土方機械翻車保護結構試驗室試驗和性能要求

1、土方機械翻車保護結構試驗室試驗和性能要求GB/T 179221999國家質(zhì)量技術監(jiān)督局19991206批準 20000601實施 前言本標準是等同采用ISO34711994土方機械 翻車保護結構 試驗室試驗和性能要求進行制訂的。在技術內(nèi)容方面與之等同，在編寫方法上按GB/T 1.11993。本標準附錄A是標準的附錄。本標準由建設部機械設備與車輛標準技術歸口單位北京建筑機械綜合研究所歸口。本標準起草單位：建設部北京建筑機械綜合研究所、天津工程機械研究所、北京建筑機械廠。本標準主要起草人：洪學軍、吳潤才、楊耀錫、程錫康。ISO前言ISO（國際標準化組織）是由各國標準化團體（ISO成員國）

2、組成的世界性聯(lián)合會。國際標準的制訂一般由ISO各技術委員完成。各技術委員會根據(jù)其專業(yè)主題而設立，各成員國對此主題感興趣，均有權加入技術委員會。與ISO有聯(lián)系的各國政府和非政府組織也可參加此項工作。在所有電工技術標準化活動中，ISO與國際電工委員會（IEC）緊密合作。由各技術委員會制訂國際標準草案均應由各成員國投票通過。作為國際標準發(fā)布，須獲得參加投票成員國至少75%的贊成票。國際標準ISO 34711994由ISO/TC 127“土方機械”技術委員會SC 2“安全要求和人的因素”分委員會制訂。ISO 3471第一版的發(fā)布，取消并代替了1986年發(fā)布的ISO3471-1第一版（見引言）。附錄A是

3、標準的附錄。ISO引言ISO 34711994是ISO 3471-11986的修訂版，成為一個獨立的標準，而不是1986年版系列標準的一部分?；仡櫝跗诰蚏OPS指標進行的工作表明，這一指標所針對的機械在當今被認為是中型機械。二十多年來，自ROPS的指標建立至今，土方機械規(guī)格中更為小型和大型的機械已日益普遍。因此，對質(zhì)量較小和質(zhì)量更大的機械，指標應當改變。本標準對這一指標綜合采用了質(zhì)量的線性函數(shù)和質(zhì)量的指數(shù)函數(shù)。對于小型機械，已用質(zhì)量的線性函數(shù)取代了指數(shù)函數(shù)；對于大型機械，在機械質(zhì)量非常大的情況下指數(shù)函數(shù)就太大了，這時也改為采用質(zhì)量的線性函數(shù)。本標準增加了一個縱向力指標。由于ROPS設計者們已開

4、始進入新階段，某些通過建立指標發(fā)展起來的早期經(jīng)驗已在失去作用，ROPS設計符合側(cè)向作用力和垂直作用力要求的情況已經(jīng)出現(xiàn)，但對縱向載荷缺乏足夠的重視，為此本標準規(guī)定了ROPS縱向作用力的判定，它是側(cè)向作用力的80%。 1 范圍本標準規(guī)定了在靜載荷作用下統(tǒng)一的、可重復的評價ROPS（翻車保護結構）載荷承受性能的方法，并規(guī)定了對典型的試件在這樣載荷作用下的性能要求。本標準適用于GB/T 8498規(guī)定的下列由司機操作有座位的機器：履帶式拖拉機和裝載機；平地機；輪式裝載機和輪式拖拉機以及它們用于碾壓的變型設備、輪式推土機、滑移轉(zhuǎn)向裝載機和挖掘裝載機；工業(yè)用輪式拖拉機；用牽引車牽引的機器：自行式

5、鏟運機、運水車、鉸接轉(zhuǎn)向自卸車、底卸車、側(cè)卸車、后卸車及五輪儀；壓路機和夯實機；整體車架自卸車。2 引用標準下列標準所包含的條文，通過在本標準中引用而構成為本標準的條文。本標準出版時，所示版本均為有效。所有標準都會被修訂，使用本標準的各方應探討使用下列標準最新版本的可能性。GB/T 2291994 金屬夏比缺口沖擊試驗方法（eqv ISO 1481983）GB/T 3098.11982 緊固件機械性能 螺栓、螺釘和螺柱（eqv ISO 898.11978）GB/T 3098.21982 緊固件機械性能 螺母（eqv ISO 898.21980）GB/T 84981999 土方機械 基本類型 術

