1、技術(shù)研究背景
　　當(dāng)今工程建設(shè)市場(chǎng)對(duì)液壓挖掘機(jī)的要求越來(lái)越以人為本，因?yàn)橐簤和诰驒C(jī)作為一種大型的施工機(jī)械，在行駛作業(yè)時(shí)，常常會(huì)出現(xiàn)一些危險(xiǎn)情況，危及司機(jī)的安全。如液壓挖掘機(jī)作業(yè)時(shí)，機(jī)器頂部墜落樹(shù)木、巖石等物體砸壞駕駛室而傷害司機(jī)，還有在坡道、沼澤地面作業(yè)或行駛時(shí)轉(zhuǎn)向速度過(guò)快，造成機(jī)器翻車(chē)而使司機(jī)受到傷害。目前，針對(duì)液壓挖掘機(jī)司機(jī)安全保護(hù)結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)主要有兩種：一種是現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)方法，另一種是依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)方法?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)方法結(jié)果是真實(shí)的，可得到有效的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，但試驗(yàn)費(fèi)用高且試驗(yàn)過(guò)程難以得到有效控制，所以大多選用實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)方法?，F(xiàn)在中國(guó)的液壓挖掘機(jī)產(chǎn)品出口到歐盟，必須通過(guò)CE認(rèn)證，在通過(guò)CE認(rèn)證的過(guò)程中必須有司機(jī)保護(hù)結(jié)構(gòu)的檢驗(yàn)，并且這個(gè)試驗(yàn)是強(qiáng)制的。因此研究開(kāi)發(fā)出用于液壓挖掘機(jī)司機(jī)保護(hù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)的裝置是很有必要的。
　　依據(jù)國(guó)家及國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO10262：1998；GB/T19932-2005《土方機(jī)械液壓挖掘機(jī)司機(jī)防護(hù)裝置的試驗(yàn)室試驗(yàn)和性能要求》、ISO12117：1997；GB/T19930-2005《土方機(jī)械小型挖掘機(jī)傾翻保護(hù)結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)室試驗(yàn)和性能要求》、ISO3164：1995；GB/T17772-1999《土方機(jī)械翻車(chē)和落物保護(hù)結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)室鑒定撓極限量規(guī)定》等，通過(guò)對(duì)液壓挖掘機(jī)司機(jī)保護(hù)結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)要求進(jìn)行研究，設(shè)計(jì)研發(fā)出了一種用于液壓挖掘機(jī)司機(jī)保護(hù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)用的試驗(yàn)裝置。目前，該裝置已在山河智能檢測(cè)中心使用，經(jīng)過(guò)與吉林大學(xué)工程裝備實(shí)驗(yàn)中心進(jìn)行實(shí)驗(yàn)比對(duì)后，證實(shí)了該試驗(yàn)裝置的高可靠性和準(zhǔn)確性，且具有安全、高效的特點(diǎn)。
　　2、具體實(shí)施方案
　　2.1裝置總體結(jié)構(gòu)

　　該方案用于液壓挖掘機(jī)司機(jī)保護(hù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)的裝置所采用的技術(shù)方案參見(jiàn)圖1及圖2：主要部件包括卷?yè)P(yáng)機(jī)1、試驗(yàn)平臺(tái)2、機(jī)器簡(jiǎn)易底盤(pán)3、帶司機(jī)保護(hù)結(jié)構(gòu)的司機(jī)室4、撓曲極限量DLV 5、拉繩位移傳感器6、稱(chēng)重傳感器7、千斤頂8、主架體9、鋼絲繩10、試驗(yàn)落錘11、起重電磁鐵12等組成。
　　2.2頂防護(hù)結(jié)構(gòu)試驗(yàn)用落錘
　　試驗(yàn)驗(yàn)收基準(zhǔn)I的落錘是由實(shí)心鋼制成，帶有球形的的接觸面且直徑不大于250mm，擁有所需的勢(shì)能。為了獲得所需的能量，參照GB/T19932-2005標(biāo)準(zhǔn)中8.1和圖2來(lái)決定質(zhì)量和下落高度值。對(duì)于驗(yàn)收基準(zhǔn)I來(lái)說(shuō)典型的質(zhì)量為46kg。
　　試驗(yàn)驗(yàn)收基準(zhǔn)Ⅱ的落錘由鋼制成，為了獲得所需的能量，參照GB/T19932-2005標(biāo)準(zhǔn)中8.1和圖2來(lái)決定質(zhì)量和下落高度值。對(duì)于驗(yàn)收基準(zhǔn)Ⅱ來(lái)說(shuō)典型的質(zhì)量為227kg。但驗(yàn)收基準(zhǔn)Ⅱ不適用于質(zhì)量等于或小于6000kg的小型挖掘機(jī)器。
　　頂防護(hù)結(jié)構(gòu)的保護(hù)特性是通過(guò)司機(jī)室或保護(hù)結(jié)構(gòu)的耐沖擊能力來(lái)評(píng)定。保護(hù)結(jié)構(gòu)的任何部位在下列能量基準(zhǔn)下的初次或以后的撞擊下不得穿入DLV。
　　驗(yàn)收基準(zhǔn)I：吸收的能量　　1365J
　　驗(yàn)收基準(zhǔn)Ⅱ：吸收的能量　　11600J
　　如果頂防護(hù)裝置被落錘穿透或進(jìn)入DLV，該防護(hù)裝置就被認(rèn)為是試驗(yàn)不合格。
　　2.3試驗(yàn)儀器設(shè)備

