Diseño, fabricación y ensayo de estructuras autodesplegables de protección al vuelco (AD-ROPS)

Resumen

En esta tesis se desarrolla una ROPS (Roll Over Protection Structure) de despliegue automático, diseñado principalmente para tractores estrechos, utilizando infladores de airbag, capaces de aumentar al mismo tiempo la altura y la anchura superior de la estructura. Esta estructura, denominada E2D-ROPS, ha sido diseñada, construida y ensayada, comprobándose que esta configuración reduce el riesgo de rodadura continua, aumenta la zona de seguridad en caso de vuelco lateral y permite una mayor flexión en las secciones críticas, por lo que el tamaño de las vigas puede reducirse. Utilizando un programa de elementos finitos, se ha calculado el tamaño de sus vigas, teniendo en cuenta la masa de los tractores en que puede ser instalada, para garantizar un resultado positivo de los ensayos del Código 6. En las distintas pruebas realizadas se analizaron los tiempos de activación y despliegue de la estructura, comprobándose que en el caso de dos airbag en el interior del E2D-ROPS, y al alcanzar una inclinación de 60º, el sistema se desplegaba y bloqueaba en su posición operativa en 102 ms, mientras que si sólo se activaba uno, este tiempo se incrementaba hasta los 312 ms, tiempo muy inferior al considerado necesario para un vuelco de estas características, que es de 750 ms, por lo que se evidencia que el sistema funciona de forma apropiada. In this research an automatically deployable front-mounted ROPS (Roll Over Protection Structure) for narrow tractors, using airbag inflators able to increase simultaneously the height and the upper width of the ROPS, was designed, manufactured and tested. The name given to this ROPS is Ejectable in Two Dimensions ROPS (E2D-ROPS). It has been possible to check that double change of the ROPS geometry reduces continuous rolling risk, increases the safe zone in a lateral direction; besides, it allows the reduction of the ROPS height, the bending moments at critical sections and the ROPS beams sections. Using a Finite Elements computer program, the necessary sections for E2D-ROPS to be mounted in two tractor models, ensuring a positive result of code 6 tests, were calculated using different reference masses. Deployment and lockage time for the different ROPS have been measured and evaluated. It has been checked that, using two airbag inflators, it has been possible to deploy and lock the E2D-ROPS in 102 ms, when its inclination angle reached 60º whilst using only one inflator this deployment and lockage time was 312 ms. In both cases, the time is shorter than the overturn time, which is about 750 ms and, therefore, the system works correctly.