一起叉車貨叉架突然外傾的檢驗(yàn)案例分析

陳鈺鋒 張慶豐 陸 凱

（寧波市特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院 寧波 315048）

貨叉架通過(guò)貨叉架滾輪在起升鏈條的牽引下運(yùn)行于內(nèi)門架門槽中,而貨叉通過(guò)貨叉上下掛鉤固定在貨叉架上,故貨叉架承載著起升貨物,是叉車安全起升作業(yè)的重要連接件。若貨叉架的位姿發(fā)生不合理的改變,將影響叉車運(yùn)行安全性和穩(wěn)定性[1]。尤其是隨著叉車的頻繁重載使用,導(dǎo)致貨叉架滾輪與內(nèi)門架門槽配合間隙加大,造成門架外傾現(xiàn)象。本文對(duì)一起叉車貨叉架的外傾現(xiàn)象進(jìn)行了原因分析和隱患分析,并根據(jù)上述分析,在叉車的使用、檢驗(yàn)檢測(cè)方面提出了相應(yīng)對(duì)策,以提高叉車門架的使用壽命和叉車作業(yè)的安全性。

1 設(shè)備的基本情況

2020年11月20日,對(duì)寧波某公司1臺(tái)叉車實(shí)施定期檢驗(yàn)過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)該叉車的貨叉架上升到門架上極限時(shí),突然向前外傾,貨叉水平段由水平位置向地面傾斜,貨叉尖有朝向地面的趨勢(shì),見圖1。

圖1 貨叉架外傾

征詢使用單位安全管理人員可知,該叉車已使用11年,主要用來(lái)起升搬運(yùn)貨柜,載荷量大,使用頻繁,且司機(jī)作業(yè)時(shí),為提高工作效率,經(jīng)常加油門快速起升貨叉架于門架上極限,然后下降貨叉架來(lái)裝卸貨柜。在上極限時(shí)貨叉架受到的沖擊載荷和向地面傾斜的貨叉水平段極有可能導(dǎo)致貨叉架上的貨物墜落,同時(shí)破壞叉車的穩(wěn)定性,設(shè)備處于嚴(yán)重事故隱患狀態(tài)。該叉車的相關(guān)技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 叉車相關(guān)技術(shù)參數(shù)

2 缺陷情況描述及缺陷產(chǎn)生的原因分析

對(duì)起升油缸實(shí)施動(dòng)態(tài)試驗(yàn)時(shí),貨叉架通過(guò)滾輪能平穩(wěn)地運(yùn)動(dòng)在內(nèi)門架上,且內(nèi)門架滾輪能平穩(wěn)地運(yùn)動(dòng)在外門架上,但貨叉架滾輪和內(nèi)門架滾輪卻時(shí)而滑動(dòng),時(shí)而又滾動(dòng)在門架上,且起升運(yùn)動(dòng)停止時(shí),貨叉架有較大的抖動(dòng)。為驗(yàn)證門架上極限位置機(jī)械止擋的有效性,操作起升油缸至上極限時(shí),伴隨著貨叉架與上極限機(jī)械止擋碰撞發(fā)出的沖擊聲,貨叉架突然前傾。經(jīng)仔細(xì)查驗(yàn)門架槽、貨叉架滾輪等零部件,其缺陷情況如下：

1）內(nèi)外門架槽緣及滾輪外緣已露出磨損后的金屬亮澤,見圖2。表明門架槽緣及滾輪均已磨損,致滾輪與門架槽配合間隙偏大,造成滾輪在門架中滑動(dòng)運(yùn)行；

圖2 內(nèi)門架槽緣磨損

2）兩內(nèi)門架頂部槽緣磨損致形成一凹坑,見圖3、圖4。當(dāng)貨叉架起升至門架上極限時(shí),貨叉架的上滾輪運(yùn)行至內(nèi)門架頂部槽緣凹坑內(nèi),致使貨叉架到達(dá)門架上限位時(shí)突然前傾。圖3、圖4中貨叉架滾輪達(dá)到上限位的運(yùn)動(dòng)痕跡也是印證了貨叉架到達(dá)上極限時(shí)發(fā)生前傾的事實(shí)。

