叉车轮胎使用特点及检验方法的探讨与分析

高向革，李成良，车 刚，陈 健

（泰安市特种设备检验研究院，山东泰安 271000）

0 引言

轮胎作为叉车的主要组成部分，对叉车的牵引性能、运行的平稳与安全性、制动性能以及作业效率均有较大的影响。其性能应需满足强度高、承载能力大、耐磨性好以及良好的地面粘着性，其作用有：（1）承受叉车本体重量，以及作业人员与货物的重量；（2）利用轮胎与地面的摩擦力，实现车辆运行与转向；（3）吸收运行过程中的振动和冲击，保持运行的稳定性。

随着叉车的大力发展以及在社会各个行业中的广泛应用，其安全和耐久的性能也成为衡量叉车性能的重要指标，据不完全统计，叉车事故中，有40%的事故与叉车轮胎有直接关系，例如叉车行驶过程中因驱动轮胎面严重磨损造成行驶打滑现象引发的失控事故，叉车作业过程中因轮胎破裂而导致的倾翻事故、轮胎爆裂伤人事故等，因此，合理地选择叉车轮胎、合适的轮胎检验方法对保证叉车的安全运行有至关重要的作用。

1 叉车轮胎的种类、特点

目前在用叉车的轮胎种类可分为3种，分别是工业车辆充气轮胎、充气轮辋实心轮胎、压配式实心轮胎，其特点分别介绍如下[1]。

（1）工业车辆充气轮胎

如图1（a）所示，工业车辆充气轮胎目前应用较为广泛，其内充满压缩空气，弹性较好，且缓冲和韧性性能好，但怕刺扎，不宜在恶劣环境场所使用，但其行驶速度较其他轮胎有明显优势。

（2）充气轮辋实心轮胎

如图1（b）所示，充气轮辋实心轮胎又叫半充气轮胎，其外形上与充气轮胎相仿，轮胎子口部位是充气式结构曲线，采用充气式轮辋装配的轮胎。其内腔不充气而充填高弹性材料，因为无被刺破的缺陷，承载性能也随之增大，但吸振能力较弱，可以用于比较恶劣的道路环境场所。

（3）压配式实心轮胎

压配式实心轮胎如图1（c）所示，也叫非粘结式实心轮胎。根据材料的类型可分为橡胶、聚氨酯两种类型的轮胎，具有承载能力高、直径小等优点，特别适用于载荷大而要求车轮小的叉车，且轮胎无刺破的危险，但是由于弹性较差影响到了作业的舒适程度，适用于行驶在路面良好的工作场所，特别是在低速、高负载的使用场所，实心轮胎也可替代充气轮胎。

图1 叉车轮胎种类示意图

2 叉车的轮胎重要参数与性能关系

轮胎参数对叉车运行与作业的稳定性有着至关重要的关系，这种关系可简化为轮胎参数与轮胎侧偏刚度、侧偏力的影响关系。影响轮胎主要性能参数有：气压、负荷、扁平比、轮胎胎面花纹及材料，轮胎结构等[2]。

2.1 气压和负荷

轮胎在一定范围内侧偏刚度随着气压的升高而变大，达到峰值后侧偏刚度随充气压力的增大而减小，特别是前后轮压调整后，会影响到叉车的转向特性，如图2所示。对于特定的侧偏角，在一定范围侧偏刚度随着垂直载荷的增大，开始时逐渐增大，但垂直载荷过大时侧偏刚度会有所减小[3]，如图3所示。

图2 轮胎充气压力与侧偏刚度、回正刚度关系

图3 垂直载荷与侧偏刚度关系

2.2 扁平比

扁平比，又称扁平率（Flatness Ratio），指轮胎横断面高度占其横断面最大宽度的百分比，即：Aspect ratio=H∕W。通俗来讲，轮胎越高瘦，扁平率数值越大，轮胎越矮胖，扁平率数值越小[4]。如图4所示。

图4 轮胎宽度和高度关系

低偏平轮胎相较于高扁平轮胎的优势在于提高胎侧刚性，有利于运行过程中的操纵稳定性，改善运行作业中磨耗均匀性，滚阻力下，使用寿命交于高扁平长，试验表明，低扁平轮胎的驻波临界速度更高，更适合高速行驶。但是劣势其缓冲性能下降，舒适性不同程度受到影响，再者制作难度增大，成本上升。在相同的垂直载荷下，扁平率越高，则侧偏刚度越大，如图5所示。

图5 几种不同高度比子午胎的侧偏刚度与载荷的关系曲线

2.3 胎面花纹及材料

胎面花纹是轮胎的非常重要的一个参数，是轮胎与路面的直接接触部位，其花纹方案对轮胎的制动、转弯、噪声和侧偏等性能有着直接的影响。对于有花纹的轮胎，胎面花纹对轮胎的侧偏刚度和回正刚度影响很大，花纹沟越深，胎面胶的剪切变形越大，则侧偏刚度越小[5]，如图6所示。

图6 轮胎胎面沟槽深度对侧偏刚度的影响

2.4 轮胎结构

轮胎结构直接影响轮胎的接地形态及接地压力分布，从而影响着整车的驱动性能和制动性能。轮胎的尺寸、型式和结构参数对侧偏刚度都有显著影响[6]。例如大尺寸轮胎、子午线轮胎侧偏刚度大，斜交轮胎、纤维子午线轮胎则侧偏刚度小。叉车轮胎是车辆与路面接触的唯一零部件，两者摩擦产生驱动力和制动力，其异常磨损不仅影响到轮胎的使用寿命，同时也会改变驱动力与制动力，也是导致车辆故障引发事故的重要因素[7]。

