叉车(forklift)又称铲车、叉式取货机,是物流领域最常用的具有装卸、搬运双重功能的机械。它以货叉作为主要的取货装置,依靠液压
起升机构升降货物,由轮胎式行驶系统实现货物的水平搬运。主要由动力系统、传动系统、转向系统、
汽车制动系统、行驶系统、起重系统等部分组成。
叉车的起源,最早可以追溯到1917年,
美国发明了世界上第一台单缸带有升降装置(前轮转向)的叉车。2023年10月18日,在第134届
第134届中国进出口商品交易会上,杭叉推出首台氢能源燃料电池集装箱正面吊叉车。叉车按照其动力形式可以分为:内燃式叉车、电动式叉车、 手动式叉车。叉车的主要技术参数有:额定起重量、载荷中心距、最大起升高度、门架倾角、最大行驶速度、最小转弯半径、最小离地间隙以及轴距、轮距等。
叉车除了使用货叉以外,还可以更换其他类型的取物装置以适应多种货物的装卸、搬运和堆垛作业要求。叉车在物流配送中心、建筑工地、农业、工厂等领域有着丰富的应用场景。
历史沿革
1917年,美国克拉克公司发明了世界上第一台单缸带有升降装置(前轮转向)的叉车。1932年,该公司又推出真正意义上的叉车(
前轮驱动,后轮转向),成为现代叉车的真正的维形和鼻祖。
第二次世界大战中,叉车被
美国军队广泛应用,用于在机场和港口装卸。
20世纪40年代,英国宝狮公司生产出了
欧洲第一辆电动三轮叉车,随后
瑞典也加入叉车研发的行列。
1953年,中国沈阳电工机械厂试制成功了第一台2t蓄电池搬运车。次年的1954年9月,沈阳电工机械厂试制成功了中国第一台1.5t平衡重式
蓄电池叉车。
1958年6月,大连机械制造一厂 (大连叉车厂前身)试制成功了中国第一台5t
内燃平衡重式叉车。
1959年7月,大连起重运输机械厂 (宝鸡铲车厂、宝鸡叉车厂前身)试制成功了1.5t
汽车电瓶叉车。1961年上海电工机械厂试制成功了0.75t蓄电池叉车。1962年
上海交通大学起重运输机专业与
抚顺市第二机械厂,设计试制成功了中国第一台2t蓄电池叉车。
1964年1月,由一机部
起重运输机械研究所负责设计、大连汽轮机厂试制中国第一台5t内燃液力传动叉车。1965年由一机部起重运输机械研究所负责设计、山西机器厂试制中国第一台1t内燃叉车。
1966年9月,江苏镇江矿山机械厂设计试制了中国第一台0.5t插腿式
内燃叉车,同年12月,宝鸡铲车与武汉水运工程学院合作,研制成功了中国第一台2t内燃叉车,并投入小批量生产,同年,合肥起重机运输机器厂研制成功了中国第一台3t内燃叉车。
1967年由一机部
起重运输机械研究所负责设计,山西机器厂试制成功中国第一套1吨叉车工作属具。
1969年,一机部起重运输机械研究所、解放军总后232部队与镇江矿山机械广联合设计,试制成功了中国第一台0.5t内燃叉车。同年,宝鸡铲车厂设计试制成功了中国第一台5t内燃侧面叉车。
70年代末至80年代,中国全行业进行了多次设计整合,开始引进
日本、
德国等
发达国家的叉车生产技术。如1985年杭州叉车厂与西德O\u0026K公司正式签订了叉车技术引进与合作生产合同。同年12月,湖南叉车总厂引进英国普勒班1~5t防爆叉车技术。合肥叉车总厂、宝鸡叉车制造公司联合引进日本东洋运输机株式会社(TCM)1~10t内燃平衡重式叉车制造技术。
1997年,德国Jungheinrich公司开始将三向交流马达技术应用于叉车,使叉车整体性能提高将近20%,维护成本大幅降低。
2016年,杭叉自推出首台新能源叉车,2023年,杭叉推出首台氢能源燃料电池集装箱正面吊叉车。
