Struktur und Funktionsprinzip des Gabelstaplers
In diesem Thema wird das Funktionsprinzip von Gabelstaplern erläutert. Basierend auf dem „Forklift Safety Manual“, veröffentlicht von Taylor, einem Hersteller von Schwerlaststaplern in den USA:
Bei den meisten Gabelstaplern handelt es sich um Gegengewichtsstapler, ähnlich einer Wippe, daher muss zunächst der Schwerpunkt der Last ermittelt werden. Dieser Schwerpunkt wird Lastschwerpunkt genannt und seine Länge beträgt die halbe Länge der Palette. Wenn die Palette beispielsweise eine Länge (T) von 1000 mm und eine Breite (B) von 1200 mm hat, liegt der Lastschwerpunkt bei 500 mm.
Der Lastschwerpunkt eines Gabelstaplers beträgt oft 500 mm oder 600 mm. Um den Standard-Lastschwerpunkt eines Gabelstaplers zu kennen, müssen Sie ihn im Datenblatt oder in der Gabelstaplerzeichnung des Gabelstaplers finden. Die Tonnage des Gabelstaplers bezieht sich auf den maximalen Lastwert des Gabelstaplers zum Be- und Entladen sowie für die Handhabung von Gütern, der auf der Grundlage der strukturellen Festigkeit jedes Teils, des Drucks des Hydrauliksystems und der Stabilität ausgelegt ist. Die Stabilität eines Gegengewichtsstaplers beruht einfach auf dem Hebelprinzip (Wippe). Wenn unter kritischen Bedingungen eine kleine Kraft auf die Lastseite ausgeübt wird, dreht sich der Gabelstapler vorwärts. Bei der Fahrzeugkonstruktion wird typischerweise ein Sicherheitsfaktor von 1,4 festgelegt, um einen sicheren Betrieb von Gabelstaplern zu gewährleisten. Lastkurven zeigen die Beziehung zwischen zulässiger Last und Lastschwerpunkt; Der Betrieb innerhalb des Wertebereichs der Lastkurve kann Unfälle verhindern. Der Lastschwerpunkt hat direkten Einfluss auf das Ladungsgewicht. Ein Lastschwerpunkt, der kürzer als der Standard-Lastschwerpunkt ist, hat keinen Einfluss auf das Ladungsgewicht, ein Lastschwerpunkt, der länger als der Standard-Lastschwerpunkt ist, verringert jedoch das Ladungsgewicht.
Wenn beispielsweise der Lastschwerpunkt einer Ladung 400 mm beträgt, der Standard-Lastschwerpunkt jedoch 500 mm beträgt, hat dies keinen Einfluss auf das Ladungsgewicht. Wenn der Lastschwerpunkt jedoch 600 mm beträgt und der Standard-Lastschwerpunkt 500 mm beträgt, verringert sich das Ladungsgewicht. Motorbetriebene Gabelstapler, auch Gabelstapler mit Verbrennungsmotor genannt, verwenden Diesel, Benzin oder Flüssiggas als Kraftstoff und werden von einem Motor angetrieben. Ihre Tragfähigkeit reicht von 0,5 Tonnen bis 45 Tonnen. Sie werden im Allgemeinen in Gegengewichtsstapler mit Verbrennungsmotor, Containerstapler (Frontlader) und Seitenstapler (Frontlader) eingeteilt. Gabelstapler werden im Allgemeinen in drei Typen eingeteilt: Gegengewichtsstapler, Containerstapler (Frontlader) und Seitenstapler. Diese nutzen Dieselmotoren als Antriebsquelle und haben eine Tragfähigkeit von 3,0 bis 6,0 Tonnen. Die Gabeln sind an den Seiten des Gabelstaplers montiert und ermöglichen eine direkte seitliche Beladung von Gütern. Sie werden daher hauptsächlich zum Heben langer, dünner Gegenstände wie Holzstöcke und Stahlstangen verwendet.
Obwohl es viele Arten von Gabelstaplern gibt, bestehen sie im Wesentlichen alle aus vier Hauptteilen: der Antriebseinheit, dem Fahrgestell, den Arbeitsteilen und dem elektrischen System. Unterschiede in der Struktur und dem Einbauort dieser vier Teile führen zu unterschiedlichen Gabelstaplertypen.
Gegengewichtsstapler sind die gebräuchlichste Art von Gabelstaplern. Wir werden nun die Zusammensetzung der einzelnen Teile am Beispiel dieses Gabelstaplertyps besprechen.
01 Netzteil
Das Aggregat eines Gabelstaplers versorgt die Arbeitsteile des Gabelstaplers mit Strom zum Be- und Entladen von Gütern und für den Betrieb des Radfahrwerks. Es wird in der Regel am Heck des Gabelstaplers montiert und dient gleichzeitig als Gegengewicht.
