关于拖拉机安全驾驶室的分析

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专业文献综述

题目: 关于拖拉机安全驾驶室的分析

姓名:

学院: 工学院

专业: 农业机械化及其自动化

班级: 农机91

学号:

指导教师: 职称: 教授

2013 年3 月2 日

南京农业大学教务处制

关于拖拉机安全驾驶室的分析

摘要:拖拉机驾驶室是拖拉机工作的一个关键位置,也是拖拉机驾驶员工作和操作拖拉机的核心位置。因此保证拖拉机驾驶室的安全既保证了驾驶员的人身安全也能保证拖拉机的正常行驶和工作。拖拉机在行驶和作业时,经常会遇到一些意外情况,危及驾驶员的人身安全。这种危险有两种,一种可能是外来的飞溅物由于受力击穿驾驶室而伤害驾驶员,另一种是由于行驶或作业路况的不平整,或斜坡、坑洼等路况所造成的侧翻或翻车。这时将有可能威胁到驾驶员的安全。本文对拖拉机驾驶室的安全性能进行研究分析。

关键词:拖拉机;驾驶室;安全

Analysis on the tractor safety cab

Abstract:The tractor cab is a key position in the tractor work, and also a tractor driver working and operating tractors core position. Therefore, to ensure the safety of tractor cab ensures the driver's personal safety can ensure the normal running of tractor and work. Tractor driving and operating, often encountered some unforeseen circumstances, endanger the personal safety of the driver. The risk has two kinds, one is external splash because of stress breakdown cab driver and hurt, another is due to travel or work road unevenness, or slope, potholes, traffic caused by rollover or overturned. This will potentially threaten the safety of the driver. Research and analysis on the safety performance of tractor cab.

Key words: tractor;the tractor cab;safety

引言:安全驾驶室设计的核心是确保安全空间,其强度特性是在保证安全空间的基础上,保证结构完整性的同时,允许结构塑性变形。当车辆发生翻车等意外事故时,冲击能量通过驾驶室结构的变形吸能和耗散,在一定的变形模式下,车辆应能承受较大的撞击载荷,最大限度地吸收能量,使结构变形向有利于保护驾驶员空间的方向发展,把传递给驾驶员的碰撞能量降低到最小。若变形侵入驾驶员容身空间,则必危及到驾驶员生命[1]。

正文:拖拉机是一种用来拖拉,牵引其他不能自行移动设备的装备。一般来说,它是一种用来拖拽其他车辆或设备的车辆。用于牵引和驱动作业机械完成各项移动式作业的自走式动力机。也可做固定作业动力。由发动机、传动、行走、转向、液压悬挂、动力输出、电器仪表、驾驶操纵及牵引等系统或装置组成。发动机动力经传动系统传给驱动轮,使拖拉机行驶。

拖拉机属于工程车辆,由于工程车辆属于非公路车辆,其工作环境复杂、行驶路况恶劣、承载运行时整车的稳定性下降等原因,致使翻车事故经常发生,尤其是采用铰接式车架的工程车辆稳定性较差,更容易导致翻车事故[2],严重威胁着司机的生命安全;再者,工程车辆本身的车体质量较大,翻车事故造成的致命伤害率极高。当前,我国用中、小型轮式拖拉机完成农业作业有较快的发展趋势,而农业作业的工作环境十分恶劣。国外大量统计资料表明,在农业作业中,由于拖拉机翻车而造成的人身伤亡事故约占农机总伤亡事故的70%。由翻车引起伤亡的主要原因,一是没有牢固的安全架装置,受到撞击后,驾驶员必需的容身空间受到侵犯,引起窒息性伤亡;二是没有吸收冲击能量的装置,使翻车后往往产生连续滚翻,人员受到冲撞使伤害严重[3]。轮式拖拉机驾驶室在发生翻车事故时,受到巨大的冲击载荷,结构往往产生很大的变形,对驾驶员的生命安全构成威胁,为此,驾驶室的安全强