6、語（idt ISO 61651997）GB/T 177721999 土方機械 保護結構的試驗室鑒定 撓曲極限量的規(guī)定（idt ISO 31641995）JB/T 76901995 工程機械 尺寸和性能的單位與測量精度（eqv ISO 92481992）3 定義本標準采用下列定義。31 工業(yè)用輪式拖拉機wheeled industrial tractor在土方工程中，為環(huán)境和工地服務的工作裝置提供牽引力和動力輸出裝置的自行式機械。32 翻車保護結構roll-over protective structure（ROPS）有一系列的結構件，它的作用是如果機器翻車時，使系安全帶坐著的司機減少被擠傷的可

7、能性。結構件包括：各種輔助支架、支撐、安裝件、支座、螺栓、銷釘、懸掛或彈性吸振器，這些結構件用來將保護結構系統(tǒng)固定在機器的機架上，結構件不包括與機器機架形成一體的安裝裝置。33 機架machine frame機器的主要車架或主要承載構件，它是機器的主要部分ROPS就直接安裝在上面。34 滾桿式ROPS rollbar ROPS單柱或雙柱ROPS，設有落物保護結構（FOPS）或其他懸臂承載構件。35 底板bedplate試驗裝置中完全剛性的零件，試驗時機架固定在上面。36 撓曲極限量deflection-limiting volume（DLV）一個高大、穿普通衣服、戴安全帽、座姿男性司機的垂直投

8、影近似值（見GB/T 177721999中的圖1）。37 典型試件representative specimen試驗用的ROPS、金屬零件和機架（整體或一部分）均應符合制造廠說明書規(guī)定。38 載荷分配器load distribution device用來防止ROPS構件在載荷作用點局部陷入的裝置。39 載荷作用點load application point試驗載荷作用在ROPS上的點。310 ROPS的變形deflection of ROPS由載荷作用引起ROPS的移動，在載荷作用點處測量。311 落物保護結構falling-object protective structure（FOPS）在

9、機器上安裝的一組結構件，其布置方式是在有墜落物體（如樹木、巖石、小混凝土塊、手工工具等）時，對司機提供的適當保護。312 模擬地平面simulated ground plane（SGP）翻車后，假想的機器停止的平面。3121 側(cè)向模擬地平面lateral simulated ground plane（LSGP）機器處于側(cè)向傾翻位置，通過最遠點確定的垂直平面（見圖4），圍繞該點的水平軸線偏離DLV15°的平面規(guī)定為LSGP。該平面是在無載的ROPS情況下確定的，并同時保持與垂直面成15°狀態(tài)，隨加載的構件移動。3122 垂直模擬地平面vertical simulated gr

10、ound plane（VSGP）機器處于倒立的位置，由ROPS的頂部橫梁和機器的前（后）部與地面接觸部分組成的平面，此時ROPS和倒立的機器能同時支撐，VSGP沒變形了的ROPS移動（見圖5）。注：VSGP只用于滾桿式ROPS。4 符號本標準采用下列符號和縮寫。41 U被結構吸收的能量，與機器質(zhì)量有關，J。42 F力，N。43 M制造廠建議的最大質(zhì)量，kg。431 制造廠建議的最大質(zhì)量包括工作條件下的工作裝置、所有裝滿的油箱和水箱、隨機工具及ROPS。不包括拖式工作裝置，如壓路輥、夯板及拖式鏟運機。432 對于自行式鏟運機和鉸接轉(zhuǎn)向自卸車，只有牽引車部分（原動機）是制造廠建議的最大質(zhì)量。大多數(shù)

11、情況下牽引車部分應是ROPS支承構件即是承載ROPS的部分。轉(zhuǎn)向銷、掛鉤及鉸接轉(zhuǎn)向部件等屬于連結裝置或拖式裝置，則不包括在內(nèi)。433 如果只選擇ROPS，對于整體車架的自卸車，M不包括自卸車車廂和裝載質(zhì)量。如果只選擇車廂，M包括自卸車質(zhì)量，但不包括裝載質(zhì)量。434 對于壓路機和夯實機械，附著在機器上的雜物，如土壤、泥漿、巖石、樹枝、碎渣等不包括在M之內(nèi)。在規(guī)定試驗條件時，任何情況下M均不包括被挖掘、裝載或搬運的物料。44 LROPS的長度，mm。按下述表示：a） 對單柱或雙柱ROPS，帶FOPS和（或）懸臂承載構件，L包括DLV長度垂直投影的懸臂承載構件的部分，它在ROPS的頂部測量，從ROP

