Меню
Предыдущая     |         Содержание     |    следующая

Кабины трактора

Испытание прочности защитных кабин и каркасов землеройных машин

Наряду с требованиями об установке защитных кабин на сельскохозяйственных тракторах в ряде стран введены требования на установку защитных кабин (каркасов) на землеройные машины. Так, в США согласно правилам OSHA обязательна установка защитных кабин (каркасов) на всех скреперах, тягачах, фронтальных погрузчиках, бульдозерах и автогрейдерах. Соответственно разрабатываются и методы испытаний таких кабин. На основании стандартов США по испытанию защитных кабин и каркасов строительно-дорожных машин технический комитет ИСО/ТК127 разработал несколько стандартов на методы испытаний защитных свойств кабин (каркасов) землеройных машин. Так, стандарт ИСО 347186 устанавливает метод статических лабораторных испытаний для определения характеристик защитных конструкций (РОПС), обеспечивающих внутри последних объем ограничения де. формации (зону свободного пространства). Лабораторные испытания по этому стандарту имитируют условия нагружения защитной конструкции при переворачивании машины на угол 360° со склона крутизной 30° в процессе движения со скоростью 4,45 м/с. Стандарт рас-пространяется на пневмоколесные и гусеничные погрузчики и бульдозеры, пневмоколесные автогрейдеры, тягачи и землевозы. При испытании защитных устройств прилагают боковую и вертикальную статическую нагрузки. При этом необязательно использовать всю машину в сборе, однако крепление защитной конструкции на раме стенда должно воспроизводить реальную установку ее на машине. Перед испытаниями все съемные элементы (окна, панели, двери и др.) демонтируют, чтобы исключить их влияние при оценке прочности конструкции. Кроме того, любые поглощающие энергию элементы резиновые, воздушные, воздушно-масляные или механические амортизаторы блокируют. Для испытаний защитных устройств фронтальные погрузчики и автогрейдеры крепят на стенде за передний и задний ведущие мосты или в непосредственной близости от них. В машинах с шарнирно сочлененными рамами (если необходимо использовать обе полурамы) шарнир блокируют в положении, когда обе полурамы располагаются по прямой линии. Если в процессе испытаний используют одну полураму, на которой устанавливают защитное устройство, то необходимо крепить за концевые части этой полурамы.

Пневмоколесные тягачи на испытательном стенде крепят за раму машины у ведущего моста или в непосредственной близости от него, а гусеничные погрузчики и бульдозеры - за остов или раму гусеничных тележек. Боковую нагрузку следует прилагать строго горизонтально, перпендикулярно вертикальной плоскости, проходящей через продольную ось симметрии машины. При продолжительном действии нагрузки допускается изменение ее направления из-за деформации системы защитное устройство машина. Поскольку боковую нагрузку прилагают к верхней части продольных элементов защитных устройств, она должна равномерно распределяться на длине, равной 80 % расстояния между передней и задней вертикальными стойками. Для двухстоечных конструкций защитных устройств равномерное распределение боковой нагрузки на участке верхнего предельного элемента должно быть таким, чтобы результирующее усилие действовало на расстоянии из длины от задней вертикальной стойки. Боковую нагрузку прилагают к той стороне защитного устройства, которая расположена ближе к сиденью оператора. Если защитное устройство смонтировано таким образом, что при правостороннем и левостороннем нагружениях получаются различные зависимости между усилием и деформацией, то выбор стороны нагружения должен соответствовать наиболее тяжелым условиям работы системы машина защитное устройство. Значение прилагаемой нагрузки зависит от максимальной массы машины. Формулы для расчета минимальных значений усилия и энергии, поглощаемой защитной конструкцией и машиной, приведены в таблице 6.1.

Нагружение продолжают до тех пор, пока значения усилия и энергии не достигнут расчетного уровня. Усилие регистрируют через каждые 25 мм (не более) деформации в точке приложения результирующей нагрузки. Одновременно строят зависимость усилие - деформация, площадь под которой соответствует энергии, поглощаемой системой защитное устройство машина. Если усилие достигнет расчетного

значения раньше, чем энергия, допускается уменьшение усилия. Однако оно должно достигнуть требуемого уровня после того, как энергия достигнет или превысит расчетное значение. После снятия боковой нагрузки к верхней части защитного уст-ройства прилагают вертикальную статическую нагрузку, равную максимальной массе машины. Допускается произвольное распределение этой нагрузки. Ремонт или выпрямление деформированных деталей защитного устройства перед приложением вертикальной нагрузки не допускается. Если боковым нагружением испытывают защитный козырек зем-левоза, минимальные значения усилия Р и поглощаемой энергии Е выбирают из следующих расчетных соотношений:

Чтобы исключить хрупкое разрушение защитного устройства при опрокидывании в процессе эксплуатации, при лабораторных испытаниях температура всех элементов защитного устройства и рамы машины должна быть минус 17,8 °С или ниже. Если при данной температуре испытания провести невозможно, материал должен удовлетворять следующим минимальным требованиям: класс прочности 8,8 или 10,8 (ИСО/Р 898/1) для болтов и 8 или 10 (ИСО/Р 898/II) для гаек, используемых при креплении защитного устройства (РОПС) к раме машины и соединении конструктивных элементов между собой; ударная вязкость сталей, применяемых для изготовления конструктивных элементов защитного устройства и деталей крепежа, должна быть следующей:

Размер образца, мм 10 X10 10 X 7,5 10 X 5 10 X 2,5

Ударная вязкость, Дж 10,8 9,5 7,5 5,5

Ударную вязкость определяют по методу Шарпи для образцов с V-образным надрезом при температуре минус 30 °С. Эти требования не распространяются на сталь толщиной 2,6 мм и менее, но содержание углерода в ней должно быть менее 0,2 %. Образец для испытаний следует брать вдоль конструктивного элемента и обязательно продольный до начала гибки или сварки, а в случае трубчатого или фасонного проката из середины наибольшей по размеру боковой стороны защитного устройства и без сварных швов.

