Estructura y principio de funcionamiento del montacargas
Este tema discutirá el principio de funcionamiento de las carretillas elevadoras. Basado en el "Manual de seguridad de montacargas" publicado por Taylor, un fabricante de montacargas-de servicio pesado en los Estados Unidos:
La mayoría de los montacargas son carretillas elevadoras contrapesadas, como un balancín, por lo que primero se debe encontrar el centro de gravedad de la carga. Este centro de gravedad se llama centro de carga y su longitud es la mitad de la longitud del palet. Por ejemplo, si las dimensiones del palet son largo (d) 1000 mm y ancho (w) 1200 mm, el centro de carga es 500 mm.
El centro de carga de un montacargas suele ser de 500 mm o 600 mm, por lo que para conocer el centro de carga estándar de un montacargas, debe encontrarlo en la hoja de especificaciones del montacargas o en el plano del montacargas. El tonelaje del montacargas se refiere al valor máximo de carga del montacargas para carga, descarga y manipulación de mercancías, diseñado en base a la resistencia estructural de cada parte, la presión del sistema hidráulico y la estabilidad. La estabilidad de una carretilla elevadora contrapesada se basa simplemente en el principio de palanca (balancín). En condiciones críticas, cuando se aplica una pequeña fuerza al lado de la carga, el montacargas girará hacia adelante. En el diseño de vehículos, normalmente se establece un factor de seguridad de 1,4 para garantizar el funcionamiento seguro de las carretillas elevadoras. Las curvas de carga muestran la relación entre la carga permitida y el centro de carga; operar dentro del rango de valores de la curva de carga puede prevenir accidentes. El centro de carga afecta directamente al peso de la carga. Un centro de carga más corto que el centro de carga estándar no afecta el peso de la carga, pero un centro de carga más largo que el centro de carga estándar reduce el peso de la carga.
Por ejemplo, si el centro de carga de una carga es de 400 mm, pero el centro de carga estándar es de 500 mm, el peso de la carga no se verá afectado. Sin embargo, si el centro de carga es de 600 mm y el centro de carga estándar es de 500 mm, el peso de la carga disminuirá. Las carretillas elevadoras propulsadas por motor-, también conocidas como carretillas elevadoras de combustión interna, utilizan diésel, gasolina o gas licuado de petróleo como combustible y funcionan con un motor. Su capacidad de carga oscila entre 0,5 toneladas y 45 toneladas. Generalmente se clasifican como carretillas elevadoras de combustión interna contrapesadas, carretillas elevadoras para contenedores (de carga frontal- y carretillas elevadoras de carga lateral-. Las carretillas elevadoras generalmente se clasifican en tres tipos: carretillas elevadoras de contrapeso, carretillas elevadoras de contenedores (de carga frontal- y carretillas elevadoras de carga lateral-. Estos utilizan motores diésel como fuente de energía y tienen una capacidad de carga de 3,0 a 6,0 toneladas. Las horquillas están montadas en los lados del montacargas, lo que permite la carga lateral-directa de mercancías, por lo que se utilizan principalmente para levantar artículos largos y delgados, como palos de madera y barras de acero.
Si bien existen muchos tipos de carretillas elevadoras, todas se componen básicamente de cuatro partes principales: la unidad de potencia, el chasis, las piezas de trabajo y el sistema eléctrico. Las diferencias en la estructura y ubicación de instalación de estas cuatro partes dan como resultado diferentes tipos de montacargas.
Las carretillas elevadoras contrapesadas son el tipo más común de carretillas elevadoras. A continuación comentaremos la composición de cada pieza utilizando como ejemplo este tipo de carretilla elevadora.
01 Unidad de potencia
La unidad de potencia de una carretilla elevadora suministra energía a las piezas de trabajo de la carretilla elevadora para cargar y descargar mercancías y para el funcionamiento del chasis con ruedas. Generalmente se instala en la parte trasera del montacargas y también sirve como contrapeso.
