挖掘机驾驶室ROPS试验研究

2022.04 建设机械技术与管理1171 引 言随着社会的进步发展，人们对各种机械的需求越来越大，滑移装载机作为一种多功能土方机械在生活中扮演着越来越重要的角色，随着国家一带一路战略的提出，更多的走出国门，走向世界。

而FOPS/ROPS 认证是出口的必要程序，本文以某公司SWTL4518型滑移装载机驾驶室为例，在运用有限元软件模拟仿真的前提下进行实际测试，来验证其结果的可靠性和合理性。

2 滑移装载机驾驶室FOPS/ROPS 检验2.1 滑移装载机驾驶室检验依据标准滑移装载机驾驶室检验依据标准主要如下：(1) GB/T 17771-2010《土方机械 落物保护结构试验室试验和性能要求》(2) GB/T 17922-2014《土方机械 滚翻保护结构实验室试验和性能要求》(3) GB/T 17772-2018 《土方机械 保护结构的实验室鉴定挠曲极限量的规定》FOPS/ROPS 验收标准见表1： M=4500kg2.2 滑移装载机驾驶室模拟仿真2.2.1 滑移装载机驾驶室三维模型该驾驶室的几何模型见图1，驾驶室由异型骨架结构和薄板蒙皮结构组成，驾驶室通过紧固螺栓与车架连接，前端螺栓规格为M12,后端螺栓规格为M20。

该驾驶室所用异型材为Q235材质，蒙皮为Q355材质，由于FOPS/ROPS 分析过程中材料进入塑性阶段，因此需要考虑材料的塑性性能。

滑移装载机驾驶室FOPS/ROPS 分析与测试研究FOPS/ROPS Analysis and Test Research of Skid Steer Loader Cab胡道权（国家建筑城建机械质量监督检验中心,湖南 长沙 410013）摘要：FOPS/ROPS 认证是土方机械出口的必要程序，本文运用有限元软件对滑移装载机驾驶室进行模拟仿真，并与FOPS/ROPS 试验台实际测试的结果进行对比分析，验证了滑移装载机驾驶室结构强度满足设计要求，且测试方法准确可靠。

25中国设备工程Engineer ing hina C P l ant中国设备工程 2020.01 （下）随着工程机械车辆驾驶人员安全意识的提高，司机逐渐认识到车辆的保护装置对人身安全的重要性，只有重视安全才能充分发挥车辆的工作效率。

国际上对车辆的安全法规和安全性越来越重视，工程车必须配备性能合格的安全保护装置。

本文以某工程车的翻车保护结构为研究对象，应用ANSYS 软件对其建立非线性有限元模型，依据国际标准计算了2种工况下的位移边界条件和装载条件，对ROPS 结构进行了有限元分析，然后对ROPS 进行台架试验，以验证设计的合理性。

1 ROPS 有限元模型建立1.1 几何模型的简化某工程车驾驶室ROPS 是支柱骨架结构，根据ISO 3471对ROPS 的性能要求可知，工程车倾翻后，ROPS 必须通过较大的塑性变形来吸收一定的翻滚冲击动能，以保护驾驶员的人身安全。

由于驾驶室是由骨架和钢板焊接而成，可认为ROPS 和驾驶室是一体的，简化的有限元模型如图1所示。

1.2 材料参数ROPS 材料均采用Q345低合金高强度结构钢，其弹性模量为2.1×105MPa，泊松比为0.3，密度为7.8×103kg/m 3。

1.3 约束条件及载荷设置ROPS 是通过减震支座连接安装在简易车体上，将车某工程车驾驶室ROPS 仿真分析及试验研究武煜爽，鲁振，赵云亮（徐工集团工程机械股份有限公司江苏徐州工程机械研究院，江苏 徐州 221004）摘要：某工程车驾驶室翻车保护结构（ROPS）是驾驶员在车辆发生翻车事故中重要的安全保障，结构可靠性对驾驶员生命安全有着不可忽视的作用。

