ISO 12117-2:2008
(Main)Earth-moving machinery — Laboratory tests and performance requirements for protective structures of excavators — Part 2: Roll-over protective structures (ROPS) for excavators of over 6 t
Earth-moving machinery — Laboratory tests and performance requirements for protective structures of excavators — Part 2: Roll-over protective structures (ROPS) for excavators of over 6 t
ISO 12117-2:2008 establishes a consistent and reproducible means of evaluating the load-carrying characteristics of roll-over protective structures (ROPS) for excavators under static loading, and prescribes performance requirements of a representative specimen under such loading. ROPS are to be used where the risk of roll-over exists. ISO 12117-2:2008 applies to ROPS of hydraulic excavators as defined in ISO 6165 with a mass of over 6 t and less than 50 t. It also applies to ROPS for excavator-based or derivated excavators used in object or material handling, demolition or with attachments such as in log-handling and forestry applications. It does not apply to excavators with elevating cab risers.
Engins de terrassement — Essais de laboratoire et exigences de performance des structures de protection des pelles — Partie 2: Structures de protection au retournement (ROPS) pour pelles de terrassement de plus de 6 t
L'ISO 12117-2:2008 établit un moyen uniforme et reproductible pour évaluer les caractéristiques de charge des structures de protection au retournement (ROPS) pour les pelles sous charges statiques et spécifie les critères de performance d'un échantillon représentatif dans ces conditions de charge. L'ISO 12117-2:2008 s'applique aux ROPS des pelles hydrauliques, telles que définies dans l'ISO 6165, dont la masse est supérieure à 6 t et inférieure à 50 t. Elle s'applique également aux ROPS pour pelles de base ou pelles dérivées utilisées pour la manutention d'objets, la démolition ou avec des accessoires tels que manutention de grumes et applications forestières.Elle ne s'applique pas aux pelles équipées d'un rehausseur de cabine.
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 12117-2
First edition
2008-12-01
Earth-moving machinery — Laboratory
tests and performance requirements for
protective structures of excavators —
Part 2:
Roll-over protective structures (ROPS) for
excavators of over 6 t
Engins de terrassement — Essais de laboratoire et exigences de
performance des structures de protection des pelles —
Partie 2: Structures de protection au retournement (ROPS) pour pelles
de terrassement de plus de 6 t
Reference number
©
ISO 2008
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Contents Page
Foreword. iv
Introduction . v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions. 2
4 Symbols and abbreviated terms . 6
5 Test method and facilities. 12
6 Test loading procedure . 14
7 Material temperature criteria . 18
8 Acceptance criteria. 19
9 Labelling of the ROPS . 23
10 Reported results . 24
11 Operator's manual . 24
Annex A (normative) Test report for ROPS conforming to ISO 12117-2 . 25
Annex B (informative) Design changes, physical testing and alterations . 28
Annex C (informative) Rationale — ROPS performance requirements . 29
Bibliography . 32
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 12117-2 was prepared by Technical Committee ISO/TC 127, Earth-moving machinery, Subcommittee
SC 2, Safety, ergonomics and general requirements.
ISO 12117 consists of the following parts, under the general title Earth-moving machinery — Laboratory tests
and performance requirements for protective structures of excavators:
⎯ Part 1: Tip over protective structures (TOPS) for compact excavators
⎯ Part 2: Roll-over protective structures (ROPS) for excavators of over 6 t
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Introduction
It was long thought that hydraulic excavators did not overturn as easily as other earth-moving machines
because their large attachments support the machine bodies once they start inclining. However, in some
regions of the world, accident data have shown a need for roll-over protection of hydraulic excavators.
Standardization was thus needed.
This part of ISO 12117 provides a test method for roll-over protective structures (ROPS) for hydraulic
excavators of over 6 t used in earth-moving. Unlike the machines covered by ISO 3471, hydraulic excavators
feature large attachments which affect the required performance capability of the ROPS. Therefore, the test
method and criteria required for hydraulic excavators are different from those needed for the other earth-
moving machines.
It is also applicable to hydraulic excavators used in forestry applications. The criteria of ROPS for hydraulic
excavators, used in forestry, with cab riser, have been included for information.
INTERNATIONAL STANDARD ISO 12117-2:2008(E)
Earth-moving machinery — Laboratory tests and performance
requirements for protective structures of excavators —
Part 2:
Roll-over protective structures (ROPS) for excavators of over
6 t
1 Scope
This part of ISO 12117 establishes a consistent and reproducible means of evaluating the load-carrying
characteristics of roll-over protective structures (ROPS) for excavators under static loading, and prescribes
performance requirements of a representative specimen under such loading.
It applies to ROPS of hydraulic excavators as defined in ISO 6165 with a mass of over 6 t and less than 50 t.
ROPS will ensure minimum crush protection space for a seat-belted operator when the machine rolls 360°
about longitudinal axis of its revolving frames without losing contact with a hard clay slope of less than 30°.
ROPS is to be applied where the risk of roll-over exists.
It also applies to ROPS for excavator-based or derivated excavators used in object or material handling,
demolition or with attachments such as magnets, clamshell, grab or multi-claw grab.
It does not apply to excavators with elevating cab risers.
NOTE This part of ISO 12117 is intended to be applied to excavators having a gross operating mass up to 50 000 kg
due to the limitation of the experimental and statistical data set used to derive acceptance criteria. This does not preclude
the possibility of applying the procedure described in this part of ISO 12117 to excavators having larger or smaller masses,
with the exclusion of excavators specially designed for mining application, where the requirements may lead to impractical
design.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 3164, Earth-moving machinery — Laboratory evaluations of protective structures — Specifications for
deflection-limiting volume
ISO 5353, Earth-moving machinery, and tractors and machinery for agriculture and forestry — Seat index
point
ISO 6165, Earth-moving machinery — Basic types — Identification and terms and definitions
ISO 9248, Earth-moving machinery — Units for dimensions, performance and capacities, and their
measurement accuracies
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
3.1
attachment
assembly of components that can be mounted onto the base machine or equipment for specific use
[ISO 6016:—, definition 3.1.4]
3.2
bedplate
substantially rigid part of the test fixtures to which the machine frame is attached for the purpose of the test
3.3
boundary plane
BP
plane defined as the vertical projected planes of the back, side and knee area of the DLV
NOTE The boundary plane is used to determine the load application zone.
3.4
boundary simulated ground plane
BSGP
plane, defined by structurally stiff points on the machine, that can provide additional protection for the operator
during impact with the ground during a machine roll-over
NOTE For verification of stiff points, see 6.1.5.
3.5
cab riser
any spacer that increases the height of the seat index point (SIP), as defined in ISO 5353, greater than
250 mm relative to normal configuration
3.6
deflection-limiting volume
DLV
orthogonal approximation of a large, seated male operator wearing normal clothing and a protective helmet
NOTE Adapted from ISO 3164:1995, definition 3.1.
3.7
deflection of ROPS
deflection
movement of the ROPS, mounting system and frame section, as measured at the load application point,
excluding the effect of any movement of the test fixture(s)
3.8
equipment
set of components mounted onto the base machine that allows an attachment to perform the primary design
function of the machine
3.9
ground reference plane
GRP
pre-established plane representing a hard, flat surface on which the machine might come to rest
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3.10
lateral boundary simulated ground plane
LBSGP
plane defined by the machine LH (left-hand) side three stiff portions (e.g. boom side highest portion, machine
cab supporting frame LH front-most portion, counterweight LH side upper portion), when the machine comes
to rest on its side, with the machine equipment and attachment at minimum boom height as specified by the
manufacturer, and at maximum reach at GRP position
See Figure 1.
NOTE LBSGP contains three stiff points, for example, the LH counterweight edge, the LH highest point of boom
when equipment and attachment are in the position of maximum reach above ground, and the LH front part of the
deckframe.
a) LBSGP
b) Minimum boom height
Key
h minimum boom height
r maximum reach on the ground
GRP ground reference plane
Figure 1 — Lateral boundary simulated ground plane (LBSGP)
3.11
lateral simulated ground plane
LSGP
plane defined where the machine comes to rest on its side
See Figure 2.
NOTE 1 This plane is pre-established by rotating a vertical plane parallel to the machine's longitudinal centreline,
creating a new plane passing through the outermost point of the upper ROPS structural member, to which the lateral load
is applied, and a second lower point on the machine.
NOTE 2 Each of the two hard points, noted as a and e in Figure 2, are capable of supporting one half of the machine
mass.
NOTE 3 The LSGP is established on an unloaded ROPS and moves with the ROPS member to which the load is
applied while maintaining its pre-established angle with respect to the vertical.
NOTE 4 The LSGP applies to conditions where the machine comes to rest on two hard points. If a third hard point is to
be considered, then LBSGP can be applicable.
