电动叉车是车站码头及大中企业内货物短距离搬运和入库的一种起重运输设备。随着市场经济的发展，物流在经济发展中的地位与作用越来越明显，电动叉车普及率越来越高，已从港口码头进入国民经济的各行各业。目前我国叉车的保有量约18万台，实际年潜在需求量约10万台，而实际年销售量仅3万台左右，可见我国电动叉车市场是巨大的。

为保证叉车安全作业，国外一些经济发达国家生产的电动叉车，都安装了载荷显示或报警装置。但目前国内平衡叉车尚无这种装置，因而在作业中经常出现超载、偏载等现象，存在严重的事故隐患。另外，由于亏吨而造成的经济损失也很大。因此，研究叉车自动称重系统十分必要。

70年代，美、德等先开发生产了一种平衡叉车自动称量装置，对于需要进行二次计量的货物，安装了该自动称量装置后平衡叉车起运后不必集中开到地中衡上进行称量，而可直接把货物送入仓库，同时将货物种类和重量通过无线传输方式输入控制计算机，使平衡叉车具有搬运与称重双重功能，从而大大提高了作业效率和仓库管理水平。近年来国内不少科研院所和电子衡器厂对平衡叉车自动称重系统的研究课题给予了极大的关注，不少省市还将其列为攻关项目，但皆因设计方案不理想而受到阻碍。

1 系统工作原理

蓄电池叉车称重系统工作原理如图1所示。货物重力通过传力机构传递给称重传感器/称重模块，/称重模块传感器输出的重力信号经放大、滤波，送A/D转换器转换成数字信号，由微处理器根据力学数学模型计算重量值，由LED显示称重结果。

处理后的结果可经预留的RS-232串行通讯口输出数字量信号，以便于统计查询。

2 方案分析

为普通蓄电池叉车的起重原理示意图。目前国内外的蓄电池叉车自动称重设计方案主要有以下几种:

(1)测量蓄电池叉车总重量的变化实现叉车称重。此方案需要在蓄电池叉车前后轴上安装轴式传感器用于测量蓄电池叉车的总重量，其测量原理简单，可以避免诸多中间非线性环节因素的影响。但传感器安装不方便，且需破坏蓄电池叉车结构，影响叉车强度等力学性能，实用性差，故此方案不可取。

(2)测量油路压力变化实现货物载荷的测量。此方案需要在液压缸或油路内壁安装压力传感器，直接测出油路油压变化，从而反应出货物载荷的大小。但是它要求蓄电池叉车油路密封非常好，因为丝毫的泄露就会造成油路油压的很大变化，给称重测量带来很大误差。在智能叉车设计和现场使用中，要保证如此高的密封性是不切实际的，因此，这种方式在蓄电池叉车称重系统中也是不可取的。

(3)通过测量链条张力求取货物载荷。通过对蓄电池叉车结构分析及力学分析，认为在叉架、门架、链条等与货物之间有较直接力学关系的部位安装传感器比较合理、方便，不用对叉车结构进行较大改动，不会影响叉车性能。其传感器安装方式有2种:

2条起升链后端各装1个 S 形拉力传感器。实际工作中，智能叉车叉架与门架间通过滚轮组导向，存在着摩擦力。另外，链轮前后的起升链的张力因起升链与链轮间的摩擦也会不同。所以 S 形传感器测得的载荷，包含了滚轮组与门架、链轮与起升链之间的摩擦力这种非线性因素，测量货物重量较困难。

2条起升链前端(与智能叉车叉架相联部位)各装1个单耳拉力传感器/称重模块。与方式相比，采用单耳拉力传感器/称重模块测量载荷可避开链轮非线性因素的影响。经过大量实验，发现采用方式 通过测起升链张力求取货物载荷要比方式 更稳定、重复精度更高、误差更小。

在测量精度要求不高的情况下可以采用方案(3)，其安装方便、成本低、维护简单。

(4)此方案是对方案(3)方式 的改进，采用二维测力和模糊修正的组合方法，即在2条起升链前端(与智能叉车叉架相联部位)各装设1个单耳拉力传感器/称重模块，同时在2个货叉竖直段中部附近承受叉架支反力处加装2个压力传感器/称重模块。

为找出方案(3)方式 中载荷在智能叉车货叉前后偏载对称量结果的影响规律，可对一定载荷在货叉前后不同位置进行重复测量，然后将测量值与实际载荷值相比较，计算出误差。对实际测量结果进行分析发现：随着载荷朝叉尖移位，称重误差也随之增大，且载荷越大测量误差也越大。例如，在864kg 载荷下，载荷重心距叉根750m m 与450m m 相比，误差增大1 5倍，超过了允许误差值。因此，对于前后偏载造成的误差必须给予补偿。

智能叉车货叉竖直段中部附近承受叉架的支反力，此支反力与载荷及其重心在货叉上的位置有关。因此，如果在此处加装传感器测出此支反力的大小，便可判断载荷与载荷重心距的关系，并对因偏载所造成的误差进行修正，即由二维传感器/称重模块组，通过多组测量实验获得模糊修正值(称得重量的修正值)。方法是：根据智能叉车货叉的实际尺寸及智能叉车叉车吨位，以智能叉车叉车额定载荷的百分数，例如10%、20%、30%、 99%作为实验载荷，将载荷重心到叉根距离分组，例如0~300、300~450、 (实际称重时的载荷重心不可能到达智能叉车叉尖和叉根，一般距叉根取到100mm，而距叉尖只取到850mm )，进行实验，得到不同载荷、不同加载位置下测量结果与核定标准下所测结果的差值，从而得到称量修正值表格，并存入单片机，用于称量时通过模糊查表法进行修正。此方案经大量实验和实际使用后，证明测量精度比其他国内同类产品高，达到了水平。

(5)CASGOOD式电子秤，根据三梁式传感器/称重模块的设计原理，重力W 产生的力矩由上下柔梁承担，垂直方向的重力W 由中间的拉力传感器/称重模块承担。只要上下柔梁有足够的强度，承力硬块具有足够的刚度，能保证硬块只作垂直运动，则传感器/称重模块测量值就能同货物重量成精确的线性关系。这种电子秤总装结构。

实现该方案的关键是确保电子秤符合三梁式传感器/称重模块对上下梁的设计要求,这在很大程度上取决于

1.货叉

2. 防爆电子秤前秤台板电动

3. 防爆电子秤后秤台板

4.拉力传感器

5.弹性钢板

多块弹性钢板的设计和安装。美国Alleganu公司采用的方法是在秤台四角的侧面紧固4付双柔梁弹性组件;LTS公司采用的方法是在前后秤台板的侧面各紧固3块弹性钢板。

3 结束语

通过上面的分析我们了解到，我国电动叉车市场需求巨大，同时又面临着与世界强手的激烈竞争，因此必须大力发展国产叉车，提高其整体性能，尤为迫切的是尽快在智能叉车叉车上安装自动称重系统。文中讨论了几种叉电动车自动称重系统设计方案，其中有优秀的、合理的、成功的设计，也有不合理的、失败的试制。通过分析研究，我们就可以按照我国电动叉车的实际情况，合理选择研制电动叉车自动称重装置的方案。