PL227089B1

PL227089B1 - Power transmission system with recovery of the fork lift truck fork carriage energy

Info

Publication number: PL227089B1
Application number: PL415528A
Authority: PL
Inventors: Artur Antoni Kierzkowski; Stanisław Kwaśniowski; Stanisław Kwasniowski; Mateusz Zając; Mateusz Zajac; Paweł Zając; Paweł Zajac
Original assignee: Politechnika Wroclawska
Priority date: 2015-12-23
Filing date: 2015-12-23
Publication date: 2017-10-31
Also published as: PL415528A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest układ napędowy z odzyskiem energii karetki wideł wózka widłowego przeznaczony do stosowania w wózkach widłowych wyposażonych w maszt składający się z jednej, dwóch albo trzech ram.The subject of the invention is a drive system with energy recovery of a forklift fork carriage intended for use in forklifts equipped with a mast consisting of one, two or three frames.

Wózki widłowe służą do przemieszczania jednostek ładunkowych, w płaszczyźnie poziomej i pionowej. Ładunki, które są przemieszczane mogą ważyć od kilku kilogramów do kilkudziesięciu ton. Tryb ich jazdy charakteryzuje się częstymi i szybkimi rozpędzeniami do prędkości maksymalnej oraz szybkim hamowaniem aż do zatrzymania zarówno w stanie ładownym jak i bez ładunku. Z uwagi na charakterystykę jazdy wytwarzane są wózki widłowe z odzyskiem energii w procesie przemieszczania w płaszczyźnie poziomej. Układy napędowe wózków to zazwyczaj napęd elektryczny lub spalinowy, napęd ten w odpowiedniej konfiguracji pozwala na przejście silnika w stan prądnicy, wówczas energia pochodząca z obracających się kół napędza prądnicę i może być odzyskiwana. Układy odzysku energii z kół jezdnych zbudowane są z prądnicy połączonej z układem jezdnym przez co w trakcie hamowania uruchamia się praca ładowania superkondensatorów, zaś przy ruszaniu najpierw wózek wykorzystuje energię skumulowaną w superkondensatorze następnie w akumulatorze.Forklifts are used to move load units in the horizontal and vertical plane. The loads that are moved may weigh from a few kilograms to several dozen tons. Their driving mode is characterized by frequent and quick accelerations to the maximum speed and fast braking to a stop, both in a loaded and unladen state. Due to the driving characteristics, forklifts with energy recovery are produced in the process of moving in a horizontal plane. The drive systems of the trolleys are usually electric or combustion engines, this drive in the appropriate configuration allows the engine to go into the generator state, then the energy coming from the rotating wheels drives the generator and can be recovered. The systems for energy recovery from road wheels are built from a generator connected to the undercarriage, so that during braking, the supercapacitor charging is started, and when moving off, the trolley first uses the energy accumulated in the supercapacitor, then in the battery.

Powszechnie znane i stosowane wózki widłowe mają maszt złożony z ramy zewnętrznej oraz jednej albo dwóch wysuwnych ram wewnętrznych. W zależności od typu masztu przykładowo mechanizm podnoszenia ramy i karetki wideł może pracować w układzie, w którym zamocowany do ramy zewnętrznej siłownik hydrauliczny unosi ramę wewnętrzną a karetka wideł podnoszona jest przez połączenie jej z ramą zewnętrzną łańcuchem przełożonym przez podnoszony wraz ramą wewnętrzną krążek zwrotny, w układzie z dwoma siłownikami hydraulicznymi, w którym pierwszy zamocowany do ramy zewnętrznej podnosi ramę wewnętrzną a umiejscowiony w ramie wewnętrznej siłownik hydrauliczny drugi za pośrednictwem przełożonego przez krążek zwrotny łańcucha podnosi karetkę wideł oraz w układzie z trzema ramami, w którym zamocowany do ramy zewnętrznej siłownik hydrauliczny podnosi ramę środkową, rama wewnętrzna podnoszona jest poprzez połączenie jej z ramą zewnętrzną łańcuchem przełożonym przez podnoszony wraz z ramą środkową krążek zwrotny a umiejscowiony w ramie wewnętrznej drugi siłownik za pośrednictwem przełożonego przez krążek zwrotny łańcucha unosi karetkę wideł. W układach w których siłownik hydrauliczny wymusza ruch karetki i ram masztu przy podnoszeniu ładunku zasilany jest olejem hydraulicznym podawanym pod ciśnieniem z pracującej na wózku pompy, natomiast przy opuszczaniu ważąca kilkadziesiąt kilogramów karetka pod wpływem siły grawitacji wypycha powrotnie olej z siłownika hydraulicznego do zbiornika układu hydraulicznego.Commonly known and used forklifts have a mast composed of an outer frame and one or two extendable inner frames. Depending on the mast type, for example, the mechanism for lifting the frame and the fork carriage can work in a system in which a hydraulic cylinder attached to the outer frame lifts the inner frame and the fork carriage is lifted by connecting it to the outer frame with a chain passing through the return pulley lifted together with the inner frame, a system with two hydraulic cylinders, in which the first hydraulic cylinder attached to the outer frame lifts the inner frame, and the second hydraulic cylinder located in the inner frame lifts the fork carriage via a chain driven by a return pulley, and in a three-frame system, in which a hydraulic cylinder attached to the outer frame lifts the middle frame, the inner frame is lifted by connecting it to the outer frame with a chain passed through the return pulley lifted together with the middle frame, and the second actuator located in the inner frame, through a chain pass through the pulley, lifts the fork carriage eł. In systems where the hydraulic cylinder forces the carriage and mast frames to move, when lifting the load, it is powered by hydraulic oil supplied under pressure from a pump operating on the cart, while when lowering, the ambulance weighing several dozen kilograms under the force of gravity pushes back the oil from the hydraulic cylinder into the hydraulic system tank.

