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桁架式桥梁检测车关键结构的设计与计算

时间:2022-03-27 08:18:17 浏览次数:

摘   要:随着经济和各行各业的快速发展,桁架式桥梁检测车是用于桥梁流动检测和维修作业的专用车辆,根据结构形式分为桁架式和折叠臂式两大类。它将桥梁检测装置装备在汽车底盘上,装置展开后可以将工作平台或工作斗伸到桥梁下方,使工作人员进入作业位置进行检修。桁架式桥梁检测车行车存在两种工况:运输工况和作业工况。运输工况是指车辆在收车状态下,通过底盘自身的牵引系统完成高速转场运输功能,其性能取決于选装底盘;作业工况是指车辆在展车状态下,为保证作业质量及操作安全以较低的稳定速度行驶。桁架式桥梁检测车低速行走系统一般单独设计,与桥梁检测装置控制系统集成一起。目前采用的主要是液压行走机构。行走机构主要包括支腿总成和滚轮机构;滚轮机构分为主动轮和从动轮;主动轮内部装有行走减速机,外面与液压马达配合。支腿行走机构一般布置在桥梁检测装置展开下桥的一侧,为了保证支撑作用需要前后配置两组。在运输工况时收起支腿行走机构,使其离地高度不影响汽车自身的通过性。在作业工况时,伸出支腿行走机构,使滚轮机构支撑在地面上,此时轮胎起到辅助支撑的作用。液压行走系统的原理是底盘挂上取力后,带动液压泵工作,为控制阀提供液压油,通过控制阀驱动液压马达,液压马达驱动轮边减速机,带动行走轮转动,从而实现车辆低速走行。

关键词:桁架式桥梁检测车、现状、发展趋势

桁架式桥梁检测车是一种为桥梁检测人员提供作业平台,用于流动检测和维修作业的专用汽车。桁架式桥梁检测车(简称桥检车)是一种用于桥梁检测人员流动检测或维修作业的车载式作业平台,搭载在卡车底盘或半挂车底盘上。工作时将臂架弯曲伸展到桥梁底部,方便检测人员和设备接近作业位置,工作时不影响交通,在不收回臂架的情况下能够慢速行驶。具有实施检测方便、不中断交通、工作机动灵活、作业效率高、操作方便、安全可靠等突出优点,是一种技术含量高,涉及汽车、机械、液压、电子、通信等先进技术的举升类专用作业汽车,适用于特大型公路桥梁、高速公路桥梁、城市高架桥的检测、养护、维修、施工、验收等,为检测人员在检测过程中提供安全保障。一般在二类汽车底盘上加装专用工作装置改装而成。指出了行业技术发展趋势,为国内桁架式桥梁检测车的发展提出了作者的几点思路,仅供大家参考。

一、模块化设计

桥检车具备专用汽车典型的品种多、批量小的特点,各大生产厂家公告车型多,但公告利用率较低,甚至有些公告车型销量只有1台。模块化设计能够降低产品开发强度和数量、减少零部件采购种类、提高零部件标准化、系列化水平,降低成本、缩短开发周期。模块化设计能够在产品生命周期的源头根据市场需求规划产品开发系列,有效控制产品全生命周期成本,提高企业竞争力水平。

二、大参数与轻量化设计

桥检车作业参数的大小决定了用车需求的适应性,随着国内公路桥梁的飞速发展,双向8车道、双向10车道的桥梁越来越普遍,各类型的桥梁检测需求也对桥检车的跨越幅度提出更高的要求。在符合国家道路车辆总质量要求的严格法规的条件下,对于厂家来说,设计生产出跨越能力强、参数大的桥检车变得越来越紧迫。跨越宽度3.5米的22米甚至24米桁架式桥检车已是市场的受宠车型。但该类车型作业参数大,稳定性要求高,国内各大生产厂家的车型均出现整车超重的问题,甚至无法上高速作业。整车轻量化成为唯一的选择,结构简化、轻量化铝合金应用、薄壁高强度钢材应用、CAE虚拟工况仿真技术的应用等都是整车轻量化的体现。在细分市场方面,满足国内大多数双向4车道高速公路桥梁检测需求的3轴14~18米车型近两年来受到市场追捧。更适合的作业幅度,整车轻量化结构设计,在购车成本、油耗、过路费等方面具有较大优势,符合市场发展的细分化趋势。

三、机械液压复合行走方案

将车辆原有变速箱与后驱动桥之间的传动轴断开,中间增加复合传动箱将两部分连接起来,复合传动箱上安装液压马达。桁架式桥梁检测车运输工况时,车辆工作在机械传动模式,原有变速箱输出驱动力,经复合传动箱传递至车辆后桥,保证车辆本身的运输性能。桁架式桥梁检测车作业工况时,可以将车辆切换至液压传动模式,通过机械液压复合传动箱输入端的液压马达,驱动车辆后桥,实现车辆在低速范围内连续平稳的无极变速,满足实际施工的要求。此外,为了防止桁架式桥梁检测车在低速行走作业时,轮胎产生过大幅度的晃动,影响整车稳定性,在下桥作业的一侧仍要安装支腿滚轮支撑机构。

四、机械部件的维护

桥梁维护检测车的机械设备故障分为有形故障和无形故障。桥梁维护检测车故障存在诸多的特殊性和一般性,其中机械磨损与机械失效最为常见。机械结构失效往往是达到寿命极限和超载等工况引起,机械结构出现裂纹或者直接诱发断裂,严重影响机械设备的正常工作。在日常维护中首先是裂纹检查。裂纹是机械结构最为危险的隐患,极易引发机械事故。因此,在桥梁维护检测车使用过程中,要对机械结构进行仔细检查,尤其是结构薄弱的环节。其次是防止出现大的塑性变形。桥梁维护检测车的机械结构均为弹塑性钢材,当受到外界载荷作用后,机械结构将会发生变形产生位移,影响结构的刚度。在工程机械中,存在大量的大尺寸结构在受到载荷后发生塑性变化。因此在作业过程中,需要确保机械的整体塑性变形,防止出现失效。

五、发展趋势

随着人工智能科技的发展,各行各业都在朝着智能化的趋势发展,新能源、智能网联等是商用汽车行业的新趋势。桥检车作为一种载人平台类车辆,人员安全占据首要地位。未来桥检车都将装有倾角传感器、编码器、接近开关、行程开关、风速仪、平台称重仪等检测传感器,确保人员与车辆在作业过程中始终处于安全范围之内。障碍物测距与预警系统,防止误操作造成臂架与外界的碰撞;以及360度影像、影音系统,在车辆前后行进过程中可以从车辆各操作位置观察到整车的状况;自动展车、收车,集中润滑等都将是以后智能化的发展趋势。随着新能源汽车的发展,以后可能出现天然气燃料底盘、纯电动底盘的桥检车。人机操作方面,采用遥控器,操作灵活、方便、安全,同时配置应急手动操作和应急系统。

六、结语

桥检车属于技术含量高、可靠性、安全性高的专用汽车,国内有实力的专用车生产厂家应抓住有利时机和机遇,持续投入精力研发符合市场发展趋势,具有国际市场竞争力的产品,提升国内高附加值专用车产品的市场竞争力水平。使桁架式桥梁检测车既具备液压传动无极变速的特性,满足低速行走作业需求,同时又保留了原车高速行车性能,实现车辆快速转场。液压机械复合控制对于增加桁架式桥梁检测车行走驱动力,提高安全作业速度,有很大的应用潜力。

参考文献:

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