一起叉車貨叉架突然外傾的檢驗案例分析

陳鈺鋒 張慶豐 陸 凱

（寧波市特種設備檢驗研究院 寧波 315048）

貨叉架通過貨叉架滾輪在起升鏈條的牽引下運行于內門架門槽中,而貨叉通過貨叉上下掛鉤固定在貨叉架上,故貨叉架承載著起升貨物,是叉車安全起升作業的重要連接件。若貨叉架的位姿發生不合理的改變,將影響叉車運行安全性和穩定性[1]。尤其是隨著叉車的頻繁重載使用,導致貨叉架滾輪與內門架門槽配合間隙加大,造成門架外傾現象。本文對一起叉車貨叉架的外傾現象進行了原因分析和隱患分析,并根據上述分析,在叉車的使用、檢驗檢測方面提出了相應對策,以提高叉車門架的使用壽命和叉車作業的安全性。

1 設備的基本情況

2020年11月20日,對寧波某公司1臺叉車實施定期檢驗過程中,發現該叉車的貨叉架上升到門架上極限時,突然向前外傾,貨叉水平段由水平位置向地面傾斜,貨叉尖有朝向地面的趨勢,見圖1。

圖1 貨叉架外傾

征詢使用單位安全管理人員可知,該叉車已使用11年,主要用來起升搬運貨柜,載荷量大,使用頻繁,且司機作業時,為提高工作效率,經常加油門快速起升貨叉架于門架上極限,然后下降貨叉架來裝卸貨柜。在上極限時貨叉架受到的沖擊載荷和向地面傾斜的貨叉水平段極有可能導致貨叉架上的貨物墜落,同時破壞叉車的穩定性,設備處于嚴重事故隱患狀態。該叉車的相關技術參數見表1。

表1 叉車相關技術參數

2 缺陷情況描述及缺陷產生的原因分析

對起升油缸實施動態試驗時,貨叉架通過滾輪能平穩地運動在內門架上,且內門架滾輪能平穩地運動在外門架上,但貨叉架滾輪和內門架滾輪卻時而滑動,時而又滾動在門架上,且起升運動停止時,貨叉架有較大的抖動。為驗證門架上極限位置機械止擋的有效性,操作起升油缸至上極限時,伴隨著貨叉架與上極限機械止擋碰撞發出的沖擊聲,貨叉架突然前傾。經仔細查驗門架槽、貨叉架滾輪等零部件,其缺陷情況如下：

1）內外門架槽緣及滾輪外緣已露出磨損后的金屬亮澤,見圖2。表明門架槽緣及滾輪均已磨損,致滾輪與門架槽配合間隙偏大,造成滾輪在門架中滑動運行；

圖2 內門架槽緣磨損

2）兩內門架頂部槽緣磨損致形成一凹坑,見圖3、圖4。當貨叉架起升至門架上極限時,貨叉架的上滾輪運行至內門架頂部槽緣凹坑內,致使貨叉架到達門架上限位時突然前傾。圖3、圖4中貨叉架滾輪達到上限位的運動痕跡也是印證了貨叉架到達上極限時發生前傾的事實。

圖3 貨叉架右滾輪運動痕跡

圖4 貨叉架左滾輪運動痕跡

形成以上缺陷的主要原因如下：

1）該叉車使用年限長,使用頻繁,且載荷量大。高強度、高頻次的門架起升運動使滾輪和門架槽磨損；

2）該叉車作業時,叉車司機為提高作業效率,頻繁地高速起升至門架上限位,再使貨叉架突然停止,貨叉架的自身載荷及貨物對內門架外槽緣形成一沖擊載荷。長時間不規范的起升操作方式造成貨叉架滾輪不斷地沖擊磨損內門架外槽緣,貨叉架滾輪與內門架門槽過大的配合間隙又加大了沖擊載荷,最終導致內門架頂部槽緣形成一凹坑。

3 缺陷可能導致的隱患分析

門架是叉車的主要受力結構件之一,門架的強度對叉車的安全性及穩定性起著決定性作用。

1）該叉車的門架是由內外門架通過滾輪嵌套而成,貨叉通過貨叉架承載著貨物沿著門架上下運動。當帶載的貨叉起升時,內外門架在載荷的作用下逐漸向前傾斜、彎曲,特別是當內門架到達外門架的上限位時,內外門架出現了“折節”現象（如圖5所示）,此現象將導致載荷中心突然前移,傾覆力矩增加,叉車的縱向穩定性減弱。而內門架滾輪與外門架槽緣配合過大的配合間隙,隨著貨叉的起升高度不斷增大,使“折節”現象更為明顯,進一步破壞叉車的縱向穩定性。