叉车的结构
叉车是一种复杂的运输机械,尽管各种叉车的性能不尽相同,但从总体上分析叉车主要是由动力系统、传动系统、转向系统、
汽车制动系统、行驶系统、起重系统电气辅助控制设备和液压系统八个部分组成。
动力系统
动力系统是叉车工作的能量源泉,主要包括
内燃机和
蓄电池等动力源以及将动力向外输出的连轴装置等。
传动系统
叉车车轮的行驶动力需经传动系统由动力系统传入,可采用
机械传动、液压传动等多种形式,传动系统主要包括
减速机、
差速器、半轴、驱动轮等主要部分,具有减速增矩、改变动力传递方向等功能。
转向系统
转向系统按照转向能源可以分为机械转向系统和动力转向系统两大类。机械转向系统完全依靠驾驶员的体能来操纵转向,克服转向阳
力矩:动力转向系统中,驾驶员通过控制源动机系统来完成方向改变的操作。按照作用原理不同,转向系统可以分为机械式转向、液压助力动力转向和全液压动力转向三种。
制动系统
制动是指行驶过程中对叉车施加阻力,用以消耗叉车动能,强制其减速以致完全停车,在停车后同时应防止其发生自由位移,以避免产生滑溜。具有制动功能的系统称之为制动系统,要求其具有足够的制动力,以保证在一定的车速下减少制动距离。叉车制动系统由制动器和制动操纵装置组成。一般包括两套独立的制动装置,即行车制动和停(驻)车制动。行车制动装置保证叉车在行驶过程中适当减速或停车。行车制动系统采用车轮制动器,每个驱动车轮都装有车轮制动器其操纵装置可分为机械式、液压式和气压式。停车制动装置保证叉车原地停驻并有助于在坡道上起步。目前在
电动叉车上均使用千型摩擦式制动器,包括鼓式、盘式和带式等几种。
行驶系统
行驶系统承受车辆本身和被装载货物的重力,以及作用在车上的其他外力,它以车轮支撑于路面并与转向系统配合完成车辆的行走,同时能够吸收振动,确保车辆正常行驶,行驶系统由
车架、悬挂装置以及车轮等部分组成。
起重系统
起重系统是通过起重装置完成装卸作业的执行机构,主要由门架、货叉等组成。
电气辅助控制设备
电气辅助控制设备包括控制仪表等电子类器件,用于显示叉车工作状态。
液压系统
液压系统用于提供动力,以完成装卸、堆垛等各种作业。
叉车属具
叉车属具,是与叉车货叉架之间采用挂装联接(或采用整体式安装)、利用来自叉车的
液压油或电源为动力源,通过其自身特定的机构,与叉车组合成一个动作整体,可以实现对各种各样货物的灵活自如、高效的作业。
根据作业对象、场合,结合属具本身的结构性能,可以把常见叉车属具分为纸卷夹、通用夹类、托盘作业类、无托盘作业类等多种。
纸卷夹是叉车属具中最具有代表性的产品之一,应用于与纸卷或类似圆卷状货物搬运有关的各个物流链环节,如纸卷生产、存放、运输、消耗的各个流程。采用两个夹臂对纸卷进行夹持,配合旋转动作,可以完成纸卷的水平、竖直位置轻松自如的变换,从而便捷快速地搬运、堆垛。根据一些特定场合要求纸卷紧密堆垛、准确对位的情况,可采用摆动框架式纸卷夹来完成。
不同种类纸卷,如按照用途分为:包装类(箱板纸、瓦楞、
白卡等),文化印刷类(双胶纸、书刊印刷纸、铜板纸、
新闻纸等),生活用纸类,特种纸等。如何在纸卷搬运、堆垛等物流环节中最大限度地降低破损,可以有一系列的装置可供选择,如:各种特殊夹板、各种夹持力调节装置(机械式多档可调、电子式多档可调、液压自动式、智能自适应式等)、夹紧力测试读出装置、旋转角度控制装置、叉车门架倾斜角度控制装置、分离夹臂式
调节阀及其它可加装在叉车上的各种装置。通用夹类通常以挂装型式与叉车货叉架联接,通过叉车提供的
