1、技術(shù)研究背景
　　當(dāng)今工程建設(shè)市場對液壓挖掘機的要求越來越以人為本，因為液壓挖掘機作為一種大型的施工機械，在行駛作業(yè)時，常常會出現(xiàn)一些危險情況，危及司機的安全。如液壓挖掘機作業(yè)時，機器頂部墜落樹木、巖石等物體砸壞駕駛室而傷害司機，還有在坡道、沼澤地面作業(yè)或行駛時轉(zhuǎn)向速度過快，造成機器翻車而使司機受到傷害。目前，針對液壓挖掘機司機安全保護結(jié)構(gòu)的試驗主要有兩種：一種是現(xiàn)場實驗方法，另一種是依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)進行實驗室試驗方法?，F(xiàn)場試驗方法結(jié)果是真實的，可得到有效的試驗數(shù)據(jù)，但試驗費用高且試驗過程難以得到有效控制，所以大多選用實驗室試驗方法。現(xiàn)在中國的液壓挖掘機產(chǎn)品出口到歐盟，必須通過CE認證，在通過CE認證的過程中必須有司機保護結(jié)構(gòu)的檢驗，并且這個試驗是強制的。因此研究開發(fā)出用于液壓挖掘機司機保護結(jié)構(gòu)實驗室試驗的裝置是很有必要的。
　　依據(jù)國家及國際標(biāo)準(zhǔn)ISO10262：1998；GB/T19932-2005《土方機械液壓挖掘機司機防護裝置的試驗室試驗和性能要求》、ISO12117：1997；GB/T19930-2005《土方機械小型挖掘機傾翻保護結(jié)構(gòu)的試驗室試驗和性能要求》、ISO3164：1995；GB/T17772-1999《土方機械翻車和落物保護結(jié)構(gòu)的實驗室鑒定撓極限量規(guī)定》等，通過對液壓挖掘機司機保護結(jié)構(gòu)的實驗室試驗要求進行研究，設(shè)計研發(fā)出了一種用于液壓挖掘機司機保護結(jié)構(gòu)實驗室試驗用的試驗裝置。目前，該裝置已在山河智能檢測中心使用，經(jīng)過與吉林大學(xué)工程裝備實驗中心進行實驗比對后，證實了該試驗裝置的高可靠性和準(zhǔn)確性，且具有安全、高效的特點。
　　2、具體實施方案
　　2.1裝置總體結(jié)構(gòu)

　　該方案用于液壓挖掘機司機保護結(jié)構(gòu)實驗室試驗的裝置所采用的技術(shù)方案參見圖1及圖2：主要部件包括卷揚機1、試驗平臺2、機器簡易底盤3、帶司機保護結(jié)構(gòu)的司機室4、撓曲極限量DLV 5、拉繩位移傳感器6、稱重傳感器7、千斤頂8、主架體9、鋼絲繩10、試驗落錘11、起重電磁鐵12等組成。
　　2.2頂防護結(jié)構(gòu)試驗用落錘
　　試驗驗收基準(zhǔn)I的落錘是由實心鋼制成，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來決定質(zhì)量和下落高度值。對于驗收基準(zhǔn)I來說典型的質(zhì)量為46kg。
　　試驗驗收基準(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來決定質(zhì)量和下落高度值。對于驗收基準(zhǔn)Ⅱ來說典型的質(zhì)量為227kg。但驗收基準(zhǔn)Ⅱ不適用于質(zhì)量等于或小于6000kg的小型挖掘機器。
　　頂防護結(jié)構(gòu)的保護特性是通過司機室或保護結(jié)構(gòu)的耐沖擊能力來評定。保護結(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。
　　驗收基準(zhǔn)I：吸收的能量　　1365J
　　驗收基準(zhǔn)Ⅱ：吸收的能量　　11600J
　　如果頂防護裝置被落錘穿透或進入DLV，該防護裝置就被認為是試驗不合格。
　　2.3試驗儀器設(shè)備

表1：試驗項目所需的儀器設(shè)備

　　3、主要創(chuàng)新特點
　　該實驗室試驗裝置需解決的技術(shù)問題是針對液壓挖掘機司機安全保護結(jié)構(gòu)實驗室試驗的要求，而提供一種在試驗時準(zhǔn)確可靠，勞動強度小，自動化程度高，無安全隱患，通用性強，安裝和拆卸方便的用于液壓挖掘機司機保護結(jié)構(gòu)實驗室試驗的裝置。
　　3.1頂保護結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新
　　該裝置頂保護結(jié)構(gòu)試驗是采用起重電磁鐵12產(chǎn)生的強大磁力將試驗落錘11吸住，由卷揚機1將起重電磁鐵12和試驗落錘11一起提升，直到試驗落錘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，便使試驗落錘11在裝置導(dǎo)向籠內(nèi)實現(xiàn)自由落體砸向帶司機保護結(jié)構(gòu)的司機室4頂部，自動化程度大大提高，無試驗安全隱患。
　　3.2稱重傳感器的創(chuàng)新
　　該試驗裝置在稱重傳感器7旁增加了拉繩位移傳感器6，在進行司機傾翻保護結(jié)構(gòu)試驗緩慢加載時，通過專用的數(shù)據(jù)采集程序，能自動采集到稱重傳感器7和拉繩位移傳感器6在加載過程中變化的數(shù)值，系統(tǒng)自動運算并直接在顯示屏上顯示出試驗過程中的加載能量大小變化曲線，大大提高了試驗效率。
　　3.3主架體的創(chuàng)新
　　試驗裝置的主架體9分為上、中、下三個部分，各部分之間采用螺栓連接，便于安裝和拆卸。試驗裝置的主架體9整體設(shè)計成塔形，安裝時無須周圍的任何支撐而可以保持穩(wěn)定。
　　4、試驗過程及檢驗結(jié)果
　　以山河智能SWE38型液壓挖掘機司機防護結(jié)構(gòu)為試驗樣品，進行部分項目試驗，介紹試驗過程及檢測結(jié)果。
　　4.1帶司機保護結(jié)構(gòu)的SWE38型液壓挖掘機司機室試驗樣品
　　機器的最大質(zhì)量：M=3800kg

　　DLV的位置由圖3和圖4確定。圖3為DLV模型和具有司機保護結(jié)構(gòu)的駕駛室骨架中的相對位置圖，圖4為座椅標(biāo)定點SIP相對具有司機保護結(jié)構(gòu)的駕駛室骨架的位置圖。
　　4.2依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，部分檢測項目檢測指標(biāo)確定
　　前保護結(jié)構(gòu)吸收能量U1=700J　　
　　頂保護結(jié)構(gòu)吸收能量1365J
　　傾翻保護結(jié)構(gòu)側(cè)向加載吸收能量
　　
　　4.3檢測過程及結(jié)果
　　4.3.1前保護結(jié)構(gòu)檢測
　　前保護結(jié)構(gòu)能量吸收檢測時，