CN114105057B - 一种叉车侧翻预警装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种叉车侧翻预警装置及方法，包括货叉载荷测量组件、控制系统、声光报警器和电源，货叉载荷测量组件安装于叉车的左右货叉上，分别测量左右货叉的载荷，控制系统包括控制器和控制器操作面板，控制器操作面板安装于叉车操作面板旁边，声光报警器安装于叉车门架上，电源安装于叉车上，通过导线分别与货叉载荷测量组件、控制系统和声光报警器连接供电，控制器的输入端通过导线与控制器操作面板及货叉载荷测量组件电连接，输出端通过导线与声光报警器电连接，本发明在叉车侧翻发生前发出警报，提醒作业人员及时调整。
Description
技术领域
本发明属于叉车安全作业的技术领域，尤其涉及一种叉车侧翻预警装置及方法。
背景技术
叉车作为工业搬运车辆，是托盘运输、集装箱运输等任务中必不可少的设备。叉车在搬运过程中有时会出现侧翻的现象，主要发生在货叉抬升和转弯行驶过程中，其主要原因是货物在货叉间的载荷分布不均。现有的叉车防侧翻装置多为被动装置，即当发生侧翻后才开始运作，时效性较差，为解决由于货物在货叉上载荷分布不均而导致叉车侧翻的现象，提出一种侧翻预警装置，在叉车侧翻发生前发出警报，提醒作业人员及时调整，很有必要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述存在的问题，提供一种叉车侧翻预警装置及方法，能够在侧翻发生前发出警报，及时提醒作业人员。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种叉车侧翻预警装置，其特征在于，包括货叉载荷测量组件、控制系统、声光报警器和电源，所述货叉载荷测量组件安装于叉车的左右货叉上，分别测量左右货叉的载荷，所述控制系统包括控制器和控制器操作面板，控制器操作面板安装于叉车操作面板旁边，所述声光报警器安装于叉车门架上，所述电源安装于叉车上，通过导线分别与货叉载荷测量组件、控制系统和声光报警器连接供电，控制器的输入端通过导线与控制器操作面板及货叉载荷测量组件电连接，输出端通过导线与声光报警器电连接。
按上述方案，所述货叉载荷测量组件包括左货叉载荷电阻应变片和右货叉载荷电阻应变片，所述左、右货叉载荷电阻应变片分别安装于所述左、右货叉的相对应的内侧面上，靠近货叉拐角处。
按上述方案，所述左、右货叉载荷电阻应变片位于所述左、右货叉的水平中心线上方。
按上述方案，所述控制器操作面板上布设有显示屏、开关按键、数字键盘、初始化、删除、记忆、保存和确定按键。
按上述方案，所述声光报警器安装于叉车门架的右侧。
一种叉车侧翻预警装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1)参数设置：打开控制器的开关按键，初次使用需初始化左、右货叉参数，按下初始化键，按照显示屏提示通过数字键依次输入货叉的尺寸数值、货叉材料、电阻应变片与货叉的水平中心线的垂向距离以及左、右货叉间载荷差的报警阈值，若要保存所填参数以便下次使用，可按下保存键，最后按下确定键启动装置；若操作先前保存的参数，可按下记忆键，数字键选择相应记录后按确定键启动装置；按删除键可删除相应记录；
S2)电阻值测量：装置启动后，控制器开始持续读取电阻应变片信息，当货叉上存在载荷时，货叉将发生形变，水平中心线上方的部分受拉应力，下方受压应力，货叉截面受剪应力，电阻应变片随货叉一起发生形变，其阻值发生变化并将阻值信息发送给控制器；