Budowa powyższych układów podnoszenia nie jest predysponowana do odzysku energii z uwagi, iż takie układy hydrauliczno-łańcuchowe mają zbyt małą sprawność.The construction of the above-mentioned lifting systems is not predisposed to energy recovery due to the fact that such hydraulic-chain systems have too low efficiency.

Celem wynalazku jest konstrukcja napędu pozwalająca na odzysk energii potencjalnej wideł i transportowanego na nich ładunku przy wysokim poziomie sprawności.The object of the invention is to design a drive that allows for the recovery of the potential energy of the forks and the load transported on them at a high level of efficiency.

Istotą według wynalazku jest, iż układ napędowy z odzyskiem energii karetki wideł wózka widłowego utworzony jest z ułożyskowanej w górnej i dolnej części ramy masztu wózka widłowego śruby pociągowej złączonej poprzez motoreduktor z silnikowym napędem elektrycznym z odzyskiem energii złączanym z akumulatorem i korzystnie z superkondensatorem, a także osadzonej na śrubie pociągowej nakrętki kulowej zespolonej z karetką wideł wózka widłowego. Silnikowy napęd elektryczny z odzyskiem energii stanowi silnik elektryczny z opcją pracy w układzie prądnicowym.The essence of the invention is that the drive system with energy recovery of the forklift fork carriage consists of a lead screw mounted in the upper and lower part of the forklift mast frame, connected via a gear motor with an electric motor drive with energy recovery connected to the battery and preferably to a supercapacitor, and also the ball nut mounted on the lead screw and combined with the fork carriage of the forklift. The electric motor drive with energy recovery is an electric motor with the option of working in a generator system.

Zaletą rozwiązania jest wykorzystanie w napędzie karetki wideł pary kinematycznej śruba pociągowa - nakrętka kulowa o wysokiej sprawności, która w zależności od pochylenia gwintu śruby dochodzi do 98% co przekłada się na wysoki poziom sprawności odzysku energii potencjalnej ładunku i wideł.The advantage of the solution is the use of a kinematic pair of a kinematic pair of a high-efficiency lead screw - ball nut in the drive of the fork carriage, which, depending on the screw thread inclination, reaches 98%, which translates into a high level of potential energy recovery of the load and forks.

Przedmiot wynalazku został uwidoczniony na rysunku przedstawiającym ramę masztu wraz z układem napędowym.The subject of the invention has been shown in the drawing showing the mast frame with the drive system.

