【摘 要】架桥机是一种复杂的起重机械，其运行环境复杂，设计研发复杂，需要在设计研发阶段进行规模较大的样机实验以确定并优化关键设计参数，以解决设计研发成本较高、周期较长等问题。

本文针对QJ40/160架桥机，采用Pro/E软件建立架桥机的三维CAD模型，并在国内率先使用Adams软件对其进行虚拟样机研究及其运动仿真分析。对架桥机卷扬小车在启动、匀速运行和制动工况下进行仿真模拟，得到吊重梁片的运动摆动情况及其对桥架结构的冲击动载荷结果，在保证运行安全的情况下，对比分析得到了运行机构的最高效运行速度。为架桥机在设计阶段的性能改进和优化提供指导，减少了架桥机的研发设计成本，缩短开发周期。

【关键词】架桥机 运行问题 行走系统 动力学分析

1 引言

近年来，我国公路、桥梁等基础设施建设快速发展，架桥机也随之快速增长起来。作为一种大型机械设备，架桥机属于起重机范畴，在路桥等方面的建设工程中被广泛地应用。架桥机的主要功能是将钢筋混凝土梁片或者预应力混凝土吊装后运动并放置在设定的某个位置上。

虚拟样机技术作为一种针对产品设计和测试评估的新技术被广泛于机械产品设计领域。应用虚拟样机技术可以对机械产品进行整机级、系统级和部件级研究和评估，也可以对产品的某一特性进行仿真分析和评价。。

2 架桥机虚拟样机模型

在架桥机结构简化的基础上，根据设计尺寸的参数要求，利用三维CAD建模Pro/E软件建立架桥机虚拟样机装配模型。

所以在建模的过程中应当对物理样机的结构进行适当合理化的简化处理。

（1）建立架桥机虚拟样机模型，在不影响仿真分析结果的情况下，对主梁支腿等部件的部分加强筋、肋板等部件做了适当的简化；（2）在整机建模分析时，对起升机构、钢丝绳、电机等部件结构进行适当的简化，并通过其他技术手段实现这些部件相同的功能。

3 架桥机的Adams模型

Adams本身的几何建模功能比较简单，一般需要先由CAD软件建立好三维模型后，再导入到Adams中。在建立好准确的架桥机三维模型，通过导出为Parasolid中间格式（.x_t），导入到Adams软件中，建立架桥机动力学仿真模型。

4 架桥机仿真求解及结果分析

在实际工作时，运行速度越快则架桥机的工作效率就越高，但是，如果运行速度过快，则会影响到运行安全问题。本文仿真的主要目的主要在不一样速度下对架桥机进行仿真，对结果进行分析，确认一个较好的速度，使架桥机在保证安全的前提下，提高作业效率。

本模型中对该架桥机分别使用三种匀速运动速度（30mm/s、60mm/s、90mm/s）进行模拟仿真，并分析哪种速度既安全又效率高。

分别对三种速度下的模型运行15s的仿真运算，在仿真结果中统一设置粗线曲线表示的是速度为30mm/s的曲线数据，虚线曲线表示的是速度为60mm/s的曲线数据，细线曲线表示的是速度为90mm/s的曲线数据得到仿真结果如下：

吊重梁片的移动位移和速度数据如图1所示，其中左图是梁片的在运动方向的位移数据，右图是梁片在运动方向的速度数据。由于梁片是钢丝绳连接，在随卷扬小车运动过程中会有一定的晃动，仿真结果曲线准确地描述了这个情况。从图中可以看出，速度为30mm/s和60mm/s时，梁片运行比较平稳，在架桥机正常的设计要求范围内，但是当速度为90mm/s时，梁片的运动波动情况较大，已经超出了架桥机的设计和使用要求，所以在实际工作运行时，架桥机不能按照90mm/s速度来运行，以避免出现安全事故。。

5 结语

综上所述，本文在研究虚拟样机技术的基础上，针对QJ40/160架桥机，建立其动力学模型，并运用Adams软件对架桥机进行小车运行的仿真和分析，在研发阶段分析和评估架桥机的作业性能，确定并优化关键设计参数，缩短了架桥机的设计过程，提高了架桥机的使用安全性能，为架桥机的设计使用提供了参考数据和有建设性的指导。

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作者简介：王龙腾（1979—），男，硕士学位，高级工程师，从事起重机、电梯等机电类特种设备的检验工作。