本研究通过建立某工程车驾驶室ROPS 虚拟模型，根据非线性有限元接触理论，对模型进行最小侧向承载能力、最小垂直承载能力有限元分析，再对ROPS 样机进行试验研究。

结果表明，应用非线性有限元分析方法对ROPS 理论计算是合理的。

关键词：驾驶室；ROPS；有限元分析；试验研究中图分类号：U463.81 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2020）01（下）-0025-02体设为理想刚体，对驾驶室上的减震支座与车体的连接处加载约束。

技术•维修基于ROPS实验分析的驾驶室结构改进■马雀杨晓磊徐立明徐州徐工挖掘机械有限公司，江苏徐州221000摘要：挖掘机在施工时驾驶室可能受到落物击打，在沟槽边作业时则可能发生翻车事故，为了后最大限度地保护驾驶员生命安全，需求挖掘机驾驶室必须具备防落物打击和防倾翻保护功能。

通过对驾驶室进行侧向、纵向、垂直加载试验，并对试验结果分析，找出驾驶室的薄弱环节，对驾驶室结构进行改进，有效提高驾驶室的安全性。

关键词：挖掘机；驾驶室；ROPS试验；结构改进1FOPS/ROPS安全装置试验的必要性近年来随着国家对基础设施建设的投入持续增长，挖掘机用途越来越广泛。

挖掘机在更换工作装置后，可以进行起重、伐木、破碎、拆除等多种作业。

挖掘机配装这类工作装置后施工时更容易受到落物打击。

即使是传统挖掘机在建筑工地或在隧道内施工时，驾驶室容易受到落物的打击。

另外，挖掘机在矿山、沟槽边或不平整的场地以及斜坡上等场地施工，如果驾驶员经验不足可能会造成挖掘机翻车事故。

当前用户对人身安全越来越重视，挖掘机驾驶室具有必要的安全防护性能，以便在发生落物和翻车事故后最大限度地保护驾驶员生命安全。

许多国家已经对挖掘机的防落物打击结构（FOPS）和倾翻保护结构（ROPS）有了强制性安全要求。

为了检测防落物打击结构（FOPS）和倾翻保护结构（ROPS）是否满足相关的国家标准，必须进行相关的试验。

2FOPS/ROPS试验标准和要求2.1试验标准为了验证发生落物和翻车事故后挖掘机驾驶室的保护能力，需对挖掘机进行落物保护FOPS和滚翻保护ROPS试验,本次试验釆用的标准是ISO12117-2-2008《土方机械挖掘机保护结构实验室试验方法和性能要求第2部分：大于6t 的挖掘机滚翻保护结构（ROPS）》2.2技术要求本次ROPS试验的驾驶室要求满足最大整机质量为48000kg挖掘机，根据该标准计算得出该挖掘机驾驶室翻滚保护结构的ROPS试验加载的侧向承载力为229.910kN,侧向能量吸收能力为92362J,翻滚保护结构垂直承载能力为612.000kN,纵向能量吸收能力为3055ljoa加载前b加载后图4侧向加载试验过程驾驶室的试验温度为ior,《标准》规定的试验顺序依次为侧向加载试验、纵向加载试验、顶加载试验。

472017.10建设机械技术与管理工程机械工作环境恶劣，驾驶员的安全受到威胁，ROPS 驾驶室结构设计是否合理直接关系到驾驶员在危险情况下的安全程度，吕偿等[1]进行了工程机械驾驶室ROPS 和FOPS 强度进行了仿真分析，其中只对驾驶室模型进行了仿真，张俊训[2]利用有限元模型对某款驾驶室进行ROPS 和FOPS 仿真分析，未进行模块化划分。

本文提出的ROPS 模块化仿真平台将驾驶室连接的工作装置、平台、假人座椅、加载模块等均列入考虑范畴并进行模块化划分，按照报告模板输出最后结果，对结果数据进行集中管理，减少了重复性工作，节约成本与时间。

同时本方法适用于挖掘机斗杆、铲斗等其他结构件分析。

1仿真界面介绍本方法利用VB 系统[3]进行界面编辑，利用Hper mesh12.0对各个模块模型进行网格划分，并各自另存为abaqus 求解格式，编制一个主文件将存储好的各个模型文件读入。

