全地形車翻滾保護(hù)結(jié)構(gòu)出口認(rèn)證測(cè)試與分析

劉萬(wàn)里， 周亞男

(重慶車輛檢測(cè)研究院有限公司 國(guó)家客車質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，重慶 401122)

0 引 言

全地形車在美國(guó)分類為非道路車輛類，產(chǎn)品應(yīng)滿足美國(guó)自愿性標(biāo)準(zhǔn)ANSI/ROHVA 1-2011，對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其規(guī)定的翻滾保護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，對(duì) ANSI/ROHVA 1-2011的技術(shù)要求、試驗(yàn)方法、試驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行了闡述，并提出全地形車相關(guān)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)建議。

1 翻滾保護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)要求

ANSI/ROHVA 1-2011由美國(guó)休閑越野車協(xié)會(huì)(Recreational Off-Highway Vehicle Association(ROHVA))發(fā)布，于2011年批準(zhǔn)，2014年起正式執(zhí)行[1]。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定所有的休閑全地形車輛應(yīng)裝配滿足ISO3471標(biāo)準(zhǔn)10.3部分所示的翻滾保護(hù)結(jié)構(gòu)，按標(biāo)準(zhǔn)10.2部分進(jìn)行測(cè)試或符合US 29 CFR§1928.53 (OSHA)的要求，具體采用哪個(gè)法規(guī)由制造商選取，其中加載力和能量要求見(jiàn)表1(其中：m為最大總質(zhì)量)。

表1 翻滾保護(hù)結(jié)構(gòu)加載力和能量要求

性能測(cè)試包括側(cè)向、縱向和垂向載荷試驗(yàn)要求，按照表1規(guī)定的力加載，力和能量無(wú)需同時(shí)滿足。此外，在側(cè)向、縱向和垂向加載時(shí)ROPS(翻滾保護(hù)結(jié)構(gòu))有變形限值的要求。所有以下(1)～(5)條款的要求都必須滿足：

(1) 車輛ROPS應(yīng)達(dá)到或超出上表計(jì)算得到的側(cè)向、縱向和垂向載荷及能量的要求。

(2) 側(cè)向載荷作用下的力和能量要求不需要同時(shí)滿足。在一個(gè)達(dá)到之前，另一個(gè)可能明顯超出。如果力在能量之前先達(dá)到，力可以減小，但在側(cè)向能量要求達(dá)到或超出時(shí)應(yīng)可再次達(dá)到所需求的載荷限值。

(3) 在側(cè)向、垂向或縱向加載的測(cè)試階段，ROPS的任何部分不得進(jìn)入DLV(按ISO 3164規(guī)定的男性假人著裝正常衣服和頭盔所形成的最大體積模型)，變形的限制是絕對(duì)的。

(4) 在側(cè)向加載的所有時(shí)間，側(cè)向模擬地面平面(LSGP)不得入DLV(直立模式)。

(5) ROPS不應(yīng)發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞而從車輛上斷開(kāi)，在部分分離的情況下，ROPS必須證明在所要求的力和能量水平達(dá)到時(shí)不會(huì)完全從車輛上分離[2]。

2 翻滾保護(hù)結(jié)構(gòu)試驗(yàn)

因翻滾保護(hù)結(jié)構(gòu)不僅需要在側(cè)向、垂向、縱向需要進(jìn)行力控制參數(shù)加載，更需要對(duì)側(cè)向加載的能量控制，在傳統(tǒng)的ROPS的測(cè)試中，還沒(méi)見(jiàn)到可以直接以能量作為控制參數(shù)進(jìn)行加載的測(cè)試設(shè)備，普遍采用的是以載荷或位移作為控制參數(shù)一邊加載一邊計(jì)算能量的方式，該測(cè)試方法不僅測(cè)試精度差、操作不便，并且極易出現(xiàn)失控情形。為此，重慶車輛檢測(cè)研究院開(kāi)展了基于準(zhǔn)靜態(tài)試驗(yàn)方法的車身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度檢測(cè)技術(shù)項(xiàng)目研究，并開(kāi)發(fā)了一套可采用能量控制方式的車身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度測(cè)試系統(tǒng)，該測(cè)試系統(tǒng)采用液壓伺服系統(tǒng)閉環(huán)控制，軟件可以分別完成以力、位移、能量參數(shù)作為控制目標(biāo)進(jìn)行控制，四個(gè)獨(dú)立的載荷傳感器精確測(cè)量分布載荷，并能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)加載和載荷保持，加載板可實(shí)現(xiàn)空間任意角度加載，車身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度測(cè)試系統(tǒng)硬件和軟件界面如圖1和圖2所示。

