100 ton to masa trudna do wyobrażenia. Przeciętny wieloryb błękitny jest tak ciężki, że mało kto widział go w całości. W porządku, typowa lokomotywa spalinowa waży nieco poniżej 80 ton, a w pełni załadowana ciężarówka porusza się po drogach z masą 40 ton.
W sektorze maszyn budowlanych konstruktorzy mogą się tylko nieznacznie uśmiechać na takie rozważania. Niezależnie od tego, czy chodzi o żurawie samojezdne, czy - jak w tym przykładzie - o maszynę do wiercenia i układania rur, produkowaną przez specjalizującą się w tej dziedzinie firmę Heinz Petry Maschinenbau z Edewecht w Niemczech, duże ciężary maszyn nie są wcale rzadkością. Aby zaprojektować, a nawet przetestować przestrzeń roboczą dla operatora maszyny o masie 100 ton, konieczne jest staranne rozważenie przez producenta i dostawcę usług testowych.
Przede wszystkim, nie ma prawie żadnej swobody przy planowaniu testów kabiny. Sposób pomiaru przestrzeni roboczej kierowcy lub operatora maszyny jest określony w obowiązującej na całym świecie normie ISO 3164. Krótko mówiąc, w tym przypadku manekin jest definiowany wokół punktu bazowego siedzenia (SIP), który nawet w przypadku deformacji urządzenia ochronnego może się ugiąć, tzn. zostać przechylony, maksymalnie o 15°.
W tym przypadku SIP stanowi geometryczny punkt odniesienia, który wynika z punktu przecięcia osi górnej części ciała i osi uda na płaszczyźnie pionowej przechodzącej przez linię środkową siedzenia. To samo dotyczy badania zabezpieczenia przed spadającymi przedmiotami (Falling Object Protective Structure, w skrócie FOPS) oraz zabezpieczenia przed przewróceniem (Roll Over Protective Structure, w skrócie ROPS). Normy ISO 3449 i 3471 określają, w jaki sposób należy przeprowadzić odpowiednie badanie i jakie minimalne siły lub energię musi przyjąć konstrukcja zabezpieczająca.
Podczas planowania badania uwzględnia się również ocenę zagrożeń ze strony producenta. Na przykład w przypadku badań FOPS należy określić, czy ochrona przed mniejszymi przedmiotami, np. cegłami, małymi bryłami betonu lub narzędziami ręcznymi, jest wystarczająca, czy też - jak w przypadku ciężkich maszyn budowlanych i leśnych - należy zapewnić ochronę przed dużymi obciążeniami spowodowanymi przez głazy lub drzewa.
W przypadku testów ROPS musi być zapewniona przynajmniej ochrona kierowcy zabezpieczonego pasem, jeżeli maszyna przewróci się o 360° przy prędkości 0-16 km/h na twardej powierzchni o maksymalnym nachyleniu 30° w kierunku toczenia. Należy przy tym pamiętać, że z reguły sprawdzane są również połączenia mechaniczne, łożyska lub połączenia śrubowe między samą maszyną a kabiną, zgodnie z wymienionymi przepisami.
W konkretnym przypadku kabiny 100-tonowej maszyny do układania rur i wiercenia marki Petry, na której podwoziu zamontowana jest długa koparka do wbijania żelbetowych pali fundamentowych, ocena zagrożeń przeprowadzona przez producenta w porozumieniu z inżynierami testowymi niemieckiego DLG wykazała, że: przewrócenie się maszyny o 360° jest bardzo mało prawdopodobne, zaś w przypadku przewrócenia się lub przechylenia maszyny bezpieczniejsze dla kierowcy jest, jeżeli maszyna porusza się dalej bez kierowcy i jego ochronnej konstrukcji kabiny.
Dodatkowym utrudnieniem byłoby to, że trudno byłoby zaprojektować stabilne połączenie między ramą a kabiną. Wymiary śrub i kształtowników łożysk oporowych musiałyby być o wiele za duże. Kabina została więc zaprojektowana jako kabina odrywana, dlatego też badanie przeprowadzono zgodnie z wariantami określonymi w normie europejskiej EN-474 część 1, dodatek D.
W opisywanym przypadku konstrukcja kabiny musiała wytrzymać obciążenie pionowe równe w przybliżeniu podwójnej masie maszyny wynoszącej 100 ton. Siła ta, wynosząca około 2000 kN, jest również w przybliżeniu równa maksymalnemu obciążeniu, jakie stanowisko testowe kabiny w Centrum Testowym DLG w Groß-Umstadt (Niemcy) może przyłożyć w kierunku pionowym. Do tego dochodzi około 1500 kN (w przybliżeniu równe 150 t), którymi można obciążyć kabinę poziomo, tj. w kierunku wzdłużnym lub poprzecznym.
Nawet jeśli Centrum Testowe DLG jest jedynym laboratorium badawczym w 26 krajach członkowskich OECD, które posiada tak wydajne stanowisko badawcze, 100 ton masy roboczej maszyny nie jest niczym nadzwyczajnym dla inżynierów testujących z DLG. Przynajmniej nie muszą oni jednak korzystać ze specjalnych stanowisk do testowania maszyn kolejowych itp., które przed testem musiałyby zostać kosztownie przebudowane na maszyny budowlane.
Tak jest w przypadku innych firm świadczących usługi testowe, które są również wyznaczone jako służby techniczne przez niemiecki Federalny Urząd ds. Pojazdów i Transportu (KBA) i posiadają certyfikat laboratorium testowego zgodnie z ISO 17025. W Groß-Umstadt również specjalni klienci, jak Heinz Petry Maschinenbau, korzystają z doświadczenia zdobytego podczas ok. 200 testów ROPS i FOPS rocznie. Około 1/3 z tych badań dotyczy kabin ciągników rolniczych, a 2/3 maszyn budowlanych, wózków widłowych i maszyn specjalistycznych do pracy pod ziemią. Kabiny te nie tylko spełniają wymagania dotyczące bezpieczeństwa kierowcy, ale również uwzględniają fizyczne ograniczenia konstrukcyjne.
Dzięki różnorodnym możliwościom symulowania skutków wielu możliwych do wyobrażenia wypadków i ustalania na ich podstawie wymagań dla konstrukcji kabiny maszyny, aktualne normy testowe zapewniają wysoki poziom bezpieczeństwa kierowcy. I wreszcie, co nie mniej ważne, z tego powodu liczba wypadków śmiertelnych znacznie się dziś zmniejszyła w porównaniu z przeszłością.
Mimo to należy pamiętać, że podczas symulacji i praktycznych testów FOPS i ROPS nie jest możliwe odtworzenie każdej ewentualności, dlatego nie ma czegoś takiego jak stuprocentowe bezpieczeństwo. Dotyczy to w szczególności ekstremalnych sił powstających podczas szczególnie poważnych wypadków, np. w przypadku wielokrotnego dachowania.
Kosiarki bijakowe Tehnos w wersji Profi
Hyster zapowiada nową serię wózków widłowych
Chcesz dowiedzieć się więcej? Czytaj aktualności techniki budowlanej - zamów:
Bezpłatny egzemplarz Prenumeratę
