前言
　　本标准是等同采用ISO3471∶1994《土方机械 翻车保护结构 试验室试验和性能要求》进行制订的。在技术内容方面与之等同，在编写方法上按GB/T 1.1—1993。
　　本标准附录A是标准的附录。
　　本标准由建设部机械设备与车辆标准技术归口单位北京建筑机械综合研究所归口。
　　本标准起草单位：建设部北京建筑机械综合研究所、天津工程机械研究所、北京建筑机械厂。
　　本标准主要起草人：洪学军、吴润才、杨耀锡、程锡康。
　　ISO前言
　　ISO（国际标准化组织）是由各国标准化团体（ISO成员国）组成的世界性联合会。国际标准的制订一般由ISO各技术委员完成。各技术委员会根据其专业主题而设立，各成员国对此主题感兴趣，均有权加入技术委员会。与ISO有联系的各国政府和非政府组织也可参加此项工作。在所有电工技术标准化活动中，ISO与国际电工委员会（IEC）紧密合作。
　　由各技术委员会制订国际标准草案均应由各成员国投票通过。作为国际标准发布，须获得参加投票成员国至少75%的赞成票。
　　国际标准ISO 3471∶1994由ISO/TC 127“土方机械”技术委员会SC 2“安全要求和人的因素”分委员会制订。
　　ISO 3471第一版的发布，取消并代替了1986年发布的ISO3471-1第一版（见引言）。
　　附录A是标准的附录。
　　ISO引言
　　ISO 3471∶1994是ISO 3471-1∶1986的修订版，成为一个独立的标准，而不是1986年版系列标准的一部分。
　　回顾初期就ROPS指标进行的工作表明，这一指标所针对的机械在当今被认为是中型机械。二十多年来，自ROPS的指标建立至今，土方机械规格中更为小型和大型的机械已日益普遍。因此，对质量较小和质量更大的机械，指标应当改变。
　　本标准对这一指标综合采用了质量的线性函数和质量的指数函数。对于小型机械，已用质量的线性函数取代了指数函数；对于大型机械，在机械质量非常大的情况下指数函数就太大了，这时也改为采用质量的线性函数。
　　本标准增加了一个纵向力指标。由于ROPS设计者们已开始进入新阶段，某些通过建立指标发展起来的早期经验已在失去作用，ROPS设计符合侧向作用力和垂直作用力要求的情况已经出现，但对纵向载荷缺乏足够的重视，为此本标准规定了ROPS纵向作用力的判定，它是侧向作用力的80%。
　　1 范围
　　本标准规定了在静载荷作用下统一的、可重复的评价ROPS（翻车保护结构）载荷承受性能的方法，并规定了对典型的试件在这样载荷作用下的性能要求。
　　本标准适用于GB/T 8498规定的下列由司机操作有座位的机器：
　　——履带式拖拉机和装载机；
　　——平地机；
　　——轮式装载机和轮式拖拉机以及它们用于碾压的变型设备、轮式推土机、滑移转向装载机和挖掘装载机；
　　——工业用轮式拖拉机；
　　——用牵引车牵引的机器：自行式铲运机、运水车、铰接转向自卸车、底卸车、侧卸车、后卸车及五轮仪；
　　——压路机和夯实机；
　　——整体车架自卸车。
　　2 引用标准
　　下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。
　　GB/T 229—1994 金属夏比缺口冲击试验方法（eqv ISO 148∶1983）
　　GB/T 3098.1—1982 紧固件机械性能 螺栓、螺钉和螺柱（eqv ISO 898.1∶1978）
　　GB/T 3098.2—1982 紧固件机械性能 螺母（eqv ISO 898.2∶1980）
　　GB/T 8498—1999 土方机械 基本类型 术语（idt ISO 6165∶1997）
　　GB/T 17772—1999 土方机械 保护结构的试验室鉴定 挠曲极限量的规定（idt ISO 3164∶1995）
　　JB/T 7690—1995 工程机械 尺寸和性能的单位与测量精度（eqv ISO 9248∶1992）
　　3 定义
　　本标准采用下列定义。
　　3．1 工业用轮式拖拉机wheeled industrial tractor
　　在土方工程中，为环境和工地服务的工作装置提供牵引力和动力输出装置的自行式机械。
　　3．2 翻车保护结构roll-over protective structure（ROPS）
