平衡重式叉车稳定性的几点思考

张德良

摘要：平衡重式叉车的稳定性是叉车安全作业的必要条件，它关系到人身安全和设备安全，叉车倾覆事故是需要绝对避免的，平衡重式叉车倾覆事故大部分是在叉车运行稳定性失效的情况下发生，因此稳定性具有重要意义。本文以平衡重式叉车为对象，探讨平衡重叉车运行稳定性的验证和设计方法以及失稳原因分析，及在实际使用过程中，稳定性的一些控制。

关键词：平衡重式叉车;稳定性;稳定性计算;稳定性验证

随社会经济的发展，以人为本、安全第一的背景下，平衡重式叉车作为一种高效物流装卸搬运设备，不仅能提高效率，还能降低劳动强度和劳动力成本。平衡重式叉车一般都在空间狭窄的场地作业，需要经常转弯，前进与后退。据国家市场监督管理总局2019年全国特种设备安全状况情况的通报，全国设备总数94.12万台，在总设备占比为6.75%，场（厂）内机动车辆事故起数和死亡人数所占比重较大，场（厂）内机动车辆事故发生59起，而场（厂）内机动车辆事故起数和死亡人数分别占26.94%%和24.11%。厂车事故虽发生区域相对局限性、社会影响较小，但是事故率高，可见场（厂）车是特种设备中相对危险的一类特种设备。近年来，大量的事故统计资料表明，以平衡重式叉车为代表的绝大多数厂车事故都是由失稳引起的。通过对历年事故的分析发现，场车失稳造成的事故，重复性高而且很多事故的原因和发生过程都基本一致，因此對平衡重式叉车的稳定性进行探讨具有重要的意义。

叉车稳定性的含义

叉车稳定性的含义是“叉车在各种工况下抵抗倾翻（包括纵向倾翻和横向倾翻） 的能力”分为横向稳定性和纵向稳定性。横向稳定性是指车辆行驶在有侧向倾斜的路面或者转弯时，抵抗侧向倾覆或滑溜的能力，纵向稳定性指的是车辆抵抗纵向倾翻或滑移的能力。在叉车整体设计阶段中，其稳定性进行计算是一个十分重要的，在叉车的制造和检验中必须进行严格的测定。

叉车稳定性的验证及设计方法

平衡重叉车稳定性的验证

目前，世界行业内都采用倾斜平台的试验方法，来检查和评价叉车的稳定性[1]，我国平衡重叉车叉车也采用了相同的规定，等同国际标准，车辆稳定性验证试验是在一辆叉车上进行的，若车辆通过全部试验而不倾翻，则认为是稳定的[2]。GBT26949.2–2013《工业车辆稳定性验证第2部分——平衡重式叉车》规定了倾斜平台试验方法的叉车四项稳定性要求（如图1），对叉车的稳定性进行验证[3]。

平衡重叉车总体设计的重心位置计算

对平衡重式叉车，各部件选好型式且初定布置后，要确定各部件重量及重心位置，这主要参照现有结构并辅以一些计算来进行。采用一个直角坐标系来标记各部分的重心位置，一般以前轮着地点在叉车纵向对称平面上的投影点作为坐标原点O，将各部分的重量及重心列表：

将叉车各部件的重量gi和其所在的位置坐标（xi，yi，zi），计算出对应坐标原点的力矩（kg·mm）Mx、My、Mz。对应坐标原点的力矩：;;;

叉车设计过程中，应尽可能的把各部件的重心装配在低位，尽量平衡左右重量，对叉车的纵向和横向稳定性都有利，叉车中心越靠后，纵向稳定性越高，但横向稳定性越低，因此纵向稳定性和横向稳定性是矛盾的，只有满足四项稳定性要求，叉车的重心位置才是最合理的[1]，最后在稳定性计算中，通过精确计算平衡重的重量和重心来匹配叉车的稳定性。

