小型电动物流叉装车臂架系统设计文献综述
2020-04-15 15:15:59
随着世界经济平稳增长,人民生活水平显著提高,网购成为了越来越多的人的主要购物方式,相对的,物流叉车的需求量也越来越多。国内由于淘宝和京东的飞速发展,再加上各种节日的优惠活动,使得网购交易额越来越高,中国物流叉车的销售量因此也越来越多,统计数据显示,2018年度,中国叉车全年总销量高达597152台,再一次刷新中国叉车历史纪录,继续成为全球排名第一的叉车超级生产大国和销售大国,实现了国内国际市场的双增长。
由于作业属具的不同,叉车的功能也非常的广泛,比如叉,铲,吊等多种功能,而伸缩臂叉车,由于将汽车起重机的伸缩臂结构与传统叉装车的装卸功能有机的结合在一起,充分利用伸缩臂伸高,伸远的特点,使得作业效率大大提高。具有四轮驱动,四轮转向,蟹行,整车调平等功能的底盘的叉车,越野性能很好,因此可以运用于更加复杂困难的作业环境,既可以军用,也可以民用,既可以在城市中作为物流车,也可以在挂接各种田间作业机具,在农村作业。
上个世纪70年代,欧美国家的农业,畜牧业和码头航运业等发展迅速,传统叉车无法满足当时的需求,因此伸缩臂叉车应运而生。由于伸缩臂叉车的优点,使其在市场上广受青睐。2016年,全球销售的伸缩臂叉装车中,欧洲占53%,北美洲占35%,亚太区占3%,国外知名伸缩臂叉装车公司全球市场占额达到93%。目前欧洲超过60%的伸缩臂叉装车采用液压传动系统,可以灵活的布置泵和马达等部件。电控闭式静液压传动系统日趋成熟,可以实现静液压与桥箱传动件的相互匹配,传动效率最高达80%以上,可在全速度范围内平顺无极变速,不用停车换挡。英国JBC工程机械公司,在2016年发布了集静液压和动力换挡变速箱优点的JBC AGR1 Pro,具有良好的低速操作性,易驱动性,高驱动效率。法国曼尼通集团与2016年发布了全新农业伸缩臂叉装车MLT NEW Ag。法国欧力胜集团在2016年的上海宝马展上展出了HTL4014。如今,伸缩臂叉车已经在国外形成产品的系列化,最大升起高度24.6米,最大起重重量42.5T。国外工业水平较高,且市场广阔,伸缩臂叉装车在各行各业的研究不断进行,产品多样化、生产配套体系渐渐完善。欧美发达国家研发人员已开始注重伸缩臂叉装车超强功能系统设计和新技术使用,产品性价比已大幅提高。
国内伸缩臂叉装车的研究起步较晚,但经过国内人员不断地的努力,湖南山河智能、广西柳工、徐工集团等企业渐渐研发出系列化的伸缩臂叉装车,举升高度17m,额定载荷4500kg。国内一些研究所,在伸缩臂叉装车的基础上,也研制出了一些特殊装备。2010年,詹阳动力重工公司研发出了高速伸缩臂叉装车,2012年,徐工集团的伸缩臂叉装车开始出口海外,2016年华南重工的360度旋转多功能HNTR401旋转型伸缩臂叉装车型式性能试验完成,2017年,华南重工第一台11吨带履带侧移HNBZ8512型伸缩臂扒渣叉车交付使用,2016年中国市场高空平台的业务增长达到35%,远超全球其他区域市场。如今,我国已是全球排名第一的叉车超级生产大国和销售大国。但由于国内对于伸缩臂叉装车的研究时间较短,研发水平不足,一些关键核心部件仍然进口。虽已初步具有系列化产品,但由于价格昂贵导致市场份额较低,产品研发进度缓慢。
国内伸缩臂叉装车虽具系列化,但却不能满足不同行业,不同领域,不同工作环境的使用要求,因此,伸缩臂叉装车多领域化,迫在眉睫。同时,属具的快速更换技术——液压快换装置,也是国内伸缩臂叉装车的研究方向。在全球性环境问题的影响下,绿色设计已成为全球未来伸缩臂叉装车的发展方向,可持续发展的观念,将在功能,设计,材料上体现出来。设计中会更加注重产品的调整,维修,回收,零部件的重复利用,将后续的生产制造、应用和回收等环节对环境危害降到最小。
