本实用新型涉及安全控制技术领域，特别涉及一种用于平衡重式叉车的集成安全控制系统。
背景技术：
平衡重式叉车是应用最为广泛的叉车类型，随着市场经济的快速发展，叉车应用领域越来越广泛，应用工作环境越来越复杂，对叉车的安全性能也提出了越来越高的要求。
在叉车堆垛作业过程中，货叉前倾至极限位置，货物由于惯性前移脱落，造成人员伤亡；货叉后倾至极限位置，货物由于惯性前移，造成货物挤压或砸伤操作人员；货叉后倾时货物在超过相应高度时容易挤压或砸伤操作人员。
目前，平衡重式叉车前部配有装卸货物的工作装置，前轮为驱动轮，后轮为转向轮，采用双梯形转向机构。转向桥中部有一个铰接点与车架连接，车架可通过铰接点相对转向桥进行上下摆动。叉车的这种铰链连接方式，虽然提高了叉车作业的灵活性以及通过凹、凸路面时车体的平稳性，但是由于存在支承平面倾角，导致车架摆动，使叉车支撑平面与行驶平面不重合，转弯搬运作业过程中易发生横向失稳发生侧翻事故。
因此，提高平衡重式叉车的堆垛与搬运作业的安全性对叉车主动安全性能具有迫切的意义。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于解决上述背景技术所存在的缺陷，以提高叉车堆垛作业和搬运作业过程的安全性。
为实现以上目的，本实用新型采用一种用于平衡重式叉车的集成安全控制系统，包括传感器模组、车架与车桥锁止机构以及集成控制器；传感器模组的输出端连接集成控制器输入端，集成控制器输出端与车架与车桥锁止机构连接。
进一步地，所述传感器模组至少包括陀螺仪传感器和车速传感器，陀螺仪传感器安装在叉车质心位置，车速传感器安装在叉车变速器输出轴位置。
进一步地，所述车架与车桥锁止机构包括锁止油缸和锁止电磁阀，锁止电磁阀安装在锁止油缸的油道中，锁止油缸垂直安装在车架与车桥之间。
进一步地，还包括货叉与门架控制机构，所述集成控制器输出端与车架与车桥锁止机构连接；
货叉与门架控制机构包括倾斜油缸和倾斜电磁阀，倾斜电磁阀安装在倾斜油缸的油道中，倾斜油缸安装在或货叉与门架之间。
进一步地，所述传感器模组还包括货叉高度传感器、门架倾角传感器和货叉载荷传感器；
货叉高度传感器安装在所述门架上端，门架倾角传感器安装在所述倾斜油缸和叉车车身铰接位置，货叉载荷传感器安装在门架底端。
与现有技术相比，本实用新型存在以下技术效果：本实用新型通过在重式叉车上安装传感器模组、集成控制器和车架与车桥锁止机构，集成控制器接收传感器模组输入的传感器信号，该传感器信号至少包括叉车的侧向加速度信号和车速信号，集成控制器计算不同车速下的侧向安全加速度，并在叉车当前的侧向加速度达到安全设定的侧向安全加速度时，集成控制器控制车架与车桥锁止机构，实现车架与车桥锁止机构的侧向安全控制，防止叉车进一步倾斜导致货物与叉车的侧向倾翻，保证货物与操作人员的安全。
附图说明
下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细描述：
图1是一种用于平衡重式叉车的集成安全控制系统的结构示意图
图2是集成安全控制系统结构示意图；
图3是集成安全控制系统结构示意图。
图中：
10-传感器模组；20-车架与车桥锁止机构；30-货叉与门架控制机构；40-集成控制器；11-陀螺仪传感器；12-车速传感器；13-货叉高度传感器13；14-门架倾角传感器；15-货叉载荷传感器；21-锁止油缸；22-锁止电磁阀；31-倾斜油缸；32-倾斜电磁阀；51-车桥；52-车身（架）；53-门架；54-货叉。