仿真平台联合abaqus 软件读入编制好的主文件进行求解处理。

具体操作步骤：点击仿真平台打开主界面如图1所示，设置存放地址，输入主文件，提交计算后系统后台自动进行仿真运算，计算前可点选是否显示作业计算信息，运算过程中可点选是否显示计算进程，计算结束后导出计算报告。

2 模型搭建2.1 模型网格划分利用Hpermesh12.0进行有限元模型搭建。

为满足试验的可靠性，ROPS 驾驶室进行试验验证时模型包括挖掘机驾驶室、平台、工作装置、假人座椅、载荷分配器等多个模块。

模型文件存储为abaqus 格式，便于后期进行求解。

本例为雷沃挖掘机22吨ROPS 驾驶室模型，材料主要由Q235、Q345组成，所有材料进行塑性硬化处理。

有限元模型共有单元数298870，节点数249221，其中四边形单元233474个，三角形单元3885摘　要：提出一种基于VB 系统的ROPS 驾驶室仿真评价方法。

利用Hper mesh 进行各模型网格划分，将各模型模块通过主文件导入VB 仿真平台，导入的各个部件进行模块化划分，结合abaqus 进行求解；提交计算后台自动对驾驶室固定位置进行加载；按照给定的模板输出报告文件，导出模型变形、能量及加载点反力结果；通过仿真与测试对比结果判定本例驾驶室达到国家法规规定值未发生干涉，符合要求。

液压挖掘机驾驶室降噪模拟试验成果推广(全文)摘要：通过一系列仿真模拟试验，结合实际应用，从材料、方法、结构等方面对挖掘机驾驶室降噪可行性进行了研究。

试验结果表明，通过合理的材料选择与结构搭配，可使驾驶室降噪达到一个较为理想的水平。

关键词：液压挖掘机；驾驶室；降噪；模拟试验1概述随着工程机械行业的迅猛发展，人们对工程机械的综合性能提出了更高的要求，节能环保成为重要的研究内容。

与普通车辆相比，工程机械噪声对环境的污染尤为严重。

过高的噪声使驾驶员迅速疲劳，从而对工程机械产品行驶安全性构成威胁。

近几年，中国工程机械发展迅速，缩短了与国外产品的差距，产品质量和可靠性得到大幅提升。

但严峻的事实是，与发达国家相比，中国国家标准规定的工程机械噪声限值普遍较高。

如何有效控制工程机械噪声，成为与国外产品竞争的一项重要内容。

在广西玉柴重工公司日益发展壮大的大背景下，玉柴重工在技术革新方面一直走在行业的前列，为了提高挖掘机的驾驶舒适性，我们对驾驶室材料、隔音方式、管路密封结构等方面做了一系列模拟对比试验。

2驾驶室降噪模拟试验2.1驾驶室材料对噪音的影响2.1.1不同板厚的影响由钢板焊成模拟驾驶室，仅留下一面作为活动面，其余各面焊接密封，换上不同板厚的钢板，在挖掘机的发动机不同转速下测量模拟驾驶室的内外噪声值，测量结果见表1。

表1不同板厚的噪声值注：检测设备距离声源（发动机）1900mm；2档转速为1100r/min；4档转速为1370r/min。

从表中数据可以看出：1）随着板厚的加大，降噪幅度加大；2）2mm、2.5mm两种板厚的降噪趋势相似，不同转速下降噪效果基本不变；3）在转速1100r/min下，1.5mm与2mm板厚降噪效果接近；4）在转速1370r/min下，2mm比1.5mm板厚降噪效果好；5）综合比较，2mm为较理想板厚。

2.1.2海绵对降噪的影响为了验证海绵对驾驶室噪声的影响，分别对1mm、1.5mm、2mm、2.5mm四种厚度的Q235钢板，在没有贴海绵和内表面贴上海绵的条件下测量模拟驾驶室的内外噪声，测量结果见表2（海绵厚度40mm）。