一種貝雷橋搬運架設裝置方案設計*

王彥懿

(湖南農業大學工學院，湖南長沙 410128)

一種貝雷橋搬運架設裝置方案設計*

王彥懿

(湖南農業大學工學院，湖南長沙 410128)

貝雷橋其零部件種類多，單個構件重量大等特點對運用懸臂推出法架設和撤收有一定的影響。在借鑒現有架設車研究與使用的基礎上，結合所學的液壓知識和當前架設車的發展趨勢，提出了一種精確對接型液壓搬運架設車設計方案，并進行了初步的試驗分析。

精確對接;液壓搬運;架設車;方案設計

1 引言

貝雷橋是一種可分解的、能快速架設的，主要用于各種車輛通過江河、溝谷等障礙，并可在危橋、斷橋上架設橋上橋及在道路搶修時應急使用的由預制金屬構件組成，以單雙耳為連接方式的制式橋梁［1］。貝雷橋結構簡單，適應性強、互換性好、拆裝方便、架設速度較快、載重量大［2］，在軍用方面主要用于在戰役、戰術縱深和后方的中小江河、溝谷等障礙上快速架設交通線橋，修復作戰地域內及軍用交通線上遭破壞的永久性公路和鐵路橋梁。由于其自身特性，貝雷橋在地方經濟建設和搶險救災等交通保障中，發揮了突出的作用。

為了克服貝雷橋在架設過程中零部件種類多、重量大，對接復雜，搬運難等情況，筆者提出了輕松便捷、操作人員少、方便實用的貝雷橋搬運架設裝置方案，車體實物如圖1所示。

圖1 搬運架設裝置實物

該架設車能夠實現在架橋作業時，搬運所需的零部件，迅速將桁架運送到位，快速對正上下弦桿的銷孔，拼接桁架，在撤收作業時同樣能夠運送所需的零部件到達指定位置。該架設車的設計和研發將能夠簡化作業內容和程序，減少人員作業強度，提高架橋速度和撤收速度。

2 結構設計

2.1 液壓系統的設計

架設車的液壓系統采用千斤頂的原理，整個液壓系統安裝在車體尾部的鍛造缸套中，大活塞與貨架銜接，小活塞通過彈簧和彈簧帽與手柄的凸輪接觸，截止閥通過鏈條與控制手柄和制動裝置連接，可方便地控制貨架的下降。手柄向下做杠桿運動時推動能源裝置運動，機械能轉換成液壓能，當手柄向上做杠桿運動時彈簧推動小活塞恢復原位，在運動過程中，能量完成機械能到液壓能再到機械能的轉換。

2.2 手柄的設計

手柄采用AC手柄，用于推送、牽引小車和貨架抬升。頭部的舵柄包有橡膠護套，舵柄中間裝有控制手柄，控制手柄有3個工作狀態，分別是上、中、下3個位置，上位用于控制貨架降低的高度和速度，中位有限位作用，下位用于貨架的抬升，其中，行駛狀態時手柄通常位于中位，抬升貨架時手柄通常位于下位。手柄支柱中有連接控制手柄與截止閥的鏈條，同時，手柄中的鏈條與手柄底端制動裝置相連，通過制動裝置也可以完成貨架的下降。

2.3 貨架的設計

貨架依據桁架的構造設計，采用45#鋼鍛造成的鋼板焊接而成，堅固耐用，承載力可達2.5 t，采用載輪上安裝錐形托架設計，可保護載輪和驅動軸，上面設置的平衡管用于在拼接桁架桁架時實現水平微調，其底部與液壓系統的大活塞銜接，可上下升降，其速度可以通過手柄和制動裝置控制。

2.4 傳動系統的設計

傳動系統可分解為四個部分:中心軸、前輪支架、傳動桿、后輪連接支架。在動力機構液壓系統的作用下，傳動系統經過機械傳動使貨架抬升。中心軸主要采用材料為45#鋼，主要承受直接剪應力和彎矩。中心軸主要包括前輪支架處中心軸、后輪支架處中心軸。前輪支架是確保貨架抬升高度的主要構件，主要采用材料為45#鋼，主要承受剪應力、壓應力和彎矩。其結構損壞對搬運架設車整體功能破壞較大，因而其承受應力大小對承載極限能力有著決定作用。與前輪支架類似，后輪連接支架也是確保貨架抬升高度的主要構件，主要采用材料為45#鋼，主要承受剪應力、壓應力和彎矩。傳動桿主要采用材料為低碳合金鋼，主要承受直接壓應力。