具体实施方式
为了更进一步说明本实用新型的特征，请参阅以下有关本实用新型的详细说明与附图。所附图仅供参考与说明之用，并非用来对本实用新型的保护范围加以限制。
如图1-图3所示，本实施例公开了一种用于平衡重式叉车的集成安全控制系统，包括：传感器模组10、车架与车桥锁止机构20以及集成控制器40；传感器模组10的输出端连接集成控制器40输入端，集成控制器40输出端与车架与车桥锁止机构20连接。其中，集成控制器选用飞思卡尔16位单片机mc9s12xs128，其用于获取传感器模组输出的传感器信号，并根据传感器信号获取叉车当前的状态，从而对车架与车桥锁止结构进行锁止控制，实现搬运转弯作业过程中叉车侧倾角度的控制，避免了叉车搬运转弯导致的叉车侧翻，实现叉车搬运作业过程中的安全控制。
进一步地，传感器模组10至少包括陀螺仪传感器11和车速传感器12，陀螺仪传感器11安装在叉车质心位置，车速传感器12安装在叉车变速器输出轴位置。
其中，陀螺仪传感器11用于检测叉车的侧向加速度，集成控制器40根据叉车的侧向加速度判断叉车的侧倾姿态。
车速传感器12用于检测叉车的运动速度，其通过测量叉车变速器输出轴齿轮齿数，并与变速器主减减速比以及轮胎滚动半径综合计算叉车的运动速度。
进一步地，车架与车桥锁止机构20包括锁止油缸21和锁止电磁阀22，锁止电磁阀22安装在锁止油缸21的油道中，锁止油缸21垂直安装在车架与车桥之间，且锁止油缸21与车架和车桥均为铰接。
其中，锁止电磁阀22为两位两通高速开关电磁阀，其用于接收集成控制器40输出的控制指令进行锁止与解锁，从而切断锁止油缸21的供油通道以及打开锁止油缸22的供油通道，对叉车搬运作业过程中叉车车身姿态的控制。
本实施例通过对叉车现有机械换系统机构局部改造，在转向后桥的单支撑点两侧加装电锁止磁阀、锁止液压油缸和相应的传感器，通过锁止电磁阀控制锁止油缸将车架与后桥连接，在叉车出现侧翻危险时，主动调整转向桥与车架之间的支撑油缸的压力，增大车架的侧向支撑力，降低叉车侧翻的可能实现叉车的后轮摇摆锁定，使叉车的支撑平面由三角形变成矩形，增大支撑面积，改善叉车横向稳定性。
进一步地，该控制系统还包括货叉与门架控制机构30，集成控制器40输出端与货叉与门架控制机构30连接；
货叉与门架控制机构30包括倾斜油缸31和倾斜电磁阀32，倾斜电磁阀32安装在倾斜油缸31的油道中，倾斜油缸31安装在或货叉与门架之间，且倾斜油缸31与叉车车身铰接。
其中，倾斜电磁阀32为三位四通高速开关电磁阀，倾斜电磁阀32用于接收集成控制器40输出的控制指令进行锁止和解锁操作，从而切断倾斜油缸31供油通道，以及打开倾斜油缸31的供油通道，控制货叉继续前倾操作和后倾操作，保证货物和操作人员的安全。
进一步地，传感器模组10还包括货叉高度传感器13、门架倾角传感器14和货叉载荷传感器15；
货叉高度传感器13安装在所述门架上端，门架倾角传感器14安装在所述倾斜油缸和叉车车身铰接位置，货叉载荷传感器15安装在门架底端。
其中，货叉高度传感器13用于检测货叉的举升高度，门架倾角传感器14用于检测货叉前倾斜角度和后倾斜角度，同时门架倾角传感器14可以测量倾斜油缸与叉车车身的铰接角度，并转换得到门架倾斜角度。其中，测量货叉的后倾角度和门架倾斜角度是为了判断叉车货叉操作堆垛等工况的安全性，以及时进行货叉操作进行干预，提高货叉操作安全性。
货叉载荷传感器15用于检测货叉载荷，其通过测量货叉举升倾斜油缸31的油压来计算货叉载荷。
