专业从事节段拼架桥设备
提供架桥设备解决方案
来源:河南双力起重机械集团有限公司 日期:2025-12-19
轮轨式架桥机的主梁接头、支腿承载节点、吊梁小车车架等关键受力部件，长期承受重载、振动与交变载荷，传统设计多基于经验公式与类比法，易出现材料分布冗余、轻量化不足或局部应力集中等问题，同时复杂受力结构的加工成型难度大、周期长。基于增材制造（3D打印）的拓扑优化设计，通过“性能驱动优化+数字精准制造”的协同模式，实现关键受力部件材料分布与力学性能的最优匹配，破解传统设计与制造的双重瓶颈，为架桥机装备升级提供核心技术支撑。
拓扑优化设计以实际工况受力需求为核心，构建“载荷分析-优化迭代-仿真验证”的全流程设计体系。设计初期，通过有限元仿真模拟关键部件在重载吊装、坡道行走、紧急制动等典型工况下的应力分布特征，明确高应力承载区域与低应力冗余区域。基于此，以“轻量化最大化+强度刚度达标”为目标，通过优化算法迭代求解材料最优分布方案，自动剔除冗余材料，形成类似“桁架式”的高效受力结构，使材料精准聚集于核心承载路径。例如针对支腿承载节点，优化后可形成符合力学传递路径的仿生式晶格结构，在降低重量的同时提升抗疲劳性能。同时，结合数字孪生技术构建优化模型的虚拟验证环境，模拟极端工况下的结构稳定性，确保优化方案的可靠性。
增材制造技术为拓扑优化设计的落地提供了精准制造保障，解决了复杂优化结构的成型难题。根据部件受力等级与工况需求，选用适配的高性能材料，重载部件优先采用抗拉强度优异的Scalmalloy®高强铝合金或钛合金粉末，通过SLM（选择性激光熔化）技术实现层层熔融堆积成型，可精准复刻拓扑优化后的复杂内腔、晶格等结构，避免传统铸造、机加工无法实现的工艺瓶颈。制造过程中，通过实时监测打印温度、熔池状态等参数，保障部件成型精度与内部致密度；成型后辅以热处理、喷砂等后处理工艺，进一步提升部件力学性能，使打印部件的抗拉强度较传统加工提升40%以上。此外，增材制造的定制化优势可实现“一机一策”的精准适配，针对不同跨度、吨位的架桥机，快速调整部件参数并完成制造，大幅缩短研发与生产周期。
该技术体系的应用显著提升了架桥机关键部件的综合性能，在多项工程中彰显价值。某山区高铁架桥机项目中，采用该技术设计的主梁接头部件，实现减重30%以上的同时，抗疲劳寿命延长50%；在跨海大桥架梁设备中，优化后的支腿承载节点通过晶格结构与高强铝合金的组合应用，成功适配高盐雾、重载工况，部件故障率降低60%。相较于传统工艺，该技术使关键部件研发周期缩短50%，材料利用率提升至90%以上，有效降低了制造成本。未来，随着高性能打印材料的迭代与AI优化算法的深度融合，将实现部件设计、制造、运维的全生命周期数字化管控，进一步推动轮轨式架桥机向轻量化、高效化、智能化方向升级。
