ANSYS零转弯半径割草机翻滚保护装置设计(3)
1.2 翻滚保护装置介绍 翻滚保护装置简称 ROPS，它是安装在工程车辆驾驶室外的一种保护装置。整个装置包括所有承载的下支架、托架、安装支承、插座、螺钉、销钉以及将该装置固定在机架上的悬挂装置或挠性减振器，但该系统不包括与机架连成一体的固定装置[2]。翻滚保护装置具有一系列的结构件，它的作用就是吸收翻滚过程中车辆的动能并且为驾驶员提供一个安全的操作空间，因此，翻滚保护装置的设计需要具有足够的弹性去吸收能量，并且有一定的刚度提供驾驶员一个安全的空间。 其主要功能是：（1）当车辆翻滚时，ROPS 能接触并陷入土壤而阻止车辆的进一步滚翻，降低滚翻的车辆对系着安全带司机轧伤的可能性；
（2）在保证 ROPS 的任何一部分和模拟地平面不进入人体极限安全区域的前提下，ROPS应具有一定的能量吸收能力，减少对司机造成的冲击伤害，保证 ROPS 在碰撞和冲击变形不大的地面(如冻土、混疑上、岩石)时，能具有相当大的抗连续冲击的能力；（3）当车辆已经处于翻倒状态时，己经变形的 ROPS 应能支撑住整车的质量。 1.3 国内外研究概况 近几年来，有限元技术在国外的应用越来越多，用来模拟在侧向集中静载荷下农用车辆翻滚保护装置（ROPS）非线性反应的研究较多，然而，在农用车辆横向连续翻滚过程中，承受均布载荷作用下 ROPS 的变形及吸能规律的研究工作较少。美国田纳西大学做了割草机翻滚试验，试验结果表明：由于割草机在连续翻滚过程中与斜坡的碰撞及噪音、安装力传感器的基座的振动以及力传感器的测量误差等因素，很难获得碰撞时力的准确数据。 一些学者在ROPS 的设计理论研究方面，作出了不少有益的努力，1983年日本的下田三四郎在D60 推土机ROPS/FOPS 性能试验基础上，提出了使用非线性有限元方法进行ROPS 的能量吸收分析，但由于 ROPS 失效的特殊性，非线性有限元无法解决ROPS 在失去进一步承载能力后能量吸收的计算，因而未形成一种更加实用的设计方法被工程设计界采用。与工程机械相比，大型推土机 ROPS设计计算研究与汽车滚翻研究要深入的多，汽车同样有类似的标准，要求汽车在滚翻发生后，车身构架吸收一定的能量，以最大限度地保护死机乘客的安全。 为验证ROPS 的安全性能，就必须对 ROPS 进行破坏试验。美国卡特彼勒公司进行过960轮式装载机 ROPS 的实物试验，试验的整机质量为 20吨，试验遵守的标准为SAEJIO43。卡特彼勒之后在这一试验基础上采用类比的方法进行了其它机型的ROPS 的设计。日本小松公司进行过 D60推土机的ROPS 的性能试验研究，试验执行的标准为150 一3471一1980 和150 一3449一1980。 1985年 Kennth 等人通过汽车滚翻试验，对车身构架与司机安全性的关系进行了研究。1990 年Nen 通过8辆两组不同车型汽车的翻滚试验，详细研究了汽车翻滚后的运动和变形[3]。 1990年英国车辆研究所的 J.CBrow博士，受英国交通部的委托，开发并研制了CRASH 车辆构架非线性分析程序，用以检测进入英国市场的大型卡车驾驶室构架能否在滚翻后能够满足规定的能量吸收标准。 割草机的翻滚保护装置是依据国际标准而装备的，翻滚保护装置有两种，第一种包括与驾驶室的翻车保护杠和两柱 ROPS，针对这类 ROPS 国内外都做过研究，主要以组成的构件或 ROPS 本身作为研究对象；另一种 ROPS 与驾驶室做成一体,源!自%优尔>文)论(文]网[www.youerw.com，称为完全驾驶室，这种 ROPS 的研究很少，但其在国内的应用越来越多。 国内有许多科研院所学者在翻车和落物保护的设计研究方面作出了不少有益的实验和研究。 1984 年由天津工程机械研究所翻译了土方机械翻车和落物保护结构的性能试验标准，并与河北工学院联合进行过初步的模型试验研究，但是没有深入进行下去；1994 年，徐州装载机厂杨力夫、原吉林工业大学张家励等人对 ZL40A装载机ROPS﹠FOPS 作了理论研究并进行了落物试验和保护试验，整机质量为 13.3 吨，对ZL40A装载机两柱 ROPS 进行了弹性变形阶段的设计计算和研究。试验进行的标准为 ISO3471:1986 和 ISO3449：1986。