2.5 叉车轮胎的选用原则

通过介绍3类轮胎类型的特点种类、特点以及分析轮胎的重要参数与性能关系，可以得出充气轮胎和实心轮胎都各有优缺点，目前两类轮胎都广泛应用现有叉车中，选用叉车轮胎应从叉车的使用场所、叉车轮胎最大承载能力、叉车行驶速度、轮胎性质（驱动轮或是转向轮）、叉车整机外形尺寸以及整车的制动性能和稳定性等多方面综合考量，从而选择合适的叉车轮胎。例如叉车使用场所的道路较为平整，无碎玻璃渣、铁屑等尖锐物体的存在可以考虑工业车辆充气轮胎，但是若使用对承载能力有较大要求，且对运行速度要求不高，此种情况应考虑压配式实心轮胎，其承载能力在正常情况下允许超负荷15%，但超负荷工作会增大轮胎的磨损以及变形量，进而影响轮胎以及叉车本身的使用寿命。

3 叉车轮胎的检验问题以及应对方法

3.1 叉车轮胎的相关检验依据

目前有关于叉车检验多引用GBT 9768-2017《轮胎使用与保养规程》、GB T 16178-2011《场（厂）内机动车辆安全检验技术要求》和TSGN0001-2017《场（厂）内专用机动车辆安全技术监察规程》的相关条款，其中GB T 9768-2017《轮胎使用与保养规程》：7.2条款涉及充气轮胎的轮胎气压[8]，如表1所示。

表1 使用气压的公差范围表

而7.4.5条款对实心轮胎提出了要求：压配式实心轮胎、充气轮胎轮辋实心轮胎和工业车辆充气轮胎应根据胎面花纹的磨耗情况进行换位，以保持胎面花纹磨耗均匀。叉车轮胎花纹主要作用是增加轮胎与地面的摩擦力，防止车轮打滑，其次可以增大与地面的接地弹性，能够产生较大的切向弹性变形克服车辆运行过程中路面与轮胎胎面的驱动力、制动力和横向力而抑制了轮胎打滑的现象，一方面保证叉车的动力性、制动性、转向性和行驶安全性的正常发挥。另一方面足够的弹性可以减少路面微切削作用、硬坚物体对轮胎本体的损害。

3.2 叉车轮胎检验过程的一些问题

GBT16178-2011《场（厂）内机动车辆安全检验技术要求》5.4.7条款规定：充气胎冠花纹深度不应小于3.2 mm，其胎面和胎壁不应有长度超过25 mm深度足以暴露出轮胎帘布层的破裂和割伤。此标准仅是对充气轮胎的使用有了明确要求，而TSGN0001-2017《场（厂）内专用机动车辆安全技术监察规程》仅有2.2.3.1款：轮胎应满足使用场地的条件。2.2.5.2条款：采用对开式轮辋并且装有充气轮胎时，结构上应当保证车轮从车上拆下后，方能松动轮辋螺栓。对轮胎的检验标准特别是对实心轮胎的报废标准都没有涉及相关内容，未对实心轮胎的使用及报废标准提出要求。仅仅是条款的基础上增加“实心轮胎的磨损和报废应符合该轮胎出厂的规定”，这对检验人员的能力以及重视程度提出了要求，必须对轮胎的性能进行严格的把关，不仅检查轮胎的选型是否满足工况要求，同一轴轮胎规格是否一致，磨损是否在允许值范围内，以及充气轮胎气压是否符合要求等，这就需要在对每台叉车检验时必须要查看相关制造厂商的规定，若出厂资料丢失，对检验人员的检验则提出了更高的要求[9]。

叉车的定期检验，特别是针对运行一定时间的叉车，需要对充气轮胎的性能形成有效的控制，一定要检查同一轴承上使用到的轮胎的规格是否是一样，磨损程度是否控制在合理区间内，以保证外直径相同。例如在检验工作过程中发现4个充气胎冠有一个轮胎花纹深度小于3.2 mm，但是其他3个满足要求，这样也需要更换轮胎，以保证叉车使用安全性和稳定性。同时应提醒使用单位在平时做好维护保养，严格充气标准。

实心轮胎较之充气轮胎对其磨损和报废没有明确的规定，但是实心轮胎的花纹也相当重要（前文已述）。目前大多品牌其实心轮胎都有磨损标志，需要在检验时认真验证，若到达更换标志则说明此轮胎已经磨损严重，达到更换轮胎的标准了[10]。如图7所示，该轮胎胎面有破裂现象，且破裂明显边缘有部分缺失，已经影响到叉车的横向稳定性和纵向稳定性，这样的轮胎不仅会导致轮胎报废，也会对整个车辆底盘造成很大的影响，可能会引起轮毂的变形磨损现象，甚至有可能因为磨损造成的底盘距地最小高度差以及轴向迁移而引起门架和发动机的损伤。因此叉车实心轮胎也会对叉车造成事故隐患和风险[11]。检验人员在检验过程中应该同时对车架和前后桥进行检验，若发现问题且不能够及时更改，应判定不合格，待使用单位对车架、车桥整改符合要求且更换完轮胎再进行复检[12]。

图7 检验过程中发现的实心轮胎胎面破损现象

4 结束语

叉车轮胎性能的好坏直接影响到叉车的运行安全，目前，国内尚未对叉车轮胎特别是实心轮胎制定强制的报废标准，在使用和检验过程极易因为不太关注或者使用检验不到位而造成事故隐患点，为了确保叉车的安全使用，尽可能地把隐患风险消灭在萌芽状态，因此合理地选择叉车轮胎，及时地维护保养，科学地检验才能有效地管控风险，确保叉车保持良好的使用状态。