Key
1 upper ROPS frame member to which the lateral load is applied
a
Outermost point from the end view of frame member.
b
Vertical line through the outermost point from the end view of frame member.
c
Vertical plane parallel to the machine longitudinal centreline through line b.
d
LSGP.
e
Certain high rigidity portion of a machine used to establish LSGP.
Figure 2 — Lateral simulated ground plane (LSGP)
3.12
load application point
LAP
point on the ROPS structure at which the test load force, F, is applied
3.13
load distribution device
LDD
device used to prevent localized penetration of the ROPS members at the load application point
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3.14
one- or two-post ROPS
one- or two-post ROPS formed or fabricated having cantilevered load-carrying structural member(s)
3.15
operating mass
OM
mass of the base machine, with equipment and empty attachment in the most usual configuration as specified
by the manufacturer, and with the operator (75 kg), full fuel tank and all fluid systems (i.e. hydraulic oil,
transmission oil, engine oil, engine coolant) at the levels specified by the manufacturer and, when applicable,
with sprinkler water tank(s) half-full
NOTE 1 The mass of an operator is not included for non-riding machines.
NOTE 2 Ballast mass at delivery can be included if specified by the manufacturer.
[ISO 6016:—, definition 3.2.1]
NOTE 3 Soil, mud, rocks, branches, debris, etc. that commonly adhere to, or lie on, the machine in use are not
considered part of the mass of any machine. Material dug, carried or handled in any manner is not considered part of the
machine mass in determining test requirements.
3.16
operator protective guards
OPG
system consisting of a top guard and a front guard to provide object protection to the operator station of the
excavator
NOTE Adapted from ISO 10262:1998, definition 3.1.
3.17
representative specimen
ROPS, mounting hardware and machine frame (complete or partial) used for test purposes that is within the
range of material and manufacturing variances designated to the manufacturer's production specifications
NOTE The intent is that all the ROPS manufactured to these specifications are capable of meeting or exceeding the
stated levels of performance.
3.18
rollbar ROPS
one- or two-post ROPS without FOPS or any cantilevered load-carrying structural members
[ISO 3471]
3.19
roll-over protective structure
ROPS
system of mainly metallic structural members whose primary purpose is to provide a seated operator, held by
a seat restraint system, with reasonable protection in the event of a machine overturning (roll-over)
NOTE Structural members include any subframe, bracket, mounting, socket, bolt, pin, suspension, flexible shock
absorber used to secure the system to the revolving frame, but exclude mounting provisions that are integral to the
revolving frame.
3.20
ROPS structural member
member designed to withstand applied force or absorb energy
EXAMPLE Sub-frame, bracket, mounting, socket, bolt, pin, suspension, flexible shock absorber.
3.21
seat belt system
seat belt assembly with anchorages
NOTE Adapted from ISO 6683:2005, definition 3.3.
3.22
socket
S
device that reduces restriction point loading of the load distribution device (LDD)
3.23
stiff point
point on a rigid structural member which has adequate strength to support the induced loads during a roll-over
resulting in predictable deformation
NOTE Stiff points are established in the following manner:
a) a load perpendicular to the BSGP is applied at each point equivalent to the standard machine mass;
b) deflection is measured at each stiff point to establish a modified BSGP (deflection measured at each point represents
penetration of members into the ground plus deformation of members themselves — this procedure can be
calculated);
c) all physical tests are done using the BSGP established in the above manner.
3.24
revolving frame
structural member(s) of the machine to which the ROPS is permanently attached during normal operation
NOTE For the purposes of this part of ISO 12117, all bolt-on and normally detachable components are permitted to
be removed from the machinery frame. This frame need only constitute a replication of the machine frame, as it attaches
to the top of the revolving bearing.
3.25
vertical boundary simulated ground plane
VBSGP
top plane established by the upper ROPS members for a machine coming to rest upside down
NOTE 1 The plane is also defined by machine upper stiff portions (e.g. the boom top portion and the counterweight top
portion) when it comes to rest upside down, with the machine equipment and attachment at minimum boom height, as
specified by the manufacturer, and at maximum reach at GRP position.
NOTE 2 VBSGP contains three stiff points, for example, the highest point(s) of the boom when equipment and
attachment are in the position of maximum reach above ground, and the rear top line of the counterweight.
3.26
vertical projection of the DLV
area formed by the vertical projection of the outside corners of the DLV excluding the foot section
4 Symbols and abbreviated terms
For the purposes of this document, the following symbols apply.
U energy, expressed in joules, absorbed by the structure, related to the machine mass
F force, expressed in newtons
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M maximum operating mass of the machine according to the manufacturer's specifications, expressed in
kilograms, including attachments in operating condition with tools and the ROPS
L length of the ROPS, expressed in millimetres, defined as follows:
a) for a one- or two-post ROPS, L is defined at the top of the ROPS, from the outside face of the ROPS
post(s) to the far end of the farthest cantilevered load-carrying members (see Figure 3).
Key
E vertical midpoint of the upper ROPS structural member
F load force
H height of the upper ROPS structural member
L length of ROPS
W width of ROPS
LDD load distribution device
LAP load application point
BP boundary planes of DLV
S socket
The LDD may extend beyond the dimension, H.
Figure 3 — Two-post ROPS lateral load application point
b) for multiple-post rectangular shaped ROPS, L is the greatest total longitudinal distance between the
outsides of the front and rear posts (see Figure 4).
NOTE It is not necessary for the ROPS structural members to cover the complete vertical projection of the DLV.
c) for ROPS with curved structural members, L is defined by the intersection plane of the tangent point at
the midpoint of the curved segment of the front and rear members (see Figures 5 and 6).
d) For a rollbar ROPS, L does not apply.
e) For ROPS with shaped structural members, L is defined as shown in Figure 5 c):
⎯ H is defined as three times the height (vertical width) of the top member,
⎯ define the horizontal plane lowered by H from the uppermost point of said top member, then
⎯ define the ends of L by its intersections of the front and rear members.
Key
BP boundary planes of the DLV
E vertical midpoint of the upper ROPS structural member
F load force
L [W] length or width of the ROPS
LDD load distribution device
S socket
NOTE See Figure 3 for an example of details of the LAP and LDD. Two sockets are shown in this example to
illustrate that more than one socket may be used simultaneously to apply the required force. Equal levels of force must be
applied so as to not restrict rotation of the ROPS during loading.
Figure 4 — Four-post ROPS lateral load application point
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a) Example of curved structural member (curved post) showing L or W and H dimensioning
b) Example of curved structural member (curved post) showing load application
c) Example of shaped structural member showing H and L or W, and dimensioning
Figure 5 (continued)
d) Example of shaped structural member showing load application
Key
A angle bisector of two tangent lines (B and C)
B tangent line parallel to D on the outer surface of the curved ROPS structural member
C projection of the top surface of the upper ROPS structural member
D straight line intersecting the ends of the curved ROPS structural member with mating members
F load force
I intersection of curved surface with flat surface
H height of load application zone
LDD load distribution device
L [W] length or width on ROPS for LAP determination
S socket
LAP load application point
Y intersection of a vertical line from LAP to the inner surface of the vertical member
NOTE 1 The angle between A and B is equal to the angle between A and C.
NOTE 2 See Figure 3 for an example of details of the LAP and LDD.
Figure 5 — Example of curved or shaped structural member
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Key
A angle bisector of two tangent lines B and C
B projection of the side surface of the upper (LH and RH) ROPS structural member
C tangent line at midpoint of arc segment of side (LH as shown) ROPS member
L length of ROPS for load point determination
Figure 6 — Another example of curved structural member (plan view)
W width of the ROPS, in millimetres, as follows:
a) for rollbar ROPS, W is to the outermost points of the structural member(s);
b) for a one- or two-post ROPS, W is that portion of the cantilevered load-carrying members (see Figures 1,
4 and 5) that covers at least the vertical projection of the width of the DLV as measured at the top of the
ROPS, from the outside faces of the cantilevered load-carrying members;
c) for all other ROPS, W is the greatest total width between the outsides of the left and right ROPS posts as
measured at the top of the ROPS, from the outside faces of the load-carrying members (see Figure 5);
d) for ROPS with shaped structural members, W is the vertical projection of H with the outer surface of the
structural members, [see Figure 5 c)];
e) for ROPS with curved structural members, W is defined by the intersection of plane A with the outer
surface of the vertical member at X, where plane A is the bisector of the angle formed by the intersection
of planes B and C, plane B is the tangent line at the outer surface parallel to plane D, plane D is the plane
intersecting the intersections of the curved ROPS members with the adjacent members, and plane C is
the projection of the top surface of the upper ROPS structural member. [see Figure 5 a)];
∆ deflection of ROPS, expressed in millimetres;
H height of the load application zone:
a) for a straight member, H is the distance from the top to the bottom of the member as shown in Figure 3;
b) for a curved member, H is the vertical distance from the top of the member to the vertical plane at the end
of L where it intersects the inner surface of the curved member at Y as shown in Figure 5 a);
c) for a shaped member, H is three times the vertical width of the top member as shown in Figure 5 c);
d) for a ROPS consisting of separate structures, H is the height from the lowest point of the upper member
of the lower structural members, within the relative L or W, to the highest portion of the upper structural
members (see Figure 7) — each structure shall fulfil the material requirements of Clause 7.
