平衡重式叉車穩定性的幾點思考

張德良

摘要：平衡重式叉車的穩定性是叉車安全作業的必要條件，它關系到人身安全和設備安全，叉車傾覆事故是需要絕對避免的，平衡重式叉車傾覆事故大部分是在叉車運行穩定性失效的情況下發生，因此穩定性具有重要意義。本文以平衡重式叉車為對象，探討平衡重叉車運行穩定性的驗證和設計方法以及失穩原因分析，及在實際使用過程中，穩定性的一些控制。

關鍵詞：平衡重式叉車;穩定性;穩定性計算;穩定性驗證

隨社會經濟的發展，以人為本、安全第一的背景下，平衡重式叉車作為一種高效物流裝卸搬運設備，不僅能提高效率，還能降低勞動強度和勞動力成本。平衡重式叉車一般都在空間狹窄的場地作業，需要經常轉彎，前進與后退。據國家市場監督管理總局2019年全國特種設備安全狀況情況的通報，全國設備總數94.12萬臺，在總設備占比為6.75%，場（廠）內機動車輛事故起數和死亡人數所占比重較大，場（廠）內機動車輛事故發生59起，而場（廠）內機動車輛事故起數和死亡人數分別占26.94%%和24.11%。廠車事故雖發生區域相對局限性、社會影響較小，但是事故率高，可見場（廠）車是特種設備中相對危險的一類特種設備。近年來，大量的事故統計資料表明，以平衡重式叉車為代表的絕大多數廠車事故都是由失穩引起的。通過對歷年事故的分析發現，場車失穩造成的事故，重復性高而且很多事故的原因和發生過程都基本一致，因此對平衡重式叉車的穩定性進行探討具有重要的意義。

叉車穩定性的含義

叉車穩定性的含義是“叉車在各種工況下抵抗傾翻（包括縱向傾翻和橫向傾翻） 的能力”分為橫向穩定性和縱向穩定性。橫向穩定性是指車輛行駛在有側向傾斜的路面或者轉彎時，抵抗側向傾覆或滑溜的能力，縱向穩定性指的是車輛抵抗縱向傾翻或滑移的能力。在叉車整體設計階段中，其穩定性進行計算是一個十分重要的，在叉車的制造和檢驗中必須進行嚴格的測定。

叉車穩定性的驗證及設計方法

平衡重叉車穩定性的驗證

目前，世界行業內都采用傾斜平臺的試驗方法，來檢查和評價叉車的穩定性[1]，我國平衡重叉車叉車也采用了相同的規定，等同國際標準，車輛穩定性驗證試驗是在一輛叉車上進行的，若車輛通過全部試驗而不傾翻，則認為是穩定的[2]。GBT26949.2–2013《工業車輛穩定性驗證第2部分——平衡重式叉車》規定了傾斜平臺試驗方法的叉車四項穩定性要求（如圖1），對叉車的穩定性進行驗證[3]。

平衡重叉車總體設計的重心位置計算

對平衡重式叉車，各部件選好型式且初定布置后，要確定各部件重量及重心位置，這主要參照現有結構并輔以一些計算來進行。采用一個直角坐標系來標記各部分的重心位置，一般以前輪著地點在叉車縱向對稱平面上的投影點作為坐標原點O，將各部分的重量及重心列表：

將叉車各部件的重量gi和其所在的位置坐標（xi，yi，zi），計算出對應坐標原點的力矩（kg·mm）Mx、My、Mz。對應坐標原點的力矩：;;;

叉車設計過程中，應盡可能的把各部件的重心裝配在低位，盡量平衡左右重量，對叉車的縱向和橫向穩定性都有利，叉車中心越靠后，縱向穩定性越高，但橫向穩定性越低，因此縱向穩定性和橫向穩定性是矛盾的，只有滿足四項穩定性要求，叉車的重心位置才是最合理的[1]，最后在穩定性計算中，通過精確計算平衡重的重量和重心來匹配叉車的穩定性。