　　有一系列的结构件，它的作用是如果机器翻车时，使系安全带坐着的司机减少被挤伤的可能性。结构件包括：各种辅助支架、支撑、安装件、支座、螺栓、销钉、悬挂或弹性吸振器，这些结构件用来将保护结构系统固定在机器的机架上，结构件不包括与机器机架形成一体的安装装置。
　　3．3 机架machine frame
　　机器的主要车架或主要承载构件，它是机器的主要部分ROPS就直接安装在上面。
　　3．4 滚杆式ROPS rollbar ROPS
　　单柱或双柱ROPS，设有落物保护结构（FOPS）或其他悬臂承载构件。
　　3．5 底板bedplate
　　试验装置中完全刚性的零件，试验时机架固定在上面。
　　3．6 挠曲极限量deflection-limiting volume（DLV）
　　一个高大、穿普通衣服、戴安全帽、座姿男性司机的垂直投影近似值（见GB/T 17772—1999中的图1）。
　　3．7 典型试件representative specimen
　　试验用的ROPS、金属零件和机架（整体或一部分）均应符合制造厂说明书规定。
　　3．8 载荷分配器load distribution device
　　用来防止ROPS构件在载荷作用点局部陷入的装置。
　　3．9 载荷作用点load application point
　　试验载荷作用在ROPS上的点。
　　3．10 ROPS的变形deflection of ROPS
　　由载荷作用引起ROPS的移动，在载荷作用点处测量。
　　3．11 落物保护结构falling-object protective structure（FOPS）
　　在机器上安装的一组结构件，其布置方式是在有坠落物体（如树木、岩石、小混凝土块、手工工具等）时，对司机提供的适当保护。
　　3．12 模拟地平面simulated ground plane（SGP）
　　翻车后，假想的机器停止的平面。
　　3．12．1 侧向模拟地平面lateral simulated ground plane（LSGP）
　　机器处于侧向倾翻位置，通过最远点确定的垂直平面（见图4），围绕该点的水平轴线偏离DLV15°的平面规定为LSGP。该平面是在无载的ROPS情况下确定的，并同时保持与垂直面成15°状态，随加载的构件移动。
　　3．12．2 垂直模拟地平面vertical simulated ground plane（VSGP）
　　机器处于倒立的位置，由ROPS的顶部横梁和机器的前（后）部与地面接触部分组成的平面，此时ROPS和倒立的机器能同时支撑，VSGP没变形了的ROPS移动（见图5）。
　　注：VSGP只用于滚杆式ROPS。
　　4 符号
　　本标准采用下列符号和缩写。
　　4．1 U——被结构吸收的能量，与机器质量有关，J。
　　4．2 F——力，N。
　　4．3 M——制造厂建议的最大质量，kg。
　　4．3．1 制造厂建议的最大质量包括工作条件下的工作装置、所有装满的油箱和水箱、随机工具及ROPS。不包括拖式工作装置，如压路辊、夯板及拖式铲运机。
　　4．3．2 对于自行式铲运机和铰接转向自卸车，只有牵引车部分（原动机）是制造厂建议的最大质量。大多数情况下牵引车部分应是ROPS支承构件即是承载ROPS的部分。转向销、挂钩及铰接转向部件等属于连结装置或拖式装置，则不包括在内。
　　4．3．3 如果只选择ROPS，对于整体车架的自卸车，M不包括自卸车车厢和装载质量。如果只选择车厢，M包括自卸车质量，但不包括装载质量。
　　4．3．4 对于压路机和夯实机械，附着在机器上的杂物，如土壤、泥浆、岩石、树枝、碎渣等不包括在M之内。在规定试验条件时，任何情况下M均不包括被挖掘、装载或搬运的物料。
　　4．4 L——ROPS的长度，mm。按下述表示：
　　a） 对单柱或双柱ROPS，带FOPS和（或）悬臂承载构件，L包括DLV长度垂直投影的悬臂承载构件的部分，它在ROPS的顶部测量，从ROPS柱的最外面到悬臂承载构件的最远端（见图1）；
　　
　　注：载荷分配器和承窝是防止局部穿透并且维持载荷作用的装置。
　　图1 带FOPS的双柱ROPS侧向载荷作用点
　　b） 对其余ROPS，L是前后立柱外侧之间最大的纵向距离（见图2）。
　　4．5 W——ROPS的宽度，mm。按下述表示：
　　a） 对单柱或双柱ROPS，带FOPS和（或）悬臂承载构件，W包括DLV宽度垂直投影的悬臂承载构件的部分，它在ROPS的顶部测量，从ROPS柱的最外面到悬臂承载构件的最远端；
　　b） 对其余ROPS，W是左右ROPS立柱外侧之间最大横向距离（见图3）。
　　4．6 △——ROPS的挠度，mm。
　　
　　注
　　1 载荷分配器和承窝是防止局部穿透并维持载荷作用的装置。
　　2 典型的但不是强制的设计图例。
　　图2 四柱ROPS测向载荷作用点
　　
　　注：
　　1 载荷分配器和承窝是防止局部穿透并维持载荷作用的装置。
　　2 典型的但不是强制的设计图例。
　　1） b=（1/2）W时，除了工业用轮式拖拉机外，适用于所有的机器；
　　b=（1/4）W时，只适用于工业用轮式拖拉机。
　　图3 纵向载荷作用点
　　
　　a——ROPS上部构件，侧向载荷作用处；
　　b——从构件a的端部看去最远的点；
　　c——通过点b的垂直线；
　　d——平行于机器纵向中心线，通过线段c的垂直平面；
　　e——侧向模拟地平面。
　　图4 侧向模拟地平面（LSGP）
　　
　　图5 垂直模拟地平面（VSGP）进入DLV
　　5 试验方法和设备
　　5．1 总则
　　在侧向、垂直方向和纵向载荷作用下有挠度限制。在侧向载荷作用下，规定了能量要求和挠度限制（DLV），以保证ROPS与没有显著变形的地面（冻土、混凝土、岩石）冲撞时发生挠曲，同时保持足够的性能抵御翻车带来的进一步冲击。
　　由给定的实际翻车造成的结构变形不需要进行重复的评价。然而，特殊的要求要通过对ROPS的多次验证来得到，即在各种实际翻车中完成所需要的功能，也可以在ROPS及其被安装机架的互换基础上进行分析研究。因此，对一个系安全带坐着的司机可以在下面的情况下不被压伤：即在硬粘土路面上，最大坡度为30°，初始前进速度（0~16）km/h，绕机器的纵向轴翻转360°，机器始终与坡度没有失去接触。
　　5．2 检测仪表
　　测量质量、力、变形用的仪表应符合JB/T 7690的规定。
　　5．3 试验设备
　　模具应能将ROPS或机架固定在底板上，并按表1中的公式确定所需要的侧向、垂直方向和纵向的作用力。
　　表1 力和能量公式
　　
　　表1 （完）
　　
　　5．4 ROPS、机架在底板上的固定
　　5．4．1 ROPS应该固定在机架上，如同装在机器上一样，试验时不需要一台完整的机器，但机架及其安装的ROPS应代表一台机器结构外形。可拆卸的驾驶室窗、仪表板、门和其他非结构件均应拆掉，使之不影响ROPS的试验结果。
　　5．4．2 ROPS、机架应固定在底板上，使机架和底板的连接构件在试验时变形最小。ROPS、机架除了最初的连接作为支承外，不得再与底板上其他部位连接。
　　5．4．3 试验时构件（机器）的悬挂系统应从外面锁住，使它们对试件的力-变形关系不受影响。试验一开始ROPS通过悬挂构件将力作用到机架上。
　　5．4．4 对非铰接机械和用两个机架的铰接机械，应直接在靠近前后桥支点或相应处，把机架固定在底板上；对于用两个机架的铰接机械，铰点应锁住。如果仅用ROPS安装的机架，连接点应在或靠近铰接点和桥的支承点，也可在机架的最远点；对单桥的牵引车来说，支承应在驱动桥；对履带式机械应通过主要壳体和（或）履带架固定在底板上（见图6~12）。
　　
　　注：典型的但不是强制的设计图例。
　　图6 拖拉机部分（主要动力）的试验台固定装置
　　
　　注：典型的但不是强制的设计图例。
　　图7 履带式拖拉机的试验台固定装置
　　
　　注
　　1 需要0°铰接。
　　2 典型的但不是强制的设计图例。
　　图8 铰接式平地机的固定装置（整个机架）
　　
　　注：典型的但不是强制设计。
　　图9 半个铰接机架试验台的固定装置
　　
　　注：典型的但不是强制的设计图例。
　　图10 滑移转向装载机的固定
　　
　　注：典型的但不是强制的设计图例。
　　图11 自卸车机架 只选择ROPS部分的固定
　　
　　图12 自卸车的加载 只选择车厢部分
　　6 试验加载程序
　　6．1 总则
　　6．1．1 在加载之前应确定全部载荷作用点，并在结构上标出来。
　　6．1．2 加载顺序应是侧向、垂直方向、然后纵向；而对工业用轮式拖拉机加载顺序应是侧向、纵向、然后是垂直方向。
　　6．1．3 在加载或两次加载之间，不得校正或修理。
　　6．1．4 可用载荷分配器防止局部穿透，但不限制ROPS的转动。
　　6．2 侧向加载
　　6．2．1 载荷分配器不得在大于0.8L上分配。
　　6．2．2 对于滚杆式ROPS，载荷作用点应和上部侧向横梁在同一条线上。
　　6．2．3 对单柱或双柱ROPS，最先加载应由长度L和DLV前后平面垂直投影来控制。载荷作用点可不在ROPS的L/3内。如L/3点在DLV的垂直投影和ROPS结构之间，载荷作用点应从结构上移开，直到进入DLV的垂直投影为止（见图1）。
　　6．2．4 对大于两柱的ROPS，载荷作用点应位于DLV前后界面之外80mm平面的垂直投影之间（见图2）。
　　6．2．5 司机座椅偏离机器中心线时，载荷应加在靠近座椅一侧的最外边。如果司机座椅在机器中心线上时，ROPS的安装使从左或从右加载会产生不同的力-变形，则应选择对ROPS、机架具有最恶劣的加载条件的一侧进行加载。
　　6．2．6 开始加载的方向应该是水平的，并垂直于通过机器纵向中心线的平面。随着加载，ROPS和机架的变形而引起加载方向的改变，这是允许的。
　　6．2．7 当载荷作用点的变形速度不大于5mm/s，则载荷作用速度可以认为是静态的。变形增量不大于15mm时（在联合载荷的作用点），力-变形数值应记录下来，继续加载直到ROPS达到力和能量两者的要求，计算能量U的方法见图13。计算能量时所用的变形是ROPS沿力的作用线产生的变形。用于支承ROPS的构件上任何变形不得包括在总变形之内。
　　
　　图13 加载试验的力-变形曲线
　　6．3 垂直加载
　　6．3．1 侧向载荷除去后，垂直载荷应加在ROPS的顶部，工业用轮式拖拉机在垂直载荷前应先加纵向载荷。
　　6．3．2 对于滚杆式ROPS，垂直载荷应加在和6.2.2的侧向载荷一样的平面上，对于其他单柱或双柱ROPS，垂直载荷作用中心不应比6.2.3的侧向载荷更靠近ROPS的任何一个立柱。
　　6．3．3 在ROPS上分配载荷的方式没有任何限制，图14表示典型的垂直载荷作用的示例。
　　6．3．4 变形的速度认为加载是静态的（见6.2.7）。加载到ROPS达到力的要求，使ROPS支承这样的载荷5min或到停止变形为止，观察两者那个时间较短。
　　6．4 纵向加载
　　6．4．1 垂直载荷除去后，应对ROPS加纵向载荷，工业用轮式拖拉机在6.4.4规定了试验程序。
　　6．4．2 由于侧向和垂直方向加载，ROPS容易产生永久变形，纵向载荷应加在原先已确定了但现在可能有变形的位置，该位置（在试验前已确定了）是放置载荷分配器和承窝的。
　　如果没有后（前）横梁，载荷分配器可以复盖整个宽度，否则载荷分配器应在ROPS的0.8W内分配载荷（见图3）。
　　
　　图14 垂直加载示例
　　6．4．3 纵向载荷应沿ROPS的纵向中心线，作用在ROPS的上部构件上。工业用轮式拖拉机应使纵向（后面）载荷作用在任何一个后立柱到ROPS的1/4W处。
　　6．4．4 工业用轮式拖拉机，其纵向载荷应从后面作用，以防止其向后倾翻的可能性。只有对这类机械试验加载顺序才是侧向、纵向，最后是垂直方向。纵向的能量要求见6.2.7和8章。
　　6．4．5 除工业用轮式拖拉机外的机器，加载的方向（前或后）选择原则是：使ROPS、机架能经受最严格的考验。加载应是水平方向，且平行于机器的纵向中心线。在决定纵向载荷作用的方向时，还应考虑如下因素：
　　a） ROPS相对DLV的位置和在为司机提供避免压伤保护方面ROPS纵向变形的影响；
　　b） 机器特性，即机器上的构件可以减少ROPS的纵向变形，它对ROPS上加载的纵向分力起限制作用；
　　c） 在实际翻车时，当它绕纵向轴线翻转，则可表示纵向倾翻可能性或某一类特殊机器扭曲的趋势。
　　6．4．6 变形速度认为加载是静态的，这种加载是连续的，一直加到ROPS达到力的要求为止。
　　7 温度和材料
　　7．1 除加载要求外，还应保证温度和材料要求。如果ROPS用的材料与合格证上所说明的试件材料、规格一致，并在－18℃及其以下的温度进行静态加载时，使ROPS对脆性断裂有足够的抵抗力。另一种办法是：如果ROPS用的材料符合7.2到7.4的要求时，可以在较高的温度下加载。