2.5 踏板的設計

踏板由兩塊鋼片、一片角鋼和一根45#鋼鍛造成的鋼管焊接而成，整體成梯形，采用杠桿原理，支點在貨架上，短臂一端壓在桁架下，長臂一端用彈簧懸吊，可施加作用力，在桁架拼接過程中通過對長臂一端施加作用力，可以調節桁架連接銷的高度，便于準確拼接，實現桁架拼接時的豎直微調。

3 運動學仿真分析

3.1 模型的建立

在運動學分析中采用剛體簡化假定，將搬運架設裝置分為主架、支架、傳動軸、前輪、前輪支架5個剛體部件和液壓缸驅動部件，忽略其他次要構件，各部件之間建立鉸接約束。為方便分析，將各鉸接點依次定義為節點1～7，其主架承重為2.5 t，如圖2所示。

圖2 架設車運動學分析模型圖(折疊狀態)

3.2 仿真結果和分析

從圖2中可看出，隨液壓缸頂升高度的增加，主架在節點6的支撐力緩慢增加;在節點1、3處的支撐力隨頂升高度的增加而緩慢下降。從圖3中可看出，傳動軸壓力隨液壓缸頂升高度的增加而下降，傳動軸壓力峰值為39 500 N。根據圖2～4，可確定各部件中的最不利荷載，如圖5、6所示。

圖3 主架Y向受力圖

圖4 傳動軸壓力圖

圖5 主架的Y向最大荷載示意圖

圖6 傳動軸的最大荷載示意圖

4 有限元分析

4.1 模型的建立

建立主架的有限元模型進行計算。采用實體建模法，將由Solidwoks建立的實體模型轉換為Parasolid文件，導入ANSYS中進行網格劃分。為保證計算精度，有限元模型的單元邊長控制在5 mm以內。對連接部位的網格進行加密處理，單元邊長控制在2 mm以內。采用理想彈性材料，彈性模量為206 GPa，泊松比為0.3。

4.2 荷載的處理

圖5、6是對有限元模型施加荷載。為簡化分析，不考慮連接部件之間的接觸，采取節點組等效加載方式，將荷載平均分布到接觸節點組上。

4.3 計算結果和分析

圖7、8分別為主架在最大荷載作用下的應力分布和變形情況。可以看出，主架的最大Mise應力為235 MPa，小于結構鋼材的屈服強度，最大應力出現在支架連接部位;最大變形約為5 mm，出現在架設車尾部。

圖7 主架的應力分布圖

圖8 主架的變形圖

5 結語

筆者設計的搬運架設裝置通過數值模擬分析和實踐證明能夠滿足運輸、架設的精確性和快速性要求，大大減少了作業的時間和人員工作量，該裝置的研發將有效提高貝雷橋的搬運、架設和撤收速度。

［1］ 黃紹金，劉陌生.貝雷橋多用途使用手冊［M］.北京:人民交通出版社，2004.

［2］ 王佩卿.貝雷橋懸臂推出法架設施工技術［J］.公路交通科技，2006(7):133－135.

A Transportation Frame Device Design for Bailey Bridge

WANG Yan－yi
(The Engineering College，Hunan Agricultural University，Changsha Hunan 410128，China)

Because bailey bridge has characteristics such as many kinds of components and large single component weight，it has some influences of extrusion and retraction out to cantilever erection.Based on the research and application of erection car，combining with hydraulic knowledge and the current development trend，A design project is put forward for a precise docking type hydraulic transportation erection car and preliminary test and analysis are done for erection car.

accurate docking;hydraulic pressure transportation;Erection car;project design

TB47

A

1007－4414(2013)05－0116－02

2013－08－28

王彥懿(1991－)，女，山東濟寧人，主要從事機械設計方面的研究工作。