圖5 門架“折節”現象

2）若貨叉上的貨物有偏載現象,叉車的橫向穩定性也將在“折節”彎曲現象下減弱[2]。

3）該叉車通過叉盤來裝卸貨物,叉盤能穩定地保持在貨叉上主要依靠貨叉水平段對叉盤的支持力,使帶有載荷的叉盤穩定保持在貨叉水平段上。然而門架的“折節”現象和貨叉架運行至門架上極限的突然前傾,將導致貨叉向地面傾斜。帶載叉盤在傾斜的貨叉水平段的受力理論等效模型如圖6所示：物體A即為帶載叉盤,斜面B即為貨叉水平段上表面,角度θ即為貨叉水平段與地平面的夾角。若叉盤依然能保持在貨叉上,表明帶載叉盤所受的靜摩擦力克服了帶載叉盤的重力在平行于傾斜貨叉上的分量。但隨著滾輪與門架槽磨損的加劇,“折節”更為明顯,貨叉架滾輪與內門架配合間隙的不斷增大,門架槽頂部槽緣坑的加深,這些因素將導致貨叉水平段傾斜角θ進一步加大。隨著傾斜角θ的逐漸增大,帶載叉盤重力的傾斜分量不斷增大,當帶載叉盤與貨叉的最大靜摩擦力不足以抵消帶載叉盤重力的傾斜分量時,帶載叉盤將從貨叉上脫出,發生貨物墜落事故。值得注意的是,起升高度越高,貨叉的傾斜角就越大,發生重物墜落事故的概率越大,況且貨叉到達上極限時,“折節”帶來的沖擊載荷與叉盤重力的傾斜分量疊加,將更容易導致叉盤從貨叉上脫出,越發增加了發生重物墜落事故的風險。

圖6 叉盤在貨叉水平段上的受力等效圖

4 結論與建議

該叉車門架槽與滾輪的磨損、門架槽頂部的凹坑缺陷將直接影響門架的強度,破壞叉車的穩定性及貨叉上貨物固定的可靠性,嚴重影響叉車作業的安全性,具有重大安全隱患[3]。為提高該叉車的作業安全性,避免事故發生,責令使用單位停止使用該叉車。鑒于門架槽磨損與凹坑等缺陷具有不可修復性,故要求使用單位更換新的門架后,重新申報檢驗,待檢驗合格后,方可繼續使用該叉車。

根據TSG N0001—2017《場（廠）內專用機動車輛安全技術監察規程》,修理是指更換或者維修原場車動力裝置、傳動裝置、門架結構、車架結構、車身金屬結構之一的,但是不改變場車原主參數的活動[4]。建議使用單位更換與原來同結構的門架,讓具備叉車維修資質的單位申報大修檢驗。但考慮到浙江省內只有叉車制造資質的單位,尚無具備叉車維修資質的單位,為提高企業實際操作可行性,同時明晰使用、修理、檢驗單位的責任定位,保障該叉車的安全使用,也建議使用單位讓具備叉車制造資質的單位更換同結構門架,由制造資質單位出具更換門架后該叉車的相關安全證明。

為防止叉車出現本案例中類似缺陷,延長叉車門架使用壽命,確保叉車使用安全,應采取以下對策：

1）使用單位應根據實際作業工況,合理選擇叉車的起升高度,對所選擇叉車的最大起升高度做適當預留；

2）使用單位叉車作業人員,應嚴格按照叉車載荷曲線表和安全操作規程作業,當起升高度高時,應根據載荷曲線表,合理降低載荷量和起升速度,預防產生起升沖擊,破壞叉車穩定性；

3）當門架垂直起升,貨叉架位于門架上極限時,貨叉水平段傾斜角與“折節”程度大小、滾輪和門架槽的配合間隙、最大起升高度有關[5]。為減小貨叉水平段傾角,確保叉車堆垛穩定性,叉車作業人員應盡量減小起升高度,堆垛作業時,可使門架合理內傾,且定期檢查滾輪與門架槽的配合間隙,當起升作業時發生滾輪不滾動現象時,應關注輪槽的配合間隙；

4）由于內外門架強度一定,且兩門架是由滾輪和門架槽嵌套而成,“折節”現象不可避免。當貨叉水平段出現外傾角時,增加貨叉水平段上表面與叉盤的摩擦力有利于增加帶載叉盤在貨叉上的固定可靠性。故建議對于高起升的堆垛作業,所選擇的叉盤材料與貨叉材料的摩擦系數、接觸面積盡可能大,嚴禁二者之間存在油污現象；

5）檢驗檢測人員對輪槽的配合間隙、貨叉架運行狀況、門架上極限機械止擋的有效性試驗應重點關注,一旦發現上述缺陷,應立即采取合理措施,確保叉車使用安全。