S3)计算货叉间的载荷差值：控制器根据电阻应变片的电阻值以及安装位置的垂向距离，并结合货叉的尺寸以及材料参数计算两货叉各自的载荷，最终计算货叉间的载荷差值，进而判断差值是否超出设定阈值，若超出阈值则控制声光报警器报警，提醒驾驶员和其他作业人员及时做出调整；
S4)循环操作：装置启动后，每次货叉有载荷时均重新计算载荷差值，判断是否超出阈值，如此循环直到装置关闭。
本发明的有益效果是：提供一种叉车侧翻预警装置及方法，能够应用在货物提升以及搬运货物进行转向行驶两种情况下，通过货叉间载荷差值及时判断是否应该报警，避免了由于失稳造成的货物跌落甚至叉车侧翻现象，有效减少财物损失和人员伤亡；结构简单，安装方便，适用多种不同型号的叉车。
附图说明
图1为本发明一个实施例的安装示意图。
图2为本发明一个实施例的电阻应变片的具体安装位置示意图。
图3为本发明一个实施例的控制器操作面板示意图。
图4为本发明一个实施例的流程框图。
具体实施方式
为更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
如图1所示，一种叉车侧翻预警装置，包括货叉载荷测量组件、控制系统、声光报警器1和电源2，货叉载荷测量组件安装于叉车3的左右货叉4上，分别测量左右货叉的载荷，控制系统包括控制器和控制器操作面板5，控制器操作面板安装于叉车操作面板旁边，声光报警器安装于叉车门架上，电源安装于叉车上，通过导线分别与货叉载荷测量组件、控制系统和声光报警器连接供电，控制器的输入端通过导线与控制器操作面板及货叉载荷测量组件电连接，输出端通过导线与声光报警器电连接，各元件电路通断以及做出相应动作均由控制器控制。
如图2所示，货叉载荷测量组件包括左货叉载荷电阻应变片6和右货叉载荷电阻应变片，左、右货叉载荷电阻应变片分别安装于左、右货叉的相对应的内侧面上，避免与货叉上的货物接触，并靠近货叉拐角处，此处为货叉形变最大的位置。
左、右货叉载荷电阻应变片位于左、右货叉的水平中心线上方。安装后需测量水平中心线与电阻应变片的垂向距离以备后续计算。
如图3所示，控制器操作面板上布设有显示屏、开关按键、数字键盘、初始化、删除、记忆、保存和确定按键，用于设定计算所需的参数。
声光报警器安装于叉车门架的右侧，方便驾驶员与其他作业人员观察警示情况。
采用上述叉车侧翻预警装置的使用方法，包括如下步骤：
S1)参数设置：打开控制器的开关按键，初次使用需初始化左、右货叉参数，按下初始化键，按照显示屏提示通过数字键依次输入货叉的尺寸数值、货叉材料、电阻应变片与货叉的水平中心线的垂向距离以及左、右货叉间载荷差的报警阈值，若要保存所填参数以便下次使用，可按下保存键，最后按下确定键启动装置；若操作先前保存的参数，可按下记忆键，数字键选择相应记录后按确定键启动装置；按删除键可删除相应记录。
S2)电阻值测量：装置启动后，控制器开始持续读取电阻应变片信息，当货叉上存在载荷时，货叉将发生形变，水平中心线上方的部分受拉应力，下方受压应力，货叉截面受剪应力，电阻应变片随货叉一起发生形变，其阻值发生变化并将阻值信息发送给控制器。
S3)计算货叉间的载荷差值：控制器根据电阻应变片的电阻值以及安装位置的垂向距离，并结合货叉的尺寸以及材料参数计算两货叉各自的载荷，最终计算货叉间的载荷差值，进而判断差值是否超出设定阈值，若超出阈值则控制声光报警器报警，提醒驾驶员和其他作业人员及时做出调整。
具体的计算过程如下：
当货叉上有载荷时，货叉侧面的电阻应变片与货叉一起发生形变从而改变其阻值，其电阻变化与应变ε间的关系如公式1所示：
式中Ks称为金属丝灵敏系数。
通过公式1近似计算电阻应变片处由于拉应力导致的应变，进而通过公式2计算货叉上表面即应变最大处的应变量：
式2中h为货叉截面的高度，h1为电阻应变片与货叉中性面的垂向距离。
依据胡克定律计算货叉上表面最大应力σmax，如公式3、4所示：
