轮胎式叉装机推荐性国家标准浅析

陈圳华

背景

轮胎式叉装机（简称叉装机）及其变形产品主要用于矿山搬运石材荒料、夹木材、装卸卷钢、集装箱旋转卸货等场合。叉装机占土方机械的市场份额相对较小，主要以厦门厦金机械股份有限公司、福建晋工机械有限公司、福建省威盛机械发展有限公司、龙工（福建）机械有限公司、龙工（上海）机械制造有限公司和广西柳工机械股份有限公司等为代表的生产厂家。早期市场上产品形式多样，出现标识混乱、功能互异，缺少检验依据，生产厂家和/或销售商与消费者纠纷较多。为了规范轮胎式叉装机市场，国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会于2018年12月发布了3份轮胎式叉装机的推荐性国家标准，其中GB/T 36974—2018和GB/T 36977—2018标准分别为叉装机的技术条件和试验方法。按标准规定“轮胎式叉装机”的定义为自行的轮胎式机械，前端装有主要用于块状物料（简称块料）叉装作业的工作装置，通过机器运动进行撬起、运输、装卸和堆垛等作业[1]。结合上述标准，本文主要针对额定装卸载荷、额定装卸高度、块料叉、超载试验和偏载试验、制动性能、侧倾稳定角以及噪声等方面进行分析和提出建议。

标准项目解析

1.额定装卸载荷

额定装卸载荷是轮胎式叉装机的主参数，按标准GB/T 36974—2018中规定，叉装机额定装卸载荷应为不大于极限倾翻载荷(mtip)的90%与额定装卸高度提升能力(mlift)二者中的较小值。即额定装卸载荷G用式（1）计算得到（取二者中较小值）：

式中，k为稳定性系数。

其中，极限倾翻载荷是衡量轮胎式叉装机稳定性的一个重要指标，同时也是确定整机额定装卸载荷的主要依据之一。极限倾翻载荷的数值可通过平伸高度极限倾翻载荷计算或验证倾翻载荷试验得到；而额定装卸高度提升能力可通过力传感器测量得到。由此可知：轮胎式叉装机的额定装卸载荷越大，则其叉装作业所能承载吨位就越大。

2.额定装卸高度

轮胎式叉装机的额定装卸高度是装卸块料所能到达的最小高度，不得小于1.8m。此要求基本上能覆盖大部分装卸平台高度，便于叉装机装卸作业。该高度需要叉装机具有足够的提升能力。若其提升能力不足，则无法将额定载荷块提升至指定高度，反之，则能将该载荷块提升至规定高度或提起更大载荷的载荷块。

3.块料叉

（1）块料叉冲击试验和屈服试验

块料叉既要所用的材料符合其冲击值不得小于27J（在-20℃时）的规定，又要符合单根块料叉经屈服试验后无发生永久变形的要求。

（2）块料叉水平段

根据额定装卸载荷范围不同，对应的载荷质心坐标也不同，具体见下表[1]。

额定装卸载荷——载荷质心坐标X和Y位置表

从上表可得，载荷质心坐标位置范围：

由于试验载荷块是一个横向正方形截面（尺寸：2Y）的均质长方体，所以按标准规定采用挡块（质量m≤20kg）调节以保证载荷块质心与载荷质心位置能重合，如图所示。

试验载荷块及其载荷质心位置示意图

说明：

X——块料叉内侧面与质心的横向距离(水平距离)，单位为毫米（mm）；

Y——载荷中心距（垂直距离），单位为毫米（mm）；

B——块料叉内侧面与挡块的间距，单位为毫米（mm）；

1——块料叉；

2——挡块；

3——载荷块。

从表1和图1可知：

由等式（8）和（9）可知当X=600，Y=500时，1100+△L=990，得到△L=-120。

综上所述，△L=L-X-Y可为负值亦可为正值，即载荷块有可能整块被放置于块料叉水平段的上平面内，也有可能部分会超出块料叉水平段，但不能超出太多，以防止提起载荷块至一定高度时发生脱落。

4.超载试验和偏载试验

轮胎式叉装机的超载试验和偏载试验均在满载运输状态下，车辆前后车架处于直线位置前提下进行，再分别进行将1.1倍的额定装卸载荷提升至额定装卸高度的超载试验，和将载荷质心位于偏离块料叉两叉子间中心1/2位置处的载荷提升至额定装卸高度的偏载试验，各试验需连续进行3次[2]。除了要求进行超载试验和偏载试验后工作装置均不得发生永久变形和损坏外，还要求在超载试验提升过程中机器不得发生倾翻，且当载荷超过1.1倍的额定装卸载荷时，能向司机发出警示；以及在偏载试验后，工作装置在举升、下降全过程中能动作自如，没有阻滞及发出异常响声[1]。此要求确保机器在使用过程中避免发生倾翻、侧翻危险，也保证工作装置有足够的强度承受超载和/或偏载而不发生永久变形，且能正常使用。