度引起人们的极大关注。国际、国内都制定了一些轮式拖拉机驾驶室安全强度的试验标准和验收条件,一些欧洲国家还立法规定:新的拖拉机必须安装经过批准的安全驾驶室[4]。

驾驶室保护装置起到保护驾驶员的基本机理是:在发生落物事故时,保护驾驶员不被下落物体击中;在发生翻车事故时,遇到较软的地面保护结构能够扎入地面并支撑机器的自重、遇到硬地面时保护结构能发生塑性变形吸收冲击能量,并能承受一定的载荷,同时能留给驾驶员一定的生存空间[5]。

一个安全的驾驶室结构要求当拖拉机发生翻车等意外事故时,能够抵抗撞击和压力载荷,保证驾驶员的容身空间不受侵犯,同时应允许结构有一定的屈服变形,以吸收外部的撞击能量,这就是其安全强度准则。为了在翻车事故中保障司机的生命安全,当前最有效的方法是在工程车辆上加装翻车保护结构(Roll-over protective structure,简称ROPS [6])。翻车保护结构具有一系列的结构件,它的作用是当工程车辆翻车时,减小挤伤系安全带坐着的司机的可能性。翻车保护结构工作时处于弹塑性变形阶段,甚至其整体会进入塑性机构变形阶段,而且使用一次就必须报废。这就使工程车辆翻车保护结构的设计方法与传统的弹性范围内的结构设计方法还有着本质的区别:第一,ROPS的设计计算属于塑性大变形设计,塑性大变形设计理论还不成熟,至今仍是结构力学和现代机械设计方法领域着力研究的课题之一;第二,ROPS 的设计同时包含刚度设计、强度设计和能量设计,三者之间还存在相互制约的问题。再者,工程车辆的整机质量、整车稳定性、驾驶室结构、工作环境、翻车工况等使其ROPS 的设计与汽车的碰撞控制结构设计的理论、方法[7,8]也有很大差别,尤其是大型工程车辆的ROPS[9]。

国内外研究

在国际上,工程车辆驾驶室保护结构的出现可以追溯到1976年,当时工程车辆己相当普遍地使用在各类大型施工中。由于工程车辆属非路面车辆,工作环境恶劣,落物和翻车事故难以避免。为了保障驾驶员的生命安全,降低财产损失,1967年11月美国工程与工业机械技术协会(Construction and Industrial Machinery Technical Committee简称CIMTC)首先提出了在工作环境恶劣、易出事故的铲土运输机械(Earth Moving Machinery)上安装适当的保护结构。1969年7月,该组织正式将发生落物事故时保护驾驶员安全的结构称为落物保护结构(Falling object protective Structures,简称为FOPS)。1972年CIMTC提出了评价FOPS性能的实验室静态检测方法和挠曲极限量(简称DLV [10])的定义,从而使FOPS 有了统一的试验规范。1974年,美国汽车工程协会根据CIMTC提出的翻车保护结构(Roll—over Protective structures,简称ROPS)检测规定制定了SAEJIO4O、SAEJ1043。国际标准化组织引用上述两个标准制定了1503449《土方机械落物保护结构实验室试验和性能要求》、1503164《土方机械一落物和翻车保护结构实验室鉴定一挠曲极限量的规定》和150347l((土方机械翻车保护结构实验室试验和性能要求》,1984一1994年,国际标准化组织又对此标准做了几次修改。2005年,国际土方机械年会上,根据当前工程车辆的发展趋势和旧标准在实践中暴露的问题,对ROPS实验室试验标准提出了一些修改意见。同年,国际标准化组织—“土方机械”技术委员会制定了最新的工程车辆落物保护结构实验室标准1503449一2005,取代了原来的1503449一1992,该标准中说明了FOPS&ROPS一体化的驾驶室保护结构的试验方法,而且明确规定了FOPS实验室试验方法。从1985年开始,美国SAE正式要求作业环境危险的工程车辆必须配备FOPS&ROPS;联邦德国、日本等国制定并实施了有关FOPS&ROPS的安全法规,加拿大、英国、法国等一些国家相继提出这一要求,近年来,许多国家通过立法来强制要求进入市场的挖掘机安装达到标准要求的保护结构[5]。

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