桁架式桥梁检测车关键结构的设计与计算

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内容摘要:

以桥梁检测车为研究对象，对其检测臂架进行结构设计，研究和探讨桥梁检测车的开发及应用。根据基本参数确定桥梁检测车的总体设计方案和桁架机构设计方案，建立桥梁检测车Solidworks实体模型，并对检测臂各部件结构进行设计与计算；应用Solidworks软件对桥梁检测桁架机构进行虚拟装配和运动学仿真研究。结果表明：各桁架结构满足强度要求，设计合理，可为下一步研发新型桥梁检测车奠定理论基础。

桥梁在长期使用过程中会发生各种结构损伤，从而引起一系列安全问题[1《]，因此需要通过定期维修和加固来解决这些问题，而完成这些工作的基础是对桥梁结构进行系统检测。目前桥梁的检测工作主要使用多功能桥梁检测车，在检测车系统中最为关键的结构为检测臂，其设计优劣直接决定了检测车作用的发挥。本文针对桁架式桥梁检测臂系统进行设计与计算，为新型桥梁检测车的下一步研发奠定理论基础。
1桥梁检测臂整体方案
1．1 系统组成
桥梁检测臂系统主要由主桁架、检测桁架以及回转机构三部分构成邓]，如图1所示。
主桁架通过回转支承结构与检测桁架连接，将检测臂从桥上伸到桥梁下部以检测桁架；回转机构用来连接并控制桁架在水平面内的转动。
1．2运动形式的确定
桥梁检测车检测臂运动形式包括2个回转运动和2个摆幅运动。2个回转运动为底盘回转机构与回转支撑的水平回转运动；2个摆幅运动为主桁架、检测臂桁架的摆幅运动。底盘回转机构带动臂架结构、回转支承结构带动检测臂在水平面内作的转动；四边形摆幅机构实现主桁架、检测臂桁架的摆幅运动，使检测臂在垂直面内的转动。
1．3 三维造型
根据桥梁检测车工况确定如下参数：桥下水平作业有效长度为13 m；桥面以下垂直作业范围为o～9 m；跨越人行道距离为2．2 m；跨越护栏高度为2．1 m；跨越箱梁厚度为6 m；检测速度不大于30 cm·s ；系统定位精度不大于l cm·m-1；臂架总质量不大于1 500 kg；采用多种防倾覆措施；承受风力不大于8级。
根据上述参数，在三维造型软件Solidworks中对桥梁检测臂进行全比例实体造型，如图2所示。

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