Trójkąt stateczności i środek ciężkości

Stateczność to kwestia równowagi. Wózek widłowy waży więcej niż podnoszony ładunek, a przeciwwaga za osią przednią równoważy ładunek z przodu. Ocena opiera się na bilansie momentów względem osi przedniej, która pełni rolę punktu obrotu.

Im dalej środek ciężkości ładunku znajduje się od osi przedniej (większe centrum ładunku), tym większy jest moment ładunku przy tej samej masie — i tym mniej może ważyć ładunek, zanim przeciwwaga zacznie się unosić.

Wózek czołowy z przeciwwagą w rzeczywistości opiera się na trzech punktach: dwóch kołach przednich i jednym punkcie w środku osi tylnej przy układzie kierowniczym. Środek ciężkości wózka + ładunku musi pozostawać w obrębie trójkąta tworzonego przez te trzy punkty. Przy przechylonym ładunku, ostrych zakrętach lub gwałtownym hamowaniu środek ciężkości może wyjść poza trójkąt — i wtedy wózek się przewraca, często bocznie na zakręcie.

• 01Ciężki ładunek nisko i blisko masztu utrzymuje środek ciężkości z tyłu.
• 02Pochyl maszt do tyłu podczas jazdy i opuść widły — wysoko podniesiony ładunek podnosi środek ciężkości.
• 03Jedź wolno na zakrętach i hamuj łagodnie — siły dynamiczne przesuwają środek ciężkości.
• 04Przeciążenie lub przesunięty środek ciężkości powoduje uniesienie przeciwwagi = wózek się przewraca.

Stabilność to nie jeden fenomen, ale dwa. Ważne jest, aby je rozdzielić, ponieważ są wyzwalane przez różne błędy i są zwalczane inaczej.

• 01Stabilność wzdłużna (wzdłużna): ryzyko przewrócenia się ciężarówki NAPRZÓD nad osią przednią. Wyzwolone przez zbyt ciężki ładunek, zbyt duży środek ciężkości ładunku, zbyt dużą wysokość podniesienia lub twardą hamowanie do przodu. To to, co diagram ładunkowości bezpośrednio chroni.
• 02Stabilność boczna (poprzeczna): ryzyko przewrócenia się wózka BOCZNIE. Wyzwalane szczególnie przez skręty (siła odśrodkowa), pochyloną/przesunięty ładunek, jazdę poprzecznie na zboczu lub koło w dołku. To jest często najniebezpieczniejsze, ponieważ pojawia się nagle.

Stabilność wózka przemysłowego jest weryfikowana dokładnie wzdłuż obu osi w serii DS/EN ISO 22915, gdzie wózek (zwykle na stole przechylnym) musi pozostawać stabilny przy określonych kątach nachylenia zarówno do przodu/do tyłu, jak i na boki. Seria ma własne części dla wózków przeciwwagowych, wózków do zabudowy zwężonej m.in., ponieważ ich geometria jest różna.

Liczby na diagramie dotyczą ciężarówki w spoczynku lub w spokojnej jeździe. W ruchu pojawiają się dodatkowe siły dynamiczne, które przesuwają ogólny środek ciężkości:

• 01Hamowanie: bezwładność masy popycha środek ciężkości do przodu — jak gdyby uczynić ładunek «cięższym» i zwielokrotnić środek ładunku na moment. Dlatego: hamuj łagodnie, szczególnie z podniesioną lub ciężką ładunkiem.
• 02Zakręt: siła odśrodkowa pociąga środek ciężkości na zewnątrz w kierunku zewnętrznej strony zakrętu — najważniejsze źródło przewrócenia się na bok. Siła rośnie wraz z kwadratem prędkości, więc podwójna prędkość daje cztery razy większą siłę boczną. Dlatego: znacznie zmniejsz prędkość PRZED zakrętem.
• 03Przyspieszenie i nierówny teren: gwałtowne ruchy i dziury/krawędzie mogą chwilowo wysunąć środek ciężkości poza trójkąt stateczności.

Balans momentów można uczynić konkretnym na podstawie nominalnego punktu diagramu obciążenia. Załóżmy ciężarówkę, której diagram podaje 1.600 kg przy 500 mm środka ciężaru ładunku (przykład Toyota'ego). Dozwolony moment ładunku w tym punkcie wynosi: