全地形车翻滚保护结构出口认证测试与分析

刘万里， 周亚男

(重庆车辆检测研究院有限公司 国家客车质量监督检验中心，重庆 401122)

0 引 言

全地形车在美国分类为非道路车辆类，产品应满足美国自愿性标准ANSI/ROHVA 1-2011，对该标准对其规定的翻滚保护结构进行分析，对 ANSI/ROHVA 1-2011的技术要求、试验方法、试验过程进行了阐述，并提出全地形车相关的结构设计建议。

1 翻滚保护结构技术要求

ANSI/ROHVA 1-2011由美国休闲越野车协会(Recreational Off-Highway Vehicle Association(ROHVA))发布，于2011年批准，2014年起正式执行[1]。该标准规定所有的休闲全地形车辆应装配满足ISO3471标准10.3部分所示的翻滚保护结构，按标准10.2部分进行测试或符合US 29 CFR§1928.53 (OSHA)的要求，具体采用哪个法规由制造商选取，其中加载力和能量要求见表1(其中：m为最大总质量)。

表1 翻滚保护结构加载力和能量要求

性能测试包括侧向、纵向和垂向载荷试验要求，按照表1规定的力加载，力和能量无需同时满足。此外，在侧向、纵向和垂向加载时ROPS(翻滚保护结构)有变形限值的要求。所有以下(1)～(5)条款的要求都必须满足：

(1) 车辆ROPS应达到或超出上表计算得到的侧向、纵向和垂向载荷及能量的要求。

(2) 侧向载荷作用下的力和能量要求不需要同时满足。在一个达到之前，另一个可能明显超出。如果力在能量之前先达到，力可以减小，但在侧向能量要求达到或超出时应可再次达到所需求的载荷限值。

(3) 在侧向、垂向或纵向加载的测试阶段，ROPS的任何部分不得进入DLV(按ISO 3164规定的男性假人着装正常衣服和头盔所形成的最大体积模型)，变形的限制是绝对的。

(4) 在侧向加载的所有时间，侧向模拟地面平面(LSGP)不得入DLV(直立模式)。

(5) ROPS不应发生结构破坏而从车辆上断开，在部分分离的情况下，ROPS必须证明在所要求的力和能量水平达到时不会完全从车辆上分离[2]。

2 翻滚保护结构试验

因翻滚保护结构不仅需要在侧向、垂向、纵向需要进行力控制参数加载，更需要对侧向加载的能量控制，在传统的ROPS的测试中，还没见到可以直接以能量作为控制参数进行加载的测试设备，普遍采用的是以载荷或位移作为控制参数一边加载一边计算能量的方式，该测试方法不仅测试精度差、操作不便，并且极易出现失控情形。为此，重庆车辆检测研究院开展了基于准静态试验方法的车身结构强度检测技术项目研究，并开发了一套可采用能量控制方式的车身结构强度测试系统，该测试系统采用液压伺服系统闭环控制，软件可以分别完成以力、位移、能量参数作为控制目标进行控制，四个独立的载荷传感器精确测量分布载荷，并能够实现自动加载和载荷保持，加载板可实现空间任意角度加载，车身结构强度测试系统硬件和软件界面如图1和图2所示。

图1 车身结构强度测试系统 图2 车身结构强度测试系统软件界面

试验方法如下：试验样品为整车或按实车结构焊装在底架上并包含有车门的车身骨架，试验样品采用多点刚性支承的方式固定在刚性水平面上；试验载荷通过一个长度和宽度不小于试验车身长度和宽度的刚性平板均匀地施加在车辆顶部结构上；试验时拆除挡风玻璃、顶棚，可将车窗调至最低，拆除非结构性部件(灯，天窗等)[1]，ROPS的加载顺序为侧向、垂直、纵向； 整个试验过程中，ROPS不得校正或修理；加载直至变形达到稳定；检查试验期间车身结构变形状态，车门状态，车身与底架连接状态等，翻车保护结构的部分负荷力应完全覆盖DLV的垂直投影。

3 试验结果与及分析

对某一全地形车按ISO3407进行了翻滚保护结构试验，按m=900 kg进行试验，侧向力及能量:侧向力应达到5 400 N以上,对ROPS施加640 J侧向能量：(13 000×(900/104)1.25=640)；垂向试验:对ROPS施加 17.64 kN垂向载荷(19.6×900=17 640 N)；纵向试验:对ROPS施加4.32 kN纵向载荷(4.8×900=4 320 N)；试验照片见图3～5。

初次侧向试验按照能量加载控制，能满足侧向试验要求，如图6，但进行垂向加载时由于侧向加载变形加大，垂向变形已经接触DLV，导致试验失败，后续通过对顶棚骨架进行结构加强，按照标准要求，侧向、垂向、纵向试验全部合格，满足标准要求。

图3 侧向加载 图4 垂向加载

图5 纵向加载 图6 能量加载曲线

4 结 语

随着我国的汽车工业不断发展壮大，国产全地形车需要走出国门，需满足相应的法规标准，全地形车翻滚保护结构试验在新车型车身结构开发中是非常关键的试验之一，理解标准并按照标准要求设计制造翻滚保护结构尤为重要；新开发的采用能量控制方式的车身结构强度测试系统能完全满足标准要求，能快速地找出产品薄弱环节，提高了汽车产品的检测服务能力。

参考文献：

[1] 刘俊佳,黄 炜,赵星磊,等.美国农夫标准ANSI/ROHVA 1-2011分析及技术壁垒研究[J].标准科学，2014(10):77-80.

[2] 美国户外动力装备研究院.ANSI/OPEI B71.9-2012[P].American.