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叉车稳定性及其他技术安全问题
叉车稳定性对以下安全性有影响：
1、向前翻倒倾覆的可能性 - 也就是说，叉车向前倾翻；
2、侧向翻倒倾覆的可能性 - 即叉车向旁边任一侧倾翻；
3、在任何装载情况下可应用的最大制动等级及相应的制动距离 – 太高的制动等级会导致叉车向前倾翻；
4、向后加速度的最大等级 - 过高的加速度也将会使叉车向前倾翻。
一、平衡重式叉车
本报告和相关的莫纳什大学事故研究中心编制指南（工业交通管理与叉车安全指南）重点关注平衡重式叉车的型式如下所示，因为它们是在维多利亚州最常用的样式。
这种类型的叉车通常具有的特点：
- 车体的平衡重和壳体刚性的连接到前轴或者驱动轴；
- 门架在前轴或其附近转动；
- 转向轴绕其中心旋转，使得转向轮胎保持与地面接触，操作表面的水平变化较小；
- 制动器仅安装在前驱动桥。
对于这种车体，叉车可以配备：
- 不同的门架适合于各种起升高度。范围从1500至7500mm不等。门架的数量可以根据可用净高度来调整；
- 不同的轮胎 - 实心，气动形垫或充气轮胎；
- 适用于叉车操作的货叉系列，带或不带侧移；
- 其他专业附件。
二、稳定性三角形
平衡重式叉车有三种方式可以向前或向侧倾翻：
1、它可以驱动轴轮胎与地面的接触点向前倾翻，地面作为旋转中心；
2、它可以向左侧面倾斜，倾斜最初沿着前轮胎接触点和后转向轴的枢转点的连线倾翻；
3、它可以向右侧面倾斜，倾斜最初沿着前轮胎接触点和后转向轴的枢转点的连线倾翻；
这三条线组合定义的稳定性三角形如图：
注意，后转向轴对其围绕其旋转点的行程具有限制，使得在某点处侧面翻转变化以绕两个左手轮胎或两个右手轮胎旋转。在这个阶段叉车有时会停止倾翻并回落到地面。但大多数倾翻会继续进行。
三、质心
任何物理对象都有一个位于三维空间的点，它的作用就像它的所有质量位于这个点。这个点被称为它的质心。如果这个点被放在某些指定的支撑结构顶部，那么叉车就会平衡。当叉车静止时，作用在该点上的唯一力是垂直的重力。对于固定叉车，只要该质心在稳定性三角形内，叉车不会向前或向侧倾。当我们在货叉上施加一个增加的负载时，叉车和负载的质量中心组合将会向前移动到前轴。如果施加足够的负载，叉车和负载的质心将到达其向前倾翻的点。这种情况一般出现在操作者试图增加对于叉车和转向桥太重的负载，这时叉车就会倾翻。
四、动力，质心和稳定性
当叉车在斜坡上行进时，或者当叉车以某速度在拐角处行进时，或当叉车制动或加速时，产生的作用力在叉车侧面或前后面。如果作用在质心上的所有力的合力使得它们穿过质心稳定三角形，那么叉车就会倾翻。
五、侧翻和向前倾翻
如上所述，给货叉增加负载使得叉车的总体质量中心向前移动并靠近稳定性三角形的前翻转轴，叉车的货叉前部会变得越来越不稳定。然而，此时的质心同时正在远离另外两个侧向倾翻轴。所以叉车在侧面方向上变得更稳定。因此，叉车在空载时更容易侧向倾斜 - 这些事故中有75％发生当叉车空载时。而且它们更容易在装载时向前倾翻。
六、稳定性与提升载荷
提高载荷会降低叉车前部的稳定性，使叉车容易向前倾翻；而降低载荷会降低叉车侧向稳定性，使叉车容易侧向倾翻。
七、叉车稳定性或安全性的澳大利亚和国际标准
这些标准的列表如下所示。另外注意日本，主要叉车供应商，有自己的标准。还有其他标准也会影响叉车的安全性，包括托盘的标准容器。
八、澳大利亚和国际标准 - 叉车稳定性测试
确定叉车最大额定容量所需的试验包括在AS 2359中及其它部分，以及AS 4972（Int）中。对于其他类型的叉车ISO 13563或ISO 15794可能适用。一般来说，对于每种叉车类型，有四个稳定性测试，加上其他适当的叉车的样式。
澳大利亚和国际标准 - 平衡重式叉车稳定性测试
对于平衡重式叉车有四项测试：
- 堆叠 - 门架垂直时货叉的最大高度，最大负载是在叉车在平台上向前倾时：
