Estrutura da empilhadeira e princípio de funcionamento
Este tópico discutirá o princípio de funcionamento das empilhadeiras. Com base no "Manual de Segurança de Empilhadeiras" publicado pela Taylor, um-fabricante de empilhadeiras pesadas nos Estados Unidos:
A maioria das empilhadeiras são empilhadeiras contrabalançadas, como uma gangorra, portanto, primeiro é necessário encontrar o centro de gravidade da carga. Este centro de gravidade é denominado centro de carga e seu comprimento é metade do comprimento do palete. Por exemplo, se as dimensões do palete forem comprimento (d) 1.000 mm e largura (w) 1.200 mm, o centro de carga será 500 mm.
O centro de carga de uma empilhadeira geralmente é de 500 mm ou 600 mm, portanto, para saber o centro de carga padrão de uma empilhadeira, você deve encontrá-lo na folha de especificações ou no desenho da empilhadeira. A tonelagem da empilhadeira refere-se ao valor máximo de carga da empilhadeira para carga, descarga e movimentação de mercadorias, projetada com base na resistência estrutural de cada peça, na pressão do sistema hidráulico e na estabilidade. A estabilidade de uma empilhadeira contrabalançada baseia-se simplesmente no princípio da alavanca (gangorra). Sob condições críticas, quando uma pequena força é aplicada no lado da carga, a empilhadeira irá girar para frente. No projeto de veículos, normalmente é definido um fator de segurança de 1,4 para garantir a operação segura de empilhadeiras. As curvas de carga mostram a relação entre a carga admissível e o centro de carga; operar dentro da faixa de valores da curva de carga pode evitar acidentes. O centro de carga afeta diretamente o peso da carga. Um centro de carga mais curto que o centro de carga padrão não afeta o peso da carga, mas um centro de carga mais longo que o centro de carga padrão reduz o peso da carga.
Por exemplo, se o centro de carga de uma carga for 400 mm, mas o centro de carga padrão for 500 mm, o peso da carga não será afetado. No entanto, se o centro de carga for 600 mm e o centro de carga padrão for 500 mm, o peso da carga diminuirá. Empilhadeiras-motorizadas, também conhecidas como empilhadeiras de combustão interna, usam diesel, gasolina ou gás liquefeito de petróleo como combustível e são movidas por um motor. Sua capacidade de carga varia de 0,5 toneladas a 45 toneladas. Geralmente são classificadas como empilhadeiras de combustão interna contrabalançadas, empilhadeiras de contêineres (carregamento-frontal) e empilhadeiras-de carregamento lateral. As empilhadeiras são geralmente classificadas em três tipos: empilhadeiras de contrapeso, empilhadeiras de contêineres (carregamento-frontal) e empilhadeiras de carregamento-lateral. Estes utilizam motores diesel como fonte de energia e têm capacidade de carga de 3,0 a 6,0 toneladas. Os garfos são montados nas laterais da empilhadeira, permitindo o carregamento lateral-direto de mercadorias, sendo usados principalmente para levantar itens longos e finos, como varas de madeira e barras de aço.
Embora existam muitos tipos de empilhadeiras, todas elas são basicamente compostas por quatro partes principais: a unidade de potência, o chassi, as peças de trabalho e o sistema elétrico. As diferenças na estrutura e no local de instalação dessas quatro peças resultam em diferentes tipos de empilhadeiras.
As empilhadeiras contrabalançadas são o tipo mais comum de empilhadeira. Discutiremos agora a composição de cada peça usando este tipo de empilhadeira como exemplo.
01 Unidade de Energia
A unidade de potência de uma empilhadeira fornece energia às peças de trabalho da empilhadeira para carga e descarga de mercadorias e para a operação do chassi com rodas. Geralmente é instalado na parte traseira da empilhadeira e também serve como contrapeso.
Empilhadeiras elétricas usam baterias e motores da série DC. Suas características de tração estão mais próximas dos requisitos de características suaves de potência constante e seu desempenho de tração é superior ao dos motores de combustão interna. Além disso, funciona de forma suave e silenciosa, não emite gases de escape, é de fácil manutenção e simples de operar; os custos operacionais são baixos e a vida útil geral do veículo é longa. As desvantagens incluem: a necessidade de equipamento de carregamento, alto investimento inicial, longo tempo de carregamento (geralmente 7-8 horas, carregamento rápido 2-3 horas), curto tempo de trabalho contínuo após uma única carga e a suscetibilidade da bateria a choques e vibrações, exigindo superfícies de estrada específicas. Devido às limitações de capacidade da bateria, a potência do motor elétrico é baixa, resultando em menor velocidade do veículo e menor capacidade de subida. Portanto, as empilhadeiras movidas a bateria são usadas principalmente em armazéns e oficinas com corredores estreitos, distâncias de transporte curtas, boas superfícies de estradas, pequenas capacidades de elevação e onde alta velocidade não é necessária. Somente empilhadeiras movidas a bateria podem ser usadas em armazéns de produtos inflamáveis ou locais que requeiram ar limpo. Empilhadeiras movidas a bateria também são usadas em armazéns frigoríficos onde os motores de combustão interna são difíceis de dar partida.
