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安全架(也稱翻車(chē)保護(hù)裝置ROPS)是小型輪式拖拉機(jī)上的重要部件，其對(duì)保障駕駛員人身安全具有十分重要的作用。目前小型輪式拖拉機(jī)的安全架外觀一般為倒U型，置于駕駛座的正后方。翻車(chē)時(shí)安全架與地面接觸，給駕駛員支撐出一個(gè)安全三角區(qū)，避免駕駛員被擠壓，從而保障駕駛員的安全。
輪拖安全架的實(shí)車(chē)試驗(yàn)具有很大的不確定性，且實(shí)車(chē)試驗(yàn)是破壞性試驗(yàn)，費(fèi)用大，耗時(shí)長(zhǎng)。為了減小研發(fā)成本，縮短產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期，目前國(guó)內(nèi)外大多數(shù)農(nóng)機(jī)生產(chǎn)企業(yè)及相關(guān)科研機(jī)構(gòu)都將計(jì)算機(jī)有限元技術(shù)引入安全架結(jié)構(gòu)部件的強(qiáng)度分析和設(shè)計(jì)中。目前有限單元法是最為成功和有效的數(shù)值計(jì)算方法，可以給零部件的設(shè)計(jì)與優(yōu)化提供了方向和理論依據(jù)。研究采用ABAQUS有限元軟件，對(duì)某一新型安全架進(jìn)行有限元分析，分析翻車(chē)過(guò)程中安全架的變形與損傷，以確定該安全架的是否安全。
翻車(chē)時(shí)輪拖安全架的受力情況見(jiàn)圖所示。由于小型輪拖的速度慢，且車(chē)身較長(zhǎng)，所以翻車(chē)時(shí)絕大多數(shù)都是側(cè)翻。側(cè)翻時(shí)，安全架首先接觸地面，安全架會(huì)受到側(cè)向推力。由于翻車(chē)時(shí)輪拖車(chē)速不為零，安全架在地面上滑拖，還會(huì)受到地面的反向制動(dòng)力。當(dāng)輪拖完全翻車(chē)后安全架與地面接觸，安全架被頂壓，并承受輪拖自重帶來(lái)的沖擊力。
根據(jù)輪拖翻車(chē)過(guò)程中安全架的受力分析，并結(jié)合GB/T7121-2008《農(nóng)林輪式拖拉機(jī)防護(hù)裝置強(qiáng)度試驗(yàn)方法和驗(yàn)收條件》和GB/T19498-2004《農(nóng)林拖拉機(jī)防護(hù)裝置靜態(tài)試驗(yàn)方法和驗(yàn)收技術(shù)條件》的相關(guān)要求，在ABAQUS環(huán)境內(nèi)，對(duì)安全架依次進(jìn)行縱向加載試驗(yàn)、壓垮試驗(yàn)和側(cè)向加載試驗(yàn)。1)縱向加載試驗(yàn)。加載點(diǎn)位于倒U型架頂部橫梁后端面，距離右側(cè)面1/6寬度，方向?yàn)榭v向水平向后，緩慢加載使安全架頂部產(chǎn)生300mm的變形量，然后緩慢卸載，見(jiàn)圖所示。2)壓垮試驗(yàn)。在倒U型架頂面施加豎直向下的壓力，壓力逐漸增加至兩倍于輪拖重量，保持5s后緩慢卸載。3)側(cè)向加載試驗(yàn)。加載點(diǎn)位于U型架左側(cè)面頂部，方向?yàn)樗较蛴�，緩慢加載至變形量達(dá)到300mm，然后再緩慢卸載。根據(jù)相關(guān)要求，所有試驗(yàn)都在同一安全架上進(jìn)行，試驗(yàn)過(guò)程中不得對(duì)其進(jìn)行維修和校直。
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