基于電動叉車的電液比例控制技術(shù)實踐分析

何澤+隋明利

摘要：隨著時代的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，在很多工作場所都開始廣泛應(yīng)用叉車，比如鐵路、港口、機場和倉庫等。通過實踐研究表明，采用叉車來裝卸貨物以及短途搬運等，工人的勞動強度可以得到有效的減輕，物流機械化作業(yè)得到了實現(xiàn)，但是傳統(tǒng)的叉車工作裝置控制系統(tǒng)存在著很大的局限性。文章分析了基于電動叉車的電液比例控制技術(shù)實踐。

關(guān)鍵詞：電動叉車；電液比例；控制技術(shù)

中圖分類號：TH242 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）01-0036-02

本文結(jié)合以往工程車輛工作裝置的控制系統(tǒng)，改進(jìn)和創(chuàng)新了我國現(xiàn)有叉車工作裝置控制系統(tǒng)，設(shè)計出來了一套電液比例控制系統(tǒng)，這樣既可以提高工作效率，又可以提高作業(yè)的智能化水平。

1 叉車概述

叉車作為一種重要的運輸工具，可以有效地對物料進(jìn)行運輸和搬運，通過應(yīng)用叉車，人們的勞動強度得到了很大程度的降低。叉車的車身是由車輛底盤來承擔(dān)的，并且將發(fā)動機發(fā)出的動力給傳遞出去，這樣叉車可以正常行駛。通過液壓系統(tǒng)叉車可以完成工作，液壓系統(tǒng)包括很多個組成部分，比如油箱、限速閥、液壓缸等，它的能量是通過工作油液來傳遞的，對叉車門架的升降以及前后傾斜進(jìn)行控制。

2 電液比例控制技術(shù)分析

在電液比例控制技術(shù)中，液壓輸出信號是通過模擬式或數(shù)字式輸入電信號來控制和調(diào)節(jié)的，這樣隨著信號的變化，就可以改變輸出液壓油的流量或壓力，這種變化是有著一定比例的，從而快速準(zhǔn)確以及穩(wěn)定地控制運動。電液比例控制技術(shù)具有一系列的優(yōu)勢，具體包括這些方面：一是操作不復(fù)雜，有著較高的自動化程度，編程控制比較容易實現(xiàn)。二是有著特別簡單的控制原理和較高的控制精度，不需要使用較多的元件，有著較強的抗污染能力。三是工作平穩(wěn)，不需要太高的制造成本和維修成本。

電液比例控制系統(tǒng)并沒有特別復(fù)雜的組成部分，主要包括指令元件、液壓放大、電液比例閥、液壓執(zhí)行機構(gòu)以及比較放大器等組成部分。其中，元液比例閥是電液比例控制系統(tǒng)的關(guān)鍵控制元件，它結(jié)合了一般的液壓閥，將閥的調(diào)節(jié)機構(gòu)用比例電磁鐵來代替，這個比例電磁鐵由比例放大器來控制，從而有效地控制液壓閥，保證能夠連續(xù)成比例地控制液壓閥輸出壓力或者流量，最終調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)的工作壓力、流量或者方向等等。因為電液比例閥在控制精度以及穩(wěn)定性方面都比較的優(yōu)良，那么一般的控制閥就需要發(fā)展為電液比例閥。比較放大器的作用就是綜合、比較以及處理放大輸入的電壓指令信號，然后將其轉(zhuǎn)換為電流控制信號，在電液比例閥比例電磁鐵上輸入，這樣就會有相應(yīng)的電磁力在比例電磁鐵上產(chǎn)生，繼而移動閥芯。電流和輸出的電磁力呈正比的關(guān)系，并且會直接作用于閥芯產(chǎn)生的位移，這樣就會有相應(yīng)的液壓油流量或者壓力產(chǎn)生于液壓閥上。通過改變輸入的電信號，來對執(zhí)行件的運動方向和速度等進(jìn)行控制，這樣就可以達(dá)到相應(yīng)要求。

3 叉車新控制系統(tǒng)的組成以及工作原理

針對原來叉車控制系統(tǒng)的不足，本文將電液比例技術(shù)應(yīng)用了進(jìn)來，形成了全新的叉車控制系統(tǒng)。通常情況下，可以將該控制系統(tǒng)分為兩個組成部分，分別是電子控制系統(tǒng)部分和液壓控制系統(tǒng)部分。

