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        履帶式拖拉機安全防護架的有限元分析

        發布于:2021-10-14 19:22
        有限元分析

               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,下部為由機體兩側引出的鋼板組成的底座,鋼管插在底座上的圓管內,并用螺栓聯接。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結,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,可以看作是固定端約束。兩種防護架都是空間剛架結構,根據等效剛度原則即“簡化前后的結構在相同的受力狀態及邊界條件下,各節點產生相同的位移圖,進行等效處理后,兩種防護架的力學模型見圖1、圖2。
               由于目前沒有關于履帶式拖拉機安全防護裝置的國內、國際試驗標準,只有澳大利亞的國標As229-199。規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確定防護架在靜載試驗時應承受的工況及載荷。計算工況分為側推、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在側推工況下應力和變形比較;在頂壓和后推工況下,節點5和39處應力值超過強度極限,且變形較大,因此不能滿足標準的要求。
               4.2防護架l在側推、頂壓和后推三種工況下應力和變形都很小,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構不利于承受后推載荷。尤其是底座與防護架I及機體的聯結處,產生很大的扭轉應力,容易發生斷裂,因此不宜采用。
               4.4對防護架這樣的大型結構,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生很大塑性變形,采用線性分析尚不足以獲得應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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