工程机械作业中的稳定性

工程机械作业中的稳定性

工程机械作业时，由于外载荷(切削阻力、土斗重力、起吊的桥梁或轨排等重力……)迫使机械的合成重心移动，而且重力与外力的合力作用线一旦超出机械在地面的支承底面，机械将失去稳定(纵向或横向)。因此，机械的稳定性计算是非常重要的。

一、叉车的稳定性

稳定性是保证叉车安全作业的最重要条件。稳定性不足，将造成倾翻事故。由于货叉位于叉车前方，货物重心位于叉车纵向支承面以外，当货物提升码垛或满载紧急制动时，有可能使整车向前倾翻或将货物自货叉上甩出，失去纵向稳定。由于叉车满载转弯或行驶于倾斜路面，特别在急转弯时，叉车有向侧面倾翻的危险，根据统计，横向翻车事故较纵向为多。

(1)叉车满载码垛时的纵向稳定性

叉车在水平地面，门架直立，货叉满载起升到最大高度如图2-1所示，此时，如叉车自重与货物重量的合成重心处于叉车支承面以内，叉车不致前倾，如处于连线上即为临界状态，出线则将前翻。所以每次装卸作业载重不得超过处于相向应载荷中心时的允许载荷量。

图2-1

(2)叉车满载行驶时的纵向稳定性

叉车满载时行驶，货叉离地300mm 于平道上全速行驶制动，此时叉车受重力及制动惯性力作用。制动惯性力P 惯通过叉车合成重心点，当制动时，由于惯性力P惯的作用，P 惯与(G+Q)的重力合力超出两前轮接地点联线时(图2-2)，叉车将绕前轮向前翻转，失去纵向稳定性，造成事故。如制动惯性力在此之前即已减小或消失，即可免除事故发生。一般要求P惯与(G+Q)对前轮联接线力距平衡。

P惯·h=(G+Q)·a

所以叉车禁止超载高速行驶。

(3)叉车满载码垛时的横向稳定性

一般叉车后桥轮距小于前桥，若重心后移，则使重心垂直作用线愈接近侧方倾翻临界线，因而横向倾翻可能性将愈大。由此可见叉车满载，且将货物起升到最大高度时进行码垛，门架后倾角愈大，愈有利于纵向稳定性，但对横向稳定性有损。叉车侧向倾翻临界线，四支点叉车为外侧两轮与地面接触点联线，三支点叉车为前轮与后桥中心点的连线。

图2-2 图2-3

(4)叉车空载行驶时的横向稳定性

根据统计，起升高度较小的叉车，翻车事故的出现，空车较重车为多。其主要原因在于满载 行驶时，叉车合成重心G 前移到G′，侧向倾翻的力臂增大，增加了横向稳定性。空车行驶时 ，司机以为空车行驶，转弯或下坡不必减速，因而造成翻车事故。

所以叉车重心高度愈低，对纵向和横向稳定性有利。重心愈靠后，有利于纵向， 而有损于横向稳定性。这是驾驶叉车时必须掌握的要领。

二、挖掘机的稳定性

挖掘机在工作中可能会因挖掘阻力增大，卸载半径或坡度的影响，产生绕一侧履带或 绕履带前(后)支点失稳倾翻的现象。因此挖掘机司机应随时注意停机面的坡度以及所采用的 挖掘方式和工作装置的运动速度等，使挖掘机能够在各种情况下稳定工作。

(1)稳定性系数K

液压挖掘机的稳定性是以稳定性系数K 表示的。稳定系数是指挖掘机在工作或非工作状态下 倾翻边缘的稳定力矩M ，与倾翻力矩M 2的比值。如图2-3为侧向卸土时，对倾翻点A 的稳定 性计算示意图。

设：A 点右侧悬挂及料点合成重心为g 2,A 点左侧机体重心为g 4，设风载荷W 与其作用高度 也形成倾翻力矩，故总的倾翻力矩为M 2

M 2=g 2L 2+W·h w

挖掘机稳定力矩为M 1

M 1=g 4·L 4

L 4、L 2分别为g 4、g 2到A 点的力臂；

h w 为风载荷作用点的高度。

∴稳定性系数K=2

1M M ；只有当K 大于1时，才能保证挖掘机的静稳定性。 挖掘机工作时，司机应特别注意作业稳定，自身稳定和行走稳定。

(2)工作稳定性

①挖掘失稳

挖掘机在挖掘过程中遇到树根、岩石等易造成失稳，后部翘起有欲向前倾翻的倾向，此时既 不能继续挖掘，也不能迅速释放正在作业的液压缸，避免整机突然后坐，造成机器局部损坏 。

②斜坡作业

若铲头位于下坡方向并以最大半径卸载，因调整装车高度而下降动臂，若突然制动动臂，会 因工作装置及土的惯性而造成倾翻。此时应尽量缩小卸载半径、控制动臂下降速度，减少惯 性力作用。

③斜坡上满斗作业

此时若动臂在最大回转半径的情况下紧急制动时，由于工作装置加上斗中土重及转台各部分重量产生的惯性力，将会造成向侧面倾翻。此时应尽量收回铲斗，缩小满斗时的回转半径，同时放慢回转速度。

④行驶稳定性

挖掘机沿坡道下行且顺风行驶时，因工作装置重心太远，而容易向下倾翻；反之上坡行驶且逆风时，如工作装置重心太近(动臂太短)，也容易因起步等原因使其向后倾翻。因此，挖掘机上、下坡时应根据坡角，来调整工作装置重心的远近，以保证使坡道行驶稳定，同时还必须做到不突然起步或紧急制动等。

三、装载机的稳定性

这里提醒装载机驾驶员：

①当装载机满载在水平地面，铲斗重心与动臂架铰接销连线在水平位置或装载机满载处于坡角等于临界失稳角的坡道上，此时为作业中纵向稳定性最低的工况。

②装载机满载铲斗在最大举升高度位置，此时为装载机作业中横向稳定性低工况。

③铰接式装载机转向时，纵向和横向稳定性均低于车架直线位置时的稳定性，转向时，内侧稳定性低于外侧稳定性，一旦发现一级失稳(重心超出后桥铰销和两前轮接地点组成的投影三角形)，应立即回转方向盘，使其恢复直线位置。