摘要：叉车是指对成件托盘货物进行装卸、堆垛和短距离运输作业的各种轮式搬运车辆。其中，平衡重式叉车用途广，用量大，约占叉车总产量的75%以上。将工程车辆的转向装置应用于四向平衡重式叉车，并以蓄电池为动力源，采用双电机驱动与双转向系统，车辆可根据实际工况在原地转向实现前、后、左、右四个方向自由转向及行驶，无转弯半径，实现车辆作业的高效性，较好解决了货架之间由于受窄小通道的限制车辆在通道内转弯困难的问题。
关键词：四向行驶转向装置；平衡重式叉车；转向系统；链轮
1前言
日常生产中，经常会遇到细长物件如木料、型材及水管等的搬运、存贮和堆放作业，此类物体长宽比例很大，用普通叉车进行搬运或堆垛，要求有足够宽的通道和足够大的作业空间，且作业时非常不方便，工作效率低。欧美发达国家已普遍使用四向叉车，随着用户安全意识的提高、多功能仓储的发展以及考虑立体仓库窄巷道货架等因素，四向叉车的市场需求量日益增加。本文在普通叉车的基础上增加横向行驶功能，使叉车能够前、后、左、右四向行驶，并采用了双电机驱动和控制技术、全液压转向系统的液压控制技术。
2 CSD型四向平衡重式叉车组成、特点
CSD型四向平衡重式叉车主要由车架、液压动力系统、电气控制系统、制动系统、转向系统、蓄电池组、货叉、液压缸、集中操纵机构及驱动轮等部件组成，如图1所示。
图 1 CSD四向平衡重式叉车
该叉车主要特点如下：
（1）以蓄电池为动力源，交流电动机及其交流变频控制系统作为动力系统，性能稳定，噪声小，无排放污染，高效节能。
（2）采用双电机驱动与双转向系统，使叉车能实现前后左右四向行驶的功能，并可以根据不同的使用环境和工况，任意选择合适的功能。横向行驶功能使其在搬运细长型物料时的灵活性更为明显。双驱动系统的电气控制技术采用国际先进的电子差速车辆驱动控制技术，可使转向角最大达到90°。
（3）叉车的纵向和横向功能切换由电控系统预先编制好的程序进行控制，具有开机通电自检功能，无论叉车断电停机或故障发生在何种状态，当叉车再次通电开机后，控制系统都会自动检测，并在极短时间内使叉车恢复到初始状态。
（4）采用多功能仪表，具有蓄电池电量显示、运行时间显示、故障自诊断与报警等功能，可及时了解叉车的运行状况，便于维修和故障排除。
（5）采用智能化安全感控装置和模块化多轴联合控制装置，可实现车辆现场障碍物准确发现与自动避让以及防打滑控制、防转弯侧翻控制。
（6）自主研发的液压控制系统可使叉车在纵向行驶和横向行驶时切换方便、可靠。
3四向平衡重式叉车转向工作原理
3.1车辆横向行驶前轮转向驱动结构设计
完成横向行驶准备后，转动方向盘，通过液压转向器控制齿轮马达旋转方向，带动与马达相连的齿轮和链轮转动，控制两驱动轮的转动方向，由于两相啮合齿轮齿数相等，左右两驱动轮转向角度相等、方向相反。当两驱动轮转向角度与后轮平行时，实现横向行驶。
3.2车辆纵向行驶后轮转向驱动结构设计
完成纵向行驶准备后，转动方向盘，通过液压转向器控制液压缸内带齿条的活塞杆的左右移动方向，通过齿条和齿轮啮合转动，带动链轮与链条转动，控制后轮的转动方向，实现纵向行驶和转向。
3.3自动避让、防打滑控制、转弯防侧翻控制原理
叉车车架的前后及左右侧面安装红外线感应装置，通过电控智能化控制，可及时发现障碍物并自动避让;驱动部分采用双电机方式，从而可避免单电机驱动易出现的车辆打滑现象。转弯防侧翻控制技术综合考虑了转弯速度及货叉起升高度二方面因素，当车辆转弯时，电控系统根据速度传感器的信号控制车速随转弯角度的增大而线性减速的功能，当转弯角度增大到90°时，其最大速度将减少至30%;在门架上设计位置传感器，当货叉起升达3m时，触发位置传感器，电控系统控制其行驶速度，当起升高度超过3m时，其最大行驶速度降至50%。以上两方面可有效控制车辆速度，从而防止转弯侧翻。
4伸缩臂叉车负荷传感转向系统设计
4.1伸缩臂叉车负荷传感转向系统的组成
伸缩臂叉车液压转向系统主要由方向盘、转向柱、转向装置、转向梯形机构、液压缸和转向阀组组成，作为负荷传感转向系统，有别于传统的液压动力转向系统；负荷传感液压转向系统由液压泵、优先级阀、负荷传感器转向、转向溢流阀和系统溢流阀组成。
泵可用于补偿变量泵、压力补偿变量泵和压力流量补偿变量。其他工作电路（EF)在使用定量泵时需要使用核心系统。当使用压力流量补偿变量泵时，EP采用负荷传感系统或封闭的核心系统。
优先级阀必须满足最大泵流量要求，必须保证优先流量。优先级阀控制压力应与舵机控制流量相匹配，动态信号优先级阀与动态信号分流器相匹配。
LS管道通过分流器内部动态节流的压力信号传输到优先级阀，通常小于2MPa。优先的阀门压力设置应该比转向要求压力高2MPa。如果系统安全阀需要设置以满足泵的安全要求，则压力必须高于优先级阀设置压力。
4.2伸缩臂叉车负荷传感转向系统设计
当转向气缸到达行程的末端时，如果方向盘继续转动，油就不会流向液压缸。此时，负载压力迅速上升，变频器两端的压力差迅速减小。当转向油压力超过转向阀的设置值时，阀门开启。压力油通过节流口c2产生压降，压降优先于阀芯的两端，推动阀芯向左，通过CF油阀口向下，通过至EF油阀口，使转向油压降。熄火后，发挥液压泵计量装置的作用，将压力油输出到液压缸活塞和液压缸油回流腔内，通过单向阀回流到转向装置上的倒转油沟C1。在负载传感转向系统中，转向系统和工作系统可以通过使用优先级阀来供给油或实现与一个液压泵的系统汇流来节省能源。负载传感式转向器有1 Ls口连接到第一个阀或Ls的负荷传感液压泵使舵机负载压力信号的油管（推荐管长度是2米或更少)先导阀或泵负荷传感液压操舵控制系统对石油的供应。当负载传感器转向装置处于中间位置时，转向系统中只有小于2L/min的油量直接返回给油箱。
5结束语
CSD平衡式叉车采用四对转向齿轮传动，车辆可根据实际工况自旋和实现，左、右四个方向自由，实现了车辆运行的高效率，解决了货架之间的狭窄通道限制。
参考文献
[1]吴信丽，章文誉，葛立银，等.叉车转向机构优化设计[J].工程机械，2014(07).
[2]李杰.电动平衡重式叉车转向机构设计研究[D].南宁：广西大学，2013.
论文作者:陈锐
论文发表刊物:《防护工程》2018年第2期
论文发表时间:2018/5/25
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