电动叉车势能回收液压系统工作效率研究和实验

1、电动叉车势能回收液压系统工作效率研究和实验摘要：本文通过对电动叉车势能回收液压系统的工 作效率以及具体的实验测试和分析进行讲解，讲述电动叉车 势能回收液压系统的先进性和可行性。关键字：电动叉车；蓄能器；采集点；势能利用电动叉车在车间、仓库、食品以及制药和微电子等仪器 仪表等要求较高的环境场合中应用的非常广泛，由于其能量 的转换效率较高，噪音很低以及没有废气排放和控制简捷这 些优点使得其逐步的成为了在室内进行物料搬运时的首选 工具。由于叉车其结构的原理以及工作特点决定了其叉车叉 驾提升物品的同时也要将油缸提升来为其提供驱动力，其原 理就是由液压缸提供能量通过液压能转化成重力势能来在 叉车将物品降

2、下时释放出势能。这种势能在叉车进行频繁工 作时是非常可观的。因为这些势能是必然出现的，如果不能 够进行有效的利用，就会造成能量的浪费还会出现液压油温 度提升的情况从而导致系统工作性能也受到影响。所以在叉 车的液压系统的设计时必须也要储能装置的问题，通过储存 在货物的下降过程中释放的势能然后在下次的工作周期进 行重复利用，可以使能量的利用效率提高，对油液温度的升 高进行减少的成果并且还可以增加系统的运行平稳性、工作 可靠性以及安全性。1. 势能回收系统的工作原理及效率对势能的回收主要是通过蓄能器来进行的，将蓄能器连 接在泵的入口处，将储存的势能在下一次进行举升时进行能 量的释放。其原理可以用图一

3、来解释：在进行重物提升时， 多路阀9在上位工作而电磁阀12和电磁阀15则分别在下位 和右位工作，通过液压缸对重物进行推动提升，并且蓄能器 将对储存的能量进行释放，同时提升负载，与此同时通过对 泵的进出口压差进行减少来降低电动机的负载达到节省能 量的效果。在重物下降的同时，多路阀9在中位或者下位工 作，电磁阀12和电磁阀15分别工作在上位和左位，重物就 会将液压油重新压回蓄能器，从而蓄能器则对负载的势能以 液压能的形式进行储存。这个系统的特点：由于该系统是由 原有的起升系统基础进行改进的，所以在电磁阀全部关闭的 时候，其与原来叉车一样的起升系统功能仍然可以使用，叉 车还是可以进行正常的举升和放下

4、动作。其蓄能器只是附加 在原有叉车上的一个能量回收和再利用附件，所以在进行节 能时，也可以利用手动操作进行阀换向，从而可以避免出现 货叉下降过慢或者货叉重物太轻而产生的下不来情况。2. 实验研究设计针对势能回收系统的工作原理，进行了相应实际的实验 研究，选用了一个比较常见标准的电动叉车作为试验叉车， 而实验选用的蓄能器是一个小口结构，公称容积为10升， 公称压力为lompa这一型号的蓄能器，其通过螺纹进行连接, 工作介质选用抗磨液压油hm-46,工作环境温度-1(tc +40°co其作为储能装置如果是水平或者倾斜的进行安装会 使得有效容积以及最大允许的流量都减少所以选择进行了 垂直安

5、装。在蓄能器使用前，注意检查氮气是否充入到胶囊 里去。根续工作时0. 6mpa间歇工作为impa,其进出口压力 差的最小限度为4mpa。在具体实验时实验平台将手动球阀代 替了单向阀。在这次实验中是利用的电控叉车功率测试软件 是由南京理工大学设计的，其功能具体有通过在线测试控制 器的输入和输出电压电流、流压泵的输出压力及流量以及多 路阀的输出压力和流量等物理量，并且计算出各关键点的功 率值，然后掌握在电动叉车工作过程中能量的传递和损耗情 况。这个实验中，蓄能器安装在液压马达的吸油口处，而流 量计和压力的传感器则安装在蓄能器的放能油路上。而求电 机的输出功率则进行对其测速和扭矩进行测量，但是由于实

6、 验的各种限制，这次实验则是在线去测量电机的输入功率或 控制器输出的功率，也就是在线对控制器的各种输出电压和 电流进行测试，实验设定采样的时间间隔为0.5ms,所有采 集的数据则保存在档的形式记载在计算机的硬盘里。3实验结果和分析3. 1.带蓄能器的液压系统和原系统能耗测试和其对比分析设定负载为2吨，举升以及下落的高度都为3m,蓄能器 的初始容积则为10l,初始压力设定为4mpa。实验中马达的 排量为16ml/r,其电机的转速则为1780r/mino如图1所示, 其不带蓄能器的电机平均的输入功率则为6500w左右。而图2则为带有蓄能器的电机的输入功率，因为试验台 的系统蓄能器回油路控制器为手动

7、球阀，所以是通过人工来操作的，在蓄能器进行放能时会比电 机的启动时间稍微慢一些，所以在采集点在4000与7500之 间的时候则单独由电机提供能量，而采集点7500之后则由 蓄能器和电机一起为系统提供能量。从上图可以轻易的看出 在7500采集点的时候电机的功率明显的出现了下降，从 6500w直接降到了 2000w,蓄能器内的能量明显就是随着时 间放出而变少，而反之，电机的输入功率反而在增多，在采 集点达到41500采集点时候，负载在升到顶时，电机的输入 功率则为6500w,这个时候的蓄能器内能量已经基本放完， 所以可以得出蓄能器中的能量是持续释放的，随着整个举升 的周期过程进行释放。在本次试验中

8、蓄能器的415000的采 集点以后其系统就开始溢流了，由此可知电机输入功率为最 大的约为8000w.通过计算其系统的节能效率是百分之三十 四点二七。3. 2.蓄能器的充气压力改变，在线测试电机的输入功率 在负载限度为2吨，举升和下落高度为3m的周期中， 蓄能器的初始容积为10l,在不同压力设定下进行测试，装 置蓄能器的电机其数据则为105. 5kjo其进行的测试的数据 和结果如下表lo从表1中可以看出，在初始压力增大时， 其电机的输入功率则先是逐渐减少的，但是达到4mpa的左 右时开始达到最小值；而压力增大到5mpa后，随着压力的 增大，电机的输入功率则在逐渐增大。根据测试结果可以看 出在蓄能

9、器的初始压力为3mpa时，电机节约的能量最多， 节能率在百分之34左右，而初始压力在1到3mpa之间时， 其下降高度则均为3m,随着下降时间在逐渐增长时，其最高 的工作压力则呈线性的变化。最后可以得出的结论是蓄能器 的初始压力越大则其负载的下降高度会越来越小，由于蓄能 器的油液变得越来越少时，其蓄能器释放能量的时间也会变 短。结束语：通过上述的实验可以轻易的看出，其势能回收液压系统 有着非常明显的节能效果。而当负载为2吨时，蓄能器的初 始充气容积为10升时，蓄能器的充气压力处于3到5mpa之 间时，其节能的效率是最高的。由此可以看出装置蓄能器以 对重物的重力势能进行回收是可行的，而且能量的回收效率 还是高达百分之34左右，所以其能够针对电动叉车的蓄电 池进行一次充电工作的时间提供新的技术保证。参考文献：1 陈慕忱.装卸搬运车辆m.北京人民交通出版社， 1986.2 江宏.物流技术与装备的发展趋势j物流技术与应 用，2007, 12.3 肖永清.叉车技术的发