Elektrostapler verwenden Batterien und Gleichstrommotoren. Ihre Antriebseigenschaften kommen den Anforderungen einer Soft-Konstantleistungscharakteristik am nächsten und ihre Traktionsleistung ist der von Verbrennungsmotoren überlegen. Darüber hinaus arbeitet es reibungslos und leise, stößt keine Abgase aus, ist wartungsfreundlich und einfach zu bedienen; Die Betriebskosten sind niedrig und die Gesamtlebensdauer des Fahrzeugs ist lang. Zu den Nachteilen gehören: der Bedarf an Ladegeräten, hohe Anfangsinvestitionen, lange Ladezeiten (im Allgemeinen 7-8 Stunden, Schnellladung 2-3 Stunden), kurze kontinuierliche Betriebszeit nach einer einzigen Ladung und die Anfälligkeit der Batterie für Stöße und Vibrationen, die spezielle Straßenoberflächen erfordern. Aufgrund der begrenzten Batteriekapazität ist die Leistung des Elektromotors gering, was zu einer geringeren Fahrzeuggeschwindigkeit und Steigfähigkeit führt. Daher werden batteriebetriebene Gabelstapler hauptsächlich in Lagern und Werkstätten mit engen Gängen, kurzen Transportwegen, gutem Straßenbelag, geringer Tragfähigkeit und dort, wo keine hohe Geschwindigkeit erforderlich ist, eingesetzt. In Lagern für brennbare Güter oder an Orten, an denen saubere Luft erforderlich ist, dürfen nur batteriebetriebene Gabelstapler eingesetzt werden. Batteriebetriebene Gabelstapler werden auch in Kühlhäusern eingesetzt, in denen sich Verbrennungsmotoren nur schwer starten lassen.
Die mechanischen Eigenschaften von Verbrennungsmotoren erfüllen nicht die Anforderungen an die Soft-Eigenschaften von Gabelstapler-Antriebsmaschinen mit konstanter Leistung; ihre Ausgangsleistung steigt mit zunehmender Drehzahl. Daher müssen Verbrennungsmotoren mit mechanischen Getrieben, Drehmomentwandlern oder hydraulischen Übertragungsvorrichtungen ausgestattet sein, um das Ausgangsdrehmoment zu erhöhen, bevor sie verwendet werden können. Gabelstapler mit Verbrennungsmotor haben im Gegensatz zu batteriebetriebenen Gabelstaplern die folgenden Hauptvorteile: keine Notwendigkeit für Ladegeräte, längere Betriebszeit, höhere Leistung, stärkere Steigfähigkeit, geringere Anforderungen an die Straßenoberfläche und geringere Anfangsinvestitionen. Mit einer geeigneten Übertragungsmethode können sie eine optimale Traktionsleistung erzielen. Zu den Nachteilen gehören: Lärm und Vibrationen während des Betriebs, Abgase, häufigere Wartung, höhere Betriebskosten und eine kürzere Gesamtlebensdauer. Daher sind Gabelstapler mit Verbrennungsmotor im Allgemeinen überlegen. Bei Gabelstaplern mit einer mittleren bis hohen Tragfähigkeit werden Gabelstapler mit Verbrennungsmotor bevorzugt.
Unter den Gabelstaplern mit Verbrennungsmotor sind Dieselmotoren am weitesten verbreitet, wobei fast alle Gabelstapler mit einer Tragfähigkeit von 3 Tonnen oder mehr Dieselmotoren verwenden. Dies liegt daran, dass Dieselmotoren weniger Kraftstoff verbrauchen. Allerdings sind Dieselmotoren relativ schwer, laut und vibrieren stärker. Gabelstapler mit geringerer Tragfähigkeit können Benzinmotoren verwenden, die kleiner und leichter sind, aber mehr Kraftstoff verbrauchen; Benzin ist teuer und seine Abgase enthalten mehr schädliche Bestandteile und sind brennbar. In einigen Ländern gibt es auch Gabelstapler mit Flüssiggasmotoren (LPG), die niedrigere Kraftstoffpreise haben und weniger Abgase produzieren.