NOTE H is the full height of the uppermost ROPS structural member(s) referenced to determine the height of the
LDD.
Figure 7 — Height of load application zone of ROPS with separate upper structural members
5 Test method and facilities
5.1 General
The requirements are force resistance in the lateral and vertical directions, and energy absorption in the
lateral and longitudinal directions. There are limitations on deflection of ROPS under lateral, longitudinal and
vertical loadings. The force and energy requirements plus limitations on deflection under these loadings are
intended to ensure that the ROPS will not significantly deform as a result of impact during roll-over.
The evaluation procedure will not necessarily duplicate structural deformations due to a given actual roll.
However, specific requirements are derived from investigations on ROPS that have performed the intended
function in a variety of actual roll-overs, as well as analytical considerations based upon the compatibility of
ROPS with the attachment, equipment and the machine frame to which it is attached. Therefore, it is expected
that minimum crush protection for a seat-belted operator will be ensured under at least the following
conditions:
⎯ a 360° roll about the longitudinal axis of the machine's revolving frame without loss of contact with the
slope;
⎯ with the attachment and equipment as defined by the manufacturer in the test position as defined in 5.4.4;
⎯ on a hard clay surface of 30° maximum slope.
5.2 Instrumentation
Systems used to measure mass, force and deflection shall be in accordance with ISO 9248, except that the
force and deflection measurement capability shall be within ± 5 % of maximum values.
12 © ISO 2008 – All rights reserved
5.3 Test facilities
Fixtures shall be adequate to secure the ROPS/revolving frame assembly with the equipment and
attachments at the maximum reach ground configuration to a bedplate and to apply the required lateral,
longitudinal and vertical loads as determined by the formulas given in Tables 2 and 3.
5.4 ROPS-revolving frame assembly and attachment to bedplate
5.4.1 The ROPS shall be attached to the revolving frame as it would be on an operating machine (see
Figure 8). A complete revolving frame is not required for the evaluation. However, the revolving frame and
mounted ROPS test specimen shall represent the structural configuration of an operating installation. All
normally detachable windows, panels, doors and other non-structural elements shall be removed so that they
do not influence the results of the ROPS evaluation. Non-ROPS elements (e.g. suspension systems and
bearings) with structural attributes that contribute to the performance of the ROPS structure may be included
or simulated.
5.4.2 The ROPS-revolving frame assembly shall be secured to the bedplate so that the members
connecting the assembly and bedplate experience minimal deflection during testing. The ROPS-revolving
frame assembly shall not receive any support from the bedplate, other than that due to the initial attachment.
5.4.3 The test shall be conducted with any machine/ground suspension elements blocked externally so that
they do not contribute to the load-deflection behaviour of the test specimen. Suspension elements used to
attach the ROPS to the machine frame and acting as a load path shall be in place and functioning at the start
of the test.
5.4.4 The equipment and attachment, including actuators such as boom or arm cylinders, shall be at
minimum boom height as specified by the manufacturer at maximum reach at GRP position (see Figure 1).
Equipment, attachments, or other devices (e.g. boom or arm cylinders) that could interfere with the ROPS as it
is being deflected under load shall be included or simulated in the test to determine their effect on the
deformed ROPS structure.
The equipment and attachment may be actual or of equivalent size, stiffness and position.
Key
1 ROPS 4 boom cylinder
2 revolving frame 5 bedplate
3 boom
Figure 8 — Anchorage of revolving frame
6 Test loading procedure
6.1 General
6.1.1 The test loading sequence shall be first lateral, second longitudinal and third vertical. All tests shall be
conducted on the same representative specimen (see Tables 2 and 3 for formulas for the determination of
energy and force requirements). If the load must be stopped and then re-applied for any reason, only the
additional energy summed after reaching the maximum deflection of the first loading may be added to the sum.
6.1.2 All load application points and planes, and the longitudinal centreline shall be identified and marked
on the structure before any loading is applied.
6.1.3 No straightening or repair is permitted during or between loading phases.
6.1.4 A load-distribution device may be used to prevent localized penetration. It shall not impede rotation of
the ROPS.
6.1.5 Loading as specified in 6.2 and/or 6.4 can be terminated upon reaching the LBSGP and/or VBSGP
before the energy or force levels given in Tables 2 and 3 are met. For this condition to be used during a test,
the stiff portion of the machine system must be pre-established. The deflection of the stiff portions shall be
verified as follows:
a) apply a load perpendicular to the LBSGP and/or VBSGP at each point equivalent to the standard
machine mass (considering deflection of stiff points as well as penetration of ROPS beam/pillars into the
ground);
b) measure deflection at each stiff point to establish a modified LBSGP and/or VBSGP;
c) carry out all physical tests using the LBSGP and/or VBSGP established in the above manner.
NOTE The manufacturer has the choice of applying LBSGP and/or VBSGP according to 6.2 and/or 6.4; where not
applied, the verification specified in a) to c) above is not needed.
6.1.6 All structural members that are part of the test, and designed as members to withstand applied force
and/or absorb energy, shall meet the material provisions of Clause 7.
6.2 Lateral loading
6.2.1 The lateral load shall be applied to the upper structural member(s) of the ROPS.
The height of the load distribution device shall be less than or equal to the full height of the uppermost ROPS
structural member(s) (see H in Clause 4).
The load distribution device may be formed to contact the contour of the load application section(s) of the
ROPS.
6.2.2 The load application point shall be dictated by the length, L, and the vertical projections of the front
and rear boundary planes of the DLV. The load application point shall not be within L/3 from the one- or
two-post ROPS structure. Should the L/3 point be between the vertical projection of DLV and the one- or
two-post ROPS structure, the load application point shall be moved away from the structure until it enters the
vertical projection of the DLV (see Figure 3).
The load shall be applied to that side of the ROPS where the centreline of the DLV is the greatest distance
from the machine centreline.
6.2.3 For ROPS with more than two posts, the load application point shall be located between vertical
projections of the front and rear boundary planes of the DLV (see Figure 4).
14 © ISO 2008 – All rights reserved
6.2.4 Where the operator's seat is not located on the revolving frame longitudinal centreline, the lateral
loading shall be applied against the outermost side nearest the seat.
6.2.5 The lateral load shall be applied against the outermost side which is furthest from the equipment and
attachment.
6.2.6 The initial direction of the loading shall be horizontal and perpendicular to a vertical plane through the
revolving frame longitudinal centreline. As loading continues, ROPS/revolving frame deformations may cause
the direction of loading to change; this is permissible.
6.2.7 The rate of deflection shall be such that the loading can be considered static. The rate of load
application can be considered static provided the rate of deflection at the load application point is not greater
than 5 mm/s. Force and deflection at deflection increments no greater than 15 mm, measured at the point of
application of the load, shall be recorded. Loading shall continue until the ROPS has achieved both the force
and energy requirements, or the ROPS load application point has reached the LBSGP as defined by the
machine side stiff portions. See Figure 9 for the method of calculating the energy, U. The deflection used in
calculating U is that of the ROPS along the line of action of the force. Any deflection of members used to
support the load application devices shall not be included in the total deflection.
Energy, U:
∆+FFF F + F
11 1 2 NN−1
U=+∆−∆ + .+∆−∆
() ()
21 NN−1
22 2
Key
F force
∆ deflection
Figure 9 — Force–deflection curve for loading test
6.3 Longitudinal loading for ROPS
6.3.1 After removal of the lateral loading, a longitudinal load from the machine rear side shall be applied to
the upper structural member of ROPS along the longitudinal centreline of the ROPS. The load distribution
device should distribute the load over the width, W, so that it is still possible to continue loading onto the
deformed ROPS (see Figures 5 and 10).
6.3.2 The longitudinal load shall be applied at a location consistent with Figure 10, established prior to
lateral loading.
The load distribution device shall span the whole width (see Figure 10).
6.3.3 The longitudinal load shall be applied at a location consistent with Figure 3, established prior to
loading. The load distribution device shall span the width in cases where there is no rear (front) cross-member
that would be capable of transferring the load without buckling. In all other cases, the device shall not
distribute the load over a length greater than 80 % of the width, W, of the ROPS (see Figure 3).
