工程機(jī)械駕駛室主體骨架及制造方法、駕駛室及工程機(jī)械的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種駕駛室，具體地，涉及一種工程機(jī)械駕駛室主體骨架及其制造方 法。此外，本發(fā)明還涉及一種工程機(jī)械和工程機(jī)械駕駛室。
【背景技術(shù)】
[0002] 工程機(jī)械，例如流動式起重機(jī)、混凝土泵車、壓路機(jī)等，因其工作環(huán)境復(fù)雜、行駛路 況惡劣，整車行駛穩(wěn)定性較差，尤其是承載運(yùn)行時整車穩(wěn)定性更是不夠，這常常導(dǎo)致翻傾事 故發(fā)生，嚴(yán)重威脅著司機(jī)的生命安全。為了保護(hù)司機(jī)在翻傾事故中的生命安全，現(xiàn)有工程機(jī) 械的駕駛室上一般需要加裝翻車保護(hù)結(jié)構(gòu)。
[0003] 目前翻車保護(hù)結(jié)構(gòu)的性能評價(jià)主要是依據(jù)ISO 3471:2008《土方機(jī)械翻車保護(hù)結(jié) 構(gòu)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和性能要求》等國際、國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)要求翻車保護(hù)結(jié)構(gòu)必須達(dá)到規(guī)定的 承載作用力，并能夠吸收能量。
[0004] 但是，現(xiàn)有技術(shù)在設(shè)計(jì)工程機(jī)械駕駛室的階段，為了使得駕駛室符合標(biāo)準(zhǔn)，通常采 用的技術(shù)措施是增加駕駛室主體骨架型材的板厚、增加主體骨架型材截面面積、加大駕駛 室設(shè)計(jì)空間等，這些措施導(dǎo)致駕駛室過于笨重，且增加了材料和制造成本。此外，有些工程 機(jī)械駕駛室在設(shè)計(jì)時未充分考慮防翻傾要求而無法滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，而在設(shè)計(jì)定型之后再改 進(jìn)結(jié)構(gòu)則非常困難，這導(dǎo)致工程機(jī)械產(chǎn)品難以通過相關(guān)認(rèn)證，增加了工程機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì) 報(bào)廢率，阻礙了市場推廣。
[0005] 例如，如圖1至圖3所示，傳統(tǒng)工程機(jī)械駕駛室的主體骨架一般為鋼結(jié)構(gòu)框架，其 通常采用鋼材Q235或Q345焊接而成，其中，該鋼結(jié)構(gòu)框架包括間隔布置的左前立柱9a和 右前立柱9b以及間隔布置的左后立柱Ia和右后立柱lb，左前立柱9a與左后立柱Ia的上 端之間連接有頂部左側(cè)縱梁l〇a，右前立柱9b與右后立柱Ib的上端之間連接有頂部右側(cè)縱 梁10b。盡管圖中未顯示，左后立柱Ia和右后立柱Ib的下端之間可以連接有底部前橫梁， 左后立柱Ia和右后立柱Ib的下端之間可以連接有底部后橫梁。左前立柱9a與左后立柱 Ia的下端之間連接有底部左側(cè)縱梁8a，右前立柱9b與右后立柱Ib的下端之間連接有底部 右側(cè)縱梁8b，底部左側(cè)縱梁8a和底部右側(cè)縱梁8b-般根據(jù)駕駛室的形狀形成為曲折形狀， 其可以為分段式，也可以為整體式。頂部左側(cè)縱梁IOa與頂部右側(cè)縱梁IOb之間連接有頂 部橫向連接桿3。
[0006] 此外，為了增強(qiáng)上述作為駕駛室主體骨架的鋼結(jié)構(gòu)框架的結(jié)構(gòu)剛度，可以根據(jù)需 要增加一些邊梁或中間連接梁，例如，頂部左側(cè)縱梁IOa與底部左側(cè)縱梁8a之間連接有中 間立柱2，中間立柱2的中部與左后立柱Ia的中部連接有左加強(qiáng)縱梁4,左后立柱Ia的中部 和右后立柱Ib的中部連接有后加強(qiáng)橫梁7,右前立柱9b的中部與右后立柱Ib的中部連接 有右加強(qiáng)縱梁6,左前立柱9a的中下部和右前立柱9b的中下部連接有前加強(qiáng)橫梁5。根據(jù) 駕駛室的結(jié)構(gòu)剛度的需要，還可以進(jìn)一步增加其它的加強(qiáng)梁。這種現(xiàn)有技術(shù)的駕駛室主體 骨架的前立柱、后立柱和頂部左、右側(cè)縱梁通常采用異形截面，加工困難，成本較高。此外， 其它一些現(xiàn)有技術(shù)（例如CN202492884U、CN202767149U等）公開的駕駛室的結(jié)構(gòu)基本與上 述類似。
[0007] 上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)在于：
[0008] 第一，依據(jù)傳統(tǒng)的駕駛室設(shè)計(jì)方法，難以保證駕駛室在滿足強(qiáng)度剛度要求的同時 達(dá)到能量吸收要求，這導(dǎo)致駕駛室往往不符合標(biāo)準(zhǔn)要求，無法保證產(chǎn)品的安全性，造成產(chǎn)品 報(bào)廢率較高。
