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摘要：分析和研究叉车稳定性的因素、叉车稳定性的计算方法以及应对措施。利用稳定平衡工程公式分析门架扰度因素对叉车稳定性的影响程度，运用图形和受力分析的方法分析制动和方向操作因素对叉车稳定性的影响程度；分析叉车装卸货物所产生的装载因素对叉车稳定性的影响程度；在此基础上，介绍稳定性的计算方法的通用原则，以某ＣＰＣ３０内燃平衡重式叉车满载堆垛时的纵向稳定性（静态）为例进行示例计算，并对影响叉车稳定性的常见因素及原因进行了分析。
关键词：叉车；稳定性；计算方法；影响因素
ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＦｏｒｋｌｉｆｔＳｔａｂｉｌｉｔｙＩｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇＦａｃｔｏｒｓａｎｄＣｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓ
ＧａｏＸｉａｎｇｇｅ１，ＣｈｅｎＸｉａｏｙｏｎｇ２，Ｗｕｊｉｎｇ１，ＭａＹｕｌｉｎ１
（１．Ｔａｉ'ａｎＳｐｅｃｉａｌＥｑｕｉｐｍｅｎｔＩｎｓｐｅｃｔｉｏｎａｎｄＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｔａｉ'ａｎ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ２７１０００，Ｃｈｉｎａ；２．ＷｅｉｆａｎｇＳｐｅｃｉａｌＥｑｕｉｐｍｅｎｔＩｎｓｐｅｃｔｉｏｎａｎｄＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｗｅｉｆａｎｇ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ２６１０００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｆａｃｔｏｒｓｏｆｆｏｒｋｌｉｆｔｔｒｕｃｋｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｆｏｒｋｌｉｆｔｔｒｕｃｋｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ａｎｄｔｈｅｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓａｒｅａｎａｌｙｓｉｓｅｄａｎｄｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ．Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄｅｇｒｅｅｏｆｇａｎｔｒｙｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｆａｃｔｏｒｓｏｎｆｏｒｋｌｉｆｔｓｔａｂｉｌｉｔｙｉｓａｎａｌｙｚｅｄｂｙｕｓｉｎｇｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄｂａｌａｎｃｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｆｏｒｍｕｌａ，ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄｅｇｒｅｅｏｆｂｒａｋｉｎｇａｎｄｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｏｐｅｒａｔｉｏｎｆａｃｔｏｒｓｏｎｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｆｏｒｋｌｉｆｔｔｒｕｃｋｉｓａｎａｌｙｚｅｄｂｙｕｓｉｎｇｇｒａｐｈｉｃａｎｄｆｏｒｃｅａｎａｌｙｓｉｓｍｅｔｈｏｄｓ；ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｌｏａｄｉｎｇｆａｃｔｏｒｓｏｎｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｆｏｒｋｌｉｆｔｔｒｕｃｋｓｉｓａｎａｌｙｚｅｄ；ｏｎｔｈｉｓｂａｓｉｓ，ｔｈｅｇｅｎｅｒａｌｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓｏｆｓｔａｂｉｌｉｔｙｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄｔａｋｉｎｇｔｈｅｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｓｔａｂｉｌｉｔｙ（ｓｔａｔｉｃ）ｏｆｔｈｅＣＰＣ３０ｉｎｔｅｒｎａｌｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｃｏｕｎｔｅｒｗｅｉｇｈｔｆｏｒｋｌｉｆｔｔｒｕｃｋａｓａｎｅｘａｍｐｌｅｗｈｅｎｆｕｌｌｙｌｏａｄｅｄ，ｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｉｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ，ａｎｄｔｈｅｒｅａｓｏｎｓｆｏｒｃｏｍｍｏｎｆａｃｔｏｒｓａｆｆｅｃｔｉｎｇｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｆｏｒｋｌｉｆｔｔｒｕｃｋａｒｅａｎａｌｙｚｅａｎｄｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｏｒｋｌｉｆｔ；ｓｔａｂｉｌｉｔｙ；ｃｏｍｐｕｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄ；ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇｆａｃｔｏｒｓ
０引言
叉车作为高效物流中装卸货物的重要搬运设备之一，有效率高、劳动强度和劳动成本低的重要优势，越来越多地被运用于各行各业，但是叉车运行空间的局限性、运行范围的灵活性、设备本体的维保不良以及作业人员素质等问题，也令叉车事故频发。据统计，因叉车稳定性不足而造成叉车前倾或侧翻引发的事故占全部事故的６０％以上，造成的人员伤亡占事故伤亡人员的８０％以上。因此，叉车稳定性是叉车安全使用的必要条件，它一般是指叉车在各种道路和各种工况上行驶时或者在各种装卸作业中抵抗倾覆（包括纵向倾翻和横向倾翻）的能力，如果丧失稳定性可能会引发事故灾难。叉车的安全特性直接影响叉车的安全使用，一般包括结构强度、制动性能、转向性能、稳定性［１］。叉车稳定性分为横向稳定性和纵向稳定性。纵向稳定性是指叉车抵抗围绕车轴纵向翻车的能力，纵向稳定性差可以引发叉车倾翻或滑移事故。横向稳定性是指叉车高速转弯时产生离心力的作用时抵抗侧翻和侧滑的能力，横向稳定性差可以引发侧翻或滑溜事故。因此无论在叉车的整机设计阶段、制造生产环节还是叉车的使用管理和检验检测中都要严格地对叉车稳定性能进行测定，特别是在叉车实际工作中，更应综合分析叉车失稳的原因和影响因素，制定相应的操作规程及预防措施以提高叉车运行安全［２］。
１叉车稳定性的影响因素
１．１门架扰度因素
影响叉车稳定性的因素很多，几乎所有的工业叉车都涉及这个问题。常见的内燃平衡重式叉车，通过由门架和货叉组合而成的机械设备系统进行取物装卸堆垛作业操作，利用叉车后面的配重实现平衡载荷［２］，如图１所示。
左侧为叉车门架、货叉和载荷，右侧为平衡左侧的车体质量和配重，以前轮为支撑点在一定角度下保持平衡。由图１可看出，为保证叉车整体稳定性，右侧的力矩要大于左侧的力矩。平衡方程如式（１）所示。
式中：ｌ为满载时综合中心位置距前轮接地位置的水平距离；Ｌ为空载重心位置距前轮接地位置的水平距离；ｈ为满载时综合中心位置距地面的高度；Ｈ为叉车空载时重心位置距地面的高度；Ｈｍａｘ为最大起升高度；Ｇ为叉车空载自重；Ｃ为载荷中心距；Ｓ为前悬距。
通过所给公式可知叉车的稳定性与车辆的空载和满载状况有关，同时也与车辆自重、载荷状态、载荷中心距、起升高度有关。在现实情况中，叉车的稳定性与车辆的自身状态例如轮胎变形和运行环境例如路面不平也有关系，但最重要的因素还是门架扰度［２］。
扰度是指叉车门架受力时，杆件轴线在垂直于轴线方向的线位移或板壳中面在垂直于中面方向的线位移，如图２所示。引起扰度的因素多为门架刚性不足而引发的门架变形，还包括外门架滚轮的间隙，以及内门架和滚轮的装配间隙引起的门架整体位移［２］。
１．２制动和方向操作操作因素
一般中型以下叉车的制动装置装配在前桥，也就是所谓的驱动桥，后桥（转向桥）一般不设。以前桥制动为例，叉车在空载或者满载前行时，若遇到应急情况紧急制动，重心前移，前轮与地面的摩擦力与制动力形成合力增加，前轮容易出现抱死拖滑现象，但是叉车设计的制动动力是以满载为基础设计的，因此空载制动比满载制动容易出现拖滑现象，对于直线行驶的叉车而言，这种情况下不会发生侧滑位移或者甩尾的情况［３］。叉车驱动轮抱死时侧滑如图３所示。由图可知，叉车前驶驱动轮抱死时，离心惯性力Ｆｊ与侧向力Ｆｙ成抵消趋势，从而会削弱或阻止叉车的侧滑趋势；倒向行驶时，前桥与后桥作用相反，紧急制动时，前桥（驱动桥）抱死拖滑，这时所产出的侧向力Ｆｙ与离心惯性力Ｆｊ基本一致，二者合力会导致叉车侧滑，严重时候甚至会发生掉头现象，货物有被甩出的风险，特别是空载紧急制动时，更易发生严重事故，甚至人员伤亡［４］。
当叉车非直线行驶时，若在拐弯行驶过程中制动，此时制动力和离心力产生的合力会加重叉车的侧滑程度。特别是在下坡过程中转弯较急时，若此时采取紧急刹车制动，惯性的影响更为严重，甚至会发生车毁人亡的事故［３］。