6.3.4 For all machines the direction of loading (fore or aft) shall be selected to place the severest
requirements on the ROPS/machine frame assembly. The initial direction of loading shall be horizontal,
parallel to the original longitudinal centreline of the machine. Some factors to be considered in deciding the
direction to apply the longitudinal load are
a) the location of the ROPS relative to the DLV and the effect that longitudinal deflection of the ROPS would
have on providing crush protection for the operator,
b) the machine characteristics, e.g. other structural members of the machine that can resist longitudinal
deflection of the ROPS and which can limit direction of the longitudinal component of loading ROPS, and
c) any experience indicating the possibility of longitudinal tipping or the tendency of a particular classification
of machine to skew as it rotates about a longitudinal axis during an actual roll-over.
a) Longitudinal load distribution device where no rear cross-member
exists capable of transferring the load without buckling
Figure 10 (continued)
16 © ISO 2008 – All rights reserved
b) Longitudinal load distribution device in other cases
Key
BP boundary plane
LAP load application point
LDD load distribution device
S socket
LDW width of load distribution device (= width of ROPS where no rear cross-member exists; maximum 0,8 W in other
cases)
W width of ROPS
a
Parallel to longitudinal centreline of machine.
Figure 10 — Longitudinal load distribution device
6.3.5 The longitudinal rear load shall be applied to the upper structural members of the ROPS along the
longitudinal centreline of the ROPS, in order to cover the possibility of a machine roll-over when the machine's
upper structure is in a position of clockwise rotation of between 0° to 90°, in respect of the lower structure. A
longitudinal energy requirement applies (see 6.2.7 for guidance and Clause 8 for acceptance criteria).
6.3.6 The rate of deflection shall be such that the loading may be considered static (see 6.2.7).
This loading is to continue until the ROPS has achieved the longitudinal energy requirement, or the ROPS
deformation reaches the LBSGP/VBSGP as defined by the machine upper stiff portions.
6.4 Vertical loading onto ROPS
6.4.1 After completion of the lateral and longitudinal loading, a vertical load shall be applied to the top of the
ROPS.
6.4.2 For all ROPS, the centre of the vertical load shall be applied in the same vertical plane, perpendicular
to the longitudinal centreline of the ROPS structure, as for the lateral loading according to 6.2, defined on the
structure before deformation.
6.4.3 The load on the ROPS is applied without limitation on the manner of distribution, provided it is applied
symmetrically with the longitudinal centreline (in accordance with the marked application point in 6.1.2) of the
deformed ROPS structure. Figure 11 shows an example of vertical load application.
Key
1 ROPS
2 revolving frame
3 boom
4 boom cylinder
5 bedplate
6 vertical loading fixture
7 vertical loads
Figure 11 — Vertical loading
6.4.4 The rate of deflection shall be such that the loading may be considered static (see 6.2.7).
This loading is to continue until the force level specified in Table 1 has been reached, or the ROPS
deformation reaches the VBSGP as defined by the machine upper stiff portions.
The structure shall support this load for a period of 5 min or until any deformation has ceased, whichever is
shorter.
7 Material temperature criteria
7.1 In addition to the loading requirements, there are material and temperature requirements to ensure that
the ROPS will have meaningful resistance to brittle fracture. This requirement may be met by applying the
static loadings with all structural members at, or below −18 °C provided the materials in subsequently
manufactured ROPS will have toughness characteristics equal to or greater than those in the tested
18 © ISO 2008 – All rights reserved
representative specimen. Alternatively, the requirement may be met by applying the loading at a higher
temperature provided all ROPS structural members are fabricated from materials that meet the mechanical
requirements in 7.2 to 7.4.
7.2 Bolts used structurally should be metric property class 8.8, 9.8 or 10.9, according to ISO 898-1. Nuts
used structurally should be metric property class 8 or 10, according to ISO 898-2.
NOTE 1 In those countries using the inch system, it is important that the bolts and nuts used be of an equivalent grade.
NOTE 2 Use of bolts larger than 10.9 property class or nuts larger than property class 10 can require finer quality
control to avoid brittle and delayed failure.
7.3 Structural members of the ROPS and the mounts which attach the ROPS to the machine frame shall be
made of steels that meet or exceed one of the Charpy V-notch (CVN) impact strengths shown in Table 1 or
meet criteria of 7.4. (The Charpy V-notch evaluation is primarily a quality control check and the indicated
temperature does not directly relate to operating conditions.)
Table 1 — Minimum Charpy V-notch impact strengths
Energy Energy Energy Energy
Specimen size Specimen size
a a a a
at −30 °C at −20 °C at −30 °C at −20 °C
mm J J mm J J
b
10 × 10 11 27,5 10 × 6 8 20
b
10 × 5 7,5 19
10 × 9 10 25
10 × 8 9,5 24 7 17,5
10 × 4
b
6 15
10 × 7,5 9,5 24
10 × 3,3
10 × 7 9 22,5 6 15
10 × 3
b
5,5 14
10 × 6,7 8,5 21
10 × 2,5
a
The energy requirement at − 20 °C is 2,5 times the value specified for − 30 °C. Other factors affect impact energy strength, i.e.
direction of rolling, yield strength, grain orientation and welding. These factors shall be considered when selecting and using a steel.
b
Indicates preferred size. Specimen size shall be no less than the largest preferred size that the material will permit.
Specimens are to be “longitudinal” and taken from flat stock, tubular or structural sections before forming or
welding for use in the ROPS. Specimens from tubular or structural sections shall be taken from the middle of
the side of greatest dimension and shall not include welds (see ISO 148-1).
7.4 The following shall be considered to meet the Charpy V-notch requirements:
a) steel less than 2,5 mm in thickness with a maximum carbon content of 0,20 %;
b) fully killed fine grained steel of 2,5 mm to 4,0 mm thickness, with a maximum carbon content of 0,20 %.
8 Acceptance criteria
8.1 The specific lateral force, energy, longitudinal energy and vertical load-carrying capacity shall be met or
exceeded in the testing of a single representative specimen.
The formulas given in Table 2 shall be used to determine the values for machines without cab riser.
The formulas given in Table 3 can be used to determine the values for machines with fixed cab riser.
The force and energy requirements under lateral loading need not be attainable simultaneously. One may be
significantly exceeded before the other is attained. If the force is attained before the energy, the force may
decrease but shall again attain the required level when the lateral energy requirement is met or exceeded.
The applied loading to the ROPS or cab structure can be terminated upon reaching the LBSGP and/or
VBSGP before the energy or force levels given in Tables 2 and 3 are met.
Table 2 — Formulas for determining energy and force in accordance with this part of
ISO 12117 — Machines without cab riser
1,25
Lateral load energy U (J) 13 000⋅(M/10 000)
s
1,2
Lateral load force F (N) 35 000⋅(M/10 000)
s
1,25
Longitudinal load energy U (J) 4 300⋅(M/10 000)
f
Vertical load force F (N) 12,75M
V
Table 3 — Formulas for determining energy and force — Machines with fixed cab riser
With medium height greater With greater than
With low cab riser less
than 500 mm and up to 1 300 mm high cab
than or equal to 500 mm
1 300 mm cab riser riser (TOPS)
1,25 1,25 1,25
Lateral load energy U (J) 13 000⋅(M/10 000) 13 000⋅(M/10 000) 13 000⋅(M/10 000)
s
1,2 1,2 1,2
Lateral load force F (N) 35 000⋅(M/10 000) 50 000⋅(M/10 000) 50 000⋅(M/10 000)
s
1,25 1,25 1,25
Longitudinal load energy U (J) 4 300⋅(M/10 000) 4 300⋅(M/10 000) 4 300⋅(M/10 000)
f
Vertical load force F (N) 12,75M 19,61M 7M
V
NOTE Roll-over behaviour of excavators with c
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 12117-2
Première édition
2008-12-01
Engins de terrassement — Essais de
laboratoire et exigences de performance
des structures de protection des pelles —
Partie 2:
Structures de protection au retournement
(ROPS) pour pelles de terrassement de
plus de 6 t
Earth-moving machinery — Laboratory tests and performance
requirements for protective structures of excavators —
Part 2: Roll-over protective structures (ROPS) for excavators of over 6 t
Numéro de référence
©
ISO 2008
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Publié en Suisse
ii © ISO 2008 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos. iv
Introduction . v
1 Domaine d'application. 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions. 2
4 Symboles et termes abrégés . 6
5 Méthode et installations d'essai. 12
6 Mode opératoire d'application de la charge d'essai . 14
7 Critères relatifs à la température des matériaux . 20
8 Critères de réception. 21
9 Étiquetage de la ROPS . 24
10 Rapport d'essai . 25
11 Manuel d'utilisation . 25
Annexe A (normative) Rapport d'essai d'une ROPS conformément à l'ISO 12117-2. 26
Annexe B (informative) Changements de conception, essais et altérations . 29
Annexe C (informative) Justificatif — Exigences de performance d'une ROPS. 30
Bibliographie . 33
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 12117-2 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 127, Engins de terrassement, sous-comité
SC 2, Sécurité, ergonomie et exigences de sécurité.
