一种贝雷桥搬运架设装置方案设计*

王彦懿

(湖南农业大学工学院，湖南长沙 410128)

一种贝雷桥搬运架设装置方案设计*

王彦懿

(湖南农业大学工学院，湖南长沙 410128)

贝雷桥其零部件种类多，单个构件重量大等特点对运用悬臂推出法架设和撤收有一定的影响。在借鉴现有架设车研究与使用的基础上，结合所学的液压知识和当前架设车的发展趋势，提出了一种精确对接型液压搬运架设车设计方案，并进行了初步的试验分析。

精确对接;液压搬运;架设车;方案设计

1 引言

贝雷桥是一种可分解的、能快速架设的，主要用于各种车辆通过江河、沟谷等障碍，并可在危桥、断桥上架设桥上桥及在道路抢修时应急使用的由预制金属构件组成，以单双耳为连接方式的制式桥梁［1］。贝雷桥结构简单，适应性强、互换性好、拆装方便、架设速度较快、载重量大［2］，在军用方面主要用于在战役、战术纵深和后方的中小江河、沟谷等障碍上快速架设交通线桥，修复作战地域内及军用交通线上遭破坏的永久性公路和铁路桥梁。由于其自身特性，贝雷桥在地方经济建设和抢险救灾等交通保障中，发挥了突出的作用。

为了克服贝雷桥在架设过程中零部件种类多、重量大，对接复杂，搬运难等情况，笔者提出了轻松便捷、操作人员少、方便实用的贝雷桥搬运架设装置方案，车体实物如图1所示。

图1 搬运架设装置实物

该架设车能够实现在架桥作业时，搬运所需的零部件，迅速将桁架运送到位，快速对正上下弦杆的销孔，拼接桁架，在撤收作业时同样能够运送所需的零部件到达指定位置。该架设车的设计和研发将能够简化作业内容和程序，减少人员作业强度，提高架桥速度和撤收速度。

2 结构设计

2.1 液压系统的设计

架设车的液压系统采用千斤顶的原理，整个液压系统安装在车体尾部的锻造缸套中，大活塞与货架衔接，小活塞通过弹簧和弹簧帽与手柄的凸轮接触，截止阀通过链条与控制手柄和制动装置连接，可方便地控制货架的下降。手柄向下做杠杆运动时推动能源装置运动，机械能转换成液压能，当手柄向上做杠杆运动时弹簧推动小活塞恢复原位，在运动过程中，能量完成机械能到液压能再到机械能的转换。

2.2 手柄的设计

手柄采用AC手柄，用于推送、牵引小车和货架抬升。头部的舵柄包有橡胶护套，舵柄中间装有控制手柄，控制手柄有3个工作状态，分别是上、中、下3个位置，上位用于控制货架降低的高度和速度，中位有限位作用，下位用于货架的抬升，其中，行驶状态时手柄通常位于中位，抬升货架时手柄通常位于下位。手柄支柱中有连接控制手柄与截止阀的链条，同时，手柄中的链条与手柄底端制动装置相连，通过制动装置也可以完成货架的下降。

2.3 货架的设计

货架依据桁架的构造设计，采用45#钢锻造成的钢板焊接而成，坚固耐用，承载力可达2.5 t，采用载轮上安装锥形托架设计，可保护载轮和驱动轴，上面设置的平衡管用于在拼接桁架桁架时实现水平微调，其底部与液压系统的大活塞衔接，可上下升降，其速度可以通过手柄和制动装置控制。

2.4 传动系统的设计

传动系统可分解为四个部分:中心轴、前轮支架、传动杆、后轮连接支架。在动力机构液压系统的作用下，传动系统经过机械传动使货架抬升。中心轴主要采用材料为45#钢，主要承受直接剪应力和弯矩。中心轴主要包括前轮支架处中心轴、后轮支架处中心轴。前轮支架是确保货架抬升高度的主要构件，主要采用材料为45#钢，主要承受剪应力、压应力和弯矩。其结构损坏对搬运架设车整体功能破坏较大，因而其承受应力大小对承载极限能力有着决定作用。与前轮支架类似，后轮连接支架也是确保货架抬升高度的主要构件，主要采用材料为45#钢，主要承受剪应力、压应力和弯矩。传动杆主要采用材料为低碳合金钢，主要承受直接压应力。

2.5 踏板的设计

踏板由两块钢片、一片角钢和一根45#钢锻造成的钢管焊接而成，整体成梯形，采用杠杆原理，支点在货架上，短臂一端压在桁架下，长臂一端用弹簧悬吊，可施加作用力，在桁架拼接过程中通过对长臂一端施加作用力，可以调节桁架连接销的高度，便于准确拼接，实现桁架拼接时的竖直微调。

3 运动学仿真分析

3.1 模型的建立

在运动学分析中采用刚体简化假定，将搬运架设装置分为主架、支架、传动轴、前轮、前轮支架5个刚体部件和液压缸驱动部件，忽略其他次要构件，各部件之间建立铰接约束。为方便分析，将各铰接点依次定义为节点1～7，其主架承重为2.5 t，如图2所示。

图2 架设车运动学分析模型图(折叠状态)

3.2 仿真结果和分析

从图2中可看出，随液压缸顶升高度的增加，主架在节点6的支撑力缓慢增加;在节点1、3处的支撑力随顶升高度的增加而缓慢下降。从图3中可看出，传动轴压力随液压缸顶升高度的增加而下降，传动轴压力峰值为39 500 N。根据图2～4，可确定各部件中的最不利荷载，如图5、6所示。

图3 主架Y向受力图

图4 传动轴压力图

图5 主架的Y向最大荷载示意图

图6 传动轴的最大荷载示意图

4 有限元分析

4.1 模型的建立

建立主架的有限元模型进行计算。采用实体建模法，将由Solidwoks建立的实体模型转换为Parasolid文件，导入ANSYS中进行网格划分。为保证计算精度，有限元模型的单元边长控制在5 mm以内。对连接部位的网格进行加密处理，单元边长控制在2 mm以内。采用理想弹性材料，弹性模量为206 GPa，泊松比为0.3。

4.2 荷载的处理

图5、6是对有限元模型施加荷载。为简化分析，不考虑连接部件之间的接触，采取节点组等效加载方式，将荷载平均分布到接触节点组上。

4.3 计算结果和分析

图7、8分别为主架在最大荷载作用下的应力分布和变形情况。可以看出，主架的最大Mise应力为235 MPa，小于结构钢材的屈服强度，最大应力出现在支架连接部位;最大变形约为5 mm，出现在架设车尾部。

图7 主架的应力分布图

图8 主架的变形图

5 结语

笔者设计的搬运架设装置通过数值模拟分析和实践证明能够满足运输、架设的精确性和快速性要求，大大减少了作业的时间和人员工作量，该装置的研发将有效提高贝雷桥的搬运、架设和撤收速度。

［1］ 黄绍金，刘陌生.贝雷桥多用途使用手册［M］.北京:人民交通出版社，2004.

［2］ 王佩卿.贝雷桥悬臂推出法架设施工技术［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

王彦懿(1991－)，女，山东济宁人，主要从事机械设计方面的研究工作。