１．３货物装载因素
满载叉车在堆垛时，当货叉沿着门架提升到最大高度，此时叉车受侧向风力和离心力合力作用，因此货物的提升高度和码放的横向位置会直接影响叉车横向稳定性。货物装载位置越高，重心越高，横向稳定性就越差。因此，叉车的活动部件例如门架、货叉属具是随位置的变化而变化的［６］，如图４所示。
２叉车稳定性的计算方法
叉车的稳定性主要包括纵向稳定性、横向稳定性和动态稳定性。纵向稳定主要涉及抵抗前倾翻的能力，横向稳定性涉及的是抵抗侧翻的能力，而动态稳定性主要涉及叉车运行、拆堆垛货物过程中抵抗倾覆的能力，包括叉车运行、制动、起升、后倾、转弯等合力产出的动态力，这些都是影响叉车稳定性的重要因素［１０］。
２．１稳定性计算原则
叉车稳定性计算目前多采用模拟倾斜平台的试验方法，已检查和评价叉车整车的稳定性［７］。其计算原理：计算出整车的重心位置点Ｏ，点Ｏ距离倾翻点的水平距离为Ｌ，点Ｏ距离倾翻轴线的垂直高度为Ｈ。当整车达到倾翻极限时，按照图５所示计算倾翻坡度ｉ。
不同车型计算的倾翻临界坡度ｉ可根据生产厂家要求乘以相应的安全系数，且分别应满足下列要求：（１）各种适用车型的基本试验标准和要求：ＧＢ／Ｔ２６９４９．１—２０１３；（２）平衡重式叉车：ＧＢ／Ｔ２６９４９．２—２０１３；（３）前移式和插腿式叉车：ＧＢ／Ｔ２６９４９．３—２０１３；（４）托盘堆垛车：ＧＢ／Ｔ２６９４９．４—２０１３；（５）侧面式叉车（单侧）：ＧＢ／Ｔ２６９４９．５—２０１３；（６）操作者位置可或不可起升的三向堆垛式叉车：ＧＢ／Ｔ２６９４９．２２—２０１３，若叉车通过了全部实验且未发生倾翻，则可以认定为稳定的［９］。
２．２稳定性计算示例
以某品牌ＣＰＣ３０内燃平衡重式叉车满载堆垛时的纵向稳定性（静态）为例［７］，计算状态为门架垂直地面，叉车满载，起升至最大起升高度如图６所示。
根据叉车标准规定，满载堆垛时的纵向稳定性必须满足ｔａｎθ１＞０．０４，代入已知条件Ｌｇ、Ｈｇ，求出ｔａｎθ１＝Ｌｇ／Ｈｇ，若求得数值大于０．０４则满足标准规定，反之则不满足。
３叉车失稳的原因分析
叉车在设计、制造时便充分考虑了影响稳定性的因素并进行了计算，但现实生产中仍有造成失稳的原因。这些原因主要有：（１）载荷偏载或者超载，倾翻力矩大于稳定力矩造成失稳；（２）环境因素，如地面不平或者运行在有斜度的坡上；（３）在堆垛作业过程，码放货物的起升高度接近最大起升高度时，若有货物重心偏移也易造成倾翻力矩大于稳定力矩而造成失稳；（４）叉车运行过程中，急速转弯引起的离心力造成横向稳定性失稳，或紧急制动惯性力过大造成纵向稳定性失稳倾翻［１１］。
因此，在叉车的使用过程中，或因使用工况高度的提升或客户对起升高度有特殊要求等因素改变叉车门架，更换不同规格的货叉或者属具时，极易改变叉车的稳定性能。例如：
（１）某制造单位改变叉车门架级数，增加了起升高度，相应载荷下叉车的稳定性也随之降低，需要对叉车稳定性重新计算校核，并对该型号叉车进行稳定性试验，《场（厂）内专用机动车辆安全技术规程》（ＴＳＧ８１—２０２２）也明确了设计计算书应包括：叉车整机稳定性测试分析报告或者计算书、标示叉车额定起重量和实际起重量载荷曲线图或者载荷表，因此特种设备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，核实叉车本体起升高度与合格证中的起升高度是否相符，同时增加制造单位对其稳定性验证的见证材料，若检验过程中未做核查，叉车继续使用则隐患非常大［１２］。
（２）对于专用属具的使用，虽然不属于ＴＳＧ８１—２０２２的监管范围，但是其更换也会影响到载荷能力，载荷能力也相应减少，原载荷曲线也不再适用。在检验过程若发现类似情况且在说明书未做出相应说明，建议使用单位有针对性地验证叉车稳定性能。
（３）使用环境也是影响叉车稳定性的重要因素，在不平地面或者松软地面，轮胎的附着力的改变可能导致车辆失稳，发生侧翻。因此，道路的规划特别是前期设计应符合国家标准，同时驾驶员也要熟悉路况和叉车的操作性能，具备相应的技能［１３］。
总之，无论是叉车的设计单位、制造单位还是叉车的改造和使用单位都应把叉车的稳定性能发在重要位置，检验机构也应该对叉车的稳定性能进行相应的验证，特别是对叉车门架提升高度、载荷曲线等重要的关键点进行验证，以保证叉车的安全运行。
４结束语
叉车作为现代物流运输技术应用中专门搬运装卸的重要工业车辆载体，在经济社会发展中的地位与作用越来越重要，但随着工况环境复杂度的提高，叉车稳定性问题对研究工作和用户使用愈来愈显得非常重要。影响叉车稳定性的因素有很多种，例如地面状况、坡度大小、轮胎结构性能、载荷分布等［１４］，本文重点从叉车门架扰度、制动和转向、载荷质量分布３个方面对叉车稳定性能的影响进行了分析，并介绍了叉车稳定性的计算方法和计算示例以及给出了在设计、使用、检验中的注意事项，对叉车设计、使用、检验人员具有一定的理论参考意义［１５］。
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