液压油作为动力源驱动左右两个夹臂横向地、同步分开或夹紧,夹持并保持住货物来实现搬运,另外,侧移动作则可实现快速对位,而旋转动作能够对货物进行可靠、快速的翻转操作,提高作业效率。
根据框架侧移式、旋转式的区别,可分为侧移式夹类、旋转式夹类。而针对不同的作业对象,分别有不同的夹臂结构、接触面型式,则可以分为软包夹(纸浆包夹)、多用夹、烟叶箱夹、叉夹、砖块夹、桶夹、两用叉夹等等。
通用夹类左右夹臂通过
滑动摩擦介质如塑料支承滑条等与背面的框架滑槽构成滑动摩擦副,而夹紧,分开、左右横移对位两对液压动作,如果配置专门集成式
调节阀,即:一对来自叉车
液压油输入控制阀时,经过控制阀中的液压回路分配,到达分别与左右夹臂相连的一对油缸的有杆腔,产生横向往复伸缩运动,从而带动左右夹臂实现相向合拢、或反向分开的动作,而在来自叉车另一对液压油输入控制阀时,则产生同步左右侧移的动作。
托盘作业类属具包含有多种型式,如:
侧移器、调距叉,以及进行多托盘搬运的双侧移器、多托盘叉(如:单双托盘叉)、载荷稳定器等。
侧移器是最常见、结构最为简单的属具装置,常见有挂装式、整体式两类。在仓库货架、运输工具等进行货物的取出、放入操作时,尤其是货物位置较高、堆垛紧密的情况下,司机在叉车靠近货物时的目测判断来对位时存在少量偏差,通过在叉车上加装一个可以进行左右侧移对位的装置即侧移器,则可快速、便捷地通过横向少量的移动来补偿偏差,准确对位。调距叉可以让叉车驾驶员不必离开座位、通过叉车多路阀的操纵供油,快速便捷地进行左右货叉的同步分开、拢合操作,从而能够对多种尺寸的托盘进行高效、准确的叉持作业。
无托盘作业类属具主要有推拉器类、纸箱夹或
白色家电夹类。
叉车的分类
按照动力形式
内燃式叉车
内燃叉车,所指的是叉车采用
柴油、汽油等作为动力,与
电动叉车不同,从而内燃叉车动力也较强。内燃叉车主要分为普通内燃叉车、重型叉车、集装箱叉车和侧面叉车。
普通内燃叉车的载荷能力是1.2~8.0吨,作业通道宽度一般为3.5~5.0米。普通内燃叉车适用性广,没有场所要求,且不易受恶劣环境影响。
重型叉车,一般是货物较重时候会用到,所以它是采用柴油发动机作为动力。重型叉车的承载能力是10.0~52.0吨,用于码头、钢铁等行业的户外作业。
集装箱叉车,顾名思义,就是专门用于集装箱的装卸搬运,主要用在港口码头或集装箱堆场等。它的承载能力是8.0~45.0吨。
侧面叉车,指的是叉车直接从侧面叉取货物的能力。在所有叉车中比较有特色,俗称横着走,主要用来取木条和钢筋等长条形货物,其承载能力3.0~6.0吨。侧面叉车纵向尺寸长、横向尺寸短,主要用于价格昂贵的超长、高危物资的
航运作业。
电动式叉车
电动式叉车是以
蓄电池 (
汽车电瓶) 或
交流电为动力的车辆。与内燃式叉车相比,电动式叉车具有结构简单、操作方便、起步平稳、污染小、噪声小的特点,其不足之处是受蓄电池容量的限制,其驱动功率和起重量都较小,作业速度低,对路面要求高,另外对于蓄电池叉车还需要专门的充电设施。
电动叉车为了保障电动叉车的动力,日常的充电一般达8个小时,它的承载能力是1.0~8.0吨。低碳无污染的电动叉车,被广泛用于室内操作,如仓储中心、物流中心、配送中心等,适用行业也比较广泛。
混合动力叉车
混合动力叉车在工作的过程中需要通过
发动机、电动机和电池3个系统来提供动能,偶尔叉车会处于低速工作状态,此时电池组就会优先对电动机进行驱动,当电池组的电量不足时则发动机会对电池组进行蓄电,这样能够保证叉车无论在加速还是低速的工作状态中都能提高发动机的效率,从源头上减少废气排放,起到了保护环境的作用。
