走时减少蓄电池的大电流放电；从而增加了蓄电池使用容量，延长蓄电池寿命。该系统还可应用于其他各类装卸搬运车上。
文档编号B66F9/22GK2076972SQ9021549
公开日1991年5月15日 申请日期1990年11月21日 优先权日1990年11月21日
发明者彭昌宗, 彭健强, 彭伟强, 彭姗姗 申请人:彭昌宗