Zwaartepunt van een heftruck: lastzwaartepunt, hefboom en stabiliteitsdriehoek

Wat is het lastzwaartepunt (LC)?

De Amerikaanse arbeidsinspectie OSHA omschrijft het lastzwaartepunt (load center) als de horizontale afstand van het verticale vlak van de vorken of het aanbouwdeel tot de verticale lijn door het zwaartepunt van de last. Het zwaartepunt zelf is het punt waarin u zich al het gewicht van een voorwerp geconcentreerd mag denken; bij een symmetrische, gelijkmatig verdeelde last ligt het in het midden. In de Hyundai-typebladen heet dezelfde maat lastzwaartepunt, afstand lastzwaartepunt, ladingmiddelpunt of lastmiddelpuntafstand (regel 1.6, letter c); op de omslag van de brochures van de zware diesels staat lastzwaartepuntafstand. Zoekt u op zwaartepunt afstand heftruck of zwaartepuntafstand, dan gaat het dus om deze maat.

Wat 500, 600 en 900 mm in de praktijk betekenen, volgt uit die definitie (eigen afleiding):

• 500 mm: een gelijkmatig beladen pallet of kist van 1.000 mm diep, met de achterkant tegen de vorkrug.
• 600 mm: een last van 1.200 mm diep tegen de vorkrug, bijvoorbeeld een europallet die u in de lengte opneemt.
• 900 mm: een last van 1.800 mm diep, of een kortere last die niet tegen de vorkrug staat. Staat de last 300 mm van de vorkrug af, dan telt die ruimte mee: de afstand wordt vanaf de vorkrug gemeten, niet vanaf het begin van de last.

OSHA noemt voor de Verenigde Staten een gangbaar lastzwaartepunt van 24 inch (ongeveer 610 mm), gebaseerd op een kubusvormige, gelijkmatig verdeelde last op een pallet van 48 bij 48 inch; zwaardere trucks worden daar op 36 of 48 inch opgegeven. In de Hyundai-typebladen volgens VDI 2198 ziet u 500, 600, 900 en 1.200 mm. Welk lastzwaartepunt bij uw model hoort, staat in de tabel hieronder.

Hefvermogen en lastzwaartepunt per Hyundai-serie

De tabel geeft per serie het hefvermogen (Q, regel 1.5), het lastzwaartepunt (c, regel 1.6) en de afstand van het hart van de vooras tot de vorkrug (x, regel 1.8) uit de typebladen. Die laatste maat heeft u nodig voor de hefboom in de volgende paragraaf. In de brochures van de BE-X zijn dezelfde regels als 1.3, 1.4 en 1.5 genummerd.

Bron: Hyundai-typebladen in de brochures (pdf’s in de bronnenlijst onderaan); 160B-X en 180B-X volgens het typeblad op onze productpagina van de 180B-X. Het typeblad beschrijft de standaarduitvoering.

Twee paren uit de tabel laten zien wat het lastzwaartepunt doet. De 80B-X en de 80B-XL heffen allebei 8.000 kg, maar de XL doet dat op 900 in plaats van 600 mm, dus met een langere hefboom. Daar is meer tegenwicht voor nodig: het bedrijfsgewicht is 13.452 kg tegenover 11.703 kg (regel 2.1). Omgekeerd hebben de 50B-X en de 55B-X hetzelfde gewicht en dezelfde wielbasis, en staan ze opgegeven voor 5.000 kg op 600 mm en 5.500 kg op 500 mm; dat voorbeeld is uitgewerkt in typeplaatje en lastdiagram lezen.

Waarom het hefvermogen daalt bij een groter lastzwaartepunt: de hefboom

OSHA legt het uit met een wip. Een wip is in evenwicht als het moment aan de ene kant, gewicht maal afstand tot het draaipunt, gelijk is aan het moment aan de andere kant; is het moment aan één kant groter, dan zakt die kant. Bij een heftruck met contragewicht is het draaipunt bij voorover kantelen het contactvlak van de voorwielen met de vloer. Aan de ene kant werkt het lastmoment: het gewicht van de last maal de afstand van het zwaartepunt van de last tot de vooras. Aan de andere kant werkt het moment van de truck zelf: het eigen gewicht maal de afstand van het zwaartepunt van de truck tot de vooras. Is het lastmoment iets groter dan het truckmoment, dan begint de truck voorover te kantelen en kan de besturing uitvallen; is het veel groter, dan kantelt de truck.