平衡重叉車設計的穩定性計算

根據GBT26949.2–2013《工業車輛穩定性驗證第2部分——平衡重式叉車》若以下四種穩定性計算都通過，則保證了叉車的穩定性。

貨物重心高度H+C，H為最大起升高度，C為載荷中心距，貨物的水平距離為（b+C），b為前懸為前橋中心至貨叉垂直段前壁的水平距離。

縱向靜穩定性計算（縱向堆垛穩性）

門架垂直、前軸與傾斜平臺軸線平行，額定載荷起升到最大高度，模擬堆垛作業中受到的縱向力。

叉車重心高度mm

叉車重心水平距離mm

根據GBT26949.2–2013試驗1要求縱向堆垛穩性應滿足：

縱向動穩定性計算 （縱向運行穩定性）

門架最大后傾β，前軸與傾斜平臺軸線平行，滿載運行，貨叉起升至300mm處，模擬滿載運行制動。

重心水平偏距：

重心高度：

根據GBT26949.2–2013試驗2要求縱向運行穩定性應滿足：

橫向靜穩定性計算（橫向堆垛穩定性）

前輪著地點和轉向橋鉸軸中心連線與傾斜平臺軸線平行，額定載荷起升到最大起升高度，門架最大后傾，模擬堆垛作業中受到的橫向力。

用作圖法或計算求出貨物重心（，） mm。

整車重心高度h：

mm

整車重心水平距離a：

mm

橫向傾覆是繞前輪著地點與后輪著地點的連線 （傾覆軸線）翻到的，整車重心至傾覆軸線的垂直距離為e，對于四輪叉車，傾覆軸線近似為前后輪連線，e近似為前輪輪距的一半。

根據GBT26949.2–2013試驗3要求橫向堆垛穩定性應滿足：

橫向動穩定性計算

門架最大后傾，前輪著地點和轉向橋鉸軸中心連線與傾斜平臺軸線平行，無載，貨叉起升300毫米，模擬空載行駛時受到的橫向離心力。這時整車重心即自重重心（X0、Y0），重心至傾覆軸線的垂直距離為。根據GBT26949.2–2013試驗4要求橫向動穩定性應滿足條件：

式中;v—叉車無載最大運行速度（km/h）

叉車失穩原因分析

平衡重式叉車雖然在設計、制造時，雖然對整車的穩定性進行了考慮，但叉車在作業過程中，由于裝載的物品位于支承輪廓之外，起升高度較高，并有一定坡度的情況就會有傾翻的危險[4]。但在平衡重式叉車作業過程中常有傾覆力矩大于穩定力矩而產生的失穩的傾翻事故，造成失穩的主要原因有：1.裝載貨物時，由于載荷偏載或超載，致使傾翻力矩大于穩定力矩而失穩;2.平衡重式叉車作業中，在路面不平或不實或坡道上運行失去穩定性，造成傾翻事故;3.裝載貨物起升至最大高度時，重心偏移，造成傾翻力矩大于穩定力矩而失穩;4.叉車急速轉彎時，離心力過大，喪失橫向穩定性，向一側傾翻。5.減速時，貨物和叉車產生的慣性力過大，導致作用在輪胎上的載荷轉移，叉車在縱向喪失穩定傾翻;

平衡重式叉車行駛的過程中，叉車速度與加速度以及載荷對于平衡重式叉車的動態穩定性都有很大的影響，因此要求平衡重式叉車的操作人員嚴格按照操作規程進行操作，嚴格參照平衡重式叉車上的載荷曲線作業，在核定的載重量、起升高度和載荷中心距內工作，保證車輛的穩定性，避免平衡重式叉車的傾覆事故。

叉車穩定性的幾點思考

叉車的實際使用過程，存在改變門架、貨叉規格更換、叉車屬具更換、增加叉套等改變平衡重叉車穩定性的因素，使用單位若未對叉車的使用環節進行控制，叉車在使用過程中，穩定性將受到影響。

