民用貨機裝卸輔助渡橋的設計

馬文剛， 赫 錚， 馬洪文

(1.巨力索具研究院(天津)有限公司，天津 300457；2. 河北巨力應急裝備科技有限公司，河北 保定 072550 )

民用貨機裝卸輔助渡橋采用雙車轍的單元組合結構，可配合航空集裝板、集裝板拖車、機場升降平臺等設備，實現輪式裝備的滾裝滾卸，適用于多種民航貨運機型，可隨機攜行，具有結構簡單、組裝方便快捷等特點。

1 主要技術指標及要求

本輔助渡橋由兩個橋面單元、連接桿、配件箱等組成，各構件之間通過螺釘螺母連接，采用叉車搬運，人力現場進行組裝。輔助渡橋外形尺寸(長×寬×高)為2 883 mm×2 800 mm×680 mm，橋面單元寬度350 mm，坡度為14.5°，渡橋總質量為410 kg，通行輪式裝備最大總載荷70 kN，軸載荷35 kN，展開撤收時間小于0.5 h，滿足運輸要求。

2 結構組成

本輔助渡橋的結構組成如圖1所示，分為左右橋面單元、連接桿和收納箱。左、右橋面單元是渡橋的受力構件，為滾裝輪式裝備提供車轍道。連接桿用來連接左、右橋面單元，組成渡橋整體，提高渡橋結構的整體穩定性，平時放置在左右橋面單元下層管中。收納箱用來放置螺釘和安裝工具。為減輕構件自重，易于長期存儲，主要構件均為6061 T6高強鋁合金材料，具有相對密度小、比強度高和良好的加工成型性能[1]。

圖1 滾裝輔助渡橋結構(單位：mm)

2.1 橋面單元

橋面單元分為左、右橋面單元，二者結構組成基本相同，不同點只是連接桿固定孔位置。橋面單元主要由兩側框架、車轍板、橫桿等組成(如圖2所示)。單側框架主要由上平桿、下平桿、斜桿、豎桿等鋁合金管材焊接而成，兩個框架結構相同。橫桿將兩個框架在上部和下部的節點處連接為整。為便于叉車搬運渡橋，在3根豎桿之間還設有叉車桿。

圖2 橋面單元結構(單位：mm)

車轍板為10 mm厚的鋁合金板，寬度為350 mm，焊接在橋面單元框架上表面，以提供平整的承載面；為增加車轍板的摩擦力，焊接多個長為235 mm的弧形防滑條。

2.2 連接桿

連接桿分別是橫向和斜向連接桿，底部設置有2根橫向連接桿和2根斜向連接桿，頂部和中間位置各設置1根橫向連接桿。橫向連接桿為70×70×8的角鋁，長2 100 mm；斜向連接桿為40×20的鋁條，長2 433 mm。橫向和斜向連接桿兩側均設置?18 mm通孔，放置在橋面單元連接板上后，用螺釘和螺母緊固。

2.3 收納箱

收納箱放置渡橋連接件，如螺釘、螺母和扳手等，鋁合金箱體，焊接在橋面單元框架中間，由箱體、箱蓋、扣板等組成，外形尺寸(長×寬×高)為400 mm×150 mm×200 mm。

3 計算分析與試驗

3.1 計算模型

滾裝輔助渡橋的承載結構主要是橋面單元，連接桿僅是橫向連接穩定，計算中重點分析了橋面單元。按照橋面單元結構進行適當簡化，在有限元建模時，主要考慮承重的橫、豎向桿件和車轍板，采用ANSYS實體單元建立如圖3所示模型。材料為6061鋁合金，彈性模量69 GPa，抗拉強度為160 MPa[2]。渡橋使用時直接放置在機場道面上，考慮約束情況則固定渡橋下方的桿件和渡橋端部桿件。由于渡橋長度較短，無法承載兩個車軸，計算載荷按軸載荷分析，最大軸載荷為35 kN，沖擊系數取1.15，單個橋面單元軸載荷為21 kN，車輪與車轍面接觸面尺寸為200 mm×180 mm。

圖3 滾裝輔助渡橋有限元模型

3.2 強度校核

按照輪壓面積在渡橋下方、中部和下方位置分別加載，計算比較后得到最大應力在中部加載時，應力結果如圖4所示，最大應力為80.9 MPa，小于抗拉強度為160 MPa。

圖4 渡橋橋面單元應力 圖5 滾裝輔助渡橋試驗

3.3 載荷試驗

為進一步驗證滾裝輔助渡橋的承載能力和可靠性，對樣橋組裝完成后，選用8 t貨車，重復進行了30次滾裝裝載作業，試驗后檢查渡橋整體和局部結構，未發生開裂和永久變形。現場試驗如圖5所示。

4 勤務運用

本輔助渡橋可用于B747-400F、B777F等多種機型，渡橋平時在倉庫集中存放，還可以放置在民航集裝板上隨民航貨機攜行，見圖6。軍事裝備在民航貨機運輸，其裝卸載流程(如圖7所示)主要為：裝備及設備檢查→裝卸器材準備就位→裝備滾裝至集裝板→裝備系留固定→托運至升降平臺。

圖6 渡橋隨機攜行安置(單位：mm)

圖7 裝備滾裝裝載

4.1 裝卸輔助器材準備就位

在機場裝載區域，將各個裝卸設備依次運送至集結地域，集裝板拖車上放置好集裝板，并由牽引車拖拉至裝載位置，滾裝輔助渡橋由叉車搬運并組裝完畢，渡橋頂端與集裝板拖車對齊并用捆綁帶臨時固定，檢查各個設備狀態，完成裝備裝載準備。

4.2 裝備滾裝至集裝板

輪式裝備開行至滾裝輔助渡橋前方，車輪與渡橋坡道對齊，緩慢上坡直至開行至位于集裝板拖車上的集裝板，定位后按規定進行捆綁固定。輪胎與集裝板之間必須有防止滑動的木質墊板。將裝備的前輪和后輪使用三角形金屬輪擋或木質輪擋卡住。

4.3 裝備系留固定

系留帶捆在車輛的前后軸或輪胎上，小型輪式裝備按“四輪八方向”的原則系留，每一方向使用一條系留帶，一條系留帶上兩個鎖扣之間的間隔符合民航要求，不允許一條系留帶做兩個方向的系留。根據裝載裝備重量增加墊板，按照民航系留計算方法，確定向上、前后和左右方向需要的系留帶數量，并進行連接緊固，完成裝備在集裝板上的系留固定[3]。

5 結論

民用貨機裝卸輔助渡橋的設計開發，為民航貨機滾裝裝卸軍事裝備提供良好的保障，能有效提升裝備裝卸載能力。通過設計、計算和分析，整個裝卸渡橋結構安全、可靠，達到預期設定的各項技術要求；從計算和試驗來看，渡橋設計偏于保守，安全系數較大，后期大量生產時還可以進一步優化，以減輕渡橋自重，減少制造成本。