抑制叉车起升油缸切换冲击的应用

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1、抑制叉车起升油缸切换冲击的应用摘要：本文通过对叉车三级全自由门架的起升液压系统AMESim仿真分析，主要介绍了抑制叉车起升油缸切换冲击的应用。关键词：叉车门架、起升油缸、AMESim仿真叉车三级全自由门架的升降，一般由中间起升油缸（简称“中缸”）和两边的起升油缸（简称“边缸”）组合共同完成。出于起升过程稳定性、安全性等考虑，边缸的活塞杆面积之和小于中缸活塞杆面积（即中缸活塞杆直径较大），使中缸液压系统工作压力小于边缸液压系统工作压力，实现中缸先伸出、边缸后伸出的顺序动作。由于惯性的作用，中缸和边缸切换过程中会引起很大的冲击，易引起油缸

2、泄露，同时门架震颤也降低了整车的使用性能。本文基于叉车的三级全自由门架的起升液压系统AMEsim仿真分析，通过控制油泵电机在油缸切换时的运行速度来有效减少中缸、边缸起升过程切换造成的压力波动，达到柔顺切换，抑制了叉车起升油缸切换的冲击。一、叉车的起升液压系统叉车的起升液压系统原理如图1所示，由1-油箱，2-液压泵，3-油泵电机，4-换向阀，5-中缸，6-边缸等组成。其中，换向阀处于左位机能时，油泵电机带动液压泵运转，液压油经液压油路进入中缸，中缸活塞杆伸出，推动货又及货物上升。当中缸起升行程结束，系统油压升高，边缸活塞杆伸出，推动中门

3、架上升。当换向阀处于右位机能时，中缸、边缸活塞杆在货物、货叉和门架自重作用下缩回。二、中缸、边缸切换过程的分析根据中缸、边缸动作顺序，中缸活塞杆上升时，活塞杆与货叉以一定的速度向上运动。当活塞杆起升行程结束时活塞与缸盖发生碰撞，在极短的时间内油缸与货叉上升速度降为零，此时液压系统压力波动较大，当液压系统压力峰值大于边缸起升压力时，边缸才会逐渐三、仿真模型当叉车提升1500kg重物时，对中缸、边缸进行受力分析，并将其转化为等效质量。液压系统中主要液压元器件的参数，如表1所示。由于中缸、边缸为柱塞缸，根据其原理对其简化，并加上中缸快到顶时

4、的减速控制方法，液压系统仿真模型如图2所示，由1-液压泵、2-溢流阀、3-单向阀、4-换向阀、5-限速阀、6-中缸、7-边缸等组成。上升。由于压力波动的影响，边缸速度也出现波动。使中缸、边缸起升过程中切换不柔顺。通过分析得知，要使中缸、边缸起升过程切换柔顺，一方面需要减小中缸活塞杆起升行程结束时活塞与缸盖的冲击；另一方面是减小边缸起升过程的速度波动。通过对叉车的起升液压系统AMESim仿真分析，控制油泵电机在油缸切换时的速度，确定了最佳的油泵电机的控制速度和时间达到了切换柔顺。四、中缸、边缸起升动态特性分析1.原液压系统仿真根据图2仿

5、真模型，电机转速为2549r/min，设置仿真时间为30s，仿真步长为0.01s。同时，4-换向阀处于左位机能，中缸、边缸切换过程中活塞杆速度和压力曲线，如图3、4、5所示。从图3和图4可知，由于中缸起升到顶时与缸盖碰撞，使中缸、边缸速度波动较大，中缸起升速度波动为0.31m/s;边缸起升速度峰值为O.38m/s，并且速度振荡的时间约为5.5s。从图5可知，中缸、边缸切换过程中压力峰值为18MPa。2.中缸、边缸切换过程的仿真优化(1)油泵电机转速的影响为了研究油泵电机转速（泵输出流量）对中缸活塞与缸盖碰撞过程中冲击的影响，根据实际情

6、况确定当中缸起升行程还有90mm时开始控制油泉电机降速。控制转速中缸活塞匀速上升的速度为178mm/s,油泵电机转速分别设置为Or/min、549r/min、1049r/min、1549r/min、2049r/min。活塞杆位移曲线和速度曲线仿真结果，分别如图6、7所示从图6和图7中读取活塞与缸盖第一次碰撞的时间、碰撞前后的速度和起升到顶静止的时间过程参数,如表2所示。从表2中可知，当油泵电机转速为1549r/min时，第一次碰撞前后速度变化最小（0.116m/s），碰撞的时间均为0.02s，并且起升到静止的时间为8.01s，与原来的

7、时间7.88s相比，只延长了0.13s。因此当距离顶部为90mm时，控制油泵电机转速为1594r/min，第一次碰撞冲击力可减小约62%。（2）油泵电机减速控制时间的影响当中间起升油缸起升快到顶（距离顶部90mm）时，利用减速控制的方法，降低电机转速为1549r/min,可减少中间起升油缸第一次冲击力约62%。为使中缸和边缸切换更柔顺，进一步提出减速控制时间的方法（即边缸上作时，电机以1549r/min运行多长时间，然后再以高速运转）来抑制边缸速度和压力的波动。中间起升油缸在8.01s时间到顶后，设置减速控制时间分别到8.5s、9.5

8、s、10.5s、11.5s。边缸压力和活塞杆速度曲线，分别如图8、9所示。从图8和图9可知，压力和速度波动开始随减速控制时间的延长而减小，但当电机减速控制时间到11.5s时，压力和速度波动变大。因此当电机减速控制时间到1