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.
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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 12117-2:2008(E)
©
ISO 2008
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ISO 12117-2:2008(E)
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ISO 12117-2:2008(E)
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
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ISO 12117-2:2008(E)
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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ISO 12117-2:2008(E)
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.
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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
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ISO 12117-2:2008(E)
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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ISO 12117-2:2008(E)
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.
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ISO 12117-2:2008(E)
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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ISO 12117-2:2008(E)
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.
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ISO 12117-2:2008(E)
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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ISO 12117-2:2008(E)
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
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ISO 12117-2:2008(E)
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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ISO 12117-2:2008(E)
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)
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ISO 12117-2:2008(E)
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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ISO 12117-2:2008(E)
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);
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ISO 12117-2:2008(E)
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.
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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
...
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 12117-2:2008(F)
©
ISO 2008
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ISO 12117-2:2008(F)
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
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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
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ISO 12117-2:2008(F)
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.
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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
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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
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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.
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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.
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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;
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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);
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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)
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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;
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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 exige
...
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