12、S柱的最外面到懸臂承載構件的最遠端（見圖1）； 圖1 帶FOPS的雙柱ROPS側(cè)向載荷作用點注：載荷分配器和承窩是防止局部穿透并且維持載荷作用的裝置。b） 對其余ROPS，L是前后立柱外側(cè)之間最大的縱向距離（見圖2）。45 WROPS的寬度，mm。按下述表示：a） 對單柱或雙柱ROPS，帶FOPS和（或）懸臂承載構件，W包括DLV寬度垂直投影的懸臂承載構件的部分，它在ROPS的頂部測量，從ROPS柱的最外面到懸臂承載構件的最遠端；b） 對其余ROPS，W是左右ROPS立柱外側(cè)之間最大橫向距離（見圖3）。46 ROPS的撓度，mm。 圖2 四柱ROPS測向載荷作用點注1 載荷分配器和承窩是防止局

13、部穿透并維持載荷作用的裝置。2 典型的但不是強制的設計圖例。圖3 縱向載荷作用點注：1 載荷分配器和承窩是防止局部穿透并維持載荷作用的裝置。2 典型的但不是強制的設計圖例。1） b=（1/2）W時，除了工業(yè)用輪式拖拉機外，適用于所有的機器；b=（1/4）W時，只適用于工業(yè)用輪式拖拉機。 圖4 側(cè)向模擬地平面（LSGP）aROPS上部構件，側(cè)向載荷作用處；b從構件a的端部看去最遠的點；c通過點b的垂直線；d平行于機器縱向中心線，通過線段c的垂直平面；e側(cè)向模擬地平面。 圖5 垂直模擬地平面（VSGP）進入DLV5 試驗方法和設備51 總則在側(cè)向、垂直方向和縱向載荷作用下有撓度限制。在側(cè)向載荷作用

14、下，規(guī)定了能量要求和撓度限制（DLV），以保證ROPS與沒有顯著變形的地面（凍土、混凝土、巖石）沖撞時發(fā)生撓曲，同時保持足夠的性能抵御翻車帶來的進一步?jīng)_擊。由給定的實際翻車造成的結構變形不需要進行重復的評價。然而，特殊的要求要通過對ROPS的多次驗證來得到，即在各種實際翻車中完成所需要的功能，也可以在ROPS及其被安裝機架的互換基礎上進行分析研究。因此，對一個系安全帶坐著的司機可以在下面的情況下不被壓傷：即在硬粘土路面上，最大坡度為30°，初始前進速度（016）km/h，繞機器的縱向軸翻轉(zhuǎn)360°，機器始終與坡度沒有失去接觸。52 檢測儀表測量質(zhì)量、力、變形用的儀表應符合J

15、B/T 7690的規(guī)定。53 試驗設備模具應能將ROPS或機架固定在底板上，并按表1中的公式確定所需要的側(cè)向、垂直方向和縱向的作用力。表1 力和能量公式54 ROPS、機架在底板上的固定541 ROPS應該固定在機架上，如同裝在機器上一樣，試驗時不需要一臺完整的機器，但機架及其安裝的ROPS應代表一臺機器結構外形。可拆卸的駕駛室窗、儀表板、門和其他非結構件均應拆掉，使之不影響ROPS的試驗結果。542 ROPS、機架應固定在底板上，使機架和底板的連接構件在試驗時變形最小。ROPS、機架除了最初的連接作為支承外，不得再與底板上其他部位連接。543 試驗時構件（機器）的懸掛系統(tǒng)應從外面鎖住，使它們

16、對試件的力-變形關系不受影響。試驗一開始ROPS通過懸掛構件將力作用到機架上。544 對非鉸接機械和用兩個機架的鉸接機械，應直接在靠近前后橋支點或相應處，把機架固定在底板上；對于用兩個機架的鉸接機械，鉸點應鎖住。如果僅用ROPS安裝的機架，連接點應在或靠近鉸接點和橋的支承點，也可在機架的最遠點；對單橋的牽引車來說，支承應在驅(qū)動橋；對履帶式機械應通過主要殼體和（或）履帶架固定在底板上（見圖612）。 圖6 拖拉機部分（主要動力）的試驗臺固定裝置注：典型的但不是強制的設計圖例。 圖7 履帶式拖拉機的試驗臺固定裝置注：典型的但不是強制的設計圖例。 圖8 鉸接式平地機的固定裝置（整個機架）注1 需要0

