自20世纪90年代以来，据有关专家估算，全世界各种施工作业场所约有65%～70%的土石方工作量是由挖掘机来完成的，因此，液压挖掘机在各种工程建设领域，特别是在基础设施建设中得到广泛的应用。随着国际上对土方机械安全性能的重视，加装液压挖掘机司机防护装置已成为许多国家强制性的安全要求，国产挖掘机若想进入欧美等发达国家市场，也应加装满足该标准要求的司机防护装置。液压挖掘机司机防护装置作为司机最重要的安全部件是用来向液压挖掘机的司机提供合理的保护，以抵挡来自前面或上面的例如岩石、碎片或其他物体穿透司机位置，该装置由顶防护装置 和前防护装置 两部分构成。同时该标准的制定也为挖掘机司机防护装置制造企业的设计人员在设计和改进液压挖掘机司机防护装置性能方面提供一定的可靠性依据。
1 液压挖掘机司机防护装置标准的发展与对应关系
1.1 国际标准
液压挖掘机司机防护装置国际标准为ISO 10262:1998《土方机械 液压挖掘机 司机防护装置的试验室试验和性能要求》，该标准归口ISO/TC 127《土方机械标准化技术委员会》中SC2《安全要求和人的因素》分技术委员会。
1.2 我国标准情况
我国液压挖掘机司机防护装置标准为GB/T 19932—2005《土方机械 液压挖掘机 司机防护装置的试验室试验和性能要求》，该标准归口工程机械标准化技术委员会（挂靠单位为天津工程机械研究院），该标委会成立于1994年7月，其对口国际标委会是土方机械标准化技术委员会（ISO/TC 127）。
该标准为修改采用ISO 10262:1998，与国际标准存在的差异有：
a）对规范性引用文件：ISO 10262:1998中引用了两个将要出版的ISO标准（ISO 898-1《紧固件机械性能 螺栓、螺钉和螺柱》和ISO 7135《土方机械 液压挖掘机术语和商业规范》），现本标准的引用改为采用国际标准现行版本的我国国家标准：GB/T 3098.1—2000《紧固件机械性能 螺栓、螺钉和螺柱》（idt ISO 898-1:1999）和GB/T 6572.1—1987《液压挖掘机 术语》（eqv ISO 7135:1993），本标准相应删除了ISO 10262:1998中关于版本说明的脚注1）和脚注2），并且后续的脚注编号重编；
b）删除了ISO 10262:1998中“8.3.2 用英制的那些国家，使用相当等级的螺栓和螺母。”，由于所采用的国际标准8.3中的条编号存在错误，有两个8.3.1的条编号，故在采用中重新编号。
2 国家标准解读
本标准适用于配备司机防护装置的液压挖掘机。
2.1 司机防护装置的试验室试验和性能要求通则
2.1.1 司机位置应根据机器的使用工况，安装以下一种装备来抵御落下的和（或）接近的物体的风险：
——一种对来自落物提供保护的顶防护装置；
——一种对接近前面的物体提供保护的前防护装置；
——一种顶防护装置和前防护装置联合在一起的防护装置。
2.1.2 保护的范围是：
——对接近司机位置前面的物体，前防护装置提供保护的范围应不小于DLV的水平投影；
——对来自司机位置上面范围内的落物，顶防护装置提供保护的范围应不小于DLV的垂直投影。
应评价防护装置抵抗穿入DLV侵害点的性能。典型试件的性能要求（也就是在制造商规范之内）是基于在试验室评价程序下已证明的结构性能。
2.1.3 本标准规定的两种验收基准：
a) 验收基准Ⅰ：机器在公路维修、环境美化以及建筑工地等地作业时，司机防护装置应对小石块、小碎片等及其他类似的小物体提供保护。
b) 验收基准Ⅱ：机器在建筑和拆除工地作业时，司机防护装置应对大石块、大碎片等及其他类似的大物体提供保护。
验收基准Ⅱ不适用于质量等于或小于6000kg的小型挖掘机。
2.1.4 试验条件：
a）测量精度：防护装置挠曲量的测量精度应是最大测量挠曲量的±5%。
b）机器或试验台试验条件：待评定的司机防护装置应该装在机器上，如同在机器实际使用一样。无需整台的机器，但安装司机防护装置部分应与整机机架相同。
如果司机防护装置安装在机器上，应符合下列规定：