　　7．2 结构上所用的螺栓应符合GB/T 3098.1中规定的8.8级；9.8级或10.9级；所用的螺母应符合GB/T 3098.2中规定的8级或10级。
　　7．3 ROPS和装在机架上的安装件应是钢制品，并应符合表2规定的在－30℃时V形缺口摆锤冲击（CVN）的韧度（V形缺口摆锤试验主要是质量控制的验证，所表示的温度与工作条件没有直接关系）。
　　试件应是纵向取样，在焊接成ROPS之前从带材、管材或型材的材料库中取样。管材或型材的试件应从最大端的中间取样但不得包括焊缝（见GB/T 229）。
　　7．4 试件应用最大含碳量为0.2%、厚度小于2.5mm的钢材制作。
　　表2 V形缺口摆锤最小冲击韧度
　　
　　8 验收
　　8．1 在一个典型试件的试验中，试件应达到或超过规定的侧向作用力、侧向载荷能量、垂直作用力以及纵向作用力的要求，应按表1的公式确定所需数值。
　　8．2 侧向加载时，力和能量要求可不同时达到，即在某一个达到要求前，另一个可以超过规定值。如果在能量之前，力达到了，该力可减下来。但当侧向能量达到或超过要求时，力应重新达到所需的值。工业用轮式拖拉机的纵向加载应符合上述规定。
　　8．3 应严格遵守ROPS的变形规定，当试验处于侧向、垂直方向或纵向加载时，ROPS的任何零件均不得进入DLV。
　　8．4 当试验处于侧向加载时，除按8.6规定的外（见图4），侧向模拟地平面（LSGP）任何时候均不得进入DLV（直立状态）。
　　8．5 对于滚杆式ROPS，当试验处于垂直加载时（见图5），垂直模拟地平面（VSGP），任何时候均不得进入DLV。
　　8．6 一个安装在机器边上的司机座椅（即在机器纵向中心线之外），当侧向加载或纵向加载时，司机面对的方向是ROPS变形的方向，则DLV的上部允许向前绕它的定位轴（LA）转动15°，并应符合GB/T 17772中规定的有关防止ROPS构件（或在侧向加载时LSGP）侵入的要求。如DLV向前转动时，而对机器任一部件或操纵杆产生较小角度干扰的话，则应小于15°（见图15）。
　　8．7 如果一个纵向载荷与8.6规定的方向相反作用（即司机面对的方向与ROPS在载荷作用下使变形反向）。DLV不允许转动，在与侧向能量要求达到同样变形时，力的要求也应达到。
　　8．8 由于机架或安装件的故障，ROPS不应从机架上脱开。
　　
　　图15 DLV的上部绕定位轴允许转动量
　　9 ROPS的标记
　　符合本标准的ROPS应按9.1和9.2规定标注。
　　注：ROPS的资料可包括在本章内。
　　9．1 标记说明
　　9．1．1 标记应是永久型的，并永久地固定在结构上。
　　9．1．2 标记应置于结构容易看到的地方，且应防止天气变化的侵蚀。
　　9．2 标记内容
　　标记应包括以下内容：
　　a） ROPS制造厂名称和地址；
　　b） 如果有，记上ROPS编号；
　　c） 与ROPS配套机器的型号、系列号及制造厂名称；
　　d） ROPS应符合本标准规定的各种机器最大质量M的性能要求；
　　e） ROPS应符合的标准号；
　　f） 其他认为合适的资料（如：安装、修理或更换等）。
　　10 报告结果
　　试验结果应按附录A（标准的附录）中规定的内容写出试验报告。
　　附录A
　　（标准的附录）
　　ROPS试验报告
　　A1 识别
　　A1．1 机器
　　类 型___________________________________________________________________
　　制 造 厂___________________________________________________________________
　　型 号___________________________________________________________________
　　系 列 号___________________________________________________________________
　　机架零件号___________________________________________________________________