17、°鉸接。2 典型的但不是強制的設計圖例。 圖9 半個鉸接機架試驗臺的固定裝置注：典型的但不是強制設計。 圖10 滑移轉(zhuǎn)向裝載機的固定注：典型的但不是強制的設計圖例。 圖11 自卸車機架 只選擇ROPS部分的固定注：典型的但不是強制的設計圖例。 圖12 自卸車的加載 只選擇車廂部分6 試驗加載程序61 總則611 在加載之前應確定全部載荷作用點，并在結構上標出來。612 加載順序應是側(cè)向、垂直方向、然后縱向；而對工業(yè)用輪式拖拉機加載順序應是側(cè)向、縱向、然后是垂直方向。613 在加載或兩次加載之間，不得校正或修理。614 可用載荷分配器防止局部穿透，但不限制ROPS的轉(zhuǎn)動。62 側(cè)向加載

18、621 載荷分配器不得在大于0.8L上分配。622 對于滾桿式ROPS，載荷作用點應和上部側(cè)向橫梁在同一條線上。623 對單柱或雙柱ROPS，最先加載應由長度L和DLV前后平面垂直投影來控制。載荷作用點可不在ROPS的L/3內(nèi)。如L/3點在DLV的垂直投影和ROPS結構之間，載荷作用點應從結構上移開，直到進入DLV的垂直投影為止（見圖1）。624 對大于兩柱的ROPS，載荷作用點應位于DLV前后界面之外80mm平面的垂直投影之間（見圖2）。625 司機座椅偏離機器中心線時，載荷應加在靠近座椅一側(cè)的最外邊。如果司機座椅在機器中心線上時，ROPS的安裝使從左或從右加載會產(chǎn)生不同的力-變形，則應選擇

19、對ROPS、機架具有最惡劣的加載條件的一側(cè)進行加載。626 開始加載的方向應該是水平的，并垂直于通過機器縱向中心線的平面。隨著加載，ROPS和機架的變形而引起加載方向的改變，這是允許的。627 當載荷作用點的變形速度不大于5mm/s，則載荷作用速度可以認為是靜態(tài)的。變形增量不大于15mm時（在聯(lián)合載荷的作用點），力-變形數(shù)值應記錄下來，繼續(xù)加載直到ROPS達到力和能量兩者的要求，計算能量U的方法見圖13。計算能量時所用的變形是ROPS沿力的作用線產(chǎn)生的變形。用于支承ROPS的構件上任何變形不得包括在總變形之內(nèi)。 圖13 加載試驗的力-變形曲線63 垂直加載631 側(cè)向載荷除去后，垂直載荷應加在

20、ROPS的頂部，工業(yè)用輪式拖拉機在垂直載荷前應先加縱向載荷。632 對于滾桿式ROPS，垂直載荷應加在和6.2.2的側(cè)向載荷一樣的平面上，對于其他單柱或雙柱ROPS，垂直載荷作用中心不應比6.2.3的側(cè)向載荷更靠近ROPS的任何一個立柱。633 在ROPS上分配載荷的方式?jīng)]有任何限制，圖14表示典型的垂直載荷作用的示例。634 變形的速度認為加載是靜態(tài)的（見6.2.7）。加載到ROPS達到力的要求，使ROPS支承這樣的載荷5min或到停止變形為止，觀察兩者那個時間較短。64 縱向加載641 垂直載荷除去后，應對ROPS加縱向載荷，工業(yè)用輪式拖拉機在6.4.4規(guī)定了試驗程序。642 由于側(cè)向和垂

21、直方向加載，ROPS容易產(chǎn)生永久變形，縱向載荷應加在原先已確定了但現(xiàn)在可能有變形的位置，該位置（在試驗前已確定了）是放置載荷分配器和承窩的。如果沒有后（前）橫梁，載荷分配器可以復蓋整個寬度，否則載荷分配器應在ROPS的0.8W內(nèi)分配載荷（見圖3）。 圖14 垂直加載示例643 縱向載荷應沿ROPS的縱向中心線，作用在ROPS的上部構件上。工業(yè)用輪式拖拉機應使縱向（后面）載荷作用在任何一個后立柱到ROPS的1/4W處。644 工業(yè)用輪式拖拉機，其縱向載荷應從后面作用，以防止其向后傾翻的可能性。只有對這類機械試驗加載順序才是側(cè)向、縱向，最后是垂直方向。縱向的能量要求見6.2.7和8章。645 除工

