[01109766]大举力密度高效率叉车关键技术研究

物流业是融合运输、仓储、货运、信息等产业的复合型服务业,是支撑国民经济发展的基础性、战略性产业,被称为“21世纪最大的行业”。加快发展现代物流业,对于促进产业结构调整、转变发展方式、提高国民经济竞争力和建设生态文明具有重要意义。为促进物流业健康发展,国家先后出台的《物流业调整和振兴规划》、《服务业发展“十二五”规划》等明确了物流在国民经济中的重要地位。2005年以来全国社会物流行业以年均11.5%的速度增长,发展迅猛。 叉车是物流行业的主要搬运设备,物流业的发展必然需要重视叉车产业建设,目前,叉车产业销售占工业车辆的94%以上,在工业车辆中占据主导地位。我国叉车产业在随着物流业高速发展的同时,也存在着如下问题： 1)可靠性低,设计制造过程一致性差; 2)振动噪声大,舒适性有待提高; 3)复杂工况试验技术要求高; 4)关键零部件技术水平尚有差距。 本研究经过对叉车系统的动力性能分析、仿真优化及试验、多功能创新设计、振动噪声分析控制等方面的技术攻关,取得如下科研创新成果： 1)基于流体热力学分析的数字化仿真和试验交叉验证集成优化技术。依据叉车试验数据,建立了起升系统、传动系统、转向系统、液压系统、动力系统等关键系统数字化模型,通过计算和仿真分析,实现了大举力密度叉车的优化设计。 针对高起升工况,应用针对门架系统的力学建模仿真及稳定性试验交叉验证技术,提出一种基于薄壁结构的截面优化方法,对内外门架、叉架体、槽钢、起重链、滚轮等举力部件进行分析,实现了大举力密度叉车的轻量化和高起升技术集成。该技术的应用,可实现叉车轻量化10%以上,门架起升高度提升30%。 通过对动力系统的热力学分析,应用热流固耦合方法实现了水箱热场分析优化,提出散热最优模式下车架及配重几何结构优化方案,解决了长期困扰叉车行业的大负荷工况下连续工作散热问题,项目产品连续工作时间由日均8小时提升至24小时。 2)大举力密度叉车多功能创新设计技术。针对叉车系统设计过程中机/电/液/热等物理性能功能模块,以系统功能需求分析为基础,通过对基于本体表达的客户需求建模,对叉车关键部件进行设计型号分类,形成支持产品变型设计的方法。通过模块功能需求导向设计技术集成应用,形成了叉车液压系统电液比例控制模块、负荷传感液压转向模块、操作安全模块、四油缸门架模块、高效散热冷却模块、油箱多功能呼吸模块、防爆钥匙及阀杆联动机构等模块的功能导向设计及实现,提高了整车可靠性、舒适性、安全性和工作效率,实现全工况下门架起升速度提高20%。此外,该技术的应用,使典型产品研发周期缩短1/3。 3)基于机电液匹配关系建模的多学科交叉系统集成技术。针对叉车集成系统的复杂性,分析基于机械结构、动力、热、电液控制、振动噪声等模块的作用机理及相互耦合机制,根据功能装配有向图中对装配关系和装配向量的描述,提出从设计功能需求到模块结构装配界面集成拓展的装配分析方法。综合考虑系统性能、振动噪声、操作安全性等多种因素,针对传动系统部件（包括浮动式变速箱、轴承）、进排气系统、液压系统、动力传递单元、起重部件门结构等动态分析,有效抑制因结构功能装配、动力匹配等造成的振动噪声及能量损耗,提高了产品的舒适性,噪声水平降低3-5 dB,能耗降低10%以上。 项目获发明专利11项,起草国家标准22项,行业标准9项,论文47篇。近三年新增销售42亿、新增利润4亿。项目完成单位杭叉集团跻身世界物料搬运设备制造企业前10强,国内市场占有率约30%。项目技术成果应用于大举力密度叉车的设计制造过程,对叉车的结构分析、整车仿真优化、轻量化理论及应用、振动控制、降噪等关键技术进行了研究,完成了A、R、XF等系列叉车的设计优化研发并成功应用。该项目成果应用于大型港口、机场、国家重大工程等领域,实现了机械化装卸、堆垛和短距搬运,极大地提高了生产效率。