L'ISO 12117 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Earth-moving machinery —
Laboratory tests and performance requirements for protective structures of excavators:
⎯ Partie 1: Structures de protection au basculement (TOPS) pour mini-pelles
⎯ Partie 2: Structures de protection au retournement (ROPS) pour pelles de terrassement de plus de 6 t
iv © ISO 2008 – Tous droits réservés
Introduction
On pense depuis longtemps que les pelles hydrauliques ne se retournent pas facilement comme d'autres
engins de terrassement parce que leurs grands accessoires soutiennent les structures des machines quand
ils commencent à pencher. Cependant, dans certaines parties du monde, les données d'accident ont montré
un besoin pour la protection contre le retournement des pelles hydrauliques. Une normalisation était alors
attendue le plus tôt possible.
Considérant la situation susmentionnée, la présente partie de l'ISO 12117 fournit une méthode d'essai des
structures de protection au retournement (ROPS) pour pelles hydrauliques. À la différence des machines
couvertes par l'ISO 3471, le grand accessoire, qui établit la fonction d'une pelle hydraulique, peut influer
favorablement ou défavorablement sur la capacité de la performance exigée de la ROPS. Pour cette raison,
une méthode d'essai et des critères différents des autres engins de terrassement sont exigés.
Elle traite également des pelles hydrauliques équipées pour une application en sylviculture. Les critères des
ROPS pour pelles hydrauliques avec réhausse de cabine, généralement utilisées dans la sylviculture, sont été
incorporées uniquement à titre informatif.
NORME INTERNATIONALE ISO 12117-2:2008(F)
Engins de terrassement — Essais de laboratoire et exigences
de performance des structures de protection des pelles —
Partie 2:
Structures de protection au retournement (ROPS) pour pelles
de terrassement de plus de 6 t
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 12117 établit un moyen uniforme et reproductible pour évaluer les caractéristiques
de charge des structures de protection au retournement (ROPS) pour les pelles sous charges statiques et
spécifie les critères de performance d'un échantillon représentatif dans ces conditions de charge.
Elle s'applique aux ROPS des pelles hydrauliques, telles que définies dans l'ISO 6165, dont la masse est
supérieure à 6 t et inférieure à 50 t. Les ROPS assurent un espace minimal de protection contre l'écrasement
de l'opérateur ayant attaché sa ceinture de sécurité lorsque la machine se retourne de 360° autour de l'axe
longitudinal du châssis de tourelle sans qu'il y ait perte de contact avec une pente d'argile dure de moins de
30°. Des ROPS doivent être installées lorsqu'un risque de basculement ou de retournement existe.
Elle s'applique également aux ROPS pour pelles de base ou pelles dérivées utilisées pour la manutention
d'objets, la démolition ou avec des accessoires tels que aimants, benne preneuse ou benne preneuse
multi-pinces.
Elle ne s'applique pas aux pelles équipées d'un rehausseur de cabine.
NOTE En raison de la limitation de l'ensemble des données expérimentales et statistiques utilisé pour définir des
critères de réception, la présente partie de l'ISO 12117 est destinée à être appliquée aux pelles ayant une masse totale en
service jusqu'à 50 t. Cela n'exclut pas la possibilité d'appliquer le mode opératoire décrit dans la présente partie de
l'ISO 12117 à des pelles ayant des masses plus ou moins importantes, à l'exclusion des pelles spécialement conçues
pour une application d'exploitation minière pour lesquelles les exigences pourraient conduire à une conception
inapplicable.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 3164, Engins de terrassement — Étude en laboratoire des structures de protection — Spécifications pour
le volume limite de déformation
ISO 5353, Engins de terrassement, et tracteurs et matériels agricoles et forestiers — Point repère du siège
ISO 6165, Engins de terrassement — Principaux types — Identification et termes et définitions
ISO 9248, Engins de terrassement — Unités pour exprimer les dimensions, les performances et les capacités,
et exactitude de leur mesurage
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.
3.1
accessoire
assemblage de composants pouvant être monté sur l'engin de base ou sur l'équipement pour une utilisation
particulière
[ISO 6016:—, définition 3.1.4]
3.2
banc d'essai
partie hautement rigide de la structure d'essai à laquelle le châssis de l'engin est fixé aux fins de l'essai
3.3
plan limite
BP
plan défini comme la projection verticale des plans de la zone arrière, latérale et de la zone des genoux du
DLV
NOTE Le plan limite est utilisé pour déterminer la zone d'application de la charge.
3.4
plan limite fictif du sol
BSGP
plan, défini par des points structuralement rigides sur l'engin, qui peut fournir une protection supplémentaire à
l'opérateur lors d'un impact avec le sol en cas de retournement de l'engin
NOTE La vérification des points rigides est spécifiée en 6.1.5.
3.5
réhausse de cabine
tout séparateur qui augmente la hauteur du point de repère du siège (SIP) de plus de 250 mm par rapport à la
configuration normale
3.6
volume limite de déformation
DLV
approximation orthogonale d'un grand opérateur, assis, de sexe masculin, portant des vêtements normaux et
un casque de protection
NOTE Adapté de l'ISO 3164:1995, définition 3.1.
3.7
déformation de la ROPS
mouvement de la ROPS, du système de montage et de la partie du châssis, mesuré au point d'application de
la charge, en excluant les effets des mouvements du(des) montage(s) d'essai
3.8
équipement
ensemble des organes constitutifs montés sur l'engin de base pour permettre à un accessoire de remplir la
fonction principale pour laquelle il est conçu
3.9
plan de référence au sol
GRP
plan prédéterminé représentant une surface plane et dure sur laquelle peut s'immobiliser l'engin
2 © ISO 2008 – Tous droits réservés
3.10
plan limite fictif latéral du sol
LBSGP
plan défini par trois portions rigides sur le côté gauche de l'engin, par exemple la portion latérale la plus haute
de la flèche, la portion la plus antérieure du côté gauche du châssis supportant la cabine et la portion
supérieure gauche du contrepoids, lorsque l'engin s'immobilise sur le flanc avec ses équipements et
accessoires, avec une hauteur minimale de flèche telle que spécifiée par le constructeur à la portée maximale
au niveau du GRP
Voir Figure 1.
NOTE Le LBSGP contient trois points rigides, par exemple le bord latéral gauche du contrepoids, le point le plus haut
du côté gauche de la flèche, lorsque les équipements et accessoires sont dans la position de portée maximale au-dessus
du sol, et la partie avant du côté gauche du châssis de tourelle.
a) LBSGP
b) Hauteur minimale de la flèche
Légende
h hauteur minimale de la flèche
r portée maximale au sol
GRP plan de référence au sol
Figure 1 — Détermination du plan limite fictif latéral du sol (LBSGP)
3.11
plan fictif latéral du sol
LSGP
plan défini lorsque l'engin est immobilisé sur le flanc
Voir Figure 2.
NOTE 1 Ce plan est préétabli en faisant tourner un plan vertical parallèle à l'axe longitudinal de l'engin, autour d'une
ligne horizontale passant par le point le plus à l'extérieur de l'élément supérieur de la ROPS auquel la charge latérale est
appliquée et un deuxième point sur la machine.
NOTE 2 Chacun de ces deux points, notés a et e à la Figure 2, doit être capable de supporter la moitié de la masse de
l'engin.
NOTE 3 Le LSGP est déterminé sur une ROPS non soumise à une charge et se déplace avec l'élément de la ROPS
sur lequel la charge est appliquée tout en maintenant l'angle préétabli qu'il forme avec la verticale.
NOTE 4 Le LSGP s'applique dans les conditions où l'engin repose sur deux points durs. Si un troisième point doit être
pris en considération, les exigences sur le LBSGP peuvent être applicables.
Légende
1 armature supérieure de la ROPS à laquelle la charge latérale est appliquée
a
Point le plus à l'extérieur de l'armature.
b
Ligne verticale passant par le point le plus à l'extérieur de l'armature.
c
Plan vertical parallèle à l'axe longitudinal de l'engin et comprenant la ligne verticale b.
d
LSGP.
e
Partie de haute résistance de l'engin qui aide à établir le LSGP.
Figure 2 — Détermination du plan fictif latéral du sol (LSGP)
3.12
point d'application de la charge
LAP
point de la structure de la ROPS où est appliquée la charge d'essai, F
3.13
dispositif de répartition de la charge
LDD
dispositif utilisé pour empêcher la pénétration localisée des montants de la ROPS au point d'application de la
charge
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3.14
ROPS à un ou deux montants
ROPS à un ou deux montants pouvant inclure des armatures formées ou assemblées, ayant une (des)
armature(s) porteuse(s) en porte-à-faux
3.15
masse en service
OM
masse de l'engin de base avec équipement et accessoire vide, telle que spécifiée par le constructeur, y
compris l'opérateur (75 kg), le réservoir de carburant et tous les systèmes de lubrification, hydrauliques et de
refroidissement aux niveaux spécifiés par le constructeur
[ISO 6016:—, définition 3.2.1]
NOTE 1 La masse de l'opérateur n'est pas incluse pour les engins à conducteur non porté.