In den letzten Jahren hat der Einsatz von Flüssiggasmotoren (LPG) als Antriebsaggregate in Gabelstaplern mit Verbrennungsmotor sowohl im Inland als auch international zugenommen. Bei vielen handelt es sich um Dual-{1}Fuel-Gabelstapler, die Benzin, Diesel oder Flüssiggas als Kraftstoff verwenden können. Deutschland verzeichnet eine jährliche Wachstumsrate von 160 % beim Einsatz von LPG-Gabelstaplern, und auch in den USA und Japan steigt die Zahl. Derzeit wächst der Protest gegen die Schadstoffbelastung durch Autoabgase. Daher wird der Einsatz von LPG-Motoren in Industriefahrzeugen mit Verbrennungsmotoren, einschließlich Gabelstaplern, immer weiter verbreitet. Denn der Einsatz von LPG-Motoren vermeidet nicht nur Luftverschmutzung und verringert Umweltgefahren, sondern verringert auch den Motorverschleiß und verlängert die Motorlebensdauer. Es senkt auch die Kraftstoffkosten.
02 Fahrgestell
Das Fahrwerk ist die direkte Arbeitseinrichtung, die das gesamte Gewicht der Güter trägt und Aufgaben wie das Aufnehmen, Heben und Stapeln übernimmt. Es besteht aus dem Arbeitsgerät, das die Lade- und Entladevorgänge direkt ausführt, und dem hydraulischen Übertragungssystem, das das Arbeitsgerät betreibt. Basierend auf Design, Herstellung und unterschiedlichen Arbeitsbedingungen gibt es verschiedene Strukturformen. Die Gabeln sind gabelförmige Bauteile, die die Ware direkt tragen. Die Montage erfolgt über Haken am Gabelträger, der Abstand zwischen den beiden Gabeln lässt sich je nach betrieblichen Erfordernissen verstellen und über eine Positioniervorrichtung arretieren.
Der Gabelträger ist ein aus Stahlblechen geschweißtes Strukturbauteil mit einer Rollenanordnung. Der Innenmast weist auf seiner Innenseite vertikal ausgerichtete Rillenschienen auf. Der Gabelträger ist auf die gleiche Weise mit dem Innenmast verbunden und kann sich nur vertikal entlang der Schienen des Außenmastes bewegen.
Der Innenmast ist eine Rahmenkonstruktion, die aus zwei gerillten Abschnitten zusammengeschweißt ist, die als Säulen und Träger dienen. Sein unterer Teil ist mit der Antriebsachse (Vorderachse) des Gabelstaplers verbunden. Mit Hilfe eines neigbaren Hydraulikzylinders kann der Mast in einem bestimmten Winkel nach vorne und hinten geneigt werden. Die Neigung nach vorne erleichtert das Be- und Entladen, während die Neigung nach hinten verhindert, dass die Ware auf den Gabeln während der Fahrt abrutscht.
Das untere Ende des Hubhydraulikzylinders befindet sich am äußeren Mastquerträger und das obere Ende ist mit dem inneren Mastquerträger und dem Kettenrad verbunden. Ein Ende der Hubkette ist mit dem unteren Teil des Außenmastes verbunden, das andere Ende verläuft über das Kettenrad und ist mit dem Gabelträger verbunden. Wenn dem Hydraulikzylinder Drucköl zugeführt wird, bewegt sich die Kolbenstange mit einer Geschwindigkeit v nach oben und treibt das Kettenrad und den Innenmast an, mit der gleichen Geschwindigkeit v anzuheben. Aufgrund des Prinzips der beweglichen Riemenscheibe zieht die Kette den Gabelträger mit einer Geschwindigkeit von 2 v an. Wenn der Hydraulikzylinder das Ende seines vollen Hubs erreicht, befindet sich der Innenmast in der Extremposition über dem Außenmast und der Gabelträger in der Extremposition über dem Innenmast. Wenn der Öldruck abgelassen wird, sinken die Waren bzw. Gabeln und andere Komponenten durch ihr Eigengewicht.
Das Lenksystem dient dazu, den Gabelstapler in die vom Fahrer vorgegebene Richtung zu bewegen. Lenksysteme für Gabelstapler können je nach der zum Lenken erforderlichen Energie in zwei Typen unterteilt werden: mechanische Lenksysteme und Servolenkungssysteme. Ersteres nutzt die physische Energie des Fahrers als Lenkenergie und besteht aus drei Teilen: dem Lenkgetriebe, dem Lenkübertragungsmechanismus und dem Betätigungsmechanismus. Bei letzterem handelt es sich um eine Lenkvorrichtung, die sowohl die körperliche Energie des Fahrers als auch die Motorkraft als Lenkenergie nutzt. Unter normalen Umständen wird nur ein kleiner Teil der für die Lenkung des Gabelstaplers erforderlichen Energie vom Fahrer bereitgestellt; Der Großteil davon wird vom Motor über die Lenkunterstützungseinrichtung bereitgestellt. Aber auch bei einem Ausfall der Lenkunterstützungseinrichtung sollte der Fahrer in der Regel weiterhin in der Lage sein, die Lenkaufgabe selbstständig zu bewältigen. Beim Staplerbetrieb wechseln sich Lenken und Fahren häufig ab; Um die Arbeitsbelastung des Fahrers zu verringern, werden bei Gabelstaplern mit Verbrennungsmotor häufig Servolenkungssysteme eingesetzt. Zu den häufig verwendeten Servolenkungssystemen gehören integrierte Servolenkungen, halbintegrierte Servolenkungen und Lenkunterstützungsgeräte. Das Bremssystem ist das System, das den Gabelstapler verlangsamt oder stoppt. Es besteht aus Bremsen und einem Bremsübertragungsmechanismus.
