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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，縮短產品的開發(fā)周期，目前國內外大多數(shù)農機生產企業(yè)及相關科研機構都將計算機有限元技術引入安全架結構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)都是側翻。側翻時，安全架首先接觸地面，安全架會受到側向推力。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，并結合GB/T7121-2008《農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《農林拖拉機防護裝置靜態(tài)試驗方法和驗收技術條件》的相關要求，在ABAQUS環(huán)境內，對安全架依次進行縱向加載試驗、壓垮試驗和側向加載試驗。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)側向加載試驗。加載點位于U型架左側面頂部，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)從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優(yōu)化│技術服務與解決方案
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