　　A1．2 ROPS
　　制 造 厂___________________________________________________________________
　　型 号___________________________________________________________________
　　系 列 号___________________________________________________________________
　　ROPS编号____________________________________________________________________
　　A2 制造厂提供的资料
　　建议的最大质量_________________________________________________________kg
　　DLV的位置_____________________________________________________________
　　A3 数据
　　侧向作用力_____________________________________________________________N
　　侧向载荷能量___________________________________________________________J
　　垂直作用力_____________________________________________________________N
　　纵向作用力_____________________________________________________________N
　　纵向载荷能量（只用于工业用轮式拖拉机）_________________________________J
　　A4 试验结果
　　下列的作用力及能量水平已经达到或超过，ROPS构件或模拟地平面（如应用）没有穿入DLV。
　　A4．1 侧向加载
　　能量要求达到或超过之后，最大作用力______________________________________N
　　吸收的能量______________________________________________________________J
　　A4．2 垂直加载
　　最大作用力______________________________________________________________N
　　A4．3 纵向加载
　　最大作用力______________________________________________________________N
　　对于工业用轮式拖拉机:
　　能量要求达到或超过之后，最大作用力______________________________________N
　　吸收的能量______________________________________________________________J
　　A4．4 温度及材料
　　A4．4．1 ROPS和机架处于____________℃进行试验。
　　A4．4．2 当温度超过－18℃，应完成：
　　ROPS金属构件V形缺口摆锤冲击韧度要求，在一个试件尺寸_____mm×_____mm上进行。
　　吸 收 功____________________________________________________J
　　螺母等级____________________________________________________
　　螺栓等级____________________________________________________
　　A5 证书
　　按本标准对最大质量为________kg的机器进行试验，已达到了本标准的最低性能要求。
　　试 验 日 期__________________
　　试验部门名称和地址_________________
　　试 验 人 员 _________________
　　试 验 报 告 日 期__________________