[0009] 具體地，目前評價(jià)翻車保護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是否成功，主要是看其能否滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 的要求。以國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 3471:2008《土方機(jī)械翻車保護(hù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和性能要求》為 例：在側(cè)向、垂直方向和縱向載荷作用下有撓度限制；在側(cè)向載荷作用下，規(guī)定了能量要求 和撓度限制，以保證翻車保護(hù)結(jié)構(gòu)與沒有顯著變形的地面沖撞時發(fā)生撓曲，同時保持足夠 的性能抵御翻車帶來的進(jìn)一步?jīng)_擊。為了使駕駛室符合標(biāo)準(zhǔn)，如上所述，通常增加駕駛室主 體骨架型材的板厚、增加主體骨架型材截面面積、加大駕駛室設(shè)計(jì)空間等。有些駕駛室在設(shè) 計(jì)時未充分考慮防傾翻要求而無法滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。以圖1至圖3所示的駕駛室主體骨架為 例，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，駕駛室滿足最小側(cè)向載荷能力要求的載荷是63000N，滿足最小能量吸收能力 要求的能量是11000J。利用有限元方法對圖示的駕駛室進(jìn)行最小側(cè)向載荷能力要求和最小 能量吸收能力要求校核，計(jì)算結(jié)果發(fā)現(xiàn)駕駛室根本不符合最小能量吸收能力要求。當(dāng)駕駛 室達(dá)到最小能量吸收能力要求時，駕駛室頂部變形過大，已經(jīng)超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的撓曲極限量。 [0010] 第二，采用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)系列產(chǎn)品駕駛室，需要設(shè)計(jì)不同的結(jié)構(gòu)，造成設(shè)計(jì)成 本和產(chǎn)品周期增加。
[0011] 第三，現(xiàn)有駕的駛室由單一鋼材制造，為了增強(qiáng)結(jié)構(gòu)剛度而增加過多的加強(qiáng)梁，導(dǎo) 致自身重量較大。
[0012] 第四，為提高駕駛室的強(qiáng)度和剛度，對于主要承力的駕駛室立柱等管材結(jié)構(gòu)，經(jīng)常 會采用異型截面管，這提高了制造成本和加工難度。
[0013] 綜上，如何在不顯著增加工程機(jī)械駕駛室重量的基礎(chǔ)上，有效地兼顧其剛度、強(qiáng)度 性能和能量吸收性能，已經(jīng)構(gòu)成工程機(jī)械領(lǐng)域的技術(shù)難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 本發(fā)明首先所要解決的技術(shù)問題是提供一種工程機(jī)械駕駛室主體骨架及其制造 方法，其能夠在不顯著增加工程機(jī)械駕駛室重量的基礎(chǔ)上，有效地兼顧其剛度、強(qiáng)度性能要 求和能量吸收性能要求。
[0015] 進(jìn)一步地，本發(fā)明還要提供一種工程機(jī)械及其駕駛室，該工程機(jī)械駕駛室在不顯 著增加重量的基礎(chǔ)上有效地兼顧了剛度、強(qiáng)度性能要求和能量吸收性能要求。
[0016] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種工程機(jī)械駕駛室主體骨架，包括鋼結(jié)構(gòu) 框架，所述鋼結(jié)構(gòu)框架包括多根立柱，其中至少一根所述立柱的外表面上鋪設(shè)連接有纖維 復(fù)合材料加強(qiáng)部，各個所述纖維復(fù)合材料加強(qiáng)部包括纖維復(fù)合材料層，所述纖維復(fù)合材料 加強(qiáng)部中至少部分纖維方向沿著對應(yīng)的所述立柱的長度方向。
[0017] 優(yōu)選地，在所述纖維復(fù)合材料加強(qiáng)部的同一層所述纖維復(fù)合材料層中，所述纖維 復(fù)合材料層的部分纖維方向沿著所述立柱的長度方向，另一部分纖維方向與所述立柱的長 度方向具有夾角；或者所述纖維復(fù)合材料加強(qiáng)部包括依次疊置的至少兩層所述纖維復(fù)合材 料層，該至少兩層所述纖維復(fù)合材料層中的部分所述纖維復(fù)合材料層中的纖維方向沿著所 述立柱的長度方向，另一部分所述纖維復(fù)合材料層中的纖維方向與所述立柱的長度方向具 有夾角。
[0018] 優(yōu)選地，所述夾角為30°至45°。
[0019] 優(yōu)選地，纖維方向沿著所述立柱長度方向的所述纖維復(fù)合材料層與纖維方向相對 于所述立柱長度方向呈所述夾角的所述纖維復(fù)合材料層在所述立柱上交替地疊置連接。
[0020] 優(yōu)選地，所述纖維復(fù)合材料層中的纖維復(fù)合材料的拉伸延伸率多3%，纖維方向的 彈性模量多40GPa。
[0021] 作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，各個所述立柱的上、下端之間的加強(qiáng)連接部各自與至少 一根加強(qiáng)梁連接，各個所述立柱的所述加強(qiáng)連接部處于各自的加強(qiáng)段上，至少在對應(yīng)的所 述立柱的所述加強(qiáng)段上鋪設(shè)連接有所述纖維復(fù)合材料加強(qiáng)部。
[0022] 可選擇地，所述立柱的除所述加強(qiáng)連接部之外的整個長度上布置有所述纖維復(fù)合 材料加強(qiáng)部；或者所述纖維復(fù)合材料加強(qiáng)部布置在對