民用货机装卸辅助渡桥的设计

马文刚， 赫 铮， 马洪文

(1.巨力索具研究院(天津)有限公司，天津 300457；2. 河北巨力应急装备科技有限公司，河北 保定 072550 )

民用货机装卸辅助渡桥采用双车辙的单元组合结构，可配合航空集装板、集装板拖车、机场升降平台等设备，实现轮式装备的滚装滚卸，适用于多种民航货运机型，可随机携行，具有结构简单、组装方便快捷等特点。

1 主要技术指标及要求

本辅助渡桥由两个桥面单元、连接杆、配件箱等组成，各构件之间通过螺钉螺母连接，采用叉车搬运，人力现场进行组装。辅助渡桥外形尺寸(长×宽×高)为2 883 mm×2 800 mm×680 mm，桥面单元宽度350 mm，坡度为14.5°，渡桥总质量为410 kg，通行轮式装备最大总载荷70 kN，轴载荷35 kN，展开撤收时间小于0.5 h，满足运输要求。

2 结构组成

本辅助渡桥的结构组成如图1所示，分为左右桥面单元、连接杆和收纳箱。左、右桥面单元是渡桥的受力构件，为滚装轮式装备提供车辙道。连接杆用来连接左、右桥面单元，组成渡桥整体，提高渡桥结构的整体稳定性，平时放置在左右桥面单元下层管中。收纳箱用来放置螺钉和安装工具。为减轻构件自重，易于长期存储，主要构件均为6061 T6高强铝合金材料，具有相对密度小、比强度高和良好的加工成型性能[1]。

图1 滚装辅助渡桥结构(单位：mm)

2.1 桥面单元

桥面单元分为左、右桥面单元，二者结构组成基本相同，不同点只是连接杆固定孔位置。桥面单元主要由两侧框架、车辙板、横杆等组成(如图2所示)。单侧框架主要由上平杆、下平杆、斜杆、竖杆等铝合金管材焊接而成，两个框架结构相同。横杆将两个框架在上部和下部的节点处连接为整。为便于叉车搬运渡桥，在3根竖杆之间还设有叉车杆。

图2 桥面单元结构(单位：mm)

车辙板为10 mm厚的铝合金板，宽度为350 mm，焊接在桥面单元框架上表面，以提供平整的承载面；为增加车辙板的摩擦力，焊接多个长为235 mm的弧形防滑条。

2.2 连接杆

连接杆分别是横向和斜向连接杆，底部设置有2根横向连接杆和2根斜向连接杆，顶部和中间位置各设置1根横向连接杆。横向连接杆为70×70×8的角铝，长2 100 mm；斜向连接杆为40×20的铝条，长2 433 mm。横向和斜向连接杆两侧均设置∅18 mm通孔，放置在桥面单元连接板上后，用螺钉和螺母紧固。

2.3 收纳箱

收纳箱放置渡桥连接件，如螺钉、螺母和扳手等，铝合金箱体，焊接在桥面单元框架中间，由箱体、箱盖、扣板等组成，外形尺寸(长×宽×高)为400 mm×150 mm×200 mm。

3 计算分析与试验

3.1 计算模型

滚装辅助渡桥的承载结构主要是桥面单元，连接杆仅是横向连接稳定，计算中重点分析了桥面单元。按照桥面单元结构进行适当简化，在有限元建模时，主要考虑承重的横、竖向杆件和车辙板，采用ANSYS实体单元建立如图3所示模型。材料为6061铝合金，弹性模量69 GPa，抗拉强度为160 MPa[2]。渡桥使用时直接放置在机场道面上，考虑约束情况则固定渡桥下方的杆件和渡桥端部杆件。由于渡桥长度较短，无法承载两个车轴，计算载荷按轴载荷分析，最大轴载荷为35 kN，冲击系数取1.15，单个桥面单元轴载荷为21 kN，车轮与车辙面接触面尺寸为200 mm×180 mm。

图3 滚装辅助渡桥有限元模型

3.2 强度校核

按照轮压面积在渡桥下方、中部和下方位置分别加载，计算比较后得到最大应力在中部加载时，应力结果如图4所示，最大应力为80.9 MPa，小于抗拉强度为160 MPa。

图4 渡桥桥面单元应力 图5 滚装辅助渡桥试验

3.3 载荷试验

为进一步验证滚装辅助渡桥的承载能力和可靠性，对样桥组装完成后，选用8 t货车，重复进行了30次滚装装载作业，试验后检查渡桥整体和局部结构，未发生开裂和永久变形。现场试验如图5所示。

4 勤务运用

本辅助渡桥可用于B747-400F、B777F等多种机型，渡桥平时在仓库集中存放，还可以放置在民航集装板上随民航货机携行，见图6。军事装备在民航货机运输，其装卸载流程(如图7所示)主要为：装备及设备检查→装卸器材准备就位→装备滚装至集装板→装备系留固定→托运至升降平台。

图6 渡桥随机携行安置(单位：mm)

图7 装备滚装装载

4.1 装卸辅助器材准备就位

在机场装载区域，将各个装卸设备依次运送至集结地域，集装板拖车上放置好集装板，并由牵引车拖拉至装载位置，滚装辅助渡桥由叉车搬运并组装完毕，渡桥顶端与集装板拖车对齐并用捆绑带临时固定，检查各个设备状态，完成装备装载准备。

4.2 装备滚装至集装板

轮式装备开行至滚装辅助渡桥前方，车轮与渡桥坡道对齐，缓慢上坡直至开行至位于集装板拖车上的集装板，定位后按规定进行捆绑固定。轮胎与集装板之间必须有防止滑动的木质垫板。将装备的前轮和后轮使用三角形金属轮挡或木质轮挡卡住。

4.3 装备系留固定

系留带捆在车辆的前后轴或轮胎上，小型轮式装备按“四轮八方向”的原则系留，每一方向使用一条系留带，一条系留带上两个锁扣之间的间隔符合民航要求，不允许一条系留带做两个方向的系留。根据装载装备重量增加垫板，按照民航系留计算方法，确定向上、前后和左右方向需要的系留带数量，并进行连接紧固，完成装备在集装板上的系留固定[3]。

5 结论

民用货机装卸辅助渡桥的设计开发，为民航货机滚装装卸军事装备提供良好的保障，能有效提升装备装卸载能力。通过设计、计算和分析，整个装卸渡桥结构安全、可靠，达到预期设定的各项技术要求；从计算和试验来看，渡桥设计偏于保守，安全系数较大，后期大量生产时还可以进一步优化，以减轻渡桥自重，减少制造成本。