5.制动性能

（1）坡道停车制动：在满载状态下叉装机既要能爬上35%坡道，又要在后退下坡时，行车制动系统能发挥作用，在该坡道上保持停车不动。

（2）制动系统：对于工作质量≥32000k的轮胎式叉装机，要求其最高行驶速度（空载）≤25km/h,除制动距离特性有特殊要求（按GB/T 36974—018中表3规定）外，所有的轮胎式叉装机制动系统必须符合GB/T 21152的规定[1]。

此要求规定叉装机所配置行车制动系统和停车制动系统在不同行驶条件下都要有效，以最大限度确保叉装机行车或停车安全。

6.侧倾稳定角

叉装机的侧倾稳定性能主要是通过车辆实际测量的侧倾稳定角大小进行评价，这也是衡量叉装机行驶安全的重要指标。因此，可通过试验获得车辆的最大侧倾稳定角，即操作人员将轮胎式叉装机处于空载运输状态下，整车停放在试验台台面上，再将车辆前后车架保持对直位置，并确保叉装机的纵向中心线平行于试验台面转动中心线，然后在侧倾试验台上分别进行左侧、右侧两个方向试验，以没有靠在防侧挡块一侧所有车轮脱离试验台台面时的台面倾斜角度为各侧的最大侧倾稳定角[2]。按照标准GB/T 36974—2018中规定，左侧、右侧侧倾稳定角均应满足≥32°的要求。此要求保证叉装机左侧轮、右侧轮在越过一定高度的障碍物时不发生侧翻危险。

7.噪声

轮胎式叉装机只规定司机位置发射噪声声压级，而对机外声功率级没有要求。司机位置发射噪声声压级采用定置试验进行测定，其限值为86dB(A)。此要求更多是出于操作人员的舒适性和身体健康考虑。若驾驶室内的操作人员长期处于高噪声的环境下，将会对其身心产生较大的危害。

常见主要问题分析

1.额定装卸载荷

额定装卸载荷按式（1）计算得到，稳定系数k标准只规定不大于90%，意味着生产厂家可按稳定系数的最低要求进行设计制造，也可以自行制定更严苛的企业标准，规定更小的稳定系数，以增加机器安全性。在提升能力都足够大的前提下，不同厂家标称同一吨位的叉装机，稳定系数越低的，机器越不容易发生翻车。

2.额定装卸高度

有些叉装机提升高度有可能无法达到额定装卸高度。其主要有以下原因：一种是提升能力不足。其动臂所产生的动力矩小于阻力产生的阻力矩，有可能是动臂缸径小、作用力臂短以及系统压力不足等问题；另一种是后桥配重不够。虽然机器具有足够的提升能力，但提升载荷块到一定高度时后桥即将离地，再向上提升机器将发生倾翻危险。

3.制动性能

停车制动系统有可能由于制动力不足，未能实现在规定坡度上停车制动而发生溜车问题；行车制动系统也有可能因刹车过热而导致其制动距离过长，超出标准规定要求。这有可能与制动系统结构不同有关，如采用驱动桥和变速器或者液力湿式制动桥和驱动桥技术。还有可能跟制动踏板行程、软硬感觉、稳定性，以及保养维护等因素有关。

4.噪声

司机位置发射噪声声压级有可能会超过国家标准规定的限值。其产生超标原因按司机室配置不同分为两种情况：一种是有配置空调和/或增压换气系统的司机室，采用在门、窗关闭以及空调和/或增压换气系统运转的状态下进行测量。在这情况下，司机室内噪声主要来源于其地板上孔和缝的声泄漏、前挡风玻璃密封性不足以及内饰件的消音效果不佳等因素；另一种是既无空调又无增压换气系统的司机室，需要对门、窗打开和关闭两种情况分别进行测量，再取二者数据中的较高值。通常门、窗打开测量的测量值会比关闭测量的高，此时噪声除了考虑前者因素外，还要考虑风扇和柴油机进排气口噪声、设备运行噪声以及各部件间共振等因素。

建议

首先，轮胎式叉装机目前只有推荐性国家标准，还没有强制性国家标准，建议相关部门尽快制定发布强制性国家标准，如安全技术规范；其次，建议政府监管部门加强对轮胎式叉装机标准和政策宣传，定期对辖区内生产企业开展突击检查和生产一致性检查；最后，建议各主机厂应深入研究标准，用好产品标准，从设计、制造、质控等全过程严格把关，制造出符合国家标准要求和让使用者满意的产品。