需要说明的是，集成控制器40接收货叉高度传感器13、门架倾角传感器14和货叉载荷传感器15传输的传感器信号，并根据传感器信号判断叉车在堆垛作业中的车身姿态，对货叉的前倾操作和后倾操作进行限制，放置货物与叉车的前向倾翻和后向倾翻。
具体地，将本实用新型的提高叉车转弯稳定性的控制系统应用于某型3吨平衡重式叉车上，该叉车参数如下：货叉最大前倾角度为6度、最大前倾角度为12度、最大载重为3吨、叉车自重4.6吨、最大起升高度3米。
实施例1：
以堆垛作业工况中货叉前倾角度的安全控制为例，说明本方案的集成安全系统的工作过程：
首先，根据货叉前倾的极限角度的确定方法，以叉车前轮接地连线的中心作为支点，当叉车质量与叉车质心到前轮接地连线距离的乘积等于货物质量与货物质心到前轮接地连线距离的乘积时，所对应的货叉前倾角度为货叉前倾的极限角度，货叉高度为1.68米，载荷为2.5吨，计算出该型叉车货叉前倾的极限角度为3度。
当货叉上升至1.68米高度执行后倾操作时，货叉前倾至极限角度3度时，输出停止控制指令至倾斜电磁阀，切断倾斜油缸的供油，使货叉停止继续前倾操作，通过货叉与门架控制机构将货叉前倾角度限定在3度，防止货叉进一步前倾导致的货物与叉车的前向倾翻。
实施例2：
以搬运作业工况中的安全控制为例，说明本专利的集成安全系统的工作过程：
首先，根据叉车侧倾的安全侧向加速度的确定方法，叉车以不同车速搬运转弯时，叉车内侧车轮接地压力之和减小至原接地压力之和的一半时，所对应的叉车的侧向加速度为当前车速下叉车侧倾的安全侧向加速度，计算出该型叉车在车速为7km/h时空载转弯时安全侧向加速度为0.1945g；
当叉车以车速7km/h空载转弯时，叉车的侧向加速度达到安全侧向加速度0.1945g时，输出控制指令至锁止电磁阀，切断锁止油缸的油道，使锁止油缸处于锁止状态，实现对车架与车桥锁止机构的侧倾安全控制，防止叉车侧向倾翻，保证货物与操作人员安全。
因此，采用本实用新型的集成安全控制系统，可有效防止叉车在堆垛作业与搬运转弯过程的侧翻，提升叉车稳定性和主动安全。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
1.一种用于平衡重式叉车的集成安全控制系统，其特征在于，包括传感器模组、车架与车桥锁止机构以及集成控制器；传感器模组的输出端连接集成控制器输入端，集成控制器输出端与车架与车桥锁止机构连接；所述传感器模组至少包括陀螺仪传感器和车速传感器，陀螺仪传感器安装在叉车质心位置，车速传感器安装在叉车变速器输出轴位置；所述车架与车桥锁止机构包括锁止油缸和锁止电磁阀，锁止电磁阀安装在锁止油缸的油道中，锁止油缸垂直安装在车架与车桥之间。
2.如权利要求1所述的用于平衡重式叉车的集成安全控制系统，其特征在于，所述传感器模组还包括货叉高度传感器、门架倾角传感器和货叉载荷传感器；
货叉高度传感器安装在所述门架上端，门架倾角传感器安装在倾斜油缸和叉车车身铰接位置，货叉载荷传感器安装在门架底端。
3.如权利要求2所述的用于平衡重式叉车的集成安全控制系统，其特征在于，还包括货叉与门架控制机构，所述集成控制器输出端与货叉与门架控制机构连接；
货叉与门架控制机构包括倾斜油缸和倾斜电磁阀，倾斜电磁阀安装在倾斜油缸的油道中，倾斜油缸安装在或货叉与门架之间。
4.如权利要求1所述的用于平衡重式叉车的集成安全控制系统，其特征在于，所述锁止电磁阀为两位两通高速开关电磁阀。
5.如权利要求3所述的用于平衡重式叉车的集成安全控制系统，其特征在于，所述倾斜电磁阀为三位四通高速开关电磁阀。
技术总结