As características mecânicas dos motores de combustão interna não atendem aos requisitos para as características suaves de potência constante dos motores principais das empilhadeiras; sua potência de saída aumenta com o aumento da velocidade. Portanto, os motores de combustão interna devem ser equipados com transmissões mecânicas, conversores de torque ou dispositivos de transmissão hidráulica para aumentar o torque de saída antes que possam ser usados. As empilhadeiras de combustão interna, diferentemente das empilhadeiras movidas a bateria, têm as seguintes vantagens principais: não há necessidade de equipamento de carregamento, maior tempo de operação, maior potência, maior capacidade de subida, menores requisitos de superfície da estrada e menor investimento inicial. Com um método de transmissão adequado, eles podem alcançar um desempenho de tração ideal. As desvantagens incluem: ruído e vibração durante a operação, gases de escape, manutenção mais frequente, custos operacionais mais elevados e vida útil geral mais curta. Portanto, as empilhadeiras de combustão interna são geralmente superiores. Para empilhadeiras com capacidade de elevação média a alta, são preferidas as empilhadeiras de combustão interna.
Entre as empilhadeiras de combustão interna, os motores diesel são os mais comuns, sendo que quase todas as empilhadeiras com capacidade de elevação de 3 toneladas ou mais utilizam motores diesel. Isso ocorre porque os motores diesel consomem menos combustível. No entanto, os motores diesel são relativamente pesados, barulhentos e vibram mais. Empilhadeiras com capacidade de elevação menor podem utilizar motores a gasolina, que são menores e mais leves, mas consomem mais combustível; a gasolina é cara e seu escapamento contém componentes mais nocivos e é inflamável. Em alguns países, também existem empilhadeiras que utilizam motores a gás liquefeito de petróleo (GLP), que têm preços de combustível mais baixos e produzem menos gases de escape.
Nos últimos anos, o uso de motores a gás liquefeito de petróleo (GLP) como unidades de potência em empilhadeiras de combustão interna tem aumentado tanto no mercado interno quanto no internacional. Muitas são empilhadeiras bicombustíveis, capazes de usar gasolina, diesel ou GLP como combustível. A Alemanha registou uma taxa de crescimento anual de 160% na utilização de empilhadores a GPL, e o número também está a aumentar nos EUA e no Japão. Atualmente, há um protesto crescente contra a poluição pelos gases de escape dos veículos. Portanto, o uso de motores a GLP está se tornando mais difundido em veículos industriais movidos por motores de combustão interna, incluindo empilhadeiras. Isto porque a utilização de motores a GPL não só evita a poluição do ar e reduz os riscos ambientais, mas também reduz o desgaste do motor e prolonga a sua vida útil. Também reduz os custos de combustível.
02 Chassi
O chassi é o mecanismo de trabalho direto que suporta todo o peso da mercadoria e realiza tarefas como coleta, levantamento e empilhamento. É composto pelo dispositivo de trabalho que realiza diretamente as operações de carga e descarga e pelo sistema de transmissão hidráulica que opera o dispositivo de trabalho. Com base no projeto, na fabricação e nas diversas condições de trabalho, ele vem em várias formas estruturais. Os garfos são os componentes-em forma de garfo que suportam diretamente as mercadorias. São montados no porta-garfos através de ganchos, e a distância entre os dois garfos pode ser ajustada de acordo com as necessidades operacionais e travada por um dispositivo de posicionamento.
O porta-garfos é um componente estrutural soldado a partir de chapas de aço, apresentando um conjunto de rolos. O mastro interno possui trilhos ranhurados orientados verticalmente em seu lado interno. O porta-garfos é conectado ao mastro interno da mesma maneira e só pode se mover verticalmente ao longo dos trilhos do mastro externo.
O mastro interno é uma estrutura soldada a partir de duas seções ranhuradas que servem como colunas e vigas. Sua parte inferior se conecta ao eixo motriz da empilhadeira (eixo dianteiro). Com a ajuda de um cilindro hidráulico basculante, o mastro pode inclinar-se num determinado ângulo nas direções para frente e para trás. A inclinação para frente facilita a carga e descarga, enquanto a inclinação para trás evita que as mercadorias nos garfos escorreguem quando a empilhadeira está em movimento.
A extremidade inferior do cilindro hidráulico de elevação está na viga transversal externa do mastro e a extremidade superior se conecta à viga transversal interna do mastro e à roda dentada. Uma extremidade da corrente de elevação está conectada à parte inferior do mastro externo e a outra extremidade passa sobre a roda dentada e se conecta ao porta-garfos. Quando óleo pressurizado é fornecido ao cilindro hidráulico, a haste do pistão se move para cima a uma velocidade v, fazendo com que a roda dentada e o mastro interno subam na mesma velocidade v. Devido ao princípio da polia móvel, a corrente puxa o porta-garfo para subir a uma velocidade de 2v. Quando o cilindro hidráulico atinge o final do seu curso completo, o mastro interno está na posição extrema acima do mastro externo e o porta-garfos está na posição extrema acima do mastro interno. Quando a pressão do óleo é liberada, as mercadorias ou garfos e outros componentes descem sob seu próprio peso.