圖1 車身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度測(cè)試系統(tǒng) 圖2 車身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度測(cè)試系統(tǒng)軟件界面

試驗(yàn)方法如下：試驗(yàn)樣品為整車或按實(shí)車結(jié)構(gòu)焊裝在底架上并包含有車門(mén)的車身骨架，試驗(yàn)樣品采用多點(diǎn)剛性支承的方式固定在剛性水平面上；試驗(yàn)載荷通過(guò)一個(gè)長(zhǎng)度和寬度不小于試驗(yàn)車身長(zhǎng)度和寬度的剛性平板均勻地施加在車輛頂部結(jié)構(gòu)上；試驗(yàn)時(shí)拆除擋風(fēng)玻璃、頂棚，可將車窗調(diào)至最低，拆除非結(jié)構(gòu)性部件(燈，天窗等)[1]，ROPS的加載順序?yàn)閭?cè)向、垂直、縱向； 整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中，ROPS不得校正或修理；加載直至變形達(dá)到穩(wěn)定；檢查試驗(yàn)期間車身結(jié)構(gòu)變形狀態(tài)，車門(mén)狀態(tài)，車身與底架連接狀態(tài)等，翻車保護(hù)結(jié)構(gòu)的部分負(fù)荷力應(yīng)完全覆蓋DLV的垂直投影。

3 試驗(yàn)結(jié)果與及分析

對(duì)某一全地形車按ISO3407進(jìn)行了翻滾保護(hù)結(jié)構(gòu)試驗(yàn)，按m=900 kg進(jìn)行試驗(yàn)，側(cè)向力及能量:側(cè)向力應(yīng)達(dá)到5 400 N以上,對(duì)ROPS施加640 J側(cè)向能量：(13 000×(900/104)1.25=640)；垂向試驗(yàn):對(duì)ROPS施加 17.64 kN垂向載荷(19.6×900=17 640 N)；縱向試驗(yàn):對(duì)ROPS施加4.32 kN縱向載荷(4.8×900=4 320 N)；試驗(yàn)照片見(jiàn)圖3～5。

初次側(cè)向試驗(yàn)按照能量加載控制，能滿足側(cè)向試驗(yàn)要求，如圖6，但進(jìn)行垂向加載時(shí)由于側(cè)向加載變形加大，垂向變形已經(jīng)接觸DLV，導(dǎo)致試驗(yàn)失敗，后續(xù)通過(guò)對(duì)頂棚骨架進(jìn)行結(jié)構(gòu)加強(qiáng)，按照標(biāo)準(zhǔn)要求，側(cè)向、垂向、縱向試驗(yàn)全部合格，滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

圖3 側(cè)向加載 圖4 垂向加載

圖5 縱向加載 圖6 能量加載曲線

4 結(jié) 語(yǔ)

隨著我國(guó)的汽車工業(yè)不斷發(fā)展壯大，國(guó)產(chǎn)全地形車需要走出國(guó)門(mén)，需滿足相應(yīng)的法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，全地形車翻滾保護(hù)結(jié)構(gòu)試驗(yàn)在新車型車身結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā)中是非常關(guān)鍵的試驗(yàn)之一，理解標(biāo)準(zhǔn)并按照標(biāo)準(zhǔn)要求設(shè)計(jì)制造翻滾保護(hù)結(jié)構(gòu)尤為重要；新開(kāi)發(fā)的采用能量控制方式的車身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度測(cè)試系統(tǒng)能完全滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，能快速地找出產(chǎn)品薄弱環(huán)節(jié)，提高了汽車產(chǎn)品的檢測(cè)服務(wù)能力。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉俊佳,黃 煒,趙星磊,等.美國(guó)農(nóng)夫標(biāo)準(zhǔn)ANSI/ROHVA 1-2011分析及技術(shù)壁壘研究[J].標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)，2014(10):77-80.

[2] 美國(guó)戶外動(dòng)力裝備研究院.ANSI/OPEI B71.9-2012[P].American.