Details

Выпускная квалификационная работа посвящена разработке и внедрению электропривода для дизельного вилочного погрузчика STILL RC 42-15 грузоподъёмностью 1,5 тонны. Объектом исследования является конструкция указанного погрузчика, а предметом исследования — электропривод, предназначенный для его модернизации. Цель работы заключается в проектировании электропривода на базе синхронного двигателя с постоянными магнитами, обеспечивающего сохранение заводских тягово-скоростных характеристик и автономную работу в течение восьмичасовой рабочей смены. Методологическую основу исследования составили анализ научно-технической литературы и нормативной документации, методы тягового и энергетического расчётов, сравнительный анализ типов электродвигателей и аккумуляторных батарей, а также технико-экономическое обоснование с использованием методики оценки совокупной стоимости владения. В ходе работы выполнен обзор современных тенденций электрификации складской техники, определены требуемые параметры силовой установки: мощность тягового двигателя 50 кВт, гидравлического двигателя 13 кВт, напряжение бортовой сети 48 В. Обоснован выбор синхронного двигателя с постоянными магнитами для тягового привода и асинхронного двигателя для гидравлической системы. Разработана система векторного управления с функцией рекуперативного торможения, позволяющая возвращать до 20 % энергии при торможении и опускании груза. Для обеспечения автономности выбрана литий-железо-фосфатная аккумуляторная батарея ёмкостью 500 А·ч, обладающая ресурсом более 4000 циклов и не требующая обслуживания. Предложена компоновка модернизированного погрузчика с размещением батареи в кормовой части на месте газовых баллонов и установкой тягового двигателя в передний моторный отсек с сохранением штатных точек крепления и заводских параметров устойчивости. Разработана схема силовых цепей и CAN-шины, интегрирующая тяговый контроллер, контроллер гидравлики, систему управления батареей и бортовой дисплей. Выполнена смета затрат на модернизацию, составившая 2 505 000 рублей, что ниже стоимости нового премиального погрузчика. Экономический анализ подтвердил снижение эксплуатационных расходов на топливо и обслуживание, обеспечивающее окупаемость инвестиций в течение трёх-пяти лет. Экологическая оценка показала отсутствие вредных выбросов, снижение уровня шума до 65 дБА и возможность полной утилизации батареи. Результаты работы могут быть применены при модернизации парка складской техники на предприятиях малого и среднего бизнеса, в логистических центрах и производственных цехах. Выводы исследования подтверждают техническую реализуемость, экономическую целесообразность и экологическую обоснованность предложенного проекта, который может быть осуществлён в условиях специализированного сервисного центра.

This final qualifying thesis focuses on the development and implementation of an electric drive for a STILL RC 42-15 diesel forklift with a lifting capacity of 1.5 tons. The research focus is on the forklifts design, and the subject of the study is an electric drive designed for its modernization. The goal of the thesis is to design an electric drive based on a permanent magnet synchronous motor that maintains factory-standard traction and speed characteristics and provides autonomous operation for an eight-hour work shift. The methodological basis of the study included an analysis of scientific and technical literature and regulatory documentation, traction and energy calculation methods, a comparative analysis of electric motor and battery types, and a feasibility study using a total cost of ownership (TCO) methodology. This study included a review of current trends in warehouse equipment electrification and the determination of the required powertrain parameters: 50 kW traction motor, 13 kW hydraulic motor, and 48 V on-board electrical system voltage. The selection of a permanent magnet synchronous motor for the traction drive and an asynchronous motor for the hydraulic system was justified. A vector control system with regenerative braking was developed, allowing for the recovery of up to 20% of energy during braking and lowering. To ensure autonomy, a 500 Ah lithium-iron-phosphate battery was selected, boasting a service life of over 4,000 cycles and requiring no maintenance. A proposed configuration for the upgraded forklift includes placing the battery in the rear section in place of the gas cylinders and installing the traction motor in the front engine compartment while maintaining the standard mounting points and factory stability parameters. A power circuit and CAN bus design was developed, integrating the traction controller, hydraulic controller, battery management system, and on-board display. The estimated cost for the upgrade was 2,505,000 rubles, which is lower than the cost of a new premium forklift. An economic analysis confirmed reduced operating costs for fuel and maintenance, ensuring a return on investment within three to five years. An environmental assessment revealed the absence of harmful emissions, a noise reduction to 65 dBA, and the possibility of fully recycling the battery. The results of this study can be applied to the modernization of warehouse equipment fleets at small and medium-sized businesses, logistics centers, and production facilities. The studys findings confirm the technical feasibility, economic feasibility, and environmental soundness of the proposed project, which can be implemented in a specialized service center.

• Введение
• 1. Обзор по теме исследования. Постановка задач
• 1.1. Основные направления развития электрифицированного транспорта
• 1.2. Обзор опыта применения электропривода в сфере транспортных средств
• 1.3. Постановка задач ВКР
• 2. Теоретические аспекты решения внедрение электропривода для вилочного погрузчика
• 2.1. Тенденции на рынке электропогрузчиков
• 2.2. Обзор современных электроприводов для вилочных погрузчиков
• 2.3. Сравнительный анализ эксплуатационных характеристик дизельных и электрических погрузчиков
• 3.Проектирование электропривода для вилочного погрузчика
• 3.1. Определение требований к электроприводу
• 3.2. Выбор типа электродвигателя и его характеристик
• 3.3. Системы управления электроприводом
• 3.4. Расчет энергетических параметров
• 4.Внедрение электропривода в конструкцию вилочного погрузчика
• 5.Техническое обоснование проекта модернизации перехода на электропривод
  • 5.1. Анализ затрат на модернизацию и эксплуатацию
• 5.2. Определение общих затрат на проведение модернизации установки электродвигателя
• 5.3. Экологические преимущества использования электрических погрузчиков
• Заключение
• Список литературы