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拖拉機(jī)安全防護(hù)架對(duì)保障駕駛員的人身安全具有十分重要幽作用。我國(guó)由于拖拉機(jī)翻車事故而造成的人員傷亡人數(shù)是很大的，沒(méi)有可靠的翻車防護(hù)裝置是一個(gè)很重要的原因。國(guó)外對(duì)此問(wèn)題比較重視，許多國(guó)家明確規(guī)定中型以上的拖拉機(jī)必須有安全防護(hù)裝置。目前對(duì)拖拉機(jī)尤其是履帶式拖拉機(jī)的防護(hù)架的研究報(bào)道甚少，在我國(guó)則幾乎未開(kāi)展這方面的研究工作，尚無(wú)可以利用的設(shè)計(jì)計(jì)算資料。洛陽(yáng)第一拖拉機(jī)工程機(jī)械集團(tuán)公司曾為東方紅-802履帶式拖拉機(jī)設(shè)計(jì)了兩種安全防護(hù)架。本文對(duì)這兩種防護(hù)架進(jìn)行了有限元分析，并用模型試驗(yàn)驗(yàn)證了計(jì)算方法的可靠性。
防護(hù)架I的上部為彎曲成n型的無(wú)縫鋼管，下部為由機(jī)體兩側(cè)引出的鋼板組成的底座，鋼管插在底座上的圓管內(nèi)，并用螺栓聯(lián)接。防護(hù)架l的左右兩臂，兩根立柱和三根橫梁都是無(wú)縫鋼管，三根橫梁的兩端各用兩個(gè)螺栓通過(guò)穿銷和兩臂聯(lián)結(jié)，立柱和兩壁是焊接的，左右兩臂及兩根立柱通過(guò)連接盤和焊接在機(jī)體上的底座相聯(lián)，可以看作是固定端約束。兩種防護(hù)架都是空間剛架結(jié)構(gòu)，根據(jù)等效剛度原則即“簡(jiǎn)化前后的結(jié)構(gòu)在相同的受力狀態(tài)及邊界條件下，各節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生相同的位移圖，進(jìn)行等效處理后，兩種防護(hù)架的力學(xué)模型見(jiàn)圖1、圖2。
由于目前沒(méi)有關(guān)于履帶式拖拉機(jī)安全防護(hù)裝置的國(guó)內(nèi)、國(guó)際試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，只有澳大利亞的國(guó)標(biāo)As229-199。規(guī)定了履帶式拖拉機(jī)防護(hù)裝置的試驗(yàn)方法及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)閣。本文以該標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)確定防護(hù)架在靜載試驗(yàn)時(shí)應(yīng)承受的工況及載荷。計(jì)算工況分為側(cè)推、頂壓和后推三種，三種工況的計(jì)算載荷如圖1和圖2所示。
4.1防護(hù)架I在側(cè)推工況下應(yīng)力和變形比較小；在頂壓和后推工況下，節(jié)點(diǎn)5和39處應(yīng)力值超過(guò)強(qiáng)度極限，且變形較大，因此不能滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求。
4.2防護(hù)架l在側(cè)推、頂壓和后推三種工況下應(yīng)力和變形都很小，其強(qiáng)度和剛度可以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。
4.3防護(hù)架I這種平面剛架型式的結(jié)構(gòu)不利于承受后推載荷。尤其是底座與防護(hù)架I及機(jī)體的聯(lián)結(jié)處，產(chǎn)生很大的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，容易發(fā)生斷裂，因此不宜采用。
4.4對(duì)防護(hù)架這樣的大型結(jié)構(gòu)，用有限元法進(jìn)行剛度和強(qiáng)度分析計(jì)算是有效的，但由于安全防護(hù)架在某些部位可能產(chǎn)生很大塑性變形，采用線性分析尚不足以獲得應(yīng)力和變形的全部信息，必須進(jìn)一步作非線性有限元分析。
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