Las carretillas elevadoras eléctricas utilizan baterías y motores de serie CC. Sus características de propulsión son las más cercanas a los requisitos de las características suaves de potencia constante y su rendimiento de tracción es superior al de los motores de combustión interna. Además, funciona de forma suave y silenciosa, no emite gases de escape, es fácil de mantener y sencillo de operar; Los costos operativos son bajos y la vida útil general del vehículo es larga. Las desventajas incluyen: la necesidad de cargar equipos, una inversión inicial elevada, un tiempo de carga prolongado (generalmente 7-8 horas, carga rápida 2-3 horas), un tiempo de trabajo continuo corto después de una sola carga y la susceptibilidad de la batería a golpes y vibraciones, lo que requiere superficies de carretera específicas. Debido a las limitaciones de capacidad de la batería, la potencia del motor eléctrico es baja, lo que resulta en una menor velocidad del vehículo y menor capacidad de ascenso. Por lo tanto, las carretillas elevadoras-a batería se utilizan principalmente en almacenes y talleres con pasillos estrechos, distancias de transporte cortas, buenas superficies de carreteras, pequeñas capacidades de elevación y donde no se requiere alta velocidad. En almacenes de productos inflamables o en lugares que requieran aire limpio sólo se pueden utilizar carretillas elevadoras alimentadas por batería. Las carretillas elevadoras alimentadas por baterías también se utilizan en almacenes frigoríficos donde es difícil arrancar los motores de combustión interna.
Las características mecánicas de los motores de combustión interna no cumplen con los requisitos de las características suaves de potencia constante de los motores primarios de las carretillas elevadoras; su potencia de salida aumenta al aumentar la velocidad. Por lo tanto, los motores de combustión interna deben estar equipados con transmisiones mecánicas, convertidores de par o dispositivos de transmisión hidráulica para aumentar el par de salida antes de poder utilizarlos. Las carretillas elevadoras de combustión interna, a diferencia de las carretillas elevadoras-que funcionan con baterías, tienen las siguientes ventajas principales: no necesitan equipos de carga, mayor tiempo de funcionamiento, mayor potencia, mayor capacidad de ascenso, menores requisitos de superficie de la carretera y menor inversión inicial. Con un método de transmisión adecuado, pueden lograr un rendimiento de tracción ideal. Las desventajas incluyen: ruido y vibración durante el funcionamiento, gases de escape, mantenimiento más frecuente, mayores costos operativos y una vida útil general más corta. Por tanto, las carretillas elevadoras de combustión interna son generalmente superiores. Para carretillas elevadoras con una capacidad de elevación media a alta, se prefieren las carretillas elevadoras de combustión interna.
Entre las carretillas elevadoras de combustión interna, los motores diésel son los más comunes, y casi todas las carretillas elevadoras con una capacidad de elevación de 3 toneladas o más utilizan motores diésel. Esto se debe a que los motores diésel consumen menos combustible. Sin embargo, los motores diésel son relativamente pesados, ruidosos y vibran más. Las carretillas elevadoras con menor capacidad de elevación pueden utilizar motores de gasolina, que son más pequeños y ligeros, pero consumen más combustible; la gasolina es cara y sus gases de escape contienen componentes más nocivos y son inflamables. En algunos países, también hay carretillas elevadoras que utilizan motores de gas licuado de petróleo (GLP), que tienen precios de combustible más bajos y producen menos gases de escape.
En los últimos años, el uso de motores de gas licuado de petróleo (GLP) como unidades de potencia en montacargas de combustión interna ha ido aumentando tanto a nivel nacional como internacional. Muchas son carretillas elevadoras de combustible dual-, capaces de utilizar gasolina, diésel o GLP como combustible. Alemania ha experimentado una tasa de crecimiento anual del 160 % en el uso de carretillas elevadoras de GLP, y la cifra también está aumentando en EE. UU. y Japón. Actualmente, existe una creciente protesta contra la contaminación de los gases de escape de los vehículos. Por ello, el uso de motores de GLP está cada vez más extendido en vehículos industriales propulsados por motores de combustión interna, incluidas las carretillas elevadoras. Esto se debe a que el uso de motores de GLP no sólo evita la contaminación del aire y reduce los riesgos ambientales, sino que también reduce el desgaste del motor y prolonga su vida útil. También reduce los costos de combustible.
