全液压集装箱空箱堆高机传动系统研究

赵 顿 ， 张力平 ，2，郭鹏程

（1.长安大学工程机械学院，陕西 西安 710068；2.长安大学公路养护装备国家工程实验室，陕西 西安 710068）

0 引言

集装箱堆高机是集装箱运输的关键设备，其英文名称为Container handing lift trucks[1]，因此也可以直译为集装箱作业叉车。目前，集装箱作业叉车按动力分为内燃叉车和电动叉车，集装箱作业叉车按类型可分为集装箱空箱作业叉车、集装箱重箱作业叉车和集装箱进箱作业叉车，集装箱空箱作业叉车就是在通用叉车的基础上逐步发展过来的。

集装箱空箱堆高机广泛用于港口码头、铁路公路运输中转站、城市物流中心及堆场内集装箱空箱的堆垛和转运，其具有堆码层数高、堆垛和搬运速度快、作业效率高、机动灵活及节约场地等特点。随着我国对外贸易出口量增加，我国的集装箱运输业务也在蓬勃发展。因此，对集装箱港口设备的需求也将不断增加，港口设备集装箱空箱堆高机发展前景良好。目前，各大集装箱堆高机生产厂可生产起升高度达23 m、堆码层数9层的集装箱空箱堆高机。

集装箱空箱堆高机的行驶系统主要有机械传动、液力传动和静液压传动三种形式，其中机械传动和液力传动的传动路线是：发动机→变矩器（或离合器）→变速器→传动器→驱动桥→平衡箱→驱动轮。而静液压传动的传动路线是：发动机→联轴器→行驶泵→液压马达→减速平衡箱→驱动轮[2]。对比以上两种传动方式，静液压传动具有以下特点：系统主要由液压泵和液压马达组成，结构简单，维修方便，便于车辆总体布局；发动机功率在行走系统和工作装置液压系统间的自动分配，可使发动机功率得以充分发挥。与机械传动、液力传动堆高机相比，静液压传动堆高机可以输出大的推力或大扭矩，可以实现低速大吨位运动；静液压传动能很便捷地实现无级调速，且可以在系统运行过程中调速。

集装箱空箱堆高机在集装箱运输机械行业中占有极为重要的地位，开展对于集装箱空箱堆高机的技术研发具有重要的市场价值和现实意义。集装箱空箱堆高机主要由车架、动力系统、行驶机构、工作装置、行驶传动系统、工作装置传动系统、控制与操作系统及其他辅助系统等组成，其中液压传动系统和控制系统是设计一款集装箱空箱堆高机的关键，因此，本文以全液压堆高机为研究对象，对其液压系统及控制系统的关键技术进行研究。

1 国内外集装箱空箱堆高机发展概况

1.1 国外集装箱空箱堆高机的发展现状

国外的叉车发展比较早，从美国克拉克公司在1932年设计并生产第一台叉车起，至今已经有80多年的历史。目前，国际上专业化生产集装箱堆高机的厂家主要有：瑞典的卡尔玛（Kalmar）、意大利的范特斯（Fantuzzi）、意大利的CVS、德国的林德（Linde）和美国的海斯特（Hyster）等[3]。表1列出了国外厂家主要生产集装箱空箱堆高机的技术参数。

表1 国外厂家主要生产集装箱空箱堆高机的技术参数

国外的堆高机传动系统主要还是液力机械传动，因为这种传动方式结构简单、动力输出平稳以及保养维护简单，并且液力机械传动的结构比机械传动的结构更简单，同时，国外机械行业发展比国内早，国外制造出的液力变矩器性能更好，所以国外主要发展液力机械传动方式[4-7]。国外各叉车公司通过优化结构提高堆高机的工作效率和节能环保性能，并且利用智能控制技术来确保车辆的安全和操作便利性[8-10]。

1.2 国内集装箱空箱堆高机的发展现状

我国叉车工业起始于20世纪50年代末，由大连叉车总厂在1958年生产了第一台叉车，该叉车是仿制苏联的。从20世纪70年代后期开始，全行业先后组织了两次联合设计，各叉车厂纷纷引进国外的先进技术。

目前，国内大型的集装箱堆高机生产厂商主要有：三一、徐工、大连叉车总厂、安徽合力股份有限公司和衡阳三创机械有限公司等。表2列出了国内主要厂家生产集装箱空箱堆高机的主要技术参数。

表2 试验结果

表2 国内主要厂家生产集装箱空箱堆高机的主要技术参数

国内主流的堆高机传动方式为液力机械传动，但是由于国内机械行业起步较晚，国内的液力变矩器技术主要还是引进国外的公司的，因此发展静液压传动的集装箱堆高机具有重要的意义。静液压传动的传动效率没有液力机械传动和机械传动高，但是由于静液压传动操作方便，在总体工作效率上比前两者要高，并且目前智能化的趋势越来越明显，静液压传动的堆高机在无人驾驶和集群控制方面具有优势[11]。

2 结论

综上所述，本文对全液压集装箱空箱堆高机传动现状作出了总结，传统意义的堆高机效率低下，用人较多，无法实现智能控制，国内外的堆高机现在正朝着无人化、少人化方向发展，越来越具有智能化的特点。