NOTE 2 La masse du ballast à la livraison peut être incluse si le fabricant l'a spécifié.
NOTE 3 La terre, la boue, les pierres, les branches, les débris etc. qui adhèrent ou reposent normalement sur l'engin
en cours d'utilisation ne sont pas considérés comme faisant partie de la masse de l'engin. Les matériaux creusés, portés
ou manipulés d'une façon quelconque, ne sont pas considérés comme faisant partie de la masse de l'engin pour la
détermination des exigences d'essai.
3.16
dispositifs de protection de l'opérateur
OPG
ensemble protégeant le poste de l'opérateur des pelles, constitué d'un protecteur supérieur et d'un protecteur
frontal
NOTE Adapté de l'ISO 10262:1998, définition 3.1.
3.17
échantillon représentatif
ROPS, matériel de montage et châssis d'engin (complet ou partiel) aux fins d'essai, se conformant aux
spécifications du fabricant relatives à la conception pour différentes gammes de matériels et fabrications
NOTE L'objectif est qu'à terme, toutes les ROPS fabriquées suivant ces spécifications satisfassent ou dépassent les
niveaux de performance établis.
3.18
structure de protection au retournement
ROPS
assemblage d'armatures essentiellement métalliques ayant pour rôle principal de fournir à un opérateur assis,
maintenu par un système de retenue, une protection raisonnable en cas de retournement de l'engin
NOTE Les armatures comprennent tous les cadres secondaires, entretoises, éléments de montage, chapes, boulons,
goupilles, suspensions ou amortisseurs souples utilisés pour fixer l'ensemble au châssis de tourelle, mais excluent les
éléments d'assemblage solidaires du châssis de tourelle.
3.19
armature d'une ROPS
armature conçue pour résister à une force appliquée ou pour absorber de l'énergie
NOTE Ceci peut inclure des composants tels que cadres secondaires, entretoises, éléments de montage, chapes,
boulons, goupilles, suspensions ou amortisseurs souples.
3.20
système de retenue
assemblage de ceinture de sécurité avec ancrages
NOTE Adapté de l'ISO 6683:2005, définition 3.3.
3.21
chape
S
dispositif qui réduit la restriction de l'application de la charge au point de charge du dispositif de répartition de
la charge (LDD)
3.22
point rigide
point d'une armature rigide qui a une résistance mécanique adéquate pour supporter les charges induites
pendant un retournement aboutissant à une déformation prévisible
NOTE Les points rigides sont déterminés de la manière suivante:
a) appliquer, au niveau de chaque point et perpendiculairement au BSGP, une charge équivalente à la masse d'un
engin type;
b) mesurer la déformation au niveau de chaque point rigide pour déterminer un BSGP modifié (la déformation mesurée
au niveau de chaque point représente la pénétration des armatures dans le sol plus la déformation des armatures
elles-mêmes, le mode opératoire ci-dessus peut être calculé).
c) Tous les essais physiques doivent être effectués en utilisant le BSGP déterminé de la manière indiquée ci-dessus.
3.23
châssis de tourelle
armature(s) de l'engin sur laquelle (lesquelles) la ROPS est fixée à demeure pendant le fonctionnement
normal
NOTE Dans le cadre de la présente partie de l'ISO 12117, tous les éléments boulonnés ou normalement amovibles
peuvent être démontés du châssis de l'engin. Ce châssis ne doit constituer qu'une réplique du châssis de l'engin tel qu'il
se fixe sur la partie supérieure du palier de la tourelle.
3.24
plan limite fictif vertical du sol
VBSGP
pour un engin qui s'immobilise en position retournée, plan supérieur déterminé par les armatures supérieures
de la ROPS
NOTE 1 Le plan est également défini par les portions rigides supérieures de l'engin, par exemple la portion haute de la
flèche et la portion haute du contrepoids, lorsque l'engin s'immobilise en position sens dessus dessous avec ses
équipements et accessoires, avec une hauteur minimale de flèche telle que spécifiée par le constructeur à la portée
maximale au niveau du GPR.
NOTE 2 Le VBSGP contient trois points rigides, par exemple le ou les points les plus hauts de la flèche lorsque
l'équipement et l'accessoire sont dans la position de portée maximale au-dessus du sol, et la ligne supérieure arrière du
contrepoids.
3.25
projection verticale du DLV
surface formée par la projection verticale des coins opposés du DLV, à l'exclusion de la base de la section
4 Symboles et termes abrégés
Pour les besoins du présent document, les symboles suivants s'appliquent.
U énergie, exprimée en joules, absorbée par la structure et fonction de la masse de l'engin;
F force, exprimée en newtons;
M masse en service maximale de l'engin recommandée par le constructeur, exprimée en kilogrammes;
6 © ISO 2008 – Tous droits réservés
L longueur de la ROPS, exprimée en millimètres, définie comme suit:
a) pour une ROPS à un ou deux montants avec des membrures porteuses en porte-à-faux, la longueur, L,
est définie dans le haut de la ROPS, de la face externe du ou des montants de la ROPS à l'extrémité
externe des armatures porteuses en porte-à-faux les plus distantes (voir Figure 3);
Légende
E point moyen vertical de l'armature supérieure de la ROPS
F charge
H hauteur de l'élément structurel supérieur de la ROPS
L longueur de la ROPS
W largeur de la ROPS
LDD répartiteur de charge
LAP point d'application de la charge
BP plans limites du DLV
S chape
NOTE Le LDD peut s'étendre au-delà de la dimension H.
Figure 3 — Point d'application de la charge latérale sur une ROPS à deux montants
b) pour une ROPS de forme rectangulaire à montants multiples, la longueur, L, est la distance longitudinale
totale la plus grande entre les montants extérieurs avant et arrière (voir Figure 4);
NOTE Il n'est pas nécessaire que les éléments structurels de la ROPS couvrent complètement la projection
verticale du DLV.
c) pour une ROPS à armatures cintrées, la longueur, L, est définie par le plan d'intersection du point
tangentiel au point central de l'arc de la courbe ou de la forme des montants avant et arrière (voir
Figures 5 et 6);
d) pour une ROPS à arceau de sécurité, la longueur, L, ne s'applique pas.
e) Pour une ROPS à armatures profilées, L est définie comme représenté à la Figure 5 c):
⎯ H est définie comme trois fois la hauteur (largeur verticale) de l'armature supérieure,
⎯ définir le plan horizontal abaissé par H depuis le point le plus haut de l'armature supérieure citée,
puis
⎯ définir les extrémités de L pour ses intersections des armatures avant et arrière.
Légende
BP plans limites du DLV
E point moyen vertical de l'armature supérieure de la ROPS
F charge
L ou [W] longueur ou largeur de la ROPS
LDD répartiteur de charge
S chape
NOTE Pour un exemple de détails du LAP et du LDD, voir Figure 3. Deux chapes sont montrées dans cet exemple
pour illustrer que plus d'une chape peut être utilisée simultanément pour appliquer la force. Des niveaux équivalents de la
force doivent être appliqués de façon à ne pas limiter la rotation de la ROPS pendant l'application de la charge.
Figure 4 — Point d'application de la charge latérale sur une ROPS à quatre montants
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a) Exemple d'armature cintrée (montant cintré) montrant les dimensions L ou W, et H
b) Exemple d'armature cintrée (montant cintré) montrant l'application de la charge
c) Exemple d'armature profilée montrant les dimensions de H et L ou W
Figure 5 (suite)
d) Exemple d'armature profilée montrant l'application de la charge
Légende
A bissectrice de l'angle formé par deux tangentes (B et C)
B tangente parallèle à D sur la face externe du montant cintré de la ROPS
C projection de la face supérieure ou de sa tangente à son extrémité sur le montant cintré de la ROPS
D ligne droite coupant les extrémités des montants cintrés de la ROPS avec les armatures d'accouplement
F charge
I intersection de la surface incurvée avec la surface plane
H hauteur de la zone d'application de la charge
LDD répartiteur de charge
L ou [W] longueur ou largeur de la ROPS pour la détermination du point de charge LAP
S chape
LAP point d'application de la charge
Y intersection d'une ligne verticale depuis le LAP vers la surface interne du montant vertical
NOTE 1 L'angle entre A et B est égal à l'angle entre A et C.
NOTE 2 Pour en exemple de détails du LAP et du LDD, voir Figure 3.