02 Chasis
El chasis es el mecanismo de trabajo directo que soporta todo el peso de la mercancía y realiza tareas como recoger, levantar y apilar. Consiste en el dispositivo de trabajo que realiza directamente las operaciones de carga y descarga y el sistema de transmisión hidráulica que opera el dispositivo de trabajo. Según el diseño, la fabricación y las diferentes condiciones de trabajo, se presenta en diversas formas estructurales. Las horquillas son los componentes en forma de horquilla-que soportan directamente la mercancía. Se montan en el portahorquillas mediante ganchos y la distancia entre las dos horquillas se puede ajustar según las necesidades operativas y bloquear mediante un dispositivo de posicionamiento.
El carro portahorquillas es un componente estructural soldado a partir de placas de acero, que presenta un conjunto de rodillos. El mástil interior tiene en su lado interior carriles ranurados orientados verticalmente. El portahorquillas está conectado del mismo modo al mástil interior y sólo puede moverse verticalmente a lo largo de las vías del mástil exterior.
El mástil interior es una estructura de marco soldada a partir de dos secciones ranuradas que sirven como columnas y vigas. Su parte inferior se conecta al eje motriz de la carretilla elevadora (eje delantero). Con la ayuda de un cilindro hidráulico basculante, el mástil puede inclinarse en un cierto ángulo hacia adelante y hacia atrás. La inclinación hacia adelante facilita la carga y descarga, mientras que la inclinación hacia atrás evita que la mercancía de las horquillas se resbale cuando la carretilla elevadora está en movimiento.
El extremo inferior del cilindro hidráulico de elevación está en el travesaño exterior del mástil y el extremo superior se conecta al travesaño interior del mástil y a la rueda dentada. Un extremo de la cadena de elevación está conectado a la parte inferior del mástil exterior y el otro extremo pasa sobre la rueda dentada y se conecta al portahorquillas. Cuando se suministra aceite presurizado al cilindro hidráulico, el vástago del pistón se mueve hacia arriba a una velocidad v, lo que hace que la rueda dentada y el mástil interior se eleven a la misma velocidad v. Debido al principio de la polea móvil, la cadena tira del portahorquillas para que se eleve a una velocidad de 2v. Cuando el cilindro hidráulico alcanza el final de su carrera completa, el mástil interior está en la posición extrema por encima del mástil exterior y el portahorquillas está en la posición extrema por encima del mástil interior. Cuando se libera la presión del aceite, la mercancía o las horquillas y otros componentes descienden por su propio peso.
El sistema de dirección se utiliza para hacer que el montacargas se mueva en la dirección determinada por el conductor. Los sistemas de dirección de montacargas se pueden dividir en dos tipos según la energía requerida para la dirección: sistemas de dirección mecánica y sistemas de dirección asistida. El primero utiliza la energía física del conductor como energía de dirección y consta de tres partes: el mecanismo de dirección, el mecanismo de transmisión de la dirección y el mecanismo operativo. Este último es un dispositivo de dirección que utiliza tanto la energía física del conductor como la potencia del motor como energía de dirección. En circunstancias normales, el conductor sólo proporciona una pequeña parte de la energía necesaria para dirigir la carretilla elevadora; la mayor parte la proporciona el motor a través del dispositivo de asistencia a la dirección. Sin embargo, incluso si el dispositivo de asistencia a la dirección falla, el conductor generalmente aún debería poder realizar la tarea de dirección de forma independiente. Durante la operación del montacargas, la dirección y el desplazamiento se alternan con frecuencia; Para reducir la carga de trabajo del conductor, las carretillas elevadoras de combustión interna suelen emplear sistemas de dirección asistida. Los sistemas de dirección asistida comúnmente utilizados incluyen dirección asistida integral, dirección asistida semi-integral y dispositivos de asistencia de dirección. El sistema de frenado es el sistema que frena o detiene la carretilla elevadora. Consta de frenos y un mecanismo de transmisión de frenos.