Защитное устройство считают выдержавшим испытания, если после нагружения боковой и вертикальной нагрузками не нарушен объем ограничения деформации (зона свободного пространства). Наряду с методом статических испытаний защитных устройств землеройных машин техническим комитетом ИСО/ТК 127 рассматривается возможность применения и метода динамических испытаний. Землеройные машины, помимо устройств, защищающих оператора от гибели или травм при опрокидывании, следует оснащать и устройствами защиты от падающих предметов (камней, деревьев). Система конструктивных элементов, смонтированных на машине для защиты оператора от падающих предметов (ФОПС), может быть либо объединена с кабиной, либо выполнена самостоятельно. В СССР метод испытаний таких систем не стандартизован. В рамках международной организации по стандартизации для землеройных машин (гусеничных и колесных погрузчиков, тракторов, автогрейдеров и самоходных скреперов) разработан лабораторный метод испытаний с целью определения характеристик конструкций, защищающих оператора от локализованных ударов и позволяющих оценить способность этих устройств противостоять ударным нагрузкам. Установлены типовые воспроизводимые методы оценки таких устройств и технические требования к ним при нагружении в процессе контрольных испытаний.

Контрольными называют испытания образца, материал, размеры и требования к обработке которого являются типовыми для изготовляемых защитных устройств. Испытания заключаются в сбрасывании стандартного предмета из стали (рис. 6.9). Предмет имеет произвольные размеры d и /, которые зависят от его массы и высоты подъема, достаточных для развития энергии 11,6 кДж. В нем допускается резьбовое отверстие для крепления подъемной скобы. Высоту падения в зависимости от массы предмета можно определять по графику на рисунке 6.10. Например, для предмета массой 227 кг размеры d и / будут соответственно 255...260 и 583...585 мм. Диаметр нижнего узкого ударного конца должен быть не менее 200 мм. Стандартом допускается использовать предмет в форме сферы или шара с максимальным диаметром 400 мм при условии развития им энергии 11,6 к Дж. Перед испытаниями защитное устройство крепят на раме стенда, как и на реальной машине. При этом необязательно использовать машину в сборе. Жесткость испытательного стенда в вертикальном направлении должна быть не менее жесткости реальной машины. Предмет помещают на верхнюю часть защитного устройства узким концом вниз в пределах объема ограничения деформации, поднимают на выбранную по рисунку 6.10 высоту и с помощью разъемного устройства

, не препятствующего свободному падению, сбрасывают на защитное устройство. Первый удар узким концом предмета направляется в круг радиусом 200 мм, но он не должен попадать на горизонтальные балки защитного устройства. Если эти балки не перекрывают вертикальную проекцию объема ограничения деформации, центр круга выбирают в точке, которой соответствует максимально возможная сумма взаимно перпендикулярных расстояний X и Y (рис. 6.11,я), измеренных от горизонтальных балок защитного устройства. Если верхние горизонтальные балки защитного устройства пересекают вертикальную проекцию, а объем ограничения деформации и материал покрытия всех площадей поверхности над ним имеет одинаковую толщину, то центр удара предметом выбирают на наибольшей площадке, являющейся частью проекции объема ограничения деформации. Центр удара должен быть в точке, находящейся на этой площадке и имеющей максимально возможную сумму взаимно перпендикулярных расстояний X и Y (рис. 6.11, б), измеряемых от основных верхних горизонтальных элементов конструкции. Иногда толщина и материал верхних листов, закрывающих объем ограничения деформации, различны. Тогда испытаниям подвергают каждую площадь поверхности поочередно. Если при первом и после-

дующих ударах падающий предмет не проник через защитное устройство, т. е. не нарушил объем ограничения деформации, то конструкция выдержала испытания. В противном случае ее не считают выдержавшей испытания. Требования, предъявляемые к температуре и характеристикам материала устройства, защищающего оператора от падающих предметов, в процессе испытаний аналогичны требованиям к защитным устройствам при опрокидывании. Когда в конструкции машины использовано комбинированное устройство, испытания защитных свойств при опрокидывании должны предшествовать испытаниям падающим предметом. Результаты испытаний оформляют протоколом, а к устройству, прошедшему испытания, прикрепляют табличку, в которой указывают: наименование и адрес изготовителя; идентификационный номер защитного устройства; марку машины; ее модель или номер серии, для которых предназначено устройство; номер стандарта ИСО, требованиям которого оно соответствует. В США (стандарт SAE 231) при испытании защитных свойств кабин землеройных машин от падающих предметов используют груз массой 227 кг, падающий с высоты 5,19 м. Остальные требования к испытаниям аналогичны требованиям ИСО 344984.

Реклама