Figure 5 — Exemple d'armature cintrée ou profilée
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Légende
A bissectrice de l'angle formé par deux tangentes B et C
B projection de la surface latérale de la ROPS supérieure (LH et RH) de l'armature
C bissectrice de l'angle formé par deux tangentes A et B tangente au point central du segment d'arc de l'armature
latérale (gauche dans le cas représenté) de la ROPS
L longueur de la ROPS pour la détermination du point de charge
Figure 6 — Autre exemple d'armature cintrée (vue en plan)
W largeur de la ROPS, exprimée en millimètres, exprimée comme suit:
a) pour une ROPS à arceau de sécurité, W, est mesurée aux points les plus éloignés de l'(des) armature(s);
b) pour une ROPS à un ou deux montants avec armatures porteuses en porte-à-faux, W, est la portion des
armatures porteuses en porte-à-faux (voir Figures 1, 4 et 5) qui couvre au moins la projection verticale de
la largeur du DLV tel que mesuré dans le haut de la ROPS, à partir des faces externes les plus éloignées
des armatures porteuses en porte-à-faux;
c) pour toutes les autres ROPS, W, est la largeur totale la plus grande entre les extérieurs des montants
gauche et droit de la ROPS, mesurée dans le haut de la ROPS, à partir des faces externes les plus
éloignées des armatures porteuses (voir Figure 5);
d) pour une ROPS avec armatures profilées, W, est la projection verticale de H avec la surface des
armatures. Voir Figure 5 c);
e) pour une ROPS avec armatures cintrées, W, est définie par le plan d'intersection A avec la surface
externe du montant vertical en X. Le plan A est la bissectrice de l'angle formé par l'intersection des
plans B et C. Le plan B est la tangente à la surface externe parallèle au plan D. Le plan D est le plan
coupant les intersections des armatures incurvées de la ROPS avec les armatures adjacentes. Le plan C
est la projection de la surface supérieure de l'arnature supérieure de la ROPS. Voir Figure 5 a);
∆ déformation de la ROPS, exprimée en millimètres;
H hauteur de la zone d'application de la charge:
a) pour une ROPS de forme rectangulaire ou autre forme rectiligne simple, H est la hauteur entre le haut et
le bas de l'armature supérieure de la ROPS, telle que présentée à la Figure 3;
b) pour une ROPS cintrée, H est la hauteur entre le point le plus bas de l'armature supérieure de la ROPS,
compris dans sa longueur L ou sa largeur W, et son point le plus haut à l'intersection de Y [voir
Figure 5 a)];
c) pour une ROPS profilée, H est trois fois la largeur de l'armature supérieure de la ROPS, telle que
représentée à la Figure 5 c);
d) pour une ROPS comportant des structures séparées, H, est la hauteur entre le point le plus bas de la
structure supérieure des armatures inférieures de la ROPS, compris dans leur longueur L ou leur largeur
W correspondante, et la portion la plus haute des armatures supérieures (voir Figure 7). Chaque structure
doit satisfaire aux exigences des matériaux de l'Article 7.
NOTE H est la hauteur de la ou des armatures les plus hautes de la ROPS servant de référence pour déterminer la
hauteur du répartiteur de charge.
Figure 7 — Hauteur de la zone d'application de la charge sur la ROPS
comportant des armatures supérieures séparées
5 Méthode et installations d'essai
5.1 Généralités
Les exigences sont la résistance à la force dans les directions latérale et verticale ainsi que l'absorption
d'énergie dans la direction latérale puis longitudinale. Il existe des limites de déformation sous charges
latérale, longitudinale et verticale. Les exigences de force et d'énergie ainsi que les limites de déformation
sous charges latérale, longitudinale et verticale ont pour objet d'assurer que la ROPS ne se déformera pas de
manière significative et conservera une capacité significative à supporter les chocs au cours du retournement.
Le mode opératoire d'évaluation ne reprendra pas nécessairement les déformations structurales dues à un
retournement donné réel. Cependant, des exigences spécifiques sont déduites des recherches faites sur des
ROPS qui ont rempli la fonction prévue dans une variété de retournements réels, ainsi que de considérations
analytiques basées sur la compatibilité de la ROPS avec l'accessoire et l'équipement et du châssis de l'engin
auquel elle est fixée. Par conséquent, on s'attend à ce que la protection minimale contre l'écrasement d'un
opérateur maintenu par sa ceinture de sécurité soit assurée dans au moins les conditions suivantes:
⎯ retournement de 360° autour de l'axe longitudinal du châssis de tourelle de l'engin sans perte de contact
avec la pente;
⎯ avec l'accessoire et l'équipement tels que définis par le constructeur dans la position d'essai telle que
définie en 5.4.4;
⎯ sur une surface d'argile dure ayant une pente maximale de 30°.
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5.2 Instrumentation
Les systèmes utilisés pour mesurer la masse, la force et la déformation doivent répondre aux exigences de
l'ISO 9248, à l'exception que la force et la capacité de déflection doivent rester dans les limites de ± 5 % des
valeurs maximales.
5.3 Installations d'essai
Les montages doivent être adéquats pour fixer sur un banc d'essai l'ensemble ROPS/châssis de tourelle avec
les équipements et accessoires dans la configuration de portée maximale au sol et pour appliquer les charges
latérale, longitudinale et verticale requises, telles que déterminées par les formules données dans le
Tableau 2.
5.4 Ensemble ROPS/châssis de tourelle et sa fixation sur le banc d'essai
5.4.1 La ROPS doit être fixée au châssis de tourelle comme elle le serait sur un engin en fonctionnement
(voir Figure 8). Il n'est pas nécessaire de disposer d'un châssis de tourelle complet pour procéder à
l'évaluation. Cependant, le châssis de tourelle et l'échantillon d'essai de la ROPS montée doivent avoir la
même configuration structurale qu'une installation en service. Tous les panneaux, vitres, portes normalement
amovibles et tous les autres éléments non porteurs doivent être démontés de manière à ne pas fausser les
résultats de l'évaluation de la ROPS. Les éléments ne faisant pas partie de la ROPS (par exemple systèmes
de suspension, paliers) mais dont les caractéristiques structurales contribuent aux performances de la
structure de la ROPS, peuvent être inclus ou simulés.
5.4.2 L'ensemble ROPS/châssis de tourelle doit être fixé au banc d'essai de sorte que les éléments reliant
l'assemblage au banc d'essai ne subissent qu'une déformation minimale pendant les essais. L'ensemble
ROPS/châssis de tourelle ne doit pas être retenu par le banc d'essai autrement que par les fixations initiales.
5.4.3 L'essai doit être effectué avec les éléments de suspension de l'engin sur le sol bloqués de l'extérieur,
de sorte qu'ils ne puissent contribuer à la charge ou à la déformation de l'échantillon d'essai. Les éléments de
suspension utilisés pour attacher la ROPS au châssis de l'engin et jouant le rôle de voie de charge doivent
être en place et en état de fonctionnement au début de l'essai.
5.4.4 L'équipement et l'accessoire, y compris les actionneurs tels que les vérins de la flèche ou du bras,
doivent être associés à la hauteur minimale de la flèche telle que spécifiée par le constructeur à la portée
maximale au niveau du GRP.
Les équipements, accessoires ou autres dispositifs (par exemple vérins de la flèche ou du bras) susceptibles
d'interférer avec la ROPS lorsqu'elle se déforme sous l'effet de la charge, doivent être inclus ou simulés dans
l'essai afin de déterminer leur effet sur la ROPS déformée.
Les équipements et accessoires peuvent être réels ou présenter des dimensions, une rigidité et une position
équivalentes.
Légende
1 ROPS
2 châssis de tourelle
3 flèche
4 vérin de la flèche
5 banc d'essai
Figure 8 — Ancrage au banc d'essai du châssis de tourelle
6 Mode opératoire d'application de la charge d'essai
6.1 Généralités
6.1.1 La séquence d'application de charge d'essai doit être la suivante: charge latérale en premier, puis
charge longitudinale et enfin charge verticale. Tous les essais doivent être effectués sur le même échantillon
représentatif (voir Tableau 2 relatif à la formule employée pour la détermination de l'exigence d'énergie et de
force). Si, pour une raison quelconque, la charge doit être arrêtée, puis appliquée à nouveau, seule l'énergie
supplémentaire cumulée après avoir atteint la déformation maximale lors de la première application de la
charge peut être ajoutée à la somme.
6.1.2 Tous les points d'application de la charge et les plans plus l'axe longitudinal doivent être identifiés et
marqués sur la structure avant toute application de charge.
6.1.3 Aucun redressement ni réparation n'est autorisé pendant ou entre les phases d'application de la
charge.
6.1.4 Un dispositif de répartition de charge peut être utilisé pour empêcher une pénétration localisée. Il ne
doit pas gêner la rotation de la ROPS.