平衡重叉车设计的稳定性计算

根据GBT26949.2–2013《工业车辆稳定性验证第2部分——平衡重式叉车》若以下四种稳定性计算都通过，则保证了叉车的稳定性。

货物重心高度H+C，H为最大起升高度，C为载荷中心距，货物的水平距离为（b+C），b为前悬为前桥中心至货叉垂直段前壁的水平距离。

纵向静稳定性计算（纵向堆垛稳性）

门架垂直、前轴与倾斜平台轴线平行，额定载荷起升到最大高度，模拟堆垛作业中受到的纵向力。

叉车重心高度mm

叉车重心水平距离mm

根据GBT26949.2–2013试验1要求纵向堆垛稳性应满足：

纵向动稳定性计算 （纵向运行稳定性）

门架最大后倾β，前轴与倾斜平台轴线平行，满载运行，货叉起升至300mm处，模拟满载运行制动。

重心水平偏距：

重心高度：

根据GBT26949.2–2013试验2要求纵向运行稳定性应满足：

横向静稳定性计算（横向堆垛稳定性）

前轮着地点和转向桥铰轴中心连线与倾斜平台轴线平行，额定载荷起升到最大起升高度，门架最大后倾，模拟堆垛作业中受到的横向力。

用作图法或计算求出货物重心（，） mm。

整车重心高度h：

mm

整车重心水平距离a：

mm

横向倾覆是绕前轮着地点与后轮着地点的连线 （倾覆轴线）翻到的，整车重心至倾覆轴线的垂直距离为e，对于四轮叉车，倾覆轴线近似为前后轮连线，e近似为前轮轮距的一半。

根据GBT26949.2–2013试验3要求横向堆垛稳定性应满足：

横向动稳定性计算

门架最大后倾，前轮着地点和转向桥铰轴中心连线与倾斜平台轴线平行，无载，货叉起升300毫米，模拟空载行驶时受到的横向离心力。这时整车重心即自重重心（X0、Y0），重心至倾覆轴线的垂直距离为。根据GBT26949.2–2013试验4要求横向动稳定性应满足条件：

式中;v—叉车无载最大运行速度（km/h）

叉车失稳原因分析

平衡重式叉车虽然在设计、制造时，虽然对整车的稳定性进行了考虑，但叉车在作业过程中，由于装载的物品位于支承轮廓之外，起升高度较高，并有一定坡度的情况就会有倾翻的危险[4]。但在平衡重式叉车作业过程中常有倾覆力矩大于稳定力矩而产生的失稳的倾翻事故，造成失稳的主要原因有：1.装载货物时，由于载荷偏载或超载，致使倾翻力矩大于稳定力矩而失稳;2.平衡重式叉车作业中，在路面不平或不实或坡道上运行失去稳定性，造成倾翻事故;3.装载货物起升至最大高度时，重心偏移，造成倾翻力矩大于稳定力矩而失稳;4.叉车急速转弯时，离心力过大，丧失横向稳定性，向一侧倾翻。5.减速时，货物和叉车产生的惯性力过大，导致作用在轮胎上的载荷转移，叉车在纵向丧失稳定倾翻;

平衡重式叉车行驶的过程中，叉车速度与加速度以及载荷對于平衡重式叉车的动态稳定性都有很大的影响，因此要求平衡重式叉车的操作人员严格按照操作规程进行操作，严格参照平衡重式叉车上的载荷曲线作业，在核定的载重量、起升高度和载荷中心距内工作，保证车辆的稳定性，避免平衡重式叉车的倾覆事故。

叉车稳定性的几点思考

叉车的实际使用过程，存在改变门架、货叉规格更换、叉车属具更换、增加叉套等改变平衡重叉车稳定性的因素，使用单位若未对叉车的使用环节进行控制，叉车在使用过程中，稳定性将受到影响。

