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macchine agricole
Dossier
progettare
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novembre
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dicembre
2015
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luppo di metodi per la progettazione
di strutture Rops va inoltre rilevato
come siano poco numerosi i con-
tributi provenienti dal mondo della
ricerca. Dalla letteratura scientifica
nazionale e internazionale emergo-
no infatti per lo più pubblicazioni
antecedenti al 2002.
Studio della cabina
Finalità del presente elaborato è
la definizione di una metodologia
atta a simulare, attraverso il meto-
do degli elementi finiti, la prova di
omologazione statica di strutture
Rops di tipo cabina per trattrici agri-
cole di grandi dimensioni (~300 CV)
secondo i codici Oecd. Il modello
è stato validato attraverso prove
sperimentali full scale. La cabina
oggetto del presente articolo è il
modello Same Deutz - Fahr GC8,
omologata per trattori aventi massa
fino a 9.000 kg.
La parte strutturale è costituita in-
nanzitutto da una serie di lamiere
riproducenti la base della cabina
stessa.
Il resto della cabina è costituito da
una serie di profilati metallici aven-
ti la funzione di realizzare la gabbia
metallica protettiva all’interno del-
la quale il conducente può trovare
riparo in caso di ribaltamento della
trattrice. Tali profilati, rinforzati
attraverso l’impiego di altri profi-
lati e di piastre di supporto, sono
uniti tra loro da una serie di nodi
realizzati attraverso delle fusioni
in acciaio. La continuità tra i vari
elementi è garantita da una serie di
saldature continue e a tratti.
Il fissaggio della cabina al telaio
della trattrice è realizzato in quat-
tro punti, due anteriori e due poste-
riori, tramite appositi organi dotati
di un elemento elastico, denomi-
nati
silentblock
, aventi anche la
funzione di smorzare le vibrazioni.
La prova di omologazione
Il riferimento per quanto riguarda
l’omologazione di questa tipologia
di strutture di protezione è il codi-
ce 4 Oecd. Questo prevede che la
cabina venga sottoposta all’azio-
ne di alcuni martinetti idraulici (v
≤5mm/s) che secondo una precisa
sequenza devono agire in alcuni
punti ben definiti della cabina, de-
formandola in modo permanente.
Per quanto riguarda il carico lon-
gitudinale, l’attuatore agisce nel
piano orizzontale; la struttura deve
assorbire una quantità di energia
funzione della massa della trattri-
ce. Il carico verticale posteriore: la
struttura deve sopportare per 5 s
una forza stabilita dal codice in fun-
zione della massa della trattrice.
Il carico laterale: la struttura deve
assorbire una quantità di energia
di deformazione stabilita dal co-
dice in funzione della massa della
trattrice. Infine, il carico verticale
anteriore: la struttura deve sop-
portare per 5 s una forza stabilita
dal codice in funzione della massa
della trattrice. In tutte le fasi di
carico è richiesto il rispetto della
clearance zone, un volume di sicu-
rezza interno alla struttura che si
ricava in funzione della posizione
del sedile e del volante e che non
deve mai essere invasa dalla strut-
tura di sicurezza, né tantomeno
essere lasciata priva di protezione
da parte della stessa.
Modellazione della struttura
Per la modellazione FEM ad elemen-
ti finiti shell è stato utilizzato il so-
lutore non-lineare MSC.Marc. Come
pre/post-processor è stato adope-
rato invece il software MSC.Patran.
Sono stati eliminati dal modello ge-
ometrico tutti quei componenti che
non rientrano nella struttura di pro-
tezione (pannelli, cruscotto, volan-
te, sedili, vetri…). Infine sono state
eliminate anche le parti geometriche
costituenti i
silentblock
in quanto,
come si vedrà meglio in seguito, il
comportamento di tali componenti
verrà simulato attraverso apposi-
Per la modellazione FEM agli elementi finiti sono
stati utilizzati il software MSC.Marc e MSC.Patran.
Definizione dei vincoli e dei carichi.
Prova di omologazione della cabina per trattrice.