随着社会不断发展,工程机械面临的情况越来越复杂。全球环境问题的影响,工程机械不仅要绿色环保,而且要提高效率降低能耗。工程机械的机器人化不仅能很好的解决这个问题,还可以处理一些高精度,高难度的问题,并且在一些比较危险工作环境,如果机器人化的工程机械可以代替工人操作,安全度则会大大提高。因此,工程机械的机器人化,渐渐地成为了工程机械的未来趋势。
国内工程机械机器人化于1991年的“863计划”全面开展。由于工程机械前沿技术都掌握在日。美,俄等西欧发达国家手中,在我国发展初期,主要以引进发达国家设备和技术,进行学习和借鉴。随后国家投入了大量的财力、物力和人力,我国的工程机械智能化,机器人化水平逐渐提高。随着我国经济发展,开始研发自己国家的技术与设备,在国家政策的大力支持下,已慢慢接近国际水平。近年来,工程机械机器人化不断发展,慢慢开始应用于实践阶段。通过无线电遥控器操纵装载机到危险地带作业,利用无人驾驶自卸车在1000m深坑中进行多项工作,在部分推土机上安装GPS,在观察地形、施工环境的前提下, 用机械代替人工施工,能出色地完成任务。虽然我国工程机械机器人化技术发展迅速,但许多尖端和高新技术还没有掌握,如计算机,微电子,传感器技术等。
国外工程机械机器人技术较成熟,已经作为标准设备被广泛使用,瑞典的ABB Robotices,日本的FANAC,Yaskawa,德国的KUKA Roboter,美国的Adept Technology,AmericanRobot,Emerson Industrial Automation,S-T Robotics,这些公司已成为其所在地区支柱性产 ,他们的机器人化工程机械都有自主研发的科研成果,垄断了许多高尖端技术,目前在工程机械智能化信息化领域都有优秀的成果,如美国的D4R推土机,是首款有低废气排放装置的推土机。还有美国CTA公司所生产787F型矿用卡车,是集智能化与信息化于一体的矿用卡车。工程机械机器人不仅能提高生产效率,保证产品质量,还可以降低风险。美,日,德,意等发达国家,人均工业机械机器人数量均位于世界前列。这些发达国家在国际工程机械市场占有非常大的比重。
各国对于工程机械机器人都非常重视,在政策和资金方面都给与了大力支持。从近些年的状况来看,工程机械机器人正在系统化,智能化,模块化。国外发展趋势为性能提高,价格降低,机械结构模块化,可重构化,控制系统越来越开放化,传感器越来越重要,虚拟现实技术开始用于过程控制,人机交互控制兴起。国内工程机械机器人虽然在关键技术有所突破,但核心技术尚未掌握。我国大部分工程机械机器人都为进口,因此,研究制造自己的工程机械机器人变得愈发重要。我国计划在2012~2020年,基本普及数控化,在若干领域实现智能制造装备产业化,为我国制造模式转变奠定基础;第二步,2021~2030年,全面实现数字化, 在主要领域全面推行智能制造模式,基本形工程机械成高端制造业的国际竞争优 。未来几年,国内研究人员将重点研究工程机械机器人智能化,形成我国的核心技术体系,并慢慢应用于实践中。
伸缩臂叉装车机器人化,就是将机器人技术,自动控制技术引入普通伸缩臂叉装车中,使其具有机器人功能。伸缩臂叉装车机器人化所需要的关键技术主要有货物自动叉装设置,自诊断技术,GPS导航定位技术,轨迹规划技术,远程通信监控技 。