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基于有限元的小型轮拖安全架强度分析

发布于:2016-02-10 20:59
强度分析

      安全架(也称翻车保护装置ROPS)是小型轮式拖拉机上的重要部件,其对保障驾驶员人身安全具有十分重要的作用。目前小型轮式拖拉机的安全架外观一般为倒U型,置于驾驶座的正后方。翻车时安全架与地面接触,给驾驶员支撑出一个安全三角区,避免驾驶员被挤压,从而保障驾驶员的安全。
      轮拖安全架的实车试验具有很大的不确定性,且实车试验是破坏性试验,费用大,耗时长。为了减小研发成本,缩短产品的开发周期,目前国内外大多数农机生产企业及相关科研机构都将计算机有限元技术引入安全架结构部件的强度分析和设计中。目前有限单元法是最为成功和有效的数值计算方法,可以给零部件的设计与优化提供了方向和理论依据。研究采用ABAQUS有限元App,对某一新型安全架进行有限元分析,分析翻车过程中安全架的变形与损伤,以确定该安全架的是否安全。
      翻车时轮拖安全架的受力情况见图所示。由于小型轮拖的速度慢,且车身较长,所以翻车时绝大多数都是侧翻。侧翻时,安全架首先接触地面,安全架会受到侧向推力。由于翻车时轮拖车速不为零,安全架在地面上滑拖,还会受到地面的反向制动力。当轮拖完全翻车后安全架与地面接触,安全架被顶压,并承受轮拖自重带来的冲击力。
      根据轮拖翻车过程中安全架的受力分析,并结合GB/T7121-2008《农林轮式拖拉机防护装置强度试验方法和验收条件》和GB/T19498-2004《农林拖拉机防护装置静态试验方法和验收技术条件》的相关要求,在ABAQUS环境内,对安全架依次进行纵向加载试验、压垮试验和侧向加载试验。1)纵向加载试验。加载点位于倒U型架顶部横梁后端面,距离右侧面1/6宽度,方向为纵向水平向后,缓慢加载使安全架顶部产生300mm的变形量,然后缓慢卸载,见图所示。2)压垮试验。在倒U型架顶面施加竖直向下的压力,压力逐渐增加至两倍于轮拖重量,保持5s后缓慢卸载。3)侧向加载试验。加载点位于U型架左侧面顶部,方向为水平向右,缓慢加载至变形量达到300mm,然后再缓慢卸载。根据相关要求,所有试验都在同一安全架上进行,试验过程中不得对其进行维修和校直。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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