矿用自卸车落物和滚翻保护装置试验台设计及结构分析

发布时间：2017-09-09 02:06

  本文关键词：矿用自卸车落物和滚翻保护装置试验台设计及结构分析

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【摘要】：矿用自卸车是矿山各种物料运输的一种重型自卸车。由于施工作业环境恶劣,行驶路面复杂,落物砸毁驾驶室和车辆滚翻事故时常发生,安全问题日益严峻。驾驶室因受到落物冲击或受到外力压溃变形,从而会危及到驾驶员的人身安全。为提高工程车辆的安全性,有效地保证驾驶员的人身安全,一般是采用被动保护结构,即在驾驶室周围安装FOPSROPS安全保护结构。本文源于校企合作项目,以矿用自卸车驾驶室FOPSROPS试验台架设计项目为依托。矿用自卸车是ISO3471标准所要求试验车型中体积最大,重量最重,由标准计算可知对矿用自卸车的加载载荷和吸收能量也是最大,并且由于标准中要求试验时驾驶室要安装在车架上一同进行检测。但大吨位矿用自卸车车架尺寸太大,根本无法运输。本项目试验对象矿用自卸车的尺寸较大,额定载重量达到400t,空载时最大外形尺寸长度为16000mm,宽度为9500mm,高度为7800mm,所以只能在生产厂家建立落物和滚翻保护装置试验台,在生产厂家进行FOPSROPS安全保护结构试验。与此同时,国内很多工程机械生产厂家也很重视驾驶室的安全性,也在设计针对FOPSROPS的试验台装置,希望能够对驾驶室FOPSROPS结构进行试验检测,只有满足标准要求的驾驶室才能够最大程度保护驾驶员的人身财产安全。设计FOPSROPS试验台对驾驶室安全保护结构进行试验检测,以验证驾驶室安全保护结构性能是否能满足标准规范中强度和刚度要求。本文依据土方机械落物和滚翻保护结构试验室试验和性能要求的标准,论述了国内外FOPSROPS试验台系统的研究现状及FOPSROPS试验台系统研究的必要性;对国内外FOPSROPS试验台系统进行分析与研究,并结合项目课题要求,完成了矿用自卸车落物和滚翻保护装置试验台设计及结构分析。依据土方机械落物和滚翻保护结构试验室试验和性能要求的标准,即ISO3449和ISO3471标准,为能够实现在实验室模拟实际车辆遭受落物冲击和车辆滚翻的要求,采用在实验室内设计试验台进行模拟试验。本试验台设计采用整体封闭式试验台和开放式试验台,对比不同方案设计的优缺点,确定最佳设计方案,并且设计了与之相配合使用的液压系统,并对液压系统主要结构件进行设计及选择。然后根据加载试验台的危险工况分析,利用许用应力设计法,对试验台框架主体结构进行理论设计计算,再通过ANSYS分析软件对加载试验台框架结构进行强度和刚度分析,以保证试验台框架结构能够满足使用安全性能要求和试验项目内容要求。本文的研究内容为矿用自卸车落物和滚翻保护装置试验台设计及结构分析提供了理论依据,对工程机械领域驾驶室安全保护的设计及研究具有一定的实用价值和理论意义。
【关键词】：矿用自卸车 试验台 FOPS&ROPS 液压系统 有限元分析 结构分析
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD50
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 课题来源及研究意义11-13
• 1.2 FOPS & ROPS试验台的国内外研究现状13-16
• 1.2.1 国外FOPS & ROPS试验台研究现状13-14
• 1.2.2 国内FOPS & ROPS试验台研究现状14-16
• 1.3 FOPS & ROPS试验台研究的必要性及应用16-17
• 1.4 本文研究的主要内容17-19
• 第2章 FOPS & ROPS试验设计要求19-27
• 2.1 FOPS安全保护结构的性能要求19-20
• 2.2 ROPS安全保护结构的性能要求20-22
• 2.3 ROPS试验加载方法的确定22-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第3章 ROPS试验台系统方案设计27-51
• 3.1 整体封闭式试验台实体模型建立27-37
• 3.1.1 垂直双油缸加载顶梁固定设计方案28-33
• 3.1.2 垂直双油缸加载顶梁可调设计方案33-35
• 3.1.3 垂直单千斤顶加载顶梁固定设计方案35-36
• 3.1.4 整体封闭式框架主体结构方案的选择36-37
• 3.2 开放式试验台实体模型建立37-44
• 3.2.1 开放式试验台设计方案一38-40
• 3.2.2 开放式试验台设计方案二40-41
• 3.2.3 开放式试验台设计方案三41-42
• 3.2.4 开放式试验台设计方案四42-43
• 3.2.5 开放式试验台方案选择43-44
• 3.3 封闭式和开放式试验台方案对比44-45
• 3.4 ROPS试验台液压系统设计参数选择45-49
• 3.4.1 液压加载系统设计45-47
• 3.4.2 液压缸选择与设计47-49
• 3.5 本章小结49-51
• 第4章 ROPS试验台框架主体结构设计51-79
• 4.1 ROPS试验台框架结构的设计原则51-60
• 4.1.1 ROPS试验台框架结构的设计要求51
• 4.1.2 框架结构的设计方法及载荷计算原则51-52
• 4.1.3 框架结构设计计算方法52-55
• 4.1.4 框架结构组合梁截面设计55-60
• 4.2 ROPS试验台框架的工况分析和载荷确定60-61
• 4.3 封闭式试验台主要结构件设计计算61-70
• 4.3.1 框架水平横梁计算61-64
• 4.3.2 框架支撑立柱设计计算64-67
• 4.3.3 侧向加载油缸底座梁支架设计计算67-70
• 4.4 开放式试验台主要结构件设计计算70-78
• 4.4.1 垂直加载组合设计分析70-74
• 4.4.2 侧向加载装置设计分析74-78
• 4.5 本章小结78-79
• 第5章 ROPS试验台主体结构有限元分析79-99
• 5.1 有限元理论79
• 5.1.1 有限元法简介79
• 5.1.2 有限元分析步骤79
• 5.2 ROPS试验台有限元模型建立79-82
• 5.2.1 封闭式试验台有限元模型建立79-81
• 5.2.2 开放式试验台侧载立柱有限元模型建立81-82
• 5.3 ROPS试验台材料及性能82-83
• 5.4 ROPS试验台模型载荷及约束83-87
• 5.4.1 载荷83-85
• 5.4.2 约束85-87
• 5.5 试验台静力分析87-96
• 5.5.1 封闭式试验台计算结果87-93
• 5.5.2 开放式试验台侧载立柱计算结果93-95
• 5.5.3 侧向加载装置底座螺栓连接强度分析95-96
• 5.6 本章小结96-99
• 第6章 总结与展望99-101
• 6.1 全文总结99-100
• 6.2 展望100-101
• 参考文献101-106
• 作者简介及在学期间所取得的科研成果106-107
• 致谢107

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本文编号：817656