Hoe weinig gewicht er bij de nominale last nog op de achteras staat, laten de aslasten in de typebladen zien (regel 2.2 en 2.3). De 20BE-X weegt 3.677 kg; onbeladen rust 2.019 kg op de achteras, beladen met 2.000 kg nog 680 kg, ongeveer 12 procent van het totaal (eigen berekening). Bij de 25D-9V is dat beladen 823 kg van 6.371 kg. Komen de achterwielen los van de vloer, dan is de truck overbelast: niet verder rijden en de last laten zakken (OSHA).

Wordt het lastzwaartepunt groter, dan wordt de hefboom aan de lastkant langer terwijl het truckmoment gelijk blijft. Dezelfde last geeft dan een groter lastmoment, en bij dezelfde grens past een kleinere last. Dat is de reden dat het capaciteitsplaatje bij een groter lastzwaartepunt een lagere toegelaten last noemt. Hoe mast, hydrauliek en aandrijving samenwerken, leest u in Wie funktioniert ein Gabelstapler.

Rekenvoorbeeld: 2.000 kg op 500 mm of op 700 mm

Dit is een eigen berekening met het momentenprincipe, bedoeld om het effect te laten zien. Neem de 20BE-X: 2.000 kg op 500 mm, en volgens het typeblad 417 mm van het hart van de vooras tot de vorkrug.

1. Hefboom bij het nominale lastzwaartepunt: 417 + 500 = 917 mm.
2. Lastmoment: 2.000 kg × 0,917 m = 1.834 kgm. Dit is het moment waarvoor de fabrikant de truck heeft opgegeven; meer mag niet.
3. Dezelfde last met het zwaartepunt op 700 mm: hefboom 417 + 700 = 1.117 mm, lastmoment 2.000 × 1,117 = 2.234 kgm. Dat is 22 procent meer dan toegestaan.
4. Toegelaten last bij 700 mm: 1.834 kgm gedeeld door 1,117 m is ongeveer 1.640 kg.

Eigen berekening met de typebladwaarden van de 20BE-X (2.000 kg, 500 mm, x = 417 mm); illustratie van het principe, geen capaciteitsopgave.

De laatste kolom is de eenvoudige schatting die OSHA geeft: nominale capaciteit maal nominaal lastzwaartepunt, gedeeld door het werkelijke lastzwaartepunt. Die rekent vanaf de vorkrug in plaats van vanaf de vooras en komt daardoor altijd lager, dus aan de veilige kant, uit; OSHA noemt het nadrukkelijk een richtwaarde. Geen van beide getallen is de capaciteit van uw machine. Die hangt ook af van mast, hefhoogte, banden en aanbouwdelen en staat op het capaciteitsplaatje bij de bedieningsplaats, dat volgens het Arbobesluit voor elke gebruikelijke configuratie de toegelaten bedrijfslast vermeldt en niet overschreden mag worden (artikel 7.18 lid 1 en 2). Het effect van hefhoogte en aanbouwdelen op dat getal leest u in Restkapazität berechnen.

De stabiliteitsdriehoek

De meeste heftrucks met contragewicht steunen op drie punten, ook als er vier wielen onder staan: de stuuras zit met een pen in het midden aan het chassis en pendelt daaromheen. Verbindt u de twee voorwielen en dat draaipunt met denkbeeldige lijnen, dan ontstaat de stabiliteitsdriehoek. Zo beschrijft OSHA het in bijlage A bij de Amerikaanse heftruckregels (29 CFR 1910.178). De driehoek is vooraan zo breed als de spoorbreedte en loopt naar achteren toe tot één punt.

De regel is eenvoudig: zolang de verticale lijn door het zwaartepunt binnen de driehoek valt, staat de truck stabiel. Valt die lijn erbuiten, dan is de truck instabiel en kan die kantelen. Onbeladen gaat het alleen om het zwaartepunt van de truck zelf. Met last telt het gecombineerde zwaartepunt van truck en last, en dat schuift naar voren, richting de lijn tussen de voorwielen. OSHA noemt als factoren voor de zijdelingse stabiliteit de plaats van de last op de truck, de hoogte van de last en de mate waarin de truck scheef staat.

