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拖拉機安全防護架對保障駕駛員的人身安全具有十分重要幽作用。我國由于拖拉機翻車事故而造成的人員傷亡人數(shù)是很大的，沒有可靠的翻車防護裝置是一個很重要的原因。國外對此問題比較重視，許多國家明確規(guī)定中型以上的拖拉機必須有安全防護裝置。目前對拖拉機尤其是履帶式拖拉機的防護架的研究報道甚少，在我國則幾乎未開展這方面的研究工作，尚無可以利用的設(shè)計計算資料。洛陽第一拖拉機工程機械集團公司曾為東方紅-802履帶式拖拉機設(shè)計了兩種安全防護架。本文對這兩種防護架進行了有限元分析，并用模型試驗驗證了計算方法的可靠性。
防護架I的上部為彎曲成n型的無縫鋼管，下部為由機體兩側(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。防護架l的左右兩臂，兩根立柱和三根橫梁都是無縫鋼管，三根橫梁的兩端各用兩個螺栓通過穿銷和兩臂聯(lián)結(jié)，立柱和兩壁是焊接的，左右兩臂及兩根立柱通過連接盤和焊接在機體上的底座相聯(lián)，可以看作是固定端約束。兩種防護架都是空間剛架結(jié)構(gòu)，根據(jù)等效剛度原則即“簡化前后的結(jié)構(gòu)在相同的受力狀態(tài)及邊界條件下，各節(jié)點產(chǎn)生相同的位移圖，進行等效處理后，兩種防護架的力學(xué)模型見圖1、圖2。
由于目前沒有關(guān)于履帶式拖拉機安全防護裝置的國內(nèi)、國際試驗標準，只有澳大利亞的國標As229-199。規(guī)定了履帶式拖拉機防護裝置的試驗方法及驗收標準閣。本文以該標準為依據(jù)確定防護架在靜載試驗時應(yīng)承受的工況及載荷。計算工況分為側(cè)推、頂壓和后推三種，三種工況的計算載荷如圖1和圖2所示。
4.1防護架I在側(cè)推工況下應(yīng)力和變形比較��；在頂壓和后推工況下，節(jié)點5和39處應(yīng)力值超過強度極限，且變形較大，因此不能滿足標準的要求。
4.2防護架l在側(cè)推、頂壓和后推三種工況下應(yīng)力和變形都很小，其強度和剛度可以達到標準要求。
4.3防護架I這種平面剛架型式的結(jié)構(gòu)不利于承受后推載荷。尤其是底座與防護架I及機體的聯(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對防護架這樣的大型結(jié)構(gòu)，用有限元法進行剛度和強度分析計算是有效的，但由于安全防護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，必須進一步作非線性有限元分析。
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