輪胎式叉裝機推薦性國家標準淺析

陳圳華

背景

輪胎式叉裝機（簡稱叉裝機）及其變形產品主要用于礦山搬運石材荒料、夾木材、裝卸卷鋼、集裝箱旋轉卸貨等場合。叉裝機占土方機械的市場份額相對較小，主要以廈門廈金機械股份有限公司、福建晉工機械有限公司、福建省威盛機械發(fā)展有限公司、龍工（福建）機械有限公司、龍工（上海）機械制造有限公司和廣西柳工機械股份有限公司等為代表的生產廠家。早期市場上產品形式多樣，出現標識混亂、功能互異，缺少檢驗依據，生產廠家和/或銷售商與消費者糾紛較多。為了規(guī)范輪胎式叉裝機市場，國家市場監(jiān)督管理總局、中國國家標準化管理委員會于2018年12月發(fā)布了3份輪胎式叉裝機的推薦性國家標準，其中GB/T 36974—2018和GB/T 36977—2018標準分別為叉裝機的技術條件和試驗方法。按標準規(guī)定“輪胎式叉裝機”的定義為自行的輪胎式機械，前端裝有主要用于塊狀物料（簡稱塊料）叉裝作業(yè)的工作裝置，通過機器運動進行撬起、運輸、裝卸和堆垛等作業(yè)[1]。結合上述標準，本文主要針對額定裝卸載荷、額定裝卸高度、塊料叉、超載試驗和偏載試驗、制動性能、側傾穩(wěn)定角以及噪聲等方面進行分析和提出建議。

標準項目解析

1.額定裝卸載荷

額定裝卸載荷是輪胎式叉裝機的主參數，按標準GB/T 36974—2018中規(guī)定，叉裝機額定裝卸載荷應為不大于極限傾翻載荷(mtip)的90%與額定裝卸高度提升能力(mlift)二者中的較小值。即額定裝卸載荷G用式（1）計算得到（取二者中較小值）：

式中，k為穩(wěn)定性系數。

其中，極限傾翻載荷是衡量輪胎式叉裝機穩(wěn)定性的一個重要指標，同時也是確定整機額定裝卸載荷的主要依據之一。極限傾翻載荷的數值可通過平伸高度極限傾翻載荷計算或驗證傾翻載荷試驗得到；而額定裝卸高度提升能力可通過力傳感器測量得到。由此可知：輪胎式叉裝機的額定裝卸載荷越大，則其叉裝作業(yè)所能承載噸位就越大。

2.額定裝卸高度

輪胎式叉裝機的額定裝卸高度是裝卸塊料所能到達的最小高度，不得小于1.8m。此要求基本上能覆蓋大部分裝卸平臺高度，便于叉裝機裝卸作業(yè)。該高度需要叉裝機具有足夠的提升能力。若其提升能力不足，則無法將額定載荷塊提升至指定高度，反之，則能將該載荷塊提升至規(guī)定高度或提起更大載荷的載荷塊。

3.塊料叉

（1）塊料叉沖擊試驗和屈服試驗

塊料叉既要所用的材料符合其沖擊值不得小于27J（在-20℃時）的規(guī)定，又要符合單根塊料叉經屈服試驗后無發(fā)生永久變形的要求。

（2）塊料叉水平段

根據額定裝卸載荷范圍不同，對應的載荷質心坐標也不同，具體見下表[1]。

額定裝卸載荷——載荷質心坐標X和Y位置表

從上表可得，載荷質心坐標位置范圍：

由于試驗載荷塊是一個橫向正方形截面（尺寸：2Y）的均質長方體，所以按標準規(guī)定采用擋塊（質量m≤20kg）調節(jié)以保證載荷塊質心與載荷質心位置能重合，如圖所示。

試驗載荷塊及其載荷質心位置示意圖

說明：

X——塊料叉內側面與質心的橫向距離(水平距離)，單位為毫米（mm）；

Y——載荷中心距（垂直距離），單位為毫米（mm）；

B——塊料叉內側面與擋塊的間距，單位為毫米（mm）；

1——塊料叉；

2——擋塊；

3——載荷塊。

從表1和圖1可知：

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

綜上所述，△L=L-X-Y可為負值亦可為正值，即載荷塊有可能整塊被放置于塊料叉水平段的上平面內，也有可能部分會超出塊料叉水平段，但不能超出太多，以防止提起載荷塊至一定高度時發(fā)生脫落。

4.超載試驗和偏載試驗

輪胎式叉裝機的超載試驗和偏載試驗均在滿載運輸狀態(tài)下，車輛前后車架處于直線位置前提下進行，再分別進行將1.1倍的額定裝卸載荷提升至額定裝卸高度的超載試驗，和將載荷質心位于偏離塊料叉兩叉子間中心1/2位置處的載荷提升至額定裝卸高度的偏載試驗，各試驗需連續(xù)進行3次[2]。除了要求進行超載試驗和偏載試驗后工作裝置均不得發(fā)生永久變形和損壞外，還要求在超載試驗提升過程中機器不得發(fā)生傾翻，且當載荷超過1.1倍的額定裝卸載荷時，能向司機發(fā)出警示；以及在偏載試驗后，工作裝置在舉升、下降全過程中能動作自如，沒有阻滯及發(fā)出異常響聲[1]。此要求確保機器在使用過程中避免發(fā)生傾翻、側翻危險，也保證工作裝置有足夠的強度承受超載和/或偏載而不發(fā)生永久變形，且能正常使用。