在本組研究中，叉車工作控制系統(tǒng)的駕駛員要想完成作業(yè)控制要求，需要的控制手柄只有一個即可，將操作手柄向四個方向進(jìn)行搬動，就可以完成前仰后合提升以及下降等所需動作，在對手柄進(jìn)行搬動時，手柄下方的位置傳感器會在檢測到的同時，將相應(yīng)的控制信號生成，在計算機控制模塊中輸入，同時，門架位置所檢測到的實際位置信號也會被計算機控制模塊所接收到，分析、處理并且放大這些信號，然后對各個PWM液壓閥的電磁i型安全進(jìn)行直接驅(qū)動，對電壓比例閥進(jìn)行有效控制，從而讓叉車順利完成各種任務(wù)。

其中，在這個液壓系統(tǒng)中，電壓比例閥是核心和關(guān)鍵，它對主油路換向閥閥芯的位移起到控制作用，并且對工作液壓流量進(jìn)行控制，進(jìn)而對各項工作內(nèi)容進(jìn)行控制。在電氣控制系統(tǒng)中，核心則是計算機控制模塊，它的主要功能有：對操作手柄輸入的PWM控制信號以及門架位置傳感器的反饋信號進(jìn)行接收，然后對這些信號進(jìn)行綜合變換和處理，對電液比例閥的工作進(jìn)行控制，從而達(dá)到主油路上液壓系統(tǒng)工作得到控制的目的。

液壓系統(tǒng)的工作原理：我們用液控?fù)Q向閥替代了原來的2個手動換向閥，液控?fù)Q向閥是由先導(dǎo)閥組控制的，一共由4個PWM比例減壓閥組成。叉車的門架作業(yè)動作則由1個控制手柄來完成，以前則是采用2個操作手柄來完成，并且將信號發(fā)生器加裝在了手柄下方，與手柄偏轉(zhuǎn)角度呈正比關(guān)系，然后又改裝設(shè)計了主油路多路換向閥所共同組成的液壓系統(tǒng)。叉車在作業(yè)過程中，有很多的部分都會共同運動。用一對液壓缸來實現(xiàn)門架的前后傾和升降，它們在換向控制兩個液控?fù)Q向閥的時候，共用的是一套先導(dǎo)電液比例閥組。但是也存在著不同，在貨物下降過程中，液壓缸高位端接油箱供油，借助于自身重力作用貨物就會下降，為了保證貨物能夠以穩(wěn)定的速度下降，還將限速閥設(shè)置于油路上。

電氣控制系統(tǒng)的工作原理：在整個電液比例控制系統(tǒng)中，前面所講的液壓系統(tǒng)其實發(fā)揮的是骨骼、肌肉的作用，要想順利完成相關(guān)任務(wù)，當(dāng)然離不開神經(jīng)系統(tǒng)，也就是我們要講到的電信號控制系統(tǒng)。我們都知道，門架的運動是叉車工作裝置的主要動作，也就是門架向4個方向來運動，那么電氣系統(tǒng)就是結(jié)合這些作業(yè)功能的具體要求，采集、處理以及運算這些控制電信號，然后在先導(dǎo)控制元件上加載。通過一套控制電路來實現(xiàn)電氣控制系統(tǒng)的正常工作，而在這套控制電路中，核心元件就是計算機控制模塊，控制電路的中心工作就是正確控制先導(dǎo)比例閥。將計算機控制模塊作為叉車工作裝置電控系統(tǒng)的硬件，軟件的控制是由成熟的PID控制算法實現(xiàn)的。產(chǎn)生過手柄控制指令之后，還要疊加比較這些信號，并且經(jīng)過必要的放大處理，才可以在比例閥控制線圈上加載。

4 結(jié)語

通過上文的敘述分析我們可以得知，叉車目前已經(jīng)得到了廣泛的運用，將其應(yīng)用到生產(chǎn)工作當(dāng)中，可以有效提高工作效率，降低工人的勞動強度。但是，通過實踐發(fā)現(xiàn)，電動叉車傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)在運行當(dāng)中存在著諸多問題。針對這種情況，本文在傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，將電液比例控制技術(shù)應(yīng)用了進(jìn)來，希望有所幫助。

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