手动式叉车
手动油压叉车主要靠操作人员提供动力,起重量比较低,但操作灵活,维护方便。
按照用途分类
通用叉车
适合多种类型的货物搬运或者装卸作业,使用范围广,灵活性好。
专用叉车
根据具体操作对象的性质设计的专用叉车,如堆垛式叉车、集装箱叉车、箱内作业叉车。采用专用叉车可以大幅度地提高效率,但通用性比较差。
仓储叉车
仓储叉车主要是为仓库内货物搬运而设计的叉车。除了少数仓储叉车(如手动托盘叉车)是采用人力驱动的,其他都是以电动机驱动的,因其车体紧凑、移动灵活、自重轻和环保性能好而在仓储业得到普遍应用。仓储叉车主要包括
搬运车、堆垛车、
前移式叉车、电动拣选车、
电动牵引车等。
基本参数
额定起重量
额定起重量是指门架处于垂直位置,货物重心位于载荷中心距范围以内时,允许叉车举起的最大货物质量,单位为吨 (t)。
载荷中心距
载荷中心距是指叉车在确保纵向稳定时,设计规定的额定起重量的标准货物重心到货又垂直段前臂之间的距离,单位是毫米 (mm),叉车的额定起重量和载荷中心距是两个相互关联的技术参数,载荷中心距是由叉车稳定性决定的,起重量不同的叉车其载荷中心距可以不同。在实际作业时,为了便于评价和选用叉车,按不同的额定起重重量,规定了相应的载荷中心距值。如果货物的重心超出了载荷中心距,为了保证叉车的稳定性,叉车的最大起重量需要减小。货物重心超出载荷中心距越远,最大起重量越小。额定起重量还与货物的起升高度有关,货物起升越高,额定起重量就越小。
最大起升高度
是指叉车在平坦坚实的路面上,在满载、门架直立条件下,将货物提升到最高位置时,货叉水平段的上表面距地面的垂直距离。般港口叉车的最大起升高度可以达到4m,若采用多节门架结合多级油缸可以进一步提升最大起升高度,甚至可以达到 20m,但同时会增加叉车的外形尺寸和自重,并降低允许起重量和稳定性。
最大起升速度
最大起升速度是指在满载、门架垂直的条件下货物起升的最大速度。叉车的最大起升速度直接影响叉车的作业效率,提高叉车的起升速度是国内外叉车制造业技术改进的共同趋势。一般大起升重量叉车的最大起升速度都小于中小型叉车,同等起升重量的电动式叉车的最大起升速度低于内燃式叉车,主要是受蓄电池容量和电机功率的限制。货物下降速度一般都大于起升速度。
门架倾角
门架倾角是指叉车在平坦、坚实的路面上,无载条件下门架相对垂直位置向前或向后的最大倾角,分别称为门架前倾角和门架后倾角。门架前倾的目的是便于货又取货,门架后倾的目的是防止叉车载货行驶时货物从货叉上滑落。一般叉车门架的前倾角和后倾角分别为 6°和 12°。
最大行驶速度
提高行驶速度对提高叉车的作业效率有很大影响。对于起重量为1T的
内燃叉车,其满载时最低行驶速度不少于17m/min。
最小转弯半径
当叉车在无载低速行驶、打满方向盘转弯时,车体最外侧和最内侧至转弯中心的最小距离,分别称为最小外侧转弯半径Rmin外和最小内侧转弯半径rmin内。最小外侧转弯半径愈小,则叉车转弯时需要的地面面积愈小,机动性愈好。
最小离地间隙
最小离地间隙是指车轮以外,车体上固定的最低点至地面的距离,它表示叉车无碰撞地越过地面凸起障碍物的能力。最小离地间隙愈大,则叉车的通过性愈高。
轴距及轮距
叉车轴距是指叉车前后桥中心线的水平距离。轮距是指同一轴上左右轮中心的距离。增大轴距、有利于叉车的纵向稳定性,但使车身长度增加,最小转弯半径增大。增大轮距,有利于叉车的横向稳定性,但会使车身总宽和最小转弯半径增加。
直角通道最小宽度
直角通道最小宽度是指供叉车往返行驶的成直角
相交的通道的最小宽度。以mm表示。一般直角通道最小宽度愈小,性能愈好。
堆垛通道最小宽度
堆垛通道最小宽度是叉车在正常作业时,通道的最小宽度。
主要特点
通用性
叉车在物流的各个领域都有所应用,如仓库、车站、码头和港口都要应用叉车进行作业。如果叉车与托盘配合,它的应用范围会更广,同时可以提高作业的效率。
机械化程度高
叉车是装卸和搬运—体化的设备,它将装卸和搬运两种作业合二为一,作业的效率高。
机动灵活性好
叉车外形尺寸小,轮距较小,这样叉车的转弯半径很小,能在作业区域内任意调动,机动灵活性好,在许多机具难以使用的领域都可以采用叉车。
标准规范
乘驾式平衡重式叉车
JB/T 2391-2017中规定了额定起重量为500~10 000 kg 乘驾式平衡重式叉车的基本参数、技术要求、试验方法、检验规则、标志、随行文件、运输和贮存等,适用于控制方式为乘驾式额定起重量为500~10 000 kg 的平衡重式叉车,步驾式平衡重式叉车可参照执行。
蓄电池前移式叉车
JB/T 3244-2005规定了额定起重量为500~5000kg前移式叉车的基本参数、技术要求、试验方法、检验规则、标志、运输、贮存和质量保证期。
手动插腿式液压叉车
JB/T3299-2012规定了手动插腿式液压叉车的基本参数、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存。
插腿式叉车
JB/T 3340-2005规定了额定起重量为500~3000kg蓄电池插腿式叉车的基本参数、技术要求、试验方法、检验规则、标志、运输、贮存和质量保证期。
侧面式叉车
JB/T 9012-2011规定了侧面式叉车的型号、基本参数、技术要求和试验方法,适合额定起重量为10t以下(含10t)的侧面式叉车。
应用领域
工业搬运车辆广泛应用于港口、车站、机场、货场、工厂车间、仓库、流通中心和配送中心等,在船舱、车厢和集装箱内进行
覆盆货物的装卸、搬运作业,是托盘运输、集装箱运输中必不可少的设备。叉车在企业的物流系统中扮演着重要的角色,是物料搬运设备中的主力军。广泛应用于车站、港口、机场、工厂、仓库等
国民经济中的各个部门。
物流
叉车是物流领域中应用最广泛的
装卸搬运设备。叉车的前部装置装有标准货叉,可以自由地插入托盘取货和放货,依靠液压
起升机构升降货物,由轮胎式行驶系统实现货物的水平搬运。叉车除了使用货又以外,通过配备其他取物装置后,还能用于散货和多种规格品种货物的装卸作业。
农业
农用叉车由
发动机、车架、驾驶室、升降系统、操纵机构、叉臂、轮胎等组成。发动机通常采用柴油机,可以提供足够的动力; 车架主要支撑整个叉车的结构,提供足够的稳定性和强度;升降系统通常由
液压缸驱动,用于升降负载物品;操纵机构涵盖了操纵叉车的方向、速度和其他参数的部件;叉臂是支撑负载物品的重要部分,通常采用
高强度钢板制作,农用叉车的叉臂通常更长、更坚固,以适应大量的负载;轮胎采用高强度橡胶轮胎, 具有良好的抗摩擦性和耐磨性。农用叉车由于载重大,农田地面不平坦,应采用较大的、高弹性的轮胎。
建筑业
根据施工现场水平运输的特点,采用多种新型机械达到不断提高工效与节能环保的目的。具体措施是以新型多功能环保电动运输叉车代替人工运输的模式,以环保节能型电动
