某3噸電動平衡重叉車液壓共振問題的分析

摘 要：針對某3噸電動平衡重叉車，對其油泵控制器轉速參數，多路閥、齒輪油泵、門架限速閥液壓流量分別進行了調整，并對車體和護頂架結構進行了有限元分析，發現護頂架后腿焊接結構和護頂架在車架上的安裝結構設計不合理是導致該叉車在門架起升和下降時產生液壓共振的原因。

關鍵詞：電動叉車；液壓共振；有限元分析

中圖分類號：TH242" " 文獻標志碼：A" " 文章編號：1671-0797（2025）05-0066-03

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2025.05.017

0" " 引言

在新產品試制過程中發現某3噸電動平衡重叉車門架慢速起升和慢速下降時出現了液壓共振現象，整車抖動明顯，尤其體現在儀表架、方向盤和液壓操縱桿上。電動叉車整車抖動問題是綜合且復雜的，涉及結構設計、電氣系統和液壓系統。在對該電動叉車進行抖動原因分析后發現，是車架上護頂架的固定板撓度差導致儀表架、方向盤和液壓操縱桿在門架起升和下降時發生抖動。

1" " 整車狀態檢查和初步排障

該3噸電動平衡重叉車配置前充氣胎，后實心胎，首先對前輪充氣輪胎的氣壓進行檢查，左前充氣胎908 kPa，右前充氣胎910 kPa，左右氣壓基本一致。其次檢查液壓油箱油量，反復多次檢查，油量均處于標尺正常位置。第三，檢查門架兩根鏈條的松緊度，左右張力是一致的。第四，在叉車無負載情況下反復起升、下降門架，進行起升液壓油缸排氣，故障現象仍未消失。第五，檢查液壓系統的吸油油路和回油油路密封情況，更換液壓油、液壓吸油濾清器和液壓回油濾清器，故障現象仍舊存在。

2" " 油泵控制器參數調整測試

該3噸電動平衡重叉車的多路閥每片閥配置兩個微動開關，通過微動開關的通斷給油泵電機輸入相應的工作信號。由于微動開關只提供通斷信號，油泵電機的轉速恒定，因此門架起升速度的快慢和下降速度的快慢通過多路閥閥桿控制閥芯內的滑閥節流槽控制流量來調節。故油泵電機轉速設定成為問題排查的方向之一。

通過油泵控制器設定油泵電機的轉速分別為1 500、1 800、2 200、2 600、3 000 r/min，在5個不同的油泵電機轉速下分別測試試制樣車的抖動情況。經過實測，在5個不同的油泵電機設定轉速下，門架慢速起升和慢速下降時仍舊存在整車抖動，問題沒有解決。因此，通過油泵控制器設定的油泵電機轉速的高低對于該3噸電動平衡重叉車液壓共振問題的產生影響較小，該試制樣車液壓共振問題的產生應與電機轉速無關。

3" " 多路閥流量調整測試

該3噸電動平衡重叉車選用型號為CDB3-F15DCY-

D1的多路閥，額定流量65 L/min，經過核算該多路閥流量滿足整車設計要求。由上文可知該試制樣車是通過多路閥閥芯內的滑閥節流槽來控制液壓流量、調節起降速度，液壓流速的快慢控制門架起升和下降的快慢。而節流槽對于多路閥換向過程中流量的平穩性有重要作用，因此滑閥節流槽的設計和加工是否存在問題成為該試制樣車液壓共振問題查找的方向之二。

首先排查滑閥節流槽的加工和質量問題，采購兩臺同一型號、不同供貨批次的多路閥，分別進行裝車測試，結果表明，整車依然存在共振問題。因此，滑閥節流槽的加工和質量存在問題的可能性較小。

查閱圖紙并對該試制樣車多路閥進行拆解后發現，叉車多路閥使用U形節流槽，其典型特征是二級節流：在多路閥閥口開度較小時，流量增加較快，而在多路閥閥口開度較大時，流量趨于平穩[1]。結合該試制樣車的實際情況，和多路閥供應商對節流槽的半圓槽和等截面流道的結構尺寸進行優化設計，共設計和加工了5種U形節流槽用于測試。

對優化設計和加工后的5種U形節流槽分批進行裝車驗證，門架在慢速起升過程中仍舊出現液壓共振抖動現象，但抖動幅度減小；慢速下降過程中仍舊出現液壓共振抖動現象，且抖動幅度沒有變化。

