移动式登车桥设计

臧志贤，宗荣珍，宗劭轩

（1.南阳理工学院智能制造学院，河南 南阳 473004；2.中国计量大学，杭州 310018）

0 引言

随着社会的发展和科技的进步，移动登车桥已经广泛运用到了社会生产之中，移动式登车桥是与叉车配合使用的货物装卸辅助设备，货物存储平台和运输车辆之间建立起斜桥,满足货物的装卸功能[1]。许多的生产厂家都已经普及这种装卸辅助设备。无论是建筑工程领域，还是工厂生产都需要移动登车桥，许多机械设备生产厂商都闻讯而动，纷纷建立工厂开始生产设备，投入市场。在各大工业城市中，更是日益体现这种设备价值，市场生意火爆，前景一片光明。从侧面也反映出社会技术的进步带动了行业的发展，更好地满足了人们的需求。

物流行业的快速发展，移动登车桥的价值体现更加强烈，不仅能够提高装卸效率，而且增加了物流设备的实用性和功能性。登车桥所具有的自身高度升降功能，可根据货车车厢高低的不同灵活调节运用。登车桥的桥体骨架采用高强度钢材质焊接而成，能够满足高强度的承重载荷需要。移动登车桥适用于物流桥接不固定的场所，它的底部配备有一对轮子，能够灵敏移动，运用起来十分便利。

1 移动登车桥主体结构设计

移动式登车桥设计研究内容侧重点在于承重结构（桥体、轮架、承重支腿）的结构设计与计算和液压辅助系统（液压缸、电动液压泵）的选型。移动登车桥的各部分结构如图1、图2所示。

图1 登车桥整体结构

图2 登车桥尾段

2 移动登车桥的功能实现

1）移动登车桥被牵引移动时的状态。利用叉车牵引,叉车和移动登车桥上的挂环10连接，登车桥可调节升高内置支撑腿8，同时调节液压缸6来控制轮架3，使轮胎5着地，将桥体斜坡尾部的尾板4收起，利用叉车牵引着挂环10，登车桥就能够轻松移动了。将移动登车桥安放到指定工作的位置时，叉车可以装载货物轻松通过登车桥来搬运货物，以实现货物安全、快速装卸。

2）移动登车桥工作时的状态。移动登车桥的尾板4是个小斜坡形的板状结构，尾板4下面由5根结构钢管加固，起支撑作用。在移动登车桥工作时，把尾板4落下来，下部挨着地面，这样能够让叉车登车时，从尾板上到桥体斜面。移动登车桥的桥体2是承重载荷的骨架结构，由高强度的钢结构钢管焊接而成的，桥体中间有横梁承重，桥面上边左右两边都有安全护栏，作为登车时叉车的安全保证，下面左右两边也有这种围挡结构，保障作业时操作人员的安全，同时也有加固登车桥桥体的作用。桥体采用电动液压泵站7作为液压系统的动力设备来提供动力，由液压油缸6作为液压系统的动力执行机构，来调节桥体斜坡坡度，斜度不宜过大，进而实现移动登车桥的整体高度调节。桥面上铺设的钢格板9，这种网状结构保证了安全强度的同时，防滑又不积水。再调节内置承重支腿8的高低，来实现登车桥与车厢在同一高度，承重支腿不仅能调节自身的高度，而且能承载叉车货物在登车桥上工作时的大部分力。唇板1在登车桥工作时搭在货车车厢底部。液压系统由电动液压泵站7、液压缸6组成，通过液压泵把油压到液压缸里，从而实现登车桥上升；下降时，打开回油阀，通过登车桥自身重力来实现下降。液压缸一边连接桥体2，另一边连接轮架3，轮架与轮组5连接，轮组里实心橡胶轮胎着地。以上就是移动登车桥的基本结构和工作状态。

3 主要零部件（桥体）设计

3.1 登车桥桥体的功能

桥体是登车桥的主要承重部件，并且需要连接升降装置（内置支腿、轮架），以及连接前面的唇板、后面的尾板，是登车桥的主要零部件之一。为简化零部件设计，在保证使用要求的情况下，桥体车身可使用标准焊件型材制作。日常工作中，进行装卸运输的叉车和货物质量在6～8 t之间，则车身主体要能够承受80 000 N 的均布力。登车桥桥体横梁要作为承重部件，故而每一根横梁都要能够承受60 000～80 000 N。

3.2 桥体有限元分析

1）移动登车桥的桥体材质参数。

a.桥体作为登车桥的主要承重部件，一般情况下受静载荷，材质采用Q345钢，材质具体参数如表1所示。

表1 Q345钢材质主要参数

b.桥体的骨架结构主要由两种型材的钢结构矩形钢管焊接而成，横梁结构均采用规格为150 mm×100 mm×5 mm冷弯矩形空心型钢，桥面上护栏和下方围挡均为规格为100 mm×50 mm×4 mm冷弯矩形空心型钢。两种冷弯矩形空心型钢的尺寸规格如表2所示。

表2 冷弯矩形空心型钢尺寸规格

2）夹具和负载

a.夹具。在本次有限元分析中，桥体横梁受均布力时，由于桥体主体为焊件，夹具固定了配合的横梁中与桥体主体接触部位的连接点，使用固定节点命令进行固定，如图3所示。

b.载荷。对桥体横梁施加均布力160 000 N，方向垂直于图中横梁上表面向下，如图3所示。

图3 桥体节点固定和横梁施加载荷示意图

3）桥体网格类型为横梁网格，节点总数为1382，单元总数为1343。桥体单根横梁网格化模型如图4所示。

图4 桥体单根横梁网格化模型

4）桥体横梁受力时算例分析结果。

a.桥体静应力分析。通过计算得其上界轴向和折弯应力，上界轴向和折弯应力最小值为0 MPa，共有1个网格单元；上界轴向和折弯应力最大值为28.4494 MPa，共有471个网格单元，上界轴向和折弯应力具体分布情况如图5所示。

图5 桥体横梁施加均布力时上界轴向和折弯应力分布图

b.桥体静态合位移分析。通过计算分析得出其URES（合位移），URES最小值为0 mm，共有1个网格节点；最大值为0.034 576 1 mm，共有497个网格节点，位移具体分布情况如图6所示。

图6 桥体横梁施加均布力时URES分布图（局部）

通过SolidWorks软件中有限元分析模块Simulation对登车桥桥体的受力情况进行仿真分析，可以看出，桥体满足登车桥的工作要求，其他零件均可采用同样的方法进行分析，从结果来看，登车桥的桥体的刚度和强度均满足设计要求。

4 结语

在本文中设计的登车桥采用电动液压方式调节登车桥的高度，使叉车能够安全有效地进出车厢[2]。通过后部的牵引挂件能够与叉车连接，使之能够快速地移动到指定地点。登车桥桥面上铺有一层栅格板，增加叉车与桥面的摩擦力，使之能够在雨雪天气也能使用。可单人操作，节省劳动力[3]，很大程度上解决了人工搬运的缺点，减轻了劳动强度[4]，实现了货物快速装卸，提高了货物流通速度。使企业的生产成本下降，在激烈的竞争中占得先机，取得更好的经济效益。在实际运用中可以较好地满足当今物流运输类企业的要求。