圖3 貨叉架右滾輪運(yùn)動(dòng)痕跡

圖4 貨叉架左滾輪運(yùn)動(dòng)痕跡

形成以上缺陷的主要原因如下：

1）該叉車使用年限長(zhǎng),使用頻繁,且載荷量大。高強(qiáng)度、高頻次的門架起升運(yùn)動(dòng)使?jié)L輪和門架槽磨損；

2）該叉車作業(yè)時(shí),叉車司機(jī)為提高作業(yè)效率,頻繁地高速起升至門架上限位,再使貨叉架突然停止,貨叉架的自身載荷及貨物對(duì)內(nèi)門架外槽緣形成一沖擊載荷。長(zhǎng)時(shí)間不規(guī)范的起升操作方式造成貨叉架滾輪不斷地沖擊磨損內(nèi)門架外槽緣,貨叉架滾輪與內(nèi)門架門槽過(guò)大的配合間隙又加大了沖擊載荷,最終導(dǎo)致內(nèi)門架頂部槽緣形成一凹坑。

3 缺陷可能導(dǎo)致的隱患分析

門架是叉車的主要受力結(jié)構(gòu)件之一,門架的強(qiáng)度對(duì)叉車的安全性及穩(wěn)定性起著決定性作用。

1）該叉車的門架是由內(nèi)外門架通過(guò)滾輪嵌套而成,貨叉通過(guò)貨叉架承載著貨物沿著門架上下運(yùn)動(dòng)。當(dāng)帶載的貨叉起升時(shí),內(nèi)外門架在載荷的作用下逐漸向前傾斜、彎曲,特別是當(dāng)內(nèi)門架到達(dá)外門架的上限位時(shí),內(nèi)外門架出現(xiàn)了“折節(jié)”現(xiàn)象（如圖5所示）,此現(xiàn)象將導(dǎo)致載荷中心突然前移,傾覆力矩增加,叉車的縱向穩(wěn)定性減弱。而內(nèi)門架滾輪與外門架槽緣配合過(guò)大的配合間隙,隨著貨叉的起升高度不斷增大,使“折節(jié)”現(xiàn)象更為明顯,進(jìn)一步破壞叉車的縱向穩(wěn)定性。

圖5 門架“折節(jié)”現(xiàn)象

2）若貨叉上的貨物有偏載現(xiàn)象,叉車的橫向穩(wěn)定性也將在“折節(jié)”彎曲現(xiàn)象下減弱[2]。

3）該叉車通過(guò)叉盤來(lái)裝卸貨物,叉盤能穩(wěn)定地保持在貨叉上主要依靠貨叉水平段對(duì)叉盤的支持力,使帶有載荷的叉盤穩(wěn)定保持在貨叉水平段上。然而門架的“折節(jié)”現(xiàn)象和貨叉架運(yùn)行至門架上極限的突然前傾,將導(dǎo)致貨叉向地面傾斜。帶載叉盤在傾斜的貨叉水平段的受力理論等效模型如圖6所示：物體A即為帶載叉盤,斜面B即為貨叉水平段上表面,角度θ即為貨叉水平段與地平面的夾角。若叉盤依然能保持在貨叉上,表明帶載叉盤所受的靜摩擦力克服了帶載叉盤的重力在平行于傾斜貨叉上的分量。但隨著滾輪與門架槽磨損的加劇,“折節(jié)”更為明顯,貨叉架滾輪與內(nèi)門架配合間隙的不斷增大,門架槽頂部槽緣坑的加深,這些因素將導(dǎo)致貨叉水平段傾斜角θ進(jìn)一步加大。隨著傾斜角θ的逐漸增大,帶載叉盤重力的傾斜分量不斷增大,當(dāng)帶載叉盤與貨叉的最大靜摩擦力不足以抵消帶載叉盤重力的傾斜分量時(shí),帶載叉盤將從貨叉上脫出,發(fā)生貨物墜落事故。值得注意的是,起升高度越高,貨叉的傾斜角就越大,發(fā)生重物墜落事故的概率越大,況且貨叉到達(dá)上極限時(shí),“折節(jié)”帶來(lái)的沖擊載荷與叉盤重力的傾斜分量疊加,將更容易導(dǎo)致叉盤從貨叉上脫出,越發(fā)增加了發(fā)生重物墜落事故的風(fēng)險(xiǎn)。