由高起升工况的要求，制造单位改变叉车门架级数（二级变三级），改变了叉车的门架结构，起高度H改变，破坏了原平衡重式叉车的稳定性。对于同型号叉车，其定载能力应比原载荷能力降低，制造单位应该对三级门架叉车的稳定性进行重新的计算、校核，核算载荷曲线，并进行稳定性试验，对出厂叉车的稳定性进行控制。而依据TSG N0001–2017  4.2.1（1）要求，叉车在进行型式试验时，只是对设计文件中设计任务书、设计计算书等进行审查，而未对三级门架叉车进行单独的进行型式试验，而制造单位出厂后，使用单位使用过程中存在一定的风险。制造单位出厂前应对三级门架样机进行稳定性验证，检验机构在叉车首次检验过程中应查看制造单位的稳定性试验，增加制造单位对其稳定性验证的见证材料。

叉车出厂后销售过程中，由于客户对起升高度的要求，更换高起升高度的非标门架，改变起升高度H，也减弱了叉车的稳定性。而在这过程中，改变叉车起升高度属于改造，假若检验过程中未核对实物的起升高度，叉车投入使用，也造成较大的事故隐患。因此叉车首检过程，一定需要认真核实实物与合格证中的起升高度是否相符。若有改变起升高度，到起升高位时，叉车的荷载能力下降，应重新进行稳定性试验，另外改变起升高度应按改造流程，重新核算荷载能力，更换对应的载荷曲线图。

平衡重式叉车更换专用属具后，不属TSG N0001–2017的监管范围，不属于强检设备。更换专用属具后，叉车的载荷能力减弱，原出厂的载荷曲线不再适应。叉车制造单位应该在使用维护说明书中的属具给予控制，限制其荷载，并对其载荷曲线进行更新。叉车的稳定性性能应由使用单位进行验证、控制。

对于改造叉车，由于门架结构、车架结构或原主要参数改变，叉车的稳定性也可能改变，因此，对于改造的叉车，改造单位也应对稳定性进行验证。

车辆使用环境中道路对稳定性的影响。平衡重式叉车工作场地，存在不平整路面、松软路面，将导致轮胎的附着力突变，导致车辆失稳。另外如在雨雪天、雾天等恶劣天气条件下，轮胎附着系数会随之下降，容易导致车辆侧翻。道路是车辆行驶的必备条件，道路的设计应该以人为本。道路的宽度、坡度，、弯曲度等必须符合国家标准。驾驶员应根据行驶道路状况和运行条件，灵活掌握和控制车速，该快就快，该慢就慢。

总之，制造单位应该做好稳定性验证工作，型式试验机构应对形式试验样机的稳定性进行验证，检验机构也应该对叉车稳定性进行把关，使用单位在使用过程中，应注意平衡重叉车的稳定性，把关载荷曲线的正确性，保证平衡重叉车的安全运行。

小结

在叉车整体设计当中，运行稳定性的设计和计算是重要的环节。而对叉车稳定性叉车的稳定性进行验证进行验证也是不可或缺的一环。实际工作当中，应综合分析失稳的原因，制定相适宜的操作规程用于指导驾驶员的实际操作。我们应该在叉车的制造、使用和维护及检验环节将平衡重式叉车稳定性加以重视，避免平衡重式叉车在作业时的侧翻车事故。只有落实好平衡重式叉车在生产、使用、检验各环节责任，方能保证车辆的安全运行，避免生命、财产的损失。

参考文献

陶元芳，卫良保，丁春娣.叉车叉车总体设计介绍[J].叉车技术，2011（1）：5–7.

洪玲.叉车稳定性验证试验及承载力设计与计算原则[J].科技经济导刊，2017.（20）：5–6.

GBT26949.2–2013.工业车辆稳定性验证第2部分——平衡重式叉车[S].

应若鹏，王晖.影响叉车稳定性因素的探讨[J].期特种设备安全技术，2017 （3）：47–49.