式中E为货叉材料的弹性模量，M为由于载荷形成的弯矩，P为单根货叉上简化后的集中载荷，其作用在货叉长度a的二分之一处，Wz为抗弯截面模量。
联立上述公式，可得到单根货叉上载荷的计算公式，如公式5所示：
S4)循环操作：装置启动后，每次货叉有载荷时均重新计算载荷差值，判断是否超出阈值，如此循环直到装置关闭。
本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
Claims (3)
1.一种叉车侧翻预警装置，其特征在于，包括货叉载荷测量组件、控制系统、声光报警器和电源，所述货叉载荷测量组件安装于叉车的左右货叉上，分别测量左右货叉的载荷，所述控制系统包括控制器和控制器操作面板，控制器操作面板安装于叉车操作面板旁边，所述声光报警器安装于叉车门架上，所述电源安装于叉车上，通过导线分别与货叉载荷测量组件、控制系统和声光报警器连接供电，控制器的输入端通过导线与控制器操作面板及货叉载荷测量组件电连接，输出端通过导线与声光报警器电连接；
所述货叉载荷测量组件包括左货叉载荷电阻应变片和右货叉载荷电阻应变片，左、右货叉载荷电阻应变片分别安装于所述左、右货叉的相对应的内侧面上，靠近货叉拐角处；所述左、右货叉载荷电阻应变片位于所述左、右货叉的水平中心线上方；
所述控制器操作面板上布设有显示屏、开关按键、数字键盘、初始化、删除、记忆、保存和确定按键；
所述声光报警器安装于叉车门架的右侧。
2.一种叉车侧翻预警装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1)参数设置：打开控制器的开关按键，初次使用需初始化左、右货叉参数，按下初始化键，按照显示屏提示通过数字键依次输入货叉的尺寸数值、货叉材料、电阻应变片与货叉的水平中心线的垂向距离以及左、右货叉间载荷差的报警阈值，若要保存所填参数以便下次使用，可按下保存键，最后按下确定键启动装置；若操作先前保存的参数，可按下记忆键，数字键选择相应记录后按确定键启动装置；按删除键可删除相应记录；
S2)电阻值测量：装置启动后，控制器开始持续读取电阻应变片信息，当货叉上存在载荷时，货叉将发生形变，水平中心线上方的部分受拉应力，下方受压应力，货叉截面受剪应力，电阻应变片随货叉一起发生形变，其阻值发生变化并将阻值信息发送给控制器；
S3)计算货叉间的载荷差值：控制器根据电阻应变片的电阻值以及安装位置的垂向距离，并结合货叉的尺寸以及材料参数计算两货叉各自的载荷，最终计算货叉间的载荷差值，进而判断差值是否超出设定阈值，若超出阈值则控制声光报警器报警，提醒驾驶员和其他作业人员及时做出调整；
S4)循环操作：装置启动后，每次货叉有载荷时均重新计算载荷差值，判断是否超出阈值，如此循环直到装置关闭。
3.根据权利要求2所述的一种叉车侧翻预警装置的使用方法，其特征在于，所述货叉间的载荷差值具体的计算过程如下：
当货叉上有载荷时，货叉侧面的电阻应变片与货叉一起发生形变从而改变其阻值，其电阻变化与应变ε间的关系如下式所示：
式中Ks为金属丝灵敏系数；
货叉上表面即应变最大处的应变量如下式：
式中h为货叉截面的高度，h1为电阻应变片与货叉中性面的垂向距离；
依据胡克定律计算货叉上表面最大应力σmax，如下式所示：
式中，E为货叉材料的弹性模量，M为由于载荷形成的弯矩，P为单根货叉上简化后的集中载荷，其作用在货叉长度a的二分之一处，Wz为抗弯截面模量；
联立上述公式，可得到单根货叉上载荷的计算公式：
每次货叉有载荷时均重新计算载荷差值，比较两根货叉载荷差值，判断是否超出阈值。
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