摘 要：本文对平衡重式叉车门架系统、货叉架构造进行回顾介绍，同时针对外反馈某3t-3.5t平衡重式叉车货叉架纵向滚轮损坏进行故障原因分析及静载力研究，提出改进方案实施改进，降低货叉架纵向滚轮损坏外反馈率。
关键词：平衡重式叉车；货叉架；纵向滚轮；静载力；改进
引言
门架系统是平衡重式叉车实现对货物进行叉取、升降、堆垛等作业的主要装置，门架系统由内门架、外门架、货叉架、倾斜油缸、起升油缸、起升链条等组成，如图1。
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图1 普通二级门架系统
1-内门架 2-外门架 3-货叉架 4-货叉 5-纵向滚轮 6-门架下铰座 7-侧向滚轮 8-倾斜液压缸 9-起升液压缸 10-起升链条 11-链轮 12-浮动横梁 13-内门架上横梁
其中，货叉架又是门架系统实现升降的主要部件。货叉架又名叉架或滑架，它的作用是安装货叉或其他工作属具，并带动货物一起升降。根据货叉架在门架系统中的相关位置，货物的重量靠货叉架传给起重链条，货物重量产生的力矩通过货叉架传给门架，当链条带动货叉架升降时，货叉架要可靠地沿着门架导轨运动。因此，决定了货叉架在构造上是一个垂直运动的承载小车，一般由两部分构成：其前部是一个焊接焊接框架结构，主要用于安装悬挂货叉及其他属具；后部是两列装有导向滚轮的滚轮架，与前部框架焊成一体，由链条牵引，沿门架导轨垂直升降。图2是目前广泛使用的典型的货叉架结构。货叉1对称地装在叉架的上横梁2上，横梁上开有定位槽，货叉上的定位销7由弹簧压入槽内起定位作用。上横梁2和下横梁3通过两块竖板与滚轮架4焊成一体，滚轮架的两个外侧装着纵向滚轮5和侧向滚轮6，是货叉架沿内门架立柱翼缘运动的导向轮。货叉架的上下横梁两端装有挡货架8，起升链条一般固定在滚轮架4和下横梁3的连接处。货叉架上的滚轮是把货物的重力，以力偶矩的形式传递给内门架。因滚轮是固定间距，对门架立柱的作用力大，应合理布置，以适应平衡重式叉车各工况使用要求。
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图2 货叉架构造
1-货叉 2-上横梁 3-下横梁 4-滚轮架 5-纵向滚轮 6-侧向滚轮 7-定位销 8-挡货架
1 市场反馈问题
市场反馈某3t-3.5t平衡重式叉车货叉架纵向滚轮损坏、开裂，反馈率居高不下。
2 原因分析
通过对故障件进行回收确认，开展头脑风暴并逐一确认排除，筛选识别如下表1主要可能原因，进行重点分析。
表1 主要可能原因
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通过外反馈分析、图纸确认、现场确认、理论计算及经验对比等分析，最终确认如下关键因子：滚轮理论额定静载荷不满足滚轮实际静载荷要求。
3 改进研究
货叉架纵向滚轮静载荷分析计算如下：货叉架纵向滚轮给内门架左、右两根立柱各作用一对压力力偶P1、P2，同时外门架通过滚轮给内门架左、右立柱各作用一对支承反力P3、P4,而且当货叉起升到最大高度，内门架上、下滚轮的最小间距如果等于货叉架滚轮间距时，内门架滚轮的压力值为最大，其值和货叉架滚轮压力相等，如图3。
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图3 侧滚轮压力作用情况
如果忽略滚轮运动中的摩擦阻力，按照图4中所示的货叉架的分离体，货叉架纵向滚轮实际静载力按如下公式计算得出：
（1-1）
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图4 货叉架分离体
Q-载荷重量（kg) c-载荷中心距（mm) a-滚轮中心到货叉前端面水平距离（mm) r1-滚轮半径(mm) Gh-货叉架(含挡货架+货叉）重量(kg) b-滚轮中心到货叉垂直面中点水平距离(mm) Ag-货叉架两侧上下滚轮中心垂直距离(mm) p1（p2）-纵向滚轮给内门架左右立柱的压力力偶（与纵向滚轮静载压力对应）(kg)
要使纵向滚轮额定静载荷满足纵向滚轮实际使用静载荷要求，有如下两种改进方案：
第一：改进滚轮本身结构、材质或热处理方式等，提高纵向滚轮本身理论额定静载力；
第二：通过改进货叉架滚轮安装位置设计，降低纵向滚轮实际使用静载荷值。
因行业内纵向滚轮使用供方和型号规格大部分通用，因此选择通过优化货叉架纵向滚轮安装位置设计的方案进行改进。结合公式（1-1）可得，通过加大货叉架两侧上下纵向滚轮安装位置中心距离尺寸Ag到合适长度，可达到降低纵向滚轮实际静载荷值的目的。
同时，通过数据收集统计，考虑叉车使用过程实际工况和操作者操作习惯，建议货叉架纵向滚轮额定静载荷安全系数（安全系数=纵向滚轮理论额定静载荷/纵向滚轮实际静载荷）经验值应达1.8及以上，以较好满足目前平衡重式叉车各种实际工况使用要求。
4 改进效果
通过改进，将货叉架两侧纵向滚轮安装位置中心距离Ag加长70mm,通过验证达到如下效果：
（1）改进后纵向滚轮静载力较改进前降低13%；
（2）改进后货叉架各点对应应力测试值较改进前货叉架各点应力测试值平均降低约17%；
（3）货叉架纵向滚轮静载力安全系数由改进前的1.56提升至改进后的1.80；
（4）纵向滚轮外反馈率降低，纵向滚轮损坏问题得以解决。