• Heffen. Hoe hoger de last, hoe hoger het gecombineerde zwaartepunt. Een hoog zwaartepunt heeft minder scheefstand nodig om de verticale lijn buiten de driehoek te brengen (eigen uitleg bij de OSHA-factoren). De HSE noemt rijden met geheven last als oorzaak van voorover kantelen; OSHA: rijd met de last laag en hef pas bij de stelling.
• Mast kantelen. Naar voren kantelen brengt de last verder van de vooras; OSHA: rijd nooit met een naar voren gekantelde last, want dat vergroot de lastafstand en verkleint de stabiliteit. Licht achterover brengt de last tegen het lastrek en dichter bij de truck.
• Bochten. Bij draaien werken zijdelingse krachten op de truck (HSE L117, par. 130). OSHA: nooit draaien met geheven vorken en snelheid minderen voor de bocht; te hard rijden, te scherp sturen en draaien op een helling zijn de genoemde oorzaken van kantelen.
• Hellingen. Dwars op een helling staat de truck scheef en schuift de lijn opzij; in de lengte schuift die naar voren of naar achteren. OSHA: nooit draaien op een helling, zelfs 10 procent kan dan al tot kantelen leiden. De HSE zegt hetzelfde: nooit draaien op of dwars over een helling rijden.
• Rijden, remmen en optrekken. Volgens OSHA verschuift het zwaartepunt door de krachten bij rijden, remmen, bochten, heffen, kantelen en dalen. Hard optrekken of remmen met een zware last kan de truck voorover doen kantelen, en een kuil aan één kant zet de truck scheef (HSE). OSHA adviseert obstakels schuin onder 45 graden te nemen, zodat niet beide wielen van een as tegelijk omhoog komen.

Hyundai gebruikt dit principe in het ontwerp. Bij de BE-X liggen de accu’s in een laag frame tussen de voor- en achterwielen, wat volgens de brochure het zwaartepunt van de carrosserie verlaagt voor meer stabiliteit bij rijden en heffen. Bij de D-9VB-serie is de wielbasis met 30 tot 100 mm vergroot en bij de 45L-9 en 50L-9 met 100 mm, voor een betere stabiliteit. Omdat de accu deel is van het tegenwicht, gebruikt u alleen accu’s van de maat en het gewicht die de fabrikant opgeeft, en verandert u het contragewicht niet (HSE L117, par. 132).

In de praktijk: last, mast, snelheid en helling

De adviezen van OSHA en de Britse arbeidsinspectie HSE komen op hetzelfde neer:

• Last tegen de vorkrug. Zet de zwaarste kant van de last bij de mast, zo dicht mogelijk bij de voorwielen, en centreer de last op de vorken (OSHA). Een last die niet tegen de vorkrug staat, heeft een groter lastzwaartepunt dan de palletmaat suggereert.
• Mast licht achterover. Til de last vrij, kantel de mast iets naar achteren zodat de last tegen het lastrek rust, en kantel alleen naar voren bij het opnemen of neerzetten (OSHA).
• Laag rijden. Rijd met de vorken laag, maar vrij van de grond, en met de mast licht naar achteren (HSE, OSHA). Rijd niet met een geheven last, tenzij de truck daarvoor is ontworpen (HSE).
• Geen verschoven zwaartepunt. Verplaats geen last die onstabiel lijkt, ook niet op een beschadigde pallet (HSE). Losse of ongelijk verdeelde lasten verschuiven het gecombineerde zwaartepunt; lasten buiten het midden geven volgens OSHA extra kantelgevaar.
• Snelheid. Rijd met een snelheid die past bij de plek en de last, vermijd plotseling stoppen en hard remmen, en minder snelheid in bochten (HSE).
• Hellingen. Met last de vorken bergop, zonder last bergaf, langzaam dalen, de kanteling aanpassen aan de helling en de vorken vrij van de grond (HSE). Nooit draaien op een helling en niet parkeren op een helling zonder de wielen te blokkeren (OSHA). Rijd nooit op hellingen die steiler zijn dan de fabrikant opgeeft (HSE L117); het klimvermogen per model staat in heftruck op een helling.
• Gordel om. Gebruik de gordel waar die is aangebracht (HSE). Wat u doet als de truck toch kantelt, staat in is een gordel op de heftruck verplicht.