清扫车代替清洁工手工清洁的方法,实现节能降排、减少施工现场作业人员的重复工作、提高工作效率的可持续施工作业目标.经实践,社会效益与经济效益显著,具有一定的推广应用价值。
厂区
在厂区内,叉车是重要的物料搬运设备,主要可以用于装卸货物,包括原材料、半成品和成品等。叉车操作员可以根据货物的尺寸和重量选择合适的叉车类型和尺寸,确保货物能够安全、高效地装卸。可以用于堆垛和移动货物,特别是在仓库和生产线中。通过使用叉车,操作员可以快速、准确地移动货物,并根据需要重新组织和调整货物的位置和排列,也可以用于工厂内部和不同工厂之间的
货物运输。通过使用叉车,操作员可以快速、准确地运输货物,并确保货物的安全和完整性。叉车还可以用于仓库中的货物搬运、堆垛和清点等工作,提高仓库管理的效率和准确性。
市场状况
生产企业与品牌现状
中国国各类叉车批量生产企业已超过200余家,除满足国内市场的需求外,还有部分出口国外,供应海外市场。国内市场的叉车品牌,既有本土的国产品牌,如:合力、杭叉、
中国龙工、柳工等;又有进口品牌,如:
林德集团(
德国)、
三菱集团(
日本)、
丰田汽车(日本)等;还有一批合资品牌,如:TCM(安徽)、
斗山工程机械(中国)有限公司、
小松等。近些年世界排名前列的叉车品牌纷纷在中国开辟市场,可见中国叉车市场的潜力是巨大的。
保有量及产销量现状
据相关数据统计,截至2014年底国内叉车的保有量在200万台左右,基数比较庞大。从2012年开始,叉车产量的增速有所放缓,但仍然保持着每年28万台的总产量,其中
电动叉车的产销比例有明显的增长。
市场需求
尽管近几年叉车的销量增速有所放缓,但并不代表市场对叉车的需求在减弱。叉车的销量与其现有保有量、企业生产量以及全社会物流总额增速息息相关。在我国物流业蓬勃发展的今天,市场对叉车的需求有增无减,尤其是对节能环保的电动叉车需求更大。
发展趋势
5G与叉车结合
随着中国5G 时代的到来,叉车又走向智能化迈进了一大步,有一种基于5G的剪叉车
无线遥控装置,如果将此新型技术与电动
智能叉车有机结合在一起,可使叉车实现无人驾驶;若再和AGV叉车进行结合,使用者只需在安全区域内对叉车发出指令,叉车就能实现全程自动化。
叉车与无人仓储结合
随着信息化时代的到来,无人智能仓储逐步发展起来,而这一技术将会成为未来物流设备发展的主流理念。但是,无人仓储的子系统和技术尚存在问题,像人机协同技术、集群处理、设备和系统的异常响应等都需要处理。5G 与AGV叉车的结合构成了云叉车,推动了物流仓储自动化、智能化建设,将AGV 运用到叉车,成立AMS 自动化管理系统、AGV 的硬件设备和管理系统(NDC),构建起全流程的
物流管理体系,实现对仓储货物的动态监控,实现了物流运输的可追溯化、可视化管理。中国内的叉装机是基于装载机和大吨位叉车演化合并后的产物,若对叉装机也进行云叉车式处理,无人仓储的搬运量则会成倍的增加。可见,5G 物联网技术的应用实现了整个物流的信息化、透明化,智能化。
叉车与视觉结合
5G无人
智能叉车与视觉的结合,可以更好地应用于各大工作环境,5G加上视觉再配合上
边缘计算形成互补,辅助了无人驾驶,使整体的智能化提高。由于现有的磁条导航、
激光导航都有一定局限性,而视觉导航是通过
动态规划路线的方式,减少了项目在实施的过程中遇到的一些问题,故视觉导航是未来导航的发展趋势。
智能性
随着科技的进步,工业场景越来越多样化,对智能化要求也越来越高,叉车开始向智能化发展,电动智能叉车已成功研发,工人只需在安全区域进行遥控即可进行控制。