6.1.5 L'application de la charge comme spécifié en 6.2 et/ou en 6.4 peut être arrêtée dès que le LBSGP
et/ou le VBSGP est atteint avant que les niveaux d'énergie ou de force indiqués dans Tableau 2 et 3 ne soient
atteints. Dans cette condition d'utilisation pendant l'essai, la portion rigide du système de l'engin doit être
préétablie. La déformation des portions rigides doit être vérifiée par le respect des exigences suivantes:
a) appliquer une charge équivalente à la masse de l'engin standard perpendiculairement au LBSGP et/ou
au VBSGP au niveau de chaque point (en étudiant la déformation des points rigides ainsi que la
pénétration des poutres/piliers dans le sol);
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b) mesurer la déformation au niveau de chaque point rigide afin de déterminer un LBSGP et/ou VBSGP
modifié(s);
c) tous les essais physiques doivent être effectués en utilisant le LBSGP et/ou VBSGP déterminé(s) de la
manière indiquée ci-dessus.
NOTE Il appartient au constructeur d'employer le LBSGP et/ou le VBSGP selon 6.2 et/ou 6.4; en cas de
non-application du LBSGP et/ou VBSGP, la vérification spécifiée de a) à c) ci-dessus n'est pas nécessaire.
6.1.6 Toutes les armatures qui font partie de l'essai et qui sont conçues pour supporter la force appliquée
et/ou l'énergie absorbée, doivent satisfaire aux exigences de l'Article 7.
6.2 Charge latérale
6.2.1 La charge latérale doit être appliquée sur la ou les armatures supérieures de la ROPS.
La hauteur du répartiteur de charge doit être inférieure ou égale à la hauteur maximale de la ou des
armatures les plus hautes de la ROPS (voir H dans l'Article 4).
La forme du répartiteur de charge peut être façonnée pour correspondre au contour de manière à obtenir un
contact avec la forme de la ROPS.
6.2.2 Le point d'application de la charge doit être dicté par la longueur, L, et les projections verticales des
plans limites avant et arrière du DLV. Le point d'application de la charge ne doit pas être situé à une distance
inférieure à L/3 mesurée à partir de la ROPS à un ou deux montants. Dans le cas où le point correspondant à
L/3 est situé entre la projection verticale du DLV et la ROPS à un ou deux montants, le point d'application de
la charge doit être éloigné de la structure pour se trouver dans la projection verticale du DLV (voir Figure 3).
Le point d'application doit se situer sur le côté de l'engin où l'axe longitudinal du DLV est à la plus grande
distance de l'axe longitudinal de l'engin.
6.2.3 Pour une ROPS comportant plus de deux montants, le point d'application de la charge doit être situé
entre les projections verticales des plans limites avant et arrière du DLV (voir Figure 4).
6.2.4 Dans le cas où le siège de l'opérateur n'est pas situé dans l'axe longitudinal du châssis de tourelle, la
charge latérale doit être appliquée sur le côté extérieur le plus proche du siège.
6.2.5 La charge latérale doit être appliquée sur le côté extérieur qui est le plus éloigné de l'équipement et
de l'accessoire.
6.2.6 La direction initiale d'application de la charge doit être horizontale et perpendiculaire à un plan vertical
passant par l'axe longitudinal du châssis de tourelle. Au cours de l'essai, la déformation de l'ensemble
ROPS/châssis de tourelle peut entraîner une modification de la direction d'application de la charge, ce qui est
admissible.
6.2.7 La vitesse de déformation doit être telle que la charge puisse être considérée comme statique. La
vitesse d'application de la charge peut être considérée comme statique si la vitesse de déformation au point
d'application de la charge ne dépasse pas 5 mm/s. Pour chaque accroissement de la déformation constatée
d'au plus 15 mm (au point d'application de la charge résultante), les valeurs de la force et de la déformation
doivent être enregistrées. L'application de la charge doit se poursuivre jusqu'à ce que la ROPS ait été
exposée aux niveaux de force et d'énergie spécifiés ou jusqu'à ce que le point d'application de la charge sur
la ROPS ait atteint le LBSGP tel que défini par les portions rigides sur le côté de l'engin. Voir la méthode de
calcul de l'énergie, U, à la Figure 9. La déformation servant à calculer l'énergie est celle que subit la ROPS le
long de la ligne d'action de la force. Une déformation éventuelle des éléments servant à supporter les
dispositifs d'application de la charge ne doit pas être prise en compte dans la déformation totale.
Énergie U:
∆ F FF++F F
11 1 2 N−1 N
U=+∆∆− +.+∆∆−
() ()
21 N N−1
22 2
Légende
∆ déformation
F force
Figure 9 — Courbe force-déformation pour l'essai d'application de la charge
6.3 Application d'une charge longitudinale à la ROPS
6.3.1 Après le retrait de la charge latérale, une charge longitudinale doit être appliquée à l'arrière de l'engin
sur la membrure supérieure de la ROPS le long de l'axe longitudinal de la ROPS. Il convient que le dispositif
de répartition de la charge répartisse la charge sur la largeur W de telle sorte qu'il soit encore possible de
poursuivre l'application de la charge sur la ROPS déformée (voir Figure 5 et 10).
6.3.2 La charge longitudinale doit être appliquée à un endroit conforme à la Figure 10, établi avant
l'application de la charge latérale.
Le dispositif de répartition de la charge doit s'étendre sur toute la largeur (voir Figure 10).
6.3.3 La charge longitudinale doit être appliquée à un endroit conforme à la Figure 3, établi avant
l'application de la charge. Le dispositif de répartition de la charge doit s'étendre sur toute la largeur dans les
cas où il n'y a pas de traverse arrière (avant) capable de transférer la charge sans se déformer. Dans tous les
autres cas, le dispositif peut ne pas répartir la charge sur une longueur supérieure à 80 % de la largeur, W, de
la ROPS (voir Figure 3).
6.3.4 Pour tous les engins, la direction de chargement (avant ou arrière) doit être sélectionnée pour
appliquer les exigences les plus sévères sur l'ensemble ROPS/Châssis de l'engin. Certains coefficients à
prendre en compte pour décider de la direction pour appliquer la charge longitudinale sont
a) l'emplacement de la ROPS par rapport au DLV et l'effet que la déformation longitudinale de la ROPS
pourrait avoir sur la protection de l'opérateur contre l'écrasement,
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b) les caractéristiques de l'engin, par exemple autres armatures de l'engin pouvant résister à la déformation
longitudinale de la ROPS et qui peut limiter la direction de la composante longitudinale de la charge sur la
ROPS,
c) l'expérience qui peut indiquer la possibilité d'un basculement longitudinal ou une tendance d'une classe
particulière d'engin à se mettre de travers lors de sa rotation par rapport à l'axe longitudinal pendant un
retournement réel.
a) Dispositif de répartition de la charge longitudinale dans le cas où il n'y a pas de traverse arrière
capable de transférer la charge sans se déformer
Figure 10 (suite)
b) Dispositif de répartition de la charge longitudinale dans tous les autres cas
Légende
BP plan limite
LAP point d'application de la charge
LDD dispositif de répartition de la charge
S chape
LDW largeur du dispositif de répartition de la charge qui correspond à la largeur de la ROPS dans les cas où il n'y a
pas de traverse arrière et qui est égale à 0,8W au maximum dans les autres cas
W largeur de la ROPS
a
Parallèle à l'axe longitudinal de l'engin.
Figure 10 — Dispositif de répartition de la charge longitudinale
6.3.5 La charge longitudinale arrière doit être appliquée aux armatures supérieures de la ROPS le long de
son axe longitudinal de manière à couvrir l'éventualité d'un retournement de l'engin lorsque la structure
supérieure de l'engin est dans une position de rotation comprise entre 0° et 90° dans le sens horaire par
rapport à la structure inférieure. Une exigence d'énergie longitudinale s'applique (voir 6.2.7 pour les directives
et l'Article 8 pour les critères de réception).
6.3.6 La vitesse de déformation doit être telle que la charge puisse être considérée comme statique
(voir 6.2.7).
L'application de la charge doit se poursuivre jusqu'à ce que la ROPS ait été exposée à l'exigence d'énergie
longitudinale spécifiée ou jusqu'à ce que la déformation de la ROPS ait atteint le LBSGP/VBSGP tel que
défini par les portions rigides supérieures de l'engin.
6.4 Application d'une charge verticale à la ROPS
6.4.1 Après l'application de la charge latérale et longitudinale, une charge verticale doit être appliquée au
sommet de la ROPS.
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6.4.2 Pour toutes les ROPS, le centre de la charge verticale doit être appliqué dans le même plan vertical,
perpendiculaire à l'axe longitudinal de la ROPS, comme pour la charge latérale de 6.2 définie sur la structure
avant déformation.
6.4.3 La charge sur la ROPS est appliquée sans restriction quant à sa répartition, sous réserve qu'elle soit
appliquée de façon symétrique par rapport à l'axe longitudinal de la ROPS déformée (suivant l'application
marquée en 6.1.1). La Figure 11 montre un exemple d'application de la charge verticale.
Légende
1 ROPS
2 châssis de tourelle
3 flèche
4 vérin de flèche
5 banc d'essai
6 dispositif de chargement vertical
7 charges verticales
Figure 11 — Application de la charge verticale
6.4.4 La vit
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