表1：試驗(yàn)項(xiàng)目所需的儀器設(shè)備

　　3、主要?jiǎng)?chuàng)新特點(diǎn)
　　該實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)裝置需解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)液壓挖掘機(jī)司機(jī)安全保護(hù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)的要求，而提供一種在試驗(yàn)時(shí)準(zhǔn)確可靠，勞動(dòng)強(qiáng)度小，自動(dòng)化程度高，無(wú)安全隱患，通用性強(qiáng)，安裝和拆卸方便的用于液壓挖掘機(jī)司機(jī)保護(hù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)的裝置。
　　3.1頂保護(hù)結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新
　　該裝置頂保護(hù)結(jié)構(gòu)試驗(yàn)是采用起重電磁鐵12產(chǎn)生的強(qiáng)大磁力將試驗(yàn)落錘11吸住，由卷?yè)P(yáng)機(jī)1將起重電磁鐵12和試驗(yàn)落錘11一起提升，直到試驗(yàn)落錘11提升到標(biāo)準(zhǔn)要求高度后，直接將起重電磁鐵12斷電使其失去磁力，便使試驗(yàn)落錘11在裝置導(dǎo)向籠內(nèi)實(shí)現(xiàn)自由落體砸向帶司機(jī)保護(hù)結(jié)構(gòu)的司機(jī)室4頂部，自動(dòng)化程度大大提高，無(wú)試驗(yàn)安全隱患。
　　3.2稱(chēng)重傳感器的創(chuàng)新
　　該試驗(yàn)裝置在稱(chēng)重傳感器7旁增加了拉繩位移傳感器6，在進(jìn)行司機(jī)傾翻保護(hù)結(jié)構(gòu)試驗(yàn)緩慢加載時(shí)，通過(guò)專(zhuān)用的數(shù)據(jù)采集程序，能自動(dòng)采集到稱(chēng)重傳感器7和拉繩位移傳感器6在加載過(guò)程中變化的數(shù)值，系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)算并直接在顯示屏上顯示出試驗(yàn)過(guò)程中的加載能量大小變化曲線，大大提高了試驗(yàn)效率。
　　3.3主架體的創(chuàng)新
　　試驗(yàn)裝置的主架體9分為上、中、下三個(gè)部分，各部分之間采用螺栓連接，便于安裝和拆卸。試驗(yàn)裝置的主架體9整體設(shè)計(jì)成塔形，安裝時(shí)無(wú)須周?chē)娜魏沃味梢员３址€(wěn)定。
　　4、試驗(yàn)過(guò)程及檢驗(yàn)結(jié)果
　　以山河智能SWE38型液壓挖掘機(jī)司機(jī)防護(hù)結(jié)構(gòu)為試驗(yàn)樣品，進(jìn)行部分項(xiàng)目試驗(yàn)，介紹試驗(yàn)過(guò)程及檢測(cè)結(jié)果。
　　4.1帶司機(jī)保護(hù)結(jié)構(gòu)的SWE38型液壓挖掘機(jī)司機(jī)室試驗(yàn)樣品
　　機(jī)器的最大質(zhì)量：M=3800kg

　　DLV的位置由圖3和圖4確定。圖3為DLV模型和具有司機(jī)保護(hù)結(jié)構(gòu)的駕駛室骨架中的相對(duì)位置圖，圖4為座椅標(biāo)定點(diǎn)SIP相對(duì)具有司機(jī)保護(hù)結(jié)構(gòu)的駕駛室骨架的位置圖。
　　4.2依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，部分檢測(cè)項(xiàng)目檢測(cè)指標(biāo)確定
　　前保護(hù)結(jié)構(gòu)吸收能量U1=700J　　
　　頂保護(hù)結(jié)構(gòu)吸收能量1365J
　　傾翻保護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向加載吸收能量
　　
　　4.3檢測(cè)過(guò)程及結(jié)果
　　4.3.1前保護(hù)結(jié)構(gòu)檢測(cè)
　　前保護(hù)結(jié)構(gòu)能量吸收檢測(cè)時(shí)，