5.制動性能

（1）坡道停車制動：在滿載狀態(tài)下叉裝機既要能爬上35%坡道，又要在后退下坡時，行車制動系統能發(fā)揮作用，在該坡道上保持停車不動。

（2）制動系統：對于工作質量≥32000k的輪胎式叉裝機，要求其最高行駛速度（空載）≤25km/h,除制動距離特性有特殊要求（按GB/T 36974—018中表3規(guī)定）外，所有的輪胎式叉裝機制動系統必須符合GB/T 21152的規(guī)定[1]。

此要求規(guī)定叉裝機所配置行車制動系統和停車制動系統在不同行駛條件下都要有效，以最大限度確保叉裝機行車或停車安全。

6.側傾穩(wěn)定角

叉裝機的側傾穩(wěn)定性能主要是通過車輛實際測量的側傾穩(wěn)定角大小進行評價，這也是衡量叉裝機行駛安全的重要指標。因此，可通過試驗獲得車輛的最大側傾穩(wěn)定角，即操作人員將輪胎式叉裝機處于空載運輸狀態(tài)下，整車停放在試驗臺臺面上，再將車輛前后車架保持對直位置，并確保叉裝機的縱向中心線平行于試驗臺面轉動中心線，然后在側傾試驗臺上分別進行左側、右側兩個方向試驗，以沒有靠在防側擋塊一側所有車輪脫離試驗臺臺面時的臺面傾斜角度為各側的最大側傾穩(wěn)定角[2]。按照標準GB/T 36974—2018中規(guī)定，左側、右側側傾穩(wěn)定角均應滿足≥32°的要求。此要求保證叉裝機左側輪、右側輪在越過一定高度的障礙物時不發(fā)生側翻危險。

7.噪聲

輪胎式叉裝機只規(guī)定司機位置發(fā)射噪聲聲壓級，而對機外聲功率級沒有要求。司機位置發(fā)射噪聲聲壓級采用定置試驗進行測定，其限值為86dB(A)。此要求更多是出于操作人員的舒適性和身體健康考慮。若駕駛室內的操作人員長期處于高噪聲的環(huán)境下，將會對其身心產生較大的危害。

常見主要問題分析

1.額定裝卸載荷

額定裝卸載荷按式（1）計算得到，穩(wěn)定系數k標準只規(guī)定不大于90%，意味著生產廠家可按穩(wěn)定系數的最低要求進行設計制造，也可以自行制定更嚴苛的企業(yè)標準，規(guī)定更小的穩(wěn)定系數，以增加機器安全性。在提升能力都足夠大的前提下，不同廠家標稱同一噸位的叉裝機，穩(wěn)定系數越低的，機器越不容易發(fā)生翻車。

2.額定裝卸高度

有些叉裝機提升高度有可能無法達到額定裝卸高度。其主要有以下原因：一種是提升能力不足。其動臂所產生的動力矩小于阻力產生的阻力矩，有可能是動臂缸徑小、作用力臂短以及系統壓力不足等問題；另一種是后橋配重不夠。雖然機器具有足夠的提升能力，但提升載荷塊到一定高度時后橋即將離地，再向上提升機器將發(fā)生傾翻危險。

3.制動性能

停車制動系統有可能由于制動力不足，未能實現在規(guī)定坡度上停車制動而發(fā)生溜車問題；行車制動系統也有可能因剎車過熱而導致其制動距離過長，超出標準規(guī)定要求。這有可能與制動系統結構不同有關，如采用驅動橋和變速器或者液力濕式制動橋和驅動橋技術。還有可能跟制動踏板行程、軟硬感覺、穩(wěn)定性，以及保養(yǎng)維護等因素有關。

4.噪聲

司機位置發(fā)射噪聲聲壓級有可能會超過國家標準規(guī)定的限值。其產生超標原因按司機室配置不同分為兩種情況：一種是有配置空調和/或增壓換氣系統的司機室，采用在門、窗關閉以及空調和/或增壓換氣系統運轉的狀態(tài)下進行測量。在這情況下，司機室內噪聲主要來源于其地板上孔和縫的聲泄漏、前擋風玻璃密封性不足以及內飾件的消音效果不佳等因素；另一種是既無空調又無增壓換氣系統的司機室，需要對門、窗打開和關閉兩種情況分別進行測量，再取二者數據中的較高值。通常門、窗打開測量的測量值會比關閉測量的高，此時噪聲除了考慮前者因素外，還要考慮風扇和柴油機進排氣口噪聲、設備運行噪聲以及各部件間共振等因素。

建議

首先，輪胎式叉裝機目前只有推薦性國家標準，還沒有強制性國家標準，建議相關部門盡快制定發(fā)布強制性國家標準，如安全技術規(guī)范；其次，建議政府監(jiān)管部門加強對輪胎式叉裝機標準和政策宣傳，定期對轄區(qū)內生產企業(yè)開展突擊檢查和生產一致性檢查；最后，建議各主機廠應深入研究標準，用好產品標準，從設計、制造、質控等全過程嚴格把關，制造出符合國家標準要求和讓使用者滿意的產品。