叉車輪胎使用特點(diǎn)及檢驗(yàn)方法的探討與分析

高向革，李成良，車 剛，陳 健

（泰安市特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院，山東泰安 271000）

0 引言

輪胎作為叉車的主要組成部分，對(duì)叉車的牽引性能、運(yùn)行的平穩(wěn)與安全性、制動(dòng)性能以及作業(yè)效率均有較大的影響。其性能應(yīng)需滿足強(qiáng)度高、承載能力大、耐磨性好以及良好的地面粘著性，其作用有：（1）承受叉車本體重量，以及作業(yè)人員與貨物的重量；（2）利用輪胎與地面的摩擦力，實(shí)現(xiàn)車輛運(yùn)行與轉(zhuǎn)向；（3）吸收運(yùn)行過程中的振動(dòng)和沖擊，保持運(yùn)行的穩(wěn)定性。

隨著叉車的大力發(fā)展以及在社會(huì)各個(gè)行業(yè)中的廣泛應(yīng)用，其安全和耐久的性能也成為衡量叉車性能的重要指標(biāo)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，叉車事故中，有40%的事故與叉車輪胎有直接關(guān)系，例如叉車行駛過程中因驅(qū)動(dòng)輪胎面嚴(yán)重磨損造成行駛打滑現(xiàn)象引發(fā)的失控事故，叉車作業(yè)過程中因輪胎破裂而導(dǎo)致的傾翻事故、輪胎爆裂傷人事故等，因此，合理地選擇叉車輪胎、合適的輪胎檢驗(yàn)方法對(duì)保證叉車的安全運(yùn)行有至關(guān)重要的作用。

1 叉車輪胎的種類、特點(diǎn)

目前在用叉車的輪胎種類可分為3種，分別是工業(yè)車輛充氣輪胎、充氣輪輞實(shí)心輪胎、壓配式實(shí)心輪胎，其特點(diǎn)分別介紹如下[1]。

（1）工業(yè)車輛充氣輪胎

如圖1（a）所示，工業(yè)車輛充氣輪胎目前應(yīng)用較為廣泛，其內(nèi)充滿壓縮空氣，彈性較好，且緩沖和韌性性能好，但怕刺扎，不宜在惡劣環(huán)境場所使用，但其行駛速度較其他輪胎有明顯優(yōu)勢(shì)。

（2）充氣輪輞實(shí)心輪胎

如圖1（b）所示，充氣輪輞實(shí)心輪胎又叫半充氣輪胎，其外形上與充氣輪胎相仿，輪胎子口部位是充氣式結(jié)構(gòu)曲線，采用充氣式輪輞裝配的輪胎。其內(nèi)腔不充氣而充填高彈性材料，因?yàn)闊o被刺破的缺陷，承載性能也隨之增大，但吸振能力較弱，可以用于比較惡劣的道路環(huán)境場所。

（3）壓配式實(shí)心輪胎

壓配式實(shí)心輪胎如圖1（c）所示，也叫非粘結(jié)式實(shí)心輪胎。根據(jù)材料的類型可分為橡膠、聚氨酯兩種類型的輪胎，具有承載能力高、直徑小等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于載荷大而要求車輪小的叉車，且輪胎無刺破的危險(xiǎn)，但是由于彈性較差影響到了作業(yè)的舒適程度，適用于行駛在路面良好的工作場所，特別是在低速、高負(fù)載的使用場所，實(shí)心輪胎也可替代充氣輪胎。

圖1 叉車輪胎種類示意圖

2 叉車的輪胎重要參數(shù)與性能關(guān)系

輪胎參數(shù)對(duì)叉車運(yùn)行與作業(yè)的穩(wěn)定性有著至關(guān)重要的關(guān)系，這種關(guān)系可簡化為輪胎參數(shù)與輪胎側(cè)偏剛度、側(cè)偏力的影響關(guān)系。影響輪胎主要性能參數(shù)有：氣壓、負(fù)荷、扁平比、輪胎胎面花紋及材料，輪胎結(jié)構(gòu)等[2]。