O sistema de direção é utilizado para fazer a empilhadeira se mover na direção determinada pelo motorista. Os sistemas de direção de empilhadeiras podem ser divididos em dois tipos de acordo com a energia necessária para a direção: sistemas de direção mecânica e sistemas de direção hidráulica. O primeiro utiliza a energia física do motorista como energia de direção e consiste em três partes: a caixa de direção, o mecanismo de transmissão da direção e o mecanismo operacional. Este último é um dispositivo de direção que utiliza tanto a energia física do motorista quanto a potência do motor como energia de direção. Em circunstâncias normais, apenas uma pequena parte da energia necessária para a direção da empilhadeira é fornecida pelo condutor; a maior parte é fornecida pelo motor através do dispositivo de assistência à direção. No entanto, mesmo que o dispositivo de assistência à direção falhe, o motorista geralmente ainda deverá ser capaz de realizar a tarefa de direção de forma independente. Durante a operação da empilhadeira, a direção e o deslocamento são frequentemente alternados; para reduzir a carga de trabalho do motorista, as empilhadeiras de combustão interna geralmente empregam sistemas de direção hidráulica. Os sistemas de direção hidráulica comumente usados incluem direção hidráulica integral, direção hidráulica semi{7}}integral e dispositivos de assistência de direção. O sistema de freio é o sistema que desacelera ou para a empilhadeira. Consiste em freios e um mecanismo de transmissão de freio.
Os sistemas de frenagem podem ser classificados em três tipos de acordo com a fonte de energia de frenagem: sistemas de frenagem manual, sistemas de frenagem assistida e sistemas de servofrenagem. O primeiro utiliza a energia física do motorista como energia de frenagem; os sistemas de travagem assistida dependem inteiramente da energia potencial sob a forma de pressão de ar ou pressão hidráulica convertida da potência do motor; o último é uma combinação dos dois primeiros.
A composição, função e princípio de funcionamento do chassi da empilhadeira e outras peças são muito semelhantes aos dos automóveis. Portanto, por limitações de espaço, não serão elaborados conteúdos idênticos aos de automóveis, mas serão introduzidos conteúdos diferentes dos de automóveis.
Em uma empilhadeira de contrapeso, um contrapeso está localizado na parte traseira para equilibrar o peso da mercadoria na frente. A unidade de potência (motor de combustão interna) ou bateria da empilhadeira geralmente está localizada na parte traseira para proporcionar equilíbrio parcial.
03 Seção de Trabalho
A seção de trabalho da empilhadeira suporta diretamente todo o peso da mercadoria e executa tarefas como coleta, elevação e empilhamento. É composto pelos dispositivos de trabalho que realizam diretamente as operações de carga e descarga e por um sistema de transmissão hidráulica que opera os dispositivos de trabalho. Devido ao projeto, fabricação e diferentes condições de trabalho, possui diversas formas estruturais.
Os garfos são os componentes-em formato de garfo que carregam diretamente as mercadorias. Eles são montados no porta-garfos através de ganchos. A distância entre os dois garfos pode ser ajustada de acordo com as necessidades operacionais e é travada por um dispositivo de posicionamento.
O porta-garfos é um componente estrutural soldado a partir de chapas de aço, apresentando um conjunto de rolos. O mastro interno possui trilhos ranhurados orientados verticalmente em seu lado interno. O porta-garfos é conectado ao mastro interno da mesma maneira e só pode se mover verticalmente ao longo dos trilhos do mastro externo.
O mastro interno é uma estrutura soldada a partir de duas seções ranhuradas que servem como colunas e vigas. Sua parte inferior se conecta ao eixo motriz da empilhadeira (eixo dianteiro). Com a ajuda de um cilindro hidráulico inclinável, o mastro pode inclinar-se em um determinado ângulo tanto para frente quanto para trás. Inclinar o mastro para frente facilita a carga e descarga, enquanto incliná-lo para trás evita que as mercadorias nos garfos escorreguem quando a empilhadeira está em movimento.
A extremidade inferior do cilindro hidráulico de elevação está na viga transversal externa do mastro e a extremidade superior está conectada à viga transversal interna do mastro e à roda dentada. Uma extremidade da corrente de elevação está conectada à parte inferior do mastro externo e a outra extremidade passa sobre a roda dentada e se conecta ao porta-garfos. Quando óleo pressurizado é fornecido ao cilindro hidráulico, a haste do pistão se move para cima a uma velocidade v, fazendo com que a roda dentada e o mastro interno subam na mesma velocidade v. Devido ao princípio das polias móveis, a corrente puxa o porta-garfo para subir a uma velocidade de 2v. Quando o cilindro hidráulico atinge seu curso completo, o mastro interno está na posição extrema superior acima do mastro externo e o porta-garfos está na posição extrema superior acima do mastro interno. Quando a pressão do óleo é liberada, as mercadorias ou garfos e outros componentes descem sob seu próprio peso.