- 额定载荷为4999kg以下的叉车的坡度为4%；
- 额定载荷为5000kg到50000kg的叉车的坡度为3.5%。
- 运行 – 门架充分后倾和货叉降到底部，最大负载确定在叉车向前倾斜至与水平坡度为18%。
3、堆叠 - 门架完全向后倾斜和货叉达到最大高度，最大载荷在叉车在平台上向侧倾斜至坡度为6%
- 运行 – 门架充分向后倾斜并且货叉处于最低处，叉车在平台上向侧面倾斜：
- 额定容量为4999kg以下的叉车斜率为40%；
- 额定容量为5000kg到50000kg的叉车斜率为50%。取决于载荷和最大速度
测试1和2主要测试向前倾翻稳定性，测试3确定侧向倾翻稳定性，并且测试4确定在空载的侧向倾翻稳定性。
AS和ISO标准 - 平衡叉车稳定性测试 – 限制
所有上述测试在准静态情况下进行。因此动态效应例如轮胎弹性形变和能量由在运动中的积累，这些可能使得叉车更可能倾翻的因素不包括在内。此外，“在横向测试中允许其中一个负载轮与平台失去接触，并且结构的部件或其他设计特征可以接触测试平台”。在实际中，这种情况可能导致叉车运行变得不稳定。对于稳定性测试，货叉和侧移是确定的（假设侧移是横向的，额定载荷为6300kg的叉车侧移不超过100mm，而更大型的叉车不超过150mm）100mm的侧移将增加额定载荷引起的侧向位移，起升高度为4300mm时将增加大约三分之一，起升高度为6000mm时将增加大约四分之一，这将明显的降低叉车侧向稳定性。额定容量可以通过三个测试中的一个或几个确定，因此有可能在其他因素上存在超出标准的安全余量，也有可能存在完全侧向倾翻而不会降低得出的额定载荷的情况。然而，由于制造商不提供哪一项测试是限制性的信息，在额定载荷测试中无法做出由侧向移动引起的安全余量的分析。
建议制造商向客户提供稳定性测试有关的信息来确定叉车的性能。并更加鼓励向客户提供叉车在最坏状态下的稳定性测试，例如在最糟糕的位置产生侧移。
AS和ISO标准 - 平衡叉车稳定性测试 - 静止时倾翻
本测试共收集了178台额定载重为1-48吨的叉车的数据，并分析了叉车倾翻及其他安全问题。
在稳定性测试1和2的结果，叉车静止在水平面，货叉放下的情况：
- 在无翻转的条件下提高37%；
- 在无翻转的条件下以增加21%，翻转；
- 在无翻转的条件下增加额定载荷的33%至60%。
数据如下表
AS和ISO标准 - 平衡叉车稳定性测试 - 制动时翻倒
在使用时，叉车向前行驶然后施加制动，这种情况下的安全因素降低，制动力通过叉车的质心起作用，叉车和负载倾向于向前翻倒。在蒙纳士大学进行的测试表明，空载叉车可以在粗糙的混凝土表面达到0.6g的减速加速度。他们不会向前倾覆。
然而，当负载被放置在货叉上时，平衡安全裕度减小，来自组合式叉车的倾覆力矩及其负载增加。在某一点下满制动和增加负载，叉车将处于向前翻转的状态
分析表明，当货叉的顶部离地面200mm时：
- 平均在额定负载的0.27倍时，全制动会导致向前倾翻；
- 在最大制动时，额定负载的0.43倍会导致向前倾翻。
这些数据如下图所示。
注意，在静止的状态下向后加速可以起到同样的效果。
制动时向前倾翻的效果
通过制动或向后加速启动向前翻转的效果取决于叉车类型，以及负载类型。
- 叉车可能向前倾斜，负载滑落，然后叉车重新落地。
- 叉车可能倾斜，货物停留在沿地板滑动的货叉上。直到叉车重新落回地面。
- 叉车可能倾斜，货叉碰到障碍物。然后负载将脱落。如果没有佩戴安全带，此时操作员将有被抛出的危险。
- 负载正在货叉上起升 - 叉车可能倾斜和负载脱落然后叉车重新落回地面。
- 负载被固定并且被货叉提升到高处 - 例如处理集装箱的叉车。叉车将向前倾翻。
- 负载被悬挂在货叉上并且被提升到高处，叉车将向前倾翻。
- 负载在较长的货叉上并在高处运载，由于在叉车倾斜时负载不能及时滑下，叉车将向前倾翻。