2.1 氣壓和負(fù)荷

輪胎在一定范圍內(nèi)側(cè)偏剛度隨著氣壓的升高而變大，達(dá)到峰值后側(cè)偏剛度隨充氣壓力的增大而減小，特別是前后輪壓調(diào)整后，會(huì)影響到叉車的轉(zhuǎn)向特性，如圖2所示。對(duì)于特定的側(cè)偏角，在一定范圍側(cè)偏剛度隨著垂直載荷的增大，開始時(shí)逐漸增大，但垂直載荷過大時(shí)側(cè)偏剛度會(huì)有所減小[3]，如圖3所示。

圖2 輪胎充氣壓力與側(cè)偏剛度、回正剛度關(guān)系

圖3 垂直載荷與側(cè)偏剛度關(guān)系

2.2 扁平比

扁平比，又稱扁平率（Flatness Ratio），指輪胎橫斷面高度占其橫斷面最大寬度的百分比，即：Aspect ratio=H∕W。通俗來講，輪胎越高瘦，扁平率數(shù)值越大，輪胎越矮胖，扁平率數(shù)值越小[4]。如圖4所示。

圖4 輪胎寬度和高度關(guān)系

低偏平輪胎相較于高扁平輪胎的優(yōu)勢(shì)在于提高胎側(cè)剛性，有利于運(yùn)行過程中的操縱穩(wěn)定性，改善運(yùn)行作業(yè)中磨耗均勻性，滾阻力下，使用壽命交于高扁平長，試驗(yàn)表明，低扁平輪胎的駐波臨界速度更高，更適合高速行駛。但是劣勢(shì)其緩沖性能下降，舒適性不同程度受到影響，再者制作難度增大，成本上升。在相同的垂直載荷下，扁平率越高，則側(cè)偏剛度越大，如圖5所示。

圖5 幾種不同高度比子午胎的側(cè)偏剛度與載荷的關(guān)系曲線

2.3 胎面花紋及材料

胎面花紋是輪胎的非常重要的一個(gè)參數(shù)，是輪胎與路面的直接接觸部位，其花紋方案對(duì)輪胎的制動(dòng)、轉(zhuǎn)彎、噪聲和側(cè)偏等性能有著直接的影響。對(duì)于有花紋的輪胎，胎面花紋對(duì)輪胎的側(cè)偏剛度和回正剛度影響很大，花紋溝越深，胎面膠的剪切變形越大，則側(cè)偏剛度越小[5]，如圖6所示。

圖6 輪胎胎面溝槽深度對(duì)側(cè)偏剛度的影響

2.4 輪胎結(jié)構(gòu)

輪胎結(jié)構(gòu)直接影響輪胎的接地形態(tài)及接地壓力分布，從而影響著整車的驅(qū)動(dòng)性能和制動(dòng)性能。輪胎的尺寸、型式和結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)側(cè)偏剛度都有顯著影響[6]。例如大尺寸輪胎、子午線輪胎側(cè)偏剛度大，斜交輪胎、纖維子午線輪胎則側(cè)偏剛度小。叉車輪胎是車輛與路面接觸的唯一零部件，兩者摩擦產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力和制動(dòng)力，其異常磨損不僅影響到輪胎的使用壽命，同時(shí)也會(huì)改變驅(qū)動(dòng)力與制動(dòng)力，也是導(dǎo)致車輛故障引發(fā)事故的重要因素[7]。