Układ napędowy z odzyskiem energii karetki wideł wózka widłowego w przykładzie wykonania według wynalazku zbudowany jest z ułożyskowanej w górnej i dolnej części ramy 1 masztu wózka widłowego śruby pociągowej 2 złączonej poprzez motoreduktor 3 z silnikowym napędem elektrycznym z odzyskiem energii 4 złączanym linią elektryczną z akumulatorem elektrycznym i korzystnie z superkondensatorem a także osadzonej na śrubie pociągowej 2 nakrętki kulowej 5 zespolonej z karetką 6 wideł wózka widłowego. Silnikowy napęd elektryczny z odzyskiem energii 4 stanowi silnik elektryczny z opcją pracy w układzie prądnicowym. Rama 1 masztu wózka widłowego utworzona jest z dwóchThe drive system with energy recovery of the forklift truck in an embodiment according to the invention consists of a lead screw 2 mounted in the upper and lower part of the forklift mast frame 1, connected via a gear motor 3 with a motorized electric drive with energy recovery 4 connected by an electric line with an electric battery and preferably with a supercapacitor and a ball nut 5 mounted on the lead screw 2 and associated with the carriage 6 forks of a forklift truck. The electric motor drive with energy recovery 4 is an electric motor with the option of working in a generator system. The forklift mast frame 1 is formed of two

PL 227 089 B1 ceowników złączonych w górnej oraz dolnej części przewiązkami 7, 9. W ceownikach ramy 1 umiejscowione są rolki wózków karetki 6 wideł. Śruba pociągowa 2 ma gwint kulowy, umiejscowiona jest centralnie w ramie 1 masztu wózka widłowego oraz ułożyskowana jest wzdłużnie i obrotowo w zamocowanej w dolnej części ramy 1 podporze 8 oraz obrotowo we wsporniku 10 umiejscowionym w górnej części ramy 1. Motoreduktor 3 wraz silnikiem elektrycznym z opcją pracy w układzie prądnicowym zamocowane są do ramy 1 w jej spodniej części.The U-profiles are connected in the upper and lower parts by ties 7, 9. In the U-profiles of the frame 1 there are rollers of the carriage 6 forks. The lead screw 2 has a ball thread, is located centrally in the forklift mast frame 1 and is mounted longitudinally and rotatably in the support 8 fixed in the lower part of the frame 1 and rotatably in the support 10 located in the upper part of the frame 1. Motoreducer 3 with an electric motor with the option working in a generator system are attached to the frame 1 in its bottom part.

W rozwiązaniu według wynalazku silnik elektryczny poprzez motoreduktor 3 napędza śrubę pociągową 2 a współpracująca z nią nakrętka 3 wymusza przemieszczanie się w kierunku ku górze, połączonej z nią karetki 6. W przypadku opuszczania ładunku lub pustej karetki 6 wideł siła grawitacji jest źródłem napędu układu, ta zaś porusza pracujący jako prądnica silnik elektryczny który jeśli układ zawiera superkondensator to ładuje superkondensator a jeśli go nie ma w układzie to akumulator elektryczny. Silnik elektryczny w pierwszej kolejności zasilany jest z superkondensatora.In the solution according to the invention, the electric motor drives the lead screw 2 through the gear motor 3 and the nut 3 cooperating with it forces the carriage 6 connected to it to move upwards. and it is moved by an electric motor working as a generator which, if the system includes a supercapacitor, charges the supercapacitor, and if it is not in the system, then the electric battery. The electric motor is first powered by a supercapacitor.

Zatrzymanie karetki wideł na wybranej wysokości podczas czynności podnoszenia ładunku odbywa się przez doprowadzenie odpowiedniego zasilania do silnika elektrycznego a dla czynności opuszczania przez zablokowanie kulki pracującej w parze śruba-nakrętka kulowa lub zastosowanie dodatkowego hamulca. Z uwagi na występujące standardowo maszty dwu i trzy segmentowe, ich napęd i odzysk energii może przebiegać analogicznie jak w przypadku masztu jednosegmentowego przez multiplikację rozwiązania.The fork carriage is stopped at the selected height during the load lifting operation by supplying an appropriate power supply to the electric motor, and for the lowering operation by blocking the ball working in a screw-ball nut pair or by using an additional brake. Due to the standard two- and three-section masts, their drive and energy recovery can be carried out in the same way as in the case of a single-section mast by multiplying the solution.

Claims

1. Drive system with energy recovery of a forklift fork carriage, characterized by the fact that it is made of a lead screw (2) mounted in the upper and lower part of the frame (1) of the forklift mast and connected via a gear motor (3) with a motorized electric drive with energy recovery (4) connected to the battery and preferably a super-capacitor, as well as a ball nut (5) mounted on the lead screw (2) combined with the carriage (6) of the forklift forks.