Bremssysteme können je nach Bremsenergiequelle in drei Typen eingeteilt werden: manuelle Bremssysteme, Servobremssysteme und Servobremssysteme. Ersteres nutzt die physische Energie des Fahrers als Bremsenergie; Servobremssysteme basieren vollständig auf der potenziellen Energie in Form von Luftdruck oder Hydraulikdruck, die aus der Motorleistung umgewandelt wird. Letzteres ist eine Kombination der beiden ersteren.
Der Aufbau, die Funktion und das Funktionsprinzip des Gabelstaplerfahrgestells und anderer Teile sind denen von Automobilen sehr ähnlich. Daher wird aus Platzgründen auf Inhalte, die mit denen von Automobilen identisch sind, nicht näher eingegangen, während Inhalte, die sich von denen von Automobilen unterscheiden, eingeführt werden.
Bei einem Gegengewichtsstapler befindet sich hinten ein Gegengewicht, um das Gewicht der Ware vorne auszugleichen. Das Antriebsaggregat (Verbrennungsmotor) oder die Batterie des Gabelstaplers befindet sich in der Regel hinten, um einen Teilausgleich zu gewährleisten.
03 Arbeitsbereich
Der Arbeitsteil des Gabelstaplers trägt direkt das gesamte Gewicht der Ware und übernimmt Aufgaben wie Kommissionieren, Heben und Stapeln. Es besteht aus den Arbeitsgeräten, die die Lade- und Entladevorgänge direkt durchführen, und einem hydraulischen Übertragungssystem, das die Arbeitsgeräte betätigt. Aufgrund von Design, Herstellung und unterschiedlichen Arbeitsbedingungen weist es unterschiedliche Bauformen auf.
Die Gabeln sind die gabelförmigen Bauteile, die die Ware direkt tragen. Die Montage erfolgt über Haken am Gabelträger. Der Abstand zwischen den beiden Gabeln lässt sich je nach betrieblichem Bedarf verstellen und wird durch eine Positioniervorrichtung arretiert.
Der Gabelträger ist ein aus Stahlblechen geschweißtes Strukturbauteil mit einer Rollenanordnung. Der Innenmast weist auf seiner Innenseite vertikal ausgerichtete Rillenschienen auf. Der Gabelträger ist in gleicher Weise mit dem Innenmast verbunden und kann sich nur vertikal entlang der Schienen des Außenmastes bewegen.
Der Innenmast ist eine Rahmenkonstruktion, die aus zwei gerillten Abschnitten zusammengeschweißt ist, die als Säulen und Träger dienen. Sein unterer Teil ist mit der Antriebsachse (Vorderachse) des Gabelstaplers verbunden. Mit Hilfe eines neigbaren Hydraulikzylinders kann der Mast in einem bestimmten Winkel sowohl nach vorne als auch nach hinten geneigt werden. Das Neigen des Mastes nach vorne erleichtert das Be- und Entladen, während das Neigen nach hinten verhindert, dass Güter auf den Gabeln während der Fahrt des Gabelstaplers abrutschen.
Das untere Ende des Hubhydraulikzylinders befindet sich am äußeren Mastquerträger und das obere Ende ist mit dem inneren Mastquerträger und dem Kettenrad verbunden. Ein Ende der Hubkette ist mit dem unteren Teil des Außenmastes verbunden, das andere Ende verläuft über das Kettenrad und ist mit dem Gabelträger verbunden. Wenn dem Hydraulikzylinder Drucköl zugeführt wird, bewegt sich die Kolbenstange mit einer Geschwindigkeit v nach oben und treibt das Kettenrad und den Innenmast an, mit der gleichen Geschwindigkeit v anzuheben. Aufgrund des Prinzips der beweglichen Riemenscheiben zieht die Kette den Gabelträger mit einer Geschwindigkeit von 2 v an. Wenn der Hydraulikzylinder seinen vollen Hub erreicht, befindet sich der Innenmast in der oberen Extremposition über dem Außenmast und der Gabelträger befindet sich in der oberen Extremposition über dem Innenmast. Wenn der Öldruck abgelassen wird, sinken die Waren bzw. Gabeln und andere Komponenten durch ihr Eigengewicht.