Een aantal Hyundai-functies helpt hierbij, zonder het capaciteitsplaatje te vervangen. Curve Control beperkt op onder meer de 16B-9, 25BH-9, 25B-9U, 40B-9 en 15BT-9U de rijsnelheid op basis van de draaicirkel. De BE-X heeft als optie een rijsnelheidsbegrenzer bij geheven last: 3 km/u zodra de vorken boven 500 mm of boven de vrije hefhoogte komen, zodat de lading er niet afvalt en de truck niet kantelt. De B-X van 4 tot 9 ton heeft als optie een weegsysteem dat tijdens het heffen het gewicht toont en waarschuwt als de nominale capaciteit wordt overschreden; bij de 100B-X en 120B-X staat het zonder optielabel in de brochure. De BH-9 kent een gewichtsindicator en een overbelastingsbeveiliging als optie. De diesels vanaf de 70D-9V meten en tonen de helling van de weg; boven de ingestelde waarde wordt het symbool rood en klinkt een zoemer.

Aanbouwdelen, vorkverlengers en de regels

Een zijverschuiver, klem, rotator of vorkverlenger verandert het zwaartepunt op twee manieren: het aanbouwdeel weegt zelf mee en het brengt de last verder naar voren, dus verder van de vooras. De HSE zegt het kort: aanbouwdelen, ook vorkverlengers, beïnvloeden de stabiliteit en worden niet gebruikt zonder advies van leverancier of fabrikant. Het monteren vraagt een verlaging van de werkelijke capaciteit (derating) door iemand met de juiste kennis en ervaring, en een nieuw capaciteitsplaatje voor die combinatie voordat de truck ermee werkt (L117, par. 99 en 100). Welke aanbouwdelen er zijn en wat ze met de restcapaciteit doen, leest u in aanbouwapparatuur voor heftrucks.

De Nederlandse regels, samengevat; de wettekst op wetten.overheid.nl is leidend:

• Een arbeidsmiddel wordt zo geplaatst, ingericht en gebruikt dat het gevaar van onder meer verschuiven, omvallen en kantelen zoveel mogelijk is voorkomen (Arbobesluit artikel 7.4 lid 3).
• Een hijs- of hefwerktuig heeft bij de bedieningsplaats een goed leesbare aanduiding van de toegelaten bedrijfslast voor elke gebruikelijke configuratie, en wordt niet zwaarder belast dan die last of dan een veilig gebruik toelaat (artikel 7.18 lid 1 en 2).
• Mobiele arbeidsmiddelen met eigen aandrijving en hijs- en hefwerktuigen worden bediend door werknemers met een specifieke deskundigheid (artikel 7.17c lid 1 en 7.18 lid 3). Arboportaal noemt de heftruck als voorbeeld van een mobiel arbeidsmiddel waarvoor die deskundigheid nodig is. De HSE rekent het inschatten van gewicht en lastzwaartepunt en het kunnen benoemen van de factoren voor stabiliteit (bochten, snelheid, nominale capaciteit en lastzwaartepunt, zwaartepunten, ondergrond) tot de basisopleiding (L117, bijlage 1).
• De uitrusting tegen kantelen, zoals cabine of gordel, staat in artikel 7.17a lid 5; zie het gordelartikel hierboven.

Hoe fabrikanten de stabiliteit aantonen, staat in de normenreeks ISO 22915 (Industrial trucks, Verification of stability). Deel 1 geeft de algemene beproevingscriteria en verwijst per trucktype naar een eigen deel. Deel 2 (2018) beschrijft de proeven voor heftrucks met contragewicht en mast, met vorken of met aanbouwdelen, en geldt niet voor containerheftrucks (deel 9); reachtrucks (deel 3) en stapelaars (deel 4) hebben een eigen deel, omdat hun bouw anders is. De normteksten zijn niet vrij in te zien; wij noemen daarom geen beproevingswaarden.

Advies over capaciteit en lastzwaartepunt

Weet u het gewicht en de maat van uw zwaarste last, dan rekenen wij als officiële Hyundai-importeur graag mee welk model, welke mast en welk aanbouwdeel die last op uw hefhoogte aankunnen, met het bijbehorende capaciteitsplaatje. Bel 0168 467 467 of gebruik het contactformulier; op werkdagen reageren wij binnen 24 uur.