2.5 叉車輪胎的選用原則

通過介紹3類輪胎類型的特點(diǎn)種類、特點(diǎn)以及分析輪胎的重要參數(shù)與性能關(guān)系，可以得出充氣輪胎和實(shí)心輪胎都各有優(yōu)缺點(diǎn)，目前兩類輪胎都廣泛應(yīng)用現(xiàn)有叉車中，選用叉車輪胎應(yīng)從叉車的使用場所、叉車輪胎最大承載能力、叉車行駛速度、輪胎性質(zhì)（驅(qū)動(dòng)輪或是轉(zhuǎn)向輪）、叉車整機(jī)外形尺寸以及整車的制動(dòng)性能和穩(wěn)定性等多方面綜合考量，從而選擇合適的叉車輪胎。例如叉車使用場所的道路較為平整，無碎玻璃渣、鐵屑等尖銳物體的存在可以考慮工業(yè)車輛充氣輪胎，但是若使用對(duì)承載能力有較大要求，且對(duì)運(yùn)行速度要求不高，此種情況應(yīng)考慮壓配式實(shí)心輪胎，其承載能力在正常情況下允許超負(fù)荷15%，但超負(fù)荷工作會(huì)增大輪胎的磨損以及變形量，進(jìn)而影響輪胎以及叉車本身的使用壽命。

3 叉車輪胎的檢驗(yàn)問題以及應(yīng)對(duì)方法

3.1 叉車輪胎的相關(guān)檢驗(yàn)依據(jù)

目前有關(guān)于叉車檢驗(yàn)多引用GBT 9768-2017《輪胎使用與保養(yǎng)規(guī)程》、GB T 16178-2011《場（廠）內(nèi)機(jī)動(dòng)車輛安全檢驗(yàn)技術(shù)要求》和TSGN0001-2017《場（廠）內(nèi)專用機(jī)動(dòng)車輛安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的相關(guān)條款，其中GB T 9768-2017《輪胎使用與保養(yǎng)規(guī)程》：7.2條款涉及充氣輪胎的輪胎氣壓[8]，如表1所示。

表1 使用氣壓的公差范圍表

而7.4.5條款對(duì)實(shí)心輪胎提出了要求：壓配式實(shí)心輪胎、充氣輪胎輪輞實(shí)心輪胎和工業(yè)車輛充氣輪胎應(yīng)根據(jù)胎面花紋的磨耗情況進(jìn)行換位，以保持胎面花紋磨耗均勻。叉車輪胎花紋主要作用是增加輪胎與地面的摩擦力，防止車輪打滑，其次可以增大與地面的接地彈性，能夠產(chǎn)生較大的切向彈性變形克服車輛運(yùn)行過程中路面與輪胎胎面的驅(qū)動(dòng)力、制動(dòng)力和橫向力而抑制了輪胎打滑的現(xiàn)象，一方面保證叉車的動(dòng)力性、制動(dòng)性、轉(zhuǎn)向性和行駛安全性的正常發(fā)揮。另一方面足夠的彈性可以減少路面微切削作用、硬堅(jiān)物體對(duì)輪胎本體的損害。

3.2 叉車輪胎檢驗(yàn)過程的一些問題

GBT16178-2011《場（廠）內(nèi)機(jī)動(dòng)車輛安全檢驗(yàn)技術(shù)要求》5.4.7條款規(guī)定：充氣胎冠花紋深度不應(yīng)小于3.2 mm，其胎面和胎壁不應(yīng)有長度超過25 mm深度足以暴露出輪胎簾布層的破裂和割傷。此標(biāo)準(zhǔn)僅是對(duì)充氣輪胎的使用有了明確要求，而TSGN0001-2017《場（廠）內(nèi)專用機(jī)動(dòng)車輛安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》僅有2.2.3.1款：輪胎應(yīng)滿足使用場地的條件。2.2.5.2條款：采用對(duì)開式輪輞并且裝有充氣輪胎時(shí)，結(jié)構(gòu)上應(yīng)當(dāng)保證車輪從車上拆下后，方能松動(dòng)輪輞螺栓。對(duì)輪胎的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)特別是對(duì)實(shí)心輪胎的報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)都沒有涉及相關(guān)內(nèi)容，未對(duì)實(shí)心輪胎的使用及報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)提出要求。僅僅是條款的基礎(chǔ)上增加“實(shí)心輪胎的磨損和報(bào)廢應(yīng)符合該輪胎出廠的規(guī)定”，這對(duì)檢驗(yàn)人員的能力以及重視程度提出了要求，必須對(duì)輪胎的性能進(jìn)行嚴(yán)格的把關(guān)，不僅檢查輪胎的選型是否滿足工況要求，同一軸輪胎規(guī)格是否一致，磨損是否在允許值范圍內(nèi)，以及充氣輪胎氣壓是否符合要求等，這就需要在對(duì)每臺(tái)叉車檢驗(yàn)時(shí)必須要查看相關(guān)制造廠商的規(guī)定，若出廠資料丟失，對(duì)檢驗(yàn)人員的檢驗(yàn)則提出了更高的要求[9]。