因此，調整多路閥閥芯內的U形節流槽不能解決該叉車的液壓共振抖動問題。

4" " 齒輪油泵排量調整測試

該3噸電動平衡重叉車選用型號為CHBV-F25的齒輪油泵，排量為25 mL/r。經過核算該齒輪油泵排量符合整車理論設計要求，但不能完全排除齒輪油泵流量選型偏小導致液壓共振的可能。

為了進一步驗證齒輪油泵排量的大小對振動問題的影響，分別采購排量27 mL/r和30 mL/r的齒輪油泵進行裝車測試，試驗結果如下：門架在慢速起升和慢速下降時依舊出現了液壓共振現象，整車抖動依舊明顯。故該試制樣車選型的排量為25 mL/r的齒輪油泵排量足夠，符合設計和計算選型，25 mL/r排量的齒輪油泵不是導致液壓共振問題產生的原因。

5" " 門架限速閥限速流量調整測試

該3噸電動平衡重叉車選用型號為XSF-F16L的限速閥，采用管式單向節流閥，限速流量為60 L/min。經過核算該限速閥的限速流量符合整車設計要求。

管式單向節流閥形式的限速閥流量不受其進、出口的壓差影響，能保持額定設定值[2]。為了進一步驗證限速閥的限速流量大小對液壓振動問題的影響，采購了限速流量為75 L/min限速閥進行裝車測試驗證，試驗結果如下：門架在慢速起升和下降時整車抖動依舊存在，抖動幅度沒有變化，該試制樣車液壓共振問題沒有解決。

6" " 門架拆解并重新裝配

對該3噸電動平衡重叉車的門架進行拆解檢查，發現內門架、外門架、貨叉架、滾輪及軸的間隙均勻且無異常磨損，滾輪的轉動無異常，門架立柱、橫梁等結構件無變形扭曲現象，門架立柱直線度和平面度均在設計誤差范圍之內。

對該電動叉車門架進行復原重新裝配，同時對滾輪、鏈輪及軸部位進行適當的潤滑，復原后檢查門架滾輪和鏈輪的轉動情況均正常。復原后現場測試，抖動仍未消失。

7" " 車體結構有限元分析

使用UG有限元分析模塊建立該叉車護頂架的有限元分析模型，以該叉車驅動橋殼中心為坐標原點，設定該叉車前進方向為X軸，該叉車橫置方向為Y軸，該叉車垂直于水平面方向為Z軸，如圖1所示[3]。

該有限元分析模型的分析類型：Nastran Modal sol103；網格類型：Tetra4（10）/QUAD4；平均網格尺寸：6 mm。不同模式下的頻率分析結果如表1所示。

在表1所示9種模式下分別進行模態分析，模式1和模式2的模態分析結果顯示護頂架的設計結構以及護頂架在車體上的安裝結構存在問題，如圖2、圖3所示。

結合以上分析結果，單獨對護頂架結構X方向和Y方向的振型進行分析，結果如圖4和圖5所示。

根據車體結構有限元分析和護頂架結構振型分析的結果，安裝護頂架后腿的車架立板振幅較大，安裝護頂架前腿的車架擋泥板振幅較大，護頂架后腿頂部左右振動幅度較大。

根據有限元分析結果，對護頂架后腿頂部增加左右加強筋，對安裝護頂架后腿的車架立板增加前后加強筋，對安裝護頂架前腿的車架擋泥板底部增加前后加強筋。對改進后的車架和護頂架進行總裝驗證，測試后車體沒有發生抖動現象，共振問題解決。

8" " 結論

經過對該3噸電動平衡重叉車油泵控制器轉速參數，多路閥、齒輪油泵、門架限速閥液壓流量分別進行調整，并對車體和護頂架結構進行有限元分析，發現護頂架后腿焊接結構和護頂架在車架上的安裝結構設計不合理是導致該3噸樣車產生液壓共振的原因。經過改進設計，最終液壓共振問題得到解決。

[參考文獻]

[1] 謝建偉，劉怡辰，陳寅，等.非圓周節流槽在叉車多路閥上的應用[J].機電工程，2018，35（5）：486-489.

[2] 劉清榕.叉車用限速閥工作原理和故障分析[J].工程機械與維修，2012（6）：116-117.

[3] 萬偉.某3噸柴油叉車怠速振動大的分析[J].西部特種設備，2023，6（1）：21-24.

收稿日期：2024-11-29

作者簡介：萬偉（1989—），男，江蘇東臺人，高級工程師，從事平衡重叉車的研發工作。