——倘若附属装置的位置不干扰防护装置的试验，机器可以安装通常的附属装置；
——所有与地面接触的施工工具均应处在正常的安装位置；
——全部悬挂系统，包括充气轮胎，均应调到工作条件下，可调的悬挂装置应调到“最大刚度”的范围内。
c）全部司机室构件，如窗户、可拆的框板或非结构性的接头均应拆掉，使它们不致增加司机防护装置的强度。
d）要试验的防护装置应是制造商说明书中典型的部件。
2.1.5 司机防护装置试验程序总则
试验程序的目的是测出具有最小的抗穿透性力的顶防护装置和前防护装置的区域。如设计中有窗口、设备用孔或材料表面、厚度有变化时，在DLV 的垂直和水平投影内可选出一个具有最小抗穿透性的部位，落锤位置或静态试验位置应调整到该部位上。另外在顶防护装置或前防护装置盖上如安装有防护作用的设备，在进行落锤试验或静态试验时，应将这些设备或其等效件安装就位。
2.2 顶防护装置的试验及性能要求
2.2.1 顶防护装置的试验
将试验室用的标准落锤小端完全处在DLV垂直投影范围内的顶防护装置上，下落位置应在DLV顶平面区域的垂直投影部分内。如果不是，那就需要两次落锤试验，一个落在顶平面区域内可能的上部的主要结构部件区域内；另一个落在落在顶防护装置距离DLV顶部的最近点以及最大的无支撑区域（也就是不被上部主要结构件所支撑的面积）质心最近的位置，如果DLV的垂直投影被上部主要的结构件分为两个或者更多的部分，以上的要求应适应于包含DLV投影最大面积的那个部分，见图1。同样，在DLV上部顶防护装置不同的区域上采用其他的材料或不同的厚度时，每块面积应依次进行落锤试验。而且这些试验必须在同一个顶防护装置上完成。
标号：
1——A-B-C的形心
2——主要结构件
3——落锤
4——DLV的顶平面
注：面积Ⅰ和面积Ⅱ分割顶防护装置上面的DLV的垂直投影面积。面积Ⅰ比面积Ⅱ大。
图1 顶防护装置落锤试验冲击点
按以上规定位置的上方，将落锤垂直提升能产生1365J（验收基准Ⅰ）或11600J（验收基准Ⅱ）能量的高度。释放落锤，使之自由地落到防护装置上。落锤自由落下后，不一定击中精确的位置和（或）按以上规定的方式击中目标，其偏差限值应符合以下规定：
——对于防护装置的验收基准Ⅰ，落锤小头开始应完全地落在半径为100mm的圆内（圆的中心应与以上规定的落锤垂直中心线重合，但是不能落在主要的顶部水平构件上）；
——对于防护装置的验收基准Ⅱ，落锤小头开始应完全地落在半径为200mm的圆内（圆的中心应与以上规定的落锤垂直中心线重合，但是不能落在主要的顶部水平构件上）。
——对于防护装置的验收基准Ⅰ，在落锤与防护装置之间，首先接触的应是落锤小头端的圆角。对于防护装置的验收基准Ⅱ，落锤与防护装置接触的应是落锤小头。
——对于落锤回跳后的冲击位置或方式无限制。
2.2.2 性能要求
顶防护装置的保护特性是通过司机室或保护结构的耐冲击能力来评定。保护结构的任何部位在下列能量基准下的初次或以后的撞击下不得穿入DLV：
a) 验收基准Ⅰ：吸收的能量 1365J；
b) 验收基准Ⅱ：吸收的能量 11600J。
如果顶防护装置被落锤穿透，该防护装置就被认为是试验不合格。
2.3 前防护装置的试验和性能要求
2.3.1 前防护装置的试验
前防护装置的试验可由静态试验或动态试验来完成，其中静态试验为：
专用试验室穿透性试验体的小头端应完全处在DLV水平投影范围内的前防护装置的对面上，并且试验锤小端应位于距离DLV前部最近点和前防护装置上最大的无支撑的表面（也就是没有主要结构件支撑的面积）形心最近的位置（见图2）。且DLV的水平投影若被主要的结构件分为两个或者更多的部分，以上要求应适应于包含紧挨DLV投影最大面积的那个部分（见图2）。试验锤应沿垂直于前防护装置表面的平面推进，变形率是在加载被视为静态的情况下得到的。倘若在载荷作用点上的变形率不大于5mm/s，加载可以认为是静态的。若在载荷作用点处变形增量不大于15mm时，力—变形数值应记录下来。接着持续加载直到前防护装置达到700J（验收基准Ⅰ）或5800J（验收基准Ⅱ）给出的能量要求（见图3中计算能量的方法）。计算能量用到的变形是前防护装置沿着力的作用线的位移。载荷体的作用线应该维持在一个由初始接触点为圆心的半径50mm的圆内。