Los sistemas de frenado se pueden clasificar en tres tipos según la fuente de energía de frenado: sistemas de frenado manual, sistemas de frenado asistido y sistemas de servofreno. El primero utiliza la energía física del conductor como energía de frenado; los sistemas de frenado asistido dependen enteramente de la energía potencial en forma de presión de aire o presión hidráulica convertida a partir de la potencia del motor; este último es una combinación de los dos primeros.
La composición, función y principio de funcionamiento del chasis del montacargas y otras partes son muy similares a los de los automóviles. Por lo tanto, debido a limitaciones de espacio, no se desarrollará contenido idéntico al de los automóviles, mientras que se introducirá contenido diferente al de los automóviles.
En una carretilla elevadora contrapesada, se ubica un contrapeso en la parte trasera para equilibrar el peso de la mercancía en la parte delantera. La unidad de potencia (motor de combustión interna) o batería del montacargas generalmente está ubicada en la parte trasera para proporcionar un equilibrio parcial.
03 Sección de trabajo
La sección de trabajo de la carretilla elevadora soporta directamente todo el peso de la mercancía y realiza tareas como recoger, levantar y apilar. Consta de dispositivos de trabajo que realizan directamente las operaciones de carga y descarga y un sistema de transmisión hidráulica que opera los dispositivos de trabajo. Por diseño, fabricación y diferentes condiciones de trabajo, presenta diversas formas estructurales.
Las horquillas son los componentes-en forma de horquilla que soportan directamente la mercancía. Se fijan al portahorquillas mediante ganchos. La distancia entre las dos horquillas se puede ajustar según las necesidades operativas y se bloquea mediante un dispositivo de posicionamiento.
El carro portahorquillas es un componente estructural soldado a partir de placas de acero, que presenta un conjunto de rodillos. El mástil interior tiene en su lado interior carriles ranurados orientados verticalmente. El portahorquillas está conectado del mismo modo al mástil interior y sólo puede moverse verticalmente a lo largo de las vías del mástil exterior.
El mástil interior es una estructura de marco soldada a partir de dos secciones ranuradas que sirven como columnas y vigas. Su parte inferior se conecta al eje motriz de la carretilla elevadora (eje delantero). Con la ayuda de un cilindro hidráulico basculante, el mástil puede inclinarse en un cierto ángulo tanto hacia adelante como hacia atrás. Inclinar el mástil hacia adelante facilita la carga y descarga, mientras que inclinarlo hacia atrás evita que la mercancía de las horquillas se resbale cuando la carretilla elevadora está en movimiento.
El extremo inferior del cilindro hidráulico de elevación está en el travesaño exterior del mástil y el extremo superior está conectado al travesaño interior del mástil y a la rueda dentada. Un extremo de la cadena de elevación está conectado a la parte inferior del mástil exterior y el otro extremo pasa sobre la rueda dentada y se conecta al portahorquillas. Cuando se suministra aceite presurizado al cilindro hidráulico, el vástago del pistón se mueve hacia arriba a una velocidad v, lo que hace que la rueda dentada y el mástil interior se eleven a la misma velocidad v. Debido al principio de las poleas móviles, la cadena tira del portahorquillas para que se eleve a una velocidad de 2v. Cuando el cilindro hidráulico alcanza su carrera completa, el mástil interior está en la posición extrema superior sobre el mástil exterior, y el portahorquillas está en la posición extrema superior sobre el mástil interior. Cuando se libera la presión del aceite, la mercancía o las horquillas y otros componentes descienden por su propio peso.
