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安全架(也稱翻車保護裝置ROPS)是小型輪式拖拉機上的重要部件，其對保障駕駛員人身安全具有十分重要的作用。目前小型輪式拖拉機的安全架外觀一般為倒U型，置于駕駛座的正后方。翻車時安全架與地面接觸，給駕駛員支撐出一個安全三角區(qū)，避免駕駛員被擠壓，從而保障駕駛員的安全。
輪拖安全架的實車試驗具有很大的不確定性，且實車試驗是破壞性試驗，費用大，耗時長。為了減小研發(fā)成本，縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，目前國內(nèi)外大多數(shù)農(nóng)機生產(chǎn)企業(yè)及相關(guān)科研機構(gòu)都將計算機有限元技術(shù)引入安全架結(jié)構(gòu)部件的強度分析和設計中。目前有限單元法是最為成功和有效的數(shù)值計算方法，可以給零部件的設計與優(yōu)化提供了方向和理論依據(jù)。研究采用ABAQUS有限元軟件，對某一新型安全架進行有限元分析，分析翻車過程中安全架的變形與損傷，以確定該安全架的是否安全。
翻車時輪拖安全架的受力情況見圖所示。由于小型輪拖的速度慢，且車身較長，所以翻車時絕大多數(shù)都是側(cè)翻。側(cè)翻時，安全架首先接觸地面，安全架會受到側(cè)向推力。由于翻車時輪拖車速不為零，安全架在地面上滑拖，還會受到地面的反向制動力。當輪拖完全翻車后安全架與地面接觸，安全架被頂壓，并承受輪拖自重帶來的沖擊力。
根據(jù)輪拖翻車過程中安全架的受力分析，并結(jié)合GB/T7121-2008《農(nóng)林輪式拖拉機防護裝置強度試驗方法和驗收條件》和GB/T19498-2004《農(nóng)林拖拉機防護裝置靜態(tài)試驗方法和驗收技術(shù)條件》的相關(guān)要求，在ABAQUS環(huán)境內(nèi)，對安全架依次進行縱向加載試驗、壓垮試驗和側(cè)向加載試驗。1)縱向加載試驗。加載點位于倒U型架頂部橫梁后端面，距離右側(cè)面1/6寬度，方向為縱向水平向后，緩慢加載使安全架頂部產(chǎn)生300mm的變形量，然后緩慢卸載，見圖所示。2)壓垮試驗。在倒U型架頂面施加豎直向下的壓力，壓力逐漸增加至兩倍于輪拖重量，保持5s后緩慢卸載。3)側(cè)向加載試驗。加載點位于U型架左側(cè)面頂部，方向為水平向右，緩慢加載至變形量達到300mm，然后再緩慢卸載。根據(jù)相關(guān)要求，所有試驗都在同一安全架上進行，試驗過程中不得對其進行維修和校直。
專業(yè)從事機械產(chǎn)品設計│有限元分析│強度分析│結(jié)構(gòu)優(yōu)化│技術(shù)服務與解決方案
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