标号：
1——顶防护装置
2——前防护装置
3——DLV
4——载荷锤
图2 试验体的位置
图3 力—变形曲线
动态试验（可选做）为：
前防护装置可以用对防护装置产生等量能量作用的设备进行动态试验。如果选用该项，下落试验体可以使用顶防护装置试验中的落锤（见图2）。顶防护装置中描述的方法能够用来确定规定所需能量下的下落高度和质量。下落试验的位置应符合静态试验中规定。
2.3.2 前防护装置的性能要求
在试验过程中，前防护装置或司机位置的任何部位在所需的性能基础能量下不得穿入DLV。
a) 验收基准Ⅰ：吸收的能量 700J
b) 验收基准Ⅱ：吸收的能量 5800J
如果前防护装置被试验体穿透，该防护装置就被认为是试验不合格。
2.4 材料要求
除了性能要求外，防护装置的材料要有一定的抗脆裂性。制造商的典型试件中所有的防护装置和装配材料满足必需的韧性。在低温下为了确保结构的完整性，材料选择、设计和焊接条件应该强调高密度和高韧性，也就是结构抵抗脆裂性的能力。
如果材料的说明书和采购确保在随后制造的防护装置的材料具有和试验用典型试件相似的韧性，则防护装置的材料就可以满足试验室-18℃及其以下温度试验的抗脆裂性要求。作为选择，倘若防护装置的所有结构件由满足以下要求的材料制成，在较高温度下此要求通过加载是可以满足的：
——用于结构上的螺栓应符合GB/T 3098.1《紧固件机械性能 螺栓、螺钉和螺柱》中的8.8级、9.8级或10.9级；螺母应符合GB/T 3098.2《紧固件机械性能 螺母 粗牙螺纹》中的8级或10级。
——防护装置的结构件和装在机器防护装置上的安装件应是钢制品，并应满足或超过表1规定的V形缺口摆锤冲击（CVN）的强度。试件应是纵向取样，在焊接成防护装置之前从带材、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）。
注：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。
表1 V形缺口摆锤最小冲击韧度
试件尺寸/mm | -30℃时吸收功率a/J | 试件尺寸/mm | -30℃时吸收功率a/J |
10×10b
10×9
10×8
10×7.5b
10×7
10×6.7 | 11.0 10.0 9.5 9.5 9.0 8.5 | 10×6
10×5b
10×4
10×3.3
10×3
10×2.5b | 8.0
7.5
7.0
6.0
6.0
5.5 |
a 另外一种能量要求也可以在－20℃以下，－20℃时的吸收功应是－30℃规定值的2.5倍。其他影响吸收功的因素有轧制的方向、屈服强度、纹理方向和焊接等。这些都是与钢材的选择有关。
b 为优先选用尺寸，试件尺寸不得小于材料允许的最大优先尺寸。 |
非钢材制成的结构件应具有相同的低温冲击性能。
——最大含碳量为0.2%、厚度小于2.5mm的钢材被视为满足V形缺口摆锤要求。
3 我国土方机械司机保护结构标准情况
目前关于我国土方机械司机保护结构标准约有：GB/T17771—1999《土方机械 落物保护结构实验室试验和性能要求》、GB/T17772—1999《土方机械 保护结构的实验室鉴定 挠曲极限量的规定》、GB/T17922—1999《土方机械 翻车保护结构试验室试验和性能要求》和GB/T19930—2005《土方机械 小型挖掘机 倾翻保护结构的试验室试验和性能要求》等。
4 结论
GB/T 19932—2005《土方机械 液压挖掘机 司机防护装置的试验室试验和性能要求》的发布与实施使得液压挖掘机司机防护装置的试验更加科学合理，更加具有可操作性，得出的结论也更全面、准确。该标准除了本文1.2节中介绍的差异外，其余均与国际标准的内容相统一，所以我们要加强对该标准的理解与应用，为我国液压挖掘机产品更好的走向国际市场奠定良好的基础。