由高起升工況的要求，制造單位改變叉車門架級數（二級變三級），改變了叉車的門架結構，起高度H改變，破壞了原平衡重式叉車的穩定性。對于同型號叉車，其定載能力應比原載荷能力降低，制造單位應該對三級門架叉車的穩定性進行重新的計算、校核，核算載荷曲線，并進行穩定性試驗，對出廠叉車的穩定性進行控制。而依據TSG N0001–2017? 4.2.1（1）要求，叉車在進行型式試驗時，只是對設計文件中設計任務書、設計計算書等進行審查，而未對三級門架叉車進行單獨的進行型式試驗，而制造單位出廠后，使用單位使用過程中存在一定的風險。制造單位出廠前應對三級門架樣機進行穩定性驗證，檢驗機構在叉車首次檢驗過程中應查看制造單位的穩定性試驗，增加制造單位對其穩定性驗證的見證材料。

叉車出廠后銷售過程中，由于客戶對起升高度的要求，更換高起升高度的非標門架，改變起升高度H，也減弱了叉車的穩定性。而在這過程中，改變叉車起升高度屬于改造，假若檢驗過程中未核對實物的起升高度，叉車投入使用，也造成較大的事故隱患。因此叉車首檢過程，一定需要認真核實實物與合格證中的起升高度是否相符。若有改變起升高度，到起升高位時，叉車的荷載能力下降，應重新進行穩定性試驗，另外改變起升高度應按改造流程，重新核算荷載能力，更換對應的載荷曲線圖。

平衡重式叉車更換專用屬具后，不屬TSG N0001–2017的監管范圍，不屬于強檢設備。更換專用屬具后，叉車的載荷能力減弱，原出廠的載荷曲線不再適應。叉車制造單位應該在使用維護說明書中的屬具給予控制，限制其荷載，并對其載荷曲線進行更新。叉車的穩定性性能應由使用單位進行驗證、控制。

對于改造叉車，由于門架結構、車架結構或原主要參數改變，叉車的穩定性也可能改變，因此，對于改造的叉車，改造單位也應對穩定性進行驗證。

車輛使用環境中道路對穩定性的影響。平衡重式叉車工作場地，存在不平整路面、松軟路面，將導致輪胎的附著力突變，導致車輛失穩。另外如在雨雪天、霧天等惡劣天氣條件下，輪胎附著系數會隨之下降，容易導致車輛側翻。道路是車輛行駛的必備條件，道路的設計應該以人為本。道路的寬度、坡度，、彎曲度等必須符合國家標準。駕駛員應根據行駛道路狀況和運行條件，靈活掌握和控制車速，該快就快，該慢就慢。

總之，制造單位應該做好穩定性驗證工作，型式試驗機構應對形式試驗樣機的穩定性進行驗證，檢驗機構也應該對叉車穩定性進行把關，使用單位在使用過程中，應注意平衡重叉車的穩定性，把關載荷曲線的正確性，保證平衡重叉車的安全運行。

小結

在叉車整體設計當中，運行穩定性的設計和計算是重要的環節。而對叉車穩定性叉車的穩定性進行驗證進行驗證也是不可或缺的一環。實際工作當中，應綜合分析失穩的原因，制定相適宜的操作規程用于指導駕駛員的實際操作。我們應該在叉車的制造、使用和維護及檢驗環節將平衡重式叉車穩定性加以重視，避免平衡重式叉車在作業時的側翻車事故。只有落實好平衡重式叉車在生產、使用、檢驗各環節責任，方能保證車輛的安全運行，避免生命、財產的損失。

參考文獻

陶元芳，衛良保，丁春娣.叉車叉車總體設計介紹[J].叉車技術，2011（1）：5–7.

洪玲.叉車穩定性驗證試驗及承載力設計與計算原則[J].科技經濟導刊，2017.（20）：5–6.

GBT26949.2–2013.工業車輛穩定性驗證第2部分——平衡重式叉車[S].

應若鵬，王暉.影響叉車穩定性因素的探討[J].期特種設備安全技術，2017 （3）：47–49.