圖6 叉盤在貨叉水平段上的受力等效圖

4 結(jié)論與建議

該叉車門架槽與滾輪的磨損、門架槽頂部的凹坑缺陷將直接影響門架的強(qiáng)度,破壞叉車的穩(wěn)定性及貨叉上貨物固定的可靠性,嚴(yán)重影響叉車作業(yè)的安全性,具有重大安全隱患[3]。為提高該叉車的作業(yè)安全性,避免事故發(fā)生,責(zé)令使用單位停止使用該叉車。鑒于門架槽磨損與凹坑等缺陷具有不可修復(fù)性,故要求使用單位更換新的門架后,重新申報(bào)檢驗(yàn),待檢驗(yàn)合格后,方可繼續(xù)使用該叉車。

根據(jù)TSG N0001—2017《場(chǎng)（廠）內(nèi)專用機(jī)動(dòng)車輛安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》,修理是指更換或者維修原場(chǎng)車動(dòng)力裝置、傳動(dòng)裝置、門架結(jié)構(gòu)、車架結(jié)構(gòu)、車身金屬結(jié)構(gòu)之一的,但是不改變場(chǎng)車原主參數(shù)的活動(dòng)[4]。建議使用單位更換與原來(lái)同結(jié)構(gòu)的門架,讓具備叉車維修資質(zhì)的單位申報(bào)大修檢驗(yàn)。但考慮到浙江省內(nèi)只有叉車制造資質(zhì)的單位,尚無(wú)具備叉車維修資質(zhì)的單位,為提高企業(yè)實(shí)際操作可行性,同時(shí)明晰使用、修理、檢驗(yàn)單位的責(zé)任定位,保障該叉車的安全使用,也建議使用單位讓具備叉車制造資質(zhì)的單位更換同結(jié)構(gòu)門架,由制造資質(zhì)單位出具更換門架后該叉車的相關(guān)安全證明。

為防止叉車出現(xiàn)本案例中類似缺陷,延長(zhǎng)叉車門架使用壽命,確保叉車使用安全,應(yīng)采取以下對(duì)策：

1）使用單位應(yīng)根據(jù)實(shí)際作業(yè)工況,合理選擇叉車的起升高度,對(duì)所選擇叉車的最大起升高度做適當(dāng)預(yù)留；

2）使用單位叉車作業(yè)人員,應(yīng)嚴(yán)格按照叉車載荷曲線表和安全操作規(guī)程作業(yè),當(dāng)起升高度高時(shí),應(yīng)根據(jù)載荷曲線表,合理降低載荷量和起升速度,預(yù)防產(chǎn)生起升沖擊,破壞叉車穩(wěn)定性；

3）當(dāng)門架垂直起升,貨叉架位于門架上極限時(shí),貨叉水平段傾斜角與“折節(jié)”程度大小、滾輪和門架槽的配合間隙、最大起升高度有關(guān)[5]。為減小貨叉水平段傾角,確保叉車堆垛穩(wěn)定性,叉車作業(yè)人員應(yīng)盡量減小起升高度,堆垛作業(yè)時(shí),可使門架合理內(nèi)傾,且定期檢查滾輪與門架槽的配合間隙,當(dāng)起升作業(yè)時(shí)發(fā)生滾輪不滾動(dòng)現(xiàn)象時(shí),應(yīng)關(guān)注輪槽的配合間隙；

4）由于內(nèi)外門架強(qiáng)度一定,且兩門架是由滾輪和門架槽嵌套而成,“折節(jié)”現(xiàn)象不可避免。當(dāng)貨叉水平段出現(xiàn)外傾角時(shí),增加貨叉水平段上表面與叉盤的摩擦力有利于增加帶載叉盤在貨叉上的固定可靠性。故建議對(duì)于高起升的堆垛作業(yè),所選擇的叉盤材料與貨叉材料的摩擦系數(shù)、接觸面積盡可能大,嚴(yán)禁二者之間存在油污現(xiàn)象；

5）檢驗(yàn)檢測(cè)人員對(duì)輪槽的配合間隙、貨叉架運(yùn)行狀況、門架上極限機(jī)械止擋的有效性試驗(yàn)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注,一旦發(fā)現(xiàn)上述缺陷,應(yīng)立即采取合理措施,確保叉車使用安全。