总而言之，在大多数叉车负载状态下强制动的情况下，叉车不会向前倾翻，最常见的是负载从货叉上滑落或掉落。然而，当负载固定或有效附接到叉车上时，存在较高的风险。在这些情况下，叉车往往会发生向前翻倒。更常见的是叉车司机不会紧急的制动，而是调节制动踏板压力以防止翻转开始。然而，这样做具有增加制动距离的缺点。下图显示了如果完全制动是可能实现的，可实现的停止距离与最大速度之间的关系。
通常，停止距离的增加大约为40％，范围为10％-80％。在可能与行人碰撞的情况下，额外的停止距离可能会构成不可接受的风险。在这些情况下，速度限制是一种使停止的策略距离降至可接受的长度的措施。
为了确保停止距离不会降低，建议厂家或其他人进一步开发智能限速器，以减少叉车在负载状态下的速度。
AS和ISO标准 - 平衡叉车稳定性测试 – 空载时侧翻
75%的侧翻发上在叉车空载时，如上所述，这是因为添加负载增加了侧面翻转的稳定性。影响侧翻的主要因素是空叉车的质心，速度的叉车，以及转弯的半径。
叉车设计非常灵活，因此具有紧凑的最小转弯圈。但是同时，这显着增加了侧倾的机会。稳定性测试4确保叉车具有最小的水平阻力。下面的图表显示了叉车单独测试的横向加速度在全速和最小转弯半径处可能的横向加速度。显然，测试远低于可实现的横向加速度的水平。通过限制叉车速度，可以显着地降低横向加速度。对该场景建模如下图所示。
平均叉车的速度需要降低到最大值的三分之一左右，额定载荷在5吨以下的普通小型叉车需要降低到6公里/小时左右。这些数字可能有些保守，因为测试4可能不是限制性测试。对于可获得质心数据的唯一叉车，侧向稳定性比测试4下所需的最小值大约高35%。如果应用在所有叉车上，则其将允许小型叉车的速度限制增加到大约8km/h。再考虑到双轮胎将稳定性增加大约20%或更多。由于稳定性与速度的平方相关，这将允许速度增加10%到大约9km/h。这将消除叉车空载时发生的大部分侧向倾斜。
为了消除叉车空载时的侧翻，建议单级叉车速度限制为8公里/小时，双级叉车达到9公里/小时。两种可能的例外情况是
- 叉车制造商可以提供稳定性数字证明空载叉车在更高的速度下是安全的，那么可以采用那些更高的速度；
- 不同的工作环境需要不同的速度限制（例如，不均匀的操作表面可能需要取速度下限）
AS和ISO标准 - 平衡叉车稳定性测试 - 其他侧向倾翻
如前所述，叉车增加负载增加了侧面的稳定性。然而，起升负载会迅速抵消增加的稳定性。这给了我们强烈的警示叉车司机不要在移动的过程中将负载升起。
注意，当叉车侧向倾斜时，负载不会从叉子上掉下来直到叉车将要翻倒，这是因为侧向力与叉子方向成直角。考虑到叉车机动性在装载到机架时是必不可少的，唯一的选择是安装智能限速器。建议叉车制造商或其他人开发智能速度限制器，根据负载，其高度和转弯减小最大速度由方向盘位置定义的半径。一旦负载升高一米，该单元将必须保守的速度，因为以相同的速度增加转向角将有迅速导致侧倾的风险。
动态稳定性的影响 - 不均匀地面的计算机模拟
对于典型的小型单驱动轮式叉车，测试3中负载在最高处时所需的测试侧坡度为 6％。对于小型叉车（澳大利亚标称容量最大可超过3吨），这等同于单驱动轮胎的高度变化，约60mm（53-64mm）。因此，在具有这种静止的情况下，叉车将是“安全的”。
由RMIT进行建模，使叉车缓慢向前移动，将额定载荷施加到处于最大高度的机架。选择的设计速度为3公里/小时，而且下降是在板的边缘下降或边缘在接头处断裂时可能经历的急剧下降。提升高度为约4500mm。该模拟显示在40mm高度差处达到侧部翻转稳定性极限。
假设：
- 地面水平；
- 负载质心在货叉中心；
- 货叉在车厢中央；
-
未超过额定载荷；lt;
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资料编号：[141763]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word
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