挖掘机驾驶室安全保护结构有限元分析及试验研究

发布时间：2020-08-03 18:52

【摘要】：挖掘机作为以土料、石材的挖掘开采和铲装卸载为主要用途的通用型设备,是现代社会发展建设必不可少的一种工程车辆。由于挖掘机的工作条件非常恶劣,导致翻车和落物等安全事故难以避免。这些事故给司机和其家人带来极大痛苦的同时,也给国家和社会造成了重大的经济损失。因此挖掘机驾驶室翻车和落物保护结构作为一种保护驾驶员人身安全、减少事故造成的经济损失的安全结构,是现代挖掘机设计的必要组成部分。在此背景下,本文通过调研和查阅相关工程车辆驾驶室翻车与落物保护结构的国内外大量资料,总结归纳了翻车和落物保护结构的性能要求与试验方法。现行结构的研究难点在于如何解决结构的刚度、强度与能量吸收之间的平衡关系。本文先利用Abaqus有限元分析软件对挖掘机驾驶室翻车和落物保护结构进行了ROPS结构的侧向最小承载力、侧向最小吸收能量、纵向最小吸收能量和垂向承载力及FOPS结构顶防护计算工况仿真分析,得出的结果符合国际标准对结构的安全性能要求。再按照国际标准要求的试验方法,对翻车和落物保护结构进行了试验。对比仿真结果指出了 FOPS仿真分析中没有考虑顶防护结构与ROPS结构螺栓连接的细节,并对ROPS结构试验失败的原因进行了总结。分析表明ROPS结构刚度过大,因此针对ROPS结构刚度的改小提出了一系列具体方案。最后根据方案对原模型进行了改进和仿真,通过对结果的分析,判断出改进后的模型在满足国际标准的要求下比改进前具有更好的吸收能量的能力。
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU621
【图文】：

挖掘机,工作环境,结构部件

多变且行驶路面不好，造成轮胎突然腾空、下沉或爆胎等原因，导致翻车和落物逡逑事故很难避免，严重威胁着驾驶员的生命安全，也阻碍了施工进度给社会造成了逡逑巨大的财产损失Ｗ】。挖掘机恶劣的工作环境与翻车事故如图１－１、１－２所示。逡逑图１－１挖掘机恶劣的工作环境逦图丨－２挖掘机翻车事故逡逑翻车保护结构（＿邋Ｒｏｌｌ－ｏｖｅｒ邋Ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ邋Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ），简称邋ＲＯＰＳ［５１，是一组安装逡逑在驾驶室内或外的钢架结构。当机器翻车时，ＲＯＰＳ能使系安全带并坐在位子上逡逑的司机减少受伤的可能性。它的结构部件包括：各种辅助托架、支撑、安装件、逡逑支座、螺栓、销钉、悬挂或弹性减振器。这些结构部件用于将结构系统固定在机逡逑器的机架上，结构部件不包括与机器机架形成一体的安装部件。落物保护结构逡逑（Ｆｏｌｌｉｎｇ－ｏｂ．ｊｅｃｔ邋Ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ邋Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ），简称邋ＦＯＰＳ［６］，由驾驶室顶板、梁和纵横逡逑１逡逑

安全结构,独立式,外置

一种为外置式（独立式）安全结构，另一种是与驾驶室做成一体的安逡逑全结构。外置式安全结构是通过销轴、螺栓等连接件将ＲＯＰＳ安装在在工程机械逡逑的驾驶室外的一种保护装置［７１如图１－３所示。它的优点是可以根据不同的环境逡逑条件来选择安装或移除ＲＯＰＳ和ＦＯＰＳ结构以便获得更好的视野。另一种是把逡逑ＲＯＰＳ和ＦＯＰＳ结构与驾驶室做成一体，外面加有蒙皮等工程机械覆盖件，称为逡逑安全驾驶室１８］，如图１－４所示。它的优点是驾驶室内有良好的舒适性，提供给操逡逑作员的视野较宽广。逡逑图１－３外置式（独立式）安全结构逦图１－４安全驾驶室式安全结构逡逑ＲＯＰＳ和ＦＯＰＳ主要功能［９］：逡逑１．

安全结构,驾驶室,外置

【参考文献】