22、業(yè)用輪式拖拉機外的機器，加載的方向（前或后）選擇原則是：使ROPS、機架能經(jīng)受最嚴格的考驗。加載應是水平方向，且平行于機器的縱向中心線。在決定縱向載荷作用的方向時，還應考慮如下因素：a） ROPS相對DLV的位置和在為司機提供避免壓傷保護方面ROPS縱向變形的影響；b） 機器特性，即機器上的構件可以減少ROPS的縱向變形，它對ROPS上加載的縱向分力起限制作用；c） 在實際翻車時，當它繞縱向軸線翻轉(zhuǎn)，則可表示縱向傾翻可能性或某一類特殊機器扭曲的趨勢。646 變形速度認為加載是靜態(tài)的，這種加載是連續(xù)的，一直加到ROPS達到力的要求為止。7 溫度和材料71 除加載要求外，還應保證溫度和材料要求。如

23、果ROPS用的材料與合格證上所說明的試件材料、規(guī)格一致，并在18及其以下的溫度進行靜態(tài)加載時，使ROPS對脆性斷裂有足夠的抵抗力。另一種辦法是：如果ROPS用的材料符合7.2到7.4的要求時，可以在較高的溫度下加載。72 結構上所用的螺栓應符合GB/T 3098.1中規(guī)定的8.8級；9.8級或10.9級；所用的螺母應符合GB/T 3098.2中規(guī)定的8級或10級。73 ROPS和裝在機架上的安裝件應是鋼制品，并應符合表2規(guī)定的在30時V形缺口擺錘沖擊（CVN）的韌度（V形缺口擺錘試驗主要是質(zhì)量控制的驗證，所表示的溫度與工作條件沒有直接關系）。試件應是縱向取樣，在焊接成ROPS之前從帶材、管材或

24、型材的材料庫中取樣。管材或型材的試件應從最大端的中間取樣但不得包括焊縫（見GB/T 229）。74 試件應用最大含碳量為0.2%、厚度小于2.5mm的鋼材制作。表2 V形缺口擺錘最小沖擊韌度8 驗收81 在一個典型試件的試驗中，試件應達到或超過規(guī)定的側(cè)向作用力、側(cè)向載荷能量、垂直作用力以及縱向作用力的要求，應按表1的公式確定所需數(shù)值。82 側(cè)向加載時，力和能量要求可不同時達到，即在某一個達到要求前，另一個可以超過規(guī)定值。如果在能量之前，力達到了，該力可減下來。但當側(cè)向能量達到或超過要求時，力應重新達到所需的值。工業(yè)用輪式拖拉機的縱向加載應符合上述規(guī)定。83 應嚴格遵守ROPS的變形規(guī)定，當試驗

25、處于側(cè)向、垂直方向或縱向加載時，ROPS的任何零件均不得進入DLV。84 當試驗處于側(cè)向加載時，除按8.6規(guī)定的外（見圖4），側(cè)向模擬地平面（LSGP）任何時候均不得進入DLV（直立狀態(tài)）。85 對于滾桿式ROPS，當試驗處于垂直加載時（見圖5），垂直模擬地平面（VSGP），任何時候均不得進入DLV。86 一個安裝在機器邊上的司機座椅（即在機器縱向中心線之外），當側(cè)向加載或縱向加載時，司機面對的方向是ROPS變形的方向，則DLV的上部允許向前繞它的定位軸（LA）轉(zhuǎn)動15°，并應符合GB/T 17772中規(guī)定的有關防止ROPS構件（或在側(cè)向加載時LSGP）侵入的要求。如DLV向前轉(zhuǎn)動時，而對機器任一部件或操縱桿產(chǎn)生較小角度干擾的話，則應小于15°（見圖15）。87 如果一個縱向載荷與8.6規(guī)定的方向相反作用（即司機面對的方向與ROPS在載荷作用下使變形反向）。DLV不允許轉(zhuǎn)動，在與側(cè)向能量要求達到同樣變形時，力的要求也應達到。88 由于機架或安裝件的故障，