叉車的定期檢驗(yàn)，特別是針對(duì)運(yùn)行一定時(shí)間的叉車，需要對(duì)充氣輪胎的性能形成有效的控制，一定要檢查同一軸承上使用到的輪胎的規(guī)格是否是一樣，磨損程度是否控制在合理區(qū)間內(nèi)，以保證外直徑相同。例如在檢驗(yàn)工作過程中發(fā)現(xiàn)4個(gè)充氣胎冠有一個(gè)輪胎花紋深度小于3.2 mm，但是其他3個(gè)滿足要求，這樣也需要更換輪胎，以保證叉車使用安全性和穩(wěn)定性。同時(shí)應(yīng)提醒使用單位在平時(shí)做好維護(hù)保養(yǎng)，嚴(yán)格充氣標(biāo)準(zhǔn)。

實(shí)心輪胎較之充氣輪胎對(duì)其磨損和報(bào)廢沒有明確的規(guī)定，但是實(shí)心輪胎的花紋也相當(dāng)重要（前文已述）。目前大多品牌其實(shí)心輪胎都有磨損標(biāo)志，需要在檢驗(yàn)時(shí)認(rèn)真驗(yàn)證，若到達(dá)更換標(biāo)志則說明此輪胎已經(jīng)磨損嚴(yán)重，達(dá)到更換輪胎的標(biāo)準(zhǔn)了[10]。如圖7所示，該輪胎胎面有破裂現(xiàn)象，且破裂明顯邊緣有部分缺失，已經(jīng)影響到叉車的橫向穩(wěn)定性和縱向穩(wěn)定性，這樣的輪胎不僅會(huì)導(dǎo)致輪胎報(bào)廢，也會(huì)對(duì)整個(gè)車輛底盤造成很大的影響，可能會(huì)引起輪轂的變形磨損現(xiàn)象，甚至有可能因?yàn)槟p造成的底盤距地最小高度差以及軸向遷移而引起門架和發(fā)動(dòng)機(jī)的損傷。因此叉車實(shí)心輪胎也會(huì)對(duì)叉車造成事故隱患和風(fēng)險(xiǎn)[11]。檢驗(yàn)人員在檢驗(yàn)過程中應(yīng)該同時(shí)對(duì)車架和前后橋進(jìn)行檢驗(yàn)，若發(fā)現(xiàn)問題且不能夠及時(shí)更改，應(yīng)判定不合格，待使用單位對(duì)車架、車橋整改符合要求且更換完輪胎再進(jìn)行復(fù)檢[12]。

圖7 檢驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)的實(shí)心輪胎胎面破損現(xiàn)象

4 結(jié)束語

叉車輪胎性能的好壞直接影響到叉車的運(yùn)行安全，目前，國內(nèi)尚未對(duì)叉車輪胎特別是實(shí)心輪胎制定強(qiáng)制的報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)，在使用和檢驗(yàn)過程極易因?yàn)椴惶P(guān)注或者使用檢驗(yàn)不到位而造成事故隱患點(diǎn)，為了確保叉車的安全使用，盡可能地把隱患風(fēng)險(xiǎn)消滅在萌芽狀態(tài)，因此合理地選擇叉車輪胎，及時(shí)地維護(hù)保養(yǎng)，科學(xué)地檢驗(yàn)才能有效地管控風(fēng)險(xiǎn)，確保叉車保持良好的使用狀態(tài)。