在叉車上加裝稱重系統的方案探討

為了最大限度節省時間，提高工作效率，可在叉車上加裝稱重系統，使叉車具備搬運和稱重2個功能。這種稱重系統主要包括傳感器、數據處理模塊、顯示儀表和導線等。稱重系統的精度一般在0.3％～0.5％左右，它與數據處理模塊、儀表和傳感器的精度以及導線的抗干擾能力有關，其中傳感器的精度一般都比較穩定，大都在0.3％以內。現將幾種稱重系統方案特點介紹如下。

1 鏈條上加裝拉力傳感器

在鏈條上加裝拉力傳感器的稱重系統結構如圖1所示。其具體方法是在叉車2根鏈條與掛鏈板之間各增加1個S型拉力傳感器，通過采集鏈條給傳感器的拉力信號來獲取載荷信息。該系統的優點是安裝方便，成本低廉，不影響叉車本身的承載性能；其缺點是滑架在起升和下降過程中與內門架之間會產生摩擦力，且因受載荷質量、載荷位置、滾輪間隙、門架立柱平面度和液壓缸泄漏量等因素影響較大，導致數據處理模塊數據采集不穩定，不能保證系統稱重精度，其稱重誤差甚至超過10％。

2 貨叉架上加裝傳感器

(1)壓力傳感器

為了避免滑架與內門架之間摩擦力的影響過大，我們決定將貨叉架上橫梁改為活動梁，并增加一根支撐梁，以便安裝壓力傳感器。其具體方案如下：先將貨叉架上橫梁兩端斷開，使用轉軸來定位，使之成為活動梁能繞轉軸轉動。然后再在活動梁下方增加1根支撐梁，上面布置2個壓力傳感器。當貨叉承載時，活動梁受力產生微量轉動，可通過觸頭將壓力傳遞到傳感器，最終完成數據采集。改進后貨叉架結構如圖2所示。

該方案優點是：傳感器直接受力，避免了第一種方案的摩擦力問題，測量數據也較穩定，稱重誤差可控制在0.5％以內，成本也相差不大，還不會影響叉車本身的承載性能；其缺點是：當貨物在貨叉上的前、后位置不同時，系統得到的采集數據就會出現很大誤差。

(2)剪力傳感器

為了解決上一方案的問題，我們將加掛貨叉架采用了剪力稱重系統，其結構如圖3所示。具體方案如下：在貨叉架上增加1套掛架機構，掛架通過4個剪力傳感器同貨叉架剛性連接在一起，4個傳感器所受剪力之和即為負載質量。采用這種方案，數據處理模塊可根據4個傳感器的數據進行綜合計算，與每個傳感器所分配到的載荷無關，因此對于偏載和載荷位置變化都能處理得較好。

該方案的優點是：整個稱量誤差小于0.3％，實際應用效果良好：其缺點是：由于使用了加掛機構，加大了失載距，對叉車承載能力會有一些影響，而且4塊傳感器成本很高，對于大范圍推廣也不是很理想。

(3)拉力傳感器

為此，我們又采用了拉力傳感器稱重系統，其結構如圖4所示。

該系統整個機構通過過渡掛架安裝在貨叉架上，掛架通過拉力傳感器和補償機構與過渡掛架相連。當貨叉承載時，載荷質量通過掛架傳遞到拉力傳感器。當出現偏載或載荷位置前后不同時，4個補償機構可通過受拉(或受壓)來保證旋加在傳感器上的力始終垂直向下。

該系統的優點是：稱重精度比較理想，誤差一般在0.2％以下。因為只使用到了1個傳感器，其制造成本得到了大幅削減，更有利于稱重系統的推廣；其缺點是：由于添加了過渡掛架，加大了失載距，使叉車承載能力有所下降，另外補償機構使用一段時間后，需要進行調節校正。

經過不斷的試驗，我們發現在叉車稱重系統中，國產傳感器與進口傳感器靈敏度差異不明顯，但是信號傳輸導線、處理模塊、顯示儀表的精度卻相差很多。因此傳輸導線應選用抗外部干擾繞層的導線，處理模塊和儀表應選用精度較高的產品。

綜合以上試驗分析，叉車稱重系統從安裝方便和成本低廉方面考慮，若能解決精度問題，采用在鏈條上加裝s型拉力傳感器方案較為合適。采用在貨叉架上加裝傳感器雖然使得承載能力有所下降，但是對于有20％超載能力的叉車來說，在額定載荷內使用此種稱重系統沒有任何問題。如不考慮成本因素，掛架采用剪力傳感器的稱重系統比較適合，因為這種系統的所有傳感器均為剛性連接，后期無需任何調節校正。過渡掛架采用拉力傳感器的稱重系統，雖然價格相對低廉一些，但補償機構較脆弱，需要根據工況進行調節校正。掛架采用壓力傳感器的稱重系統，由于貨物在前、后位置不同時誤差很大，所以一般不予采用。