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本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計 斯太爾后雙橋粉粒物料運輸車 改裝設(shè)計 系部名稱： 汽車與交通工程學(xué)院 專業(yè)班級： 車輛工程 B07-2 班 學(xué)生姓名： 齊力 指導(dǎo)教師： 齊曉杰 職 稱： 教授 黑 龍 江 工 程 學(xué) 院 二○一一年六月 The Graduation Design for Bachelor's Degree After the powder material truck Steyr design modifications Shuangqiao Candidate： Qi Li Specialty： Veheicle Engineering Class： B07-2 Supervisor：Professor. Qi Xiao Jie Heilongjiang Institute of Technology 2011-06·Harbin 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 I 摘 要 粉罐車是指裝運水泥、煤粉、石粉、化學(xué)粉料等散裝粉料的專用車輛。其有著降 低成本、節(jié)約時間、提高效率、保護(hù)環(huán)境和減輕勞動強度等諸多優(yōu)點，近年來發(fā)展迅 速，被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代化作業(yè)中。 本文主要介紹了斯太爾后雙橋粉粒物料運輸車的改裝設(shè)計說明，從整車的整體布 置選型到整車的性能分析都有著全面的介紹。通過對不同方案的研究比較與分析，對 粉罐罐體、進(jìn)料裝置、出料裝置、流態(tài)化床、取力機構(gòu)、氣卸系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)均進(jìn)行 了詳細(xì)設(shè)計與選型，并對其工作原理有著清晰的說明，以及其優(yōu)缺點和成本亦有清晰 地對比介紹和分析，并對整車的性能進(jìn)行了分析，在保證了本設(shè)計的先進(jìn)性和實用性 的基礎(chǔ)上也保證了設(shè)計的經(jīng)濟性。 關(guān)鍵詞：專用汽車；散裝水泥罐；流態(tài)化床；粉粒物料運輸。 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 II ABSTRACT Powder tanker shipping is the cement, coal, stone powder, chemical powder and other bulk powder of special vehicles. It has to reduce costs, save time, improve efficiency, protect the environment and reduce labor intensity, and many other advantages, the rapid development in recent years, is widely used in modern operations. This paper describes a powder material truck Steyr Shuangqiao after modification design specifications, from the overall layout of the vehicle selection and vehicle performance analysis have a comprehensive introduction. By comparing the different programs of research and analysis of the powder jars the body, feeding device, a feeding device, fluidized bed, take the power sector, gas discharge systems and auxiliary systems are carried out a detailed design and selection type, And its working principle has a clear description, as well as its advantages and disadvantages and costs are clearly described and analyzed to compare, and analyze the performance of the vehicle, in ensuring the design of advanced and practical but also on the basis of ensure the design economy. Keywords: Special Purpose Vehicle; bulk cement tank; fluidized bed; powder material transport. 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 目 錄 摘要 ......................................................................................................................................III Abstract .................................................................................................................................II 第 1 章 緒論 ........................................................................................................................1 1.1 課題研究現(xiàn)狀 ..............................................................................................................1 1.2 本課題研究的主要內(nèi)容與技術(shù)路線 ..........................................................................6 第 2 章 總體方案的選擇 .................................................................................................7 2.1 罐體型式的選擇 .........................................................................................................7 2.3 空氣壓縮機的選擇 .....................................................................................................7 2.4 卸料裝置的選擇 .........................................................................................................8 2.5 取力器的布置 ..............................................................................................................9 2.6 本章小結(jié) .....................................................................................................................9 第 3 章 二類底盤的選型及總布置 ............................................................................10 3.1 二類底盤的選型 .......................................................................................................10 3.2 總體布置的原則 ........................................................................................................10 3.3 整車參數(shù)的確定 ........................................................................................................13 3.3.1 裝載質(zhì)量和總質(zhì)量的確定 ..............................................................................13 3.4 本章小結(jié) ...................................................................................................................13 第 4 章 罐體的總體結(jié)構(gòu)和設(shè)計 .................................................................................14 4.1 罐體總成結(jié)構(gòu)及工作原理 .......................................................................................14 4.2 罐體的結(jié)構(gòu)與外形尺寸設(shè)計 ...................................................................................15 4.2.1 罐體的截面形狀 ..............................................................................................15 4.2.2 罐體封頭的形狀 ..............................................................................................15 4.2.3 初步確定罐體尺寸及材料 ...............................................................................15 4.3 罐體容積計算 ...........................................................................................................15 4.3.1 罐體有效裝載容積的計算 ...............................................................................16 4.3.2 罐體擴大容積的計算 ......................................................................................16 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 4.3.3 罐體裝載容積的計算 ......................................................................................17 4.3.4 氣室容積計算 ..................................................................................................17 4.4 流態(tài)化裝置的設(shè)計 ...................................................................................................17 4.4.1 流態(tài)化裝置的類型和結(jié)構(gòu) ..............................................................................17 4.4.2 多孔板的設(shè)計 ..................................................................................................18 4.4.3 流態(tài)化元件選擇 ..............................................................................................18 4.5 流態(tài)化床主要參數(shù)計算 ...........................................................................................19 4.5.1.臨界流態(tài)化床氣流速度 ...................................................................................19 4.5.2.流態(tài)化床面積 A...............................................................................................19 4.5.3.罐體最大空床截面積 .......................................................................................19 4.5.4.粉料帶出氣流速度 ...........................................................................................19 4.5.5.最小空床截面積 ...............................................................................................20 4.6 進(jìn)料裝置設(shè)計 ...........................................................................................................20 4.7 出料裝置、卸料軟管和卸壓裝置 ...........................................................................21 4.7.1 出料裝置 ..........................................................................................................21 4.7.2 卸料軟管 ..........................................................................................................21 4.7.3 卸壓裝置 ..........................................................................................................22 4.8 罐體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計 ...............................................................................................23 4.8.1 氣室結(jié)構(gòu)的設(shè)計 ..............................................................................................23 4.8.2 中央氣室長度的設(shè)計 ......................................................................................23 4.8.3 氣化板寬度的設(shè)計 ..........................................................................................23 4.8.4 流態(tài)化板傾斜角度及氣化層傾斜角度的設(shè)計 ..............................................23 4.8.5 封頭部分流態(tài)化板尺寸設(shè)計 ..........................................................................23 4.9 罐體的材料選擇 .......................................................................................................23 4.10 罐體厚度的計算 .....................................................................................................23 4.10.1 罐體的最小厚度 ............................................................................................23 4.10.2 厚度附加量 ....................................................................................................24 4.11 封頭設(shè)計 .................................................................................................................24 4.12 罐體支承座設(shè)計 .....................................................................................................25 4.13 本章小結(jié) .................................................................................................................25 第 5 章 卸料裝置的設(shè)計計算及選型 .......................................................................26 5.1 輸送空氣量的確定 ...................................................................................................26 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 5.2 輸料管內(nèi)徑和氣流速度的確定 ...............................................................................27 5.3 流態(tài)化元件壓力損失 ...............................................................................................28 5.4 本章小結(jié) ...................................................................................................................28 第 6 章 整車性能分析 ...................................................................................................29 6.1 汽車動力性能分析 ...................................................................................................29 6.1.1 基本參數(shù)的確定 ..............................................................................................29 6.1.2 汽車最高車速的確定 ......................................................................................31 6.2 燃油經(jīng)濟性計算 .......................................................................................................32 6.3 整車軸荷分配計算 ...................................................................................................34 6.4 整車穩(wěn)定性分析 .......................................................................................................34 6.4.1 空載質(zhì)心高度的計算 ......................................................................................34 6.4.2 空載側(cè)傾角的計算 ..........................................................................................35 6.5 本章小結(jié) ...................................................................................................................35 參考文獻(xiàn) .............................................................................................................................36 致謝 ......................................................................................................................................37 附錄 ......................................................................................................................................38 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 1 第 1 章 緒 論 1.1 課題研究現(xiàn)狀 散裝物料運輸是指對粉末狀、顆粒狀、流態(tài)狀等物質(zhì)，無需采用任何包裝措施， 而采用專用散裝運輸車進(jìn)行運輸。在所有散裝物料運輸車中，應(yīng)用最廣泛的是散裝水 泥運輸車。 近年來，粉粒物料運輸車市場發(fā)展迅速。經(jīng)過近幾年的快速發(fā)展，世界粉粒物料 運輸車行業(yè)已經(jīng)形成一定的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，相關(guān)粉粒物料運輸車產(chǎn)業(yè)也日漸完善，但是國 內(nèi)粉粒物料運輸車市場還遠(yuǎn)未成熟，同發(fā)達(dá)的歐美國家相比，無論市場規(guī)模、產(chǎn)品檔 次、品種規(guī)格、消費水平等方面都還有相當(dāng)大的差距。隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展，粉粒物 料運輸車技術(shù)水平、產(chǎn)品質(zhì)量的提高，應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴展，我國的粉粒物料運輸車 將會有巨大的市場需求和發(fā)展空間。 歐美發(fā)達(dá)國家自 30 年代就開始研究和應(yīng)用散裝運輸，目前其散粒物資散裝運輸 約占 80%以上，散裝運輸技術(shù)也有很大的發(fā)展，而我國散裝運輸起步較晚，60 年代 末期第一輛散裝水泥車問世，隨后相繼出現(xiàn)了各種形式的散裝水泥運輸車、散裝糧食 運輸車、散裝電石粉運輸車、散裝煤粉運輸車等。自 70 年代以來，國內(nèi)一些科研部 門和廠家在散裝物料運輸車的研制方面，特別是對散裝水泥運輸車的研究取得了可喜 的進(jìn)展。我國散裝水泥車經(jīng)過三十余年的發(fā)展，已經(jīng)成為成熟的產(chǎn)品。近年來，在產(chǎn) 品，在產(chǎn)品開發(fā)。架構(gòu)改進(jìn)方面出現(xiàn)了一是可喜的動向。如改進(jìn)流態(tài)化元件、開發(fā)多 用途散裝運輸車、客服“ 單向性 ”，提高運輸效果等 作為一種成熟的產(chǎn)品，國產(chǎn)散裝水泥運輸車在專業(yè)性能、專用功能正越來越接近 發(fā)達(dá)國家同類的水平。但散裝物料運輸車是一種對汽車進(jìn)行改裝的產(chǎn)品，汽車底牌、 空氣機等配套件對產(chǎn)品質(zhì)量影響很大，而且我國現(xiàn)有的設(shè)計、生產(chǎn)、管理方面與國外 驚醒比較，距國際水平還存在不少差距。 我國城市及公路建設(shè)發(fā)展迅速，汽車新政策、新標(biāo)準(zhǔn)及有關(guān)法規(guī)大量出臺，促使 商用汽車向著更加有利于社會和經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的方向發(fā)展，并帶動勞碌運輸業(yè)及建 筑業(yè)想著更加專業(yè)、集約、高校和環(huán)保方向發(fā)展。隨之，專用汽車在國民經(jīng)濟發(fā)展中 的地位日益突出，貨車專用化成為一種趨勢。用戶要求，專用汽車（包括專用貨車和 專用作業(yè)車）不僅要性能好、效率高、運輸量大、成本低，而且要符合新的法規(guī)要求， 為用戶帶來越來越多的經(jīng)濟效益，這已是大多數(shù)生產(chǎn)廠家的共識。 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 2 多年來，我國基礎(chǔ)建設(shè)投入不斷加大，帶動了公路交通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和城市現(xiàn)代化建 設(shè)的飛速發(fā)展。粉粒物料（尤其是水泥、面粉、煤粉等）作為重要生產(chǎn)資料和生活資 料，其運輸總量不斷擴大，運輸方式也隨著用戶對車輛運輸效率和低成本經(jīng)營等要求 的提高而向著大型化、散裝化、高效化方向發(fā)展，2001 年我國發(fā)布的（散裝水泥發(fā) 展“十五”規(guī)劃）更是將散裝水泥運輸?shù)陌l(fā)展推向前沿。 目前，大多數(shù)專用汽車企業(yè)制造的粉粒運輸車罐體均采用環(huán)焊縫連接，即鋼板的 輪制方向與罐體的環(huán)向一致。參照壓力容器的生產(chǎn)和經(jīng)驗，這種環(huán)焊縫罐體受力沒有 問題，但罐體外焊縫的焊接卻嚴(yán)重的制約著生產(chǎn)效率，并降低了整車的外觀效果。 在專用汽車的設(shè)計中，許多工作是變形產(chǎn)品和系列化產(chǎn)品的設(shè)計，若采用傳統(tǒng)的 二維設(shè)計不僅工作繁復(fù)而且易出差錯，而使用現(xiàn)在通用的各種三維制圖軟件進(jìn)行參數(shù) 化設(shè)計，往往可以達(dá)到事半功倍的效果 在南方氣候潮濕的季節(jié)里，粉料物料運輸車內(nèi)粉粒物料在運輸中受潮結(jié)塊常有發(fā) 生。粉粒物料一般在三種狀況下容易受潮：一是通過散裝水泥船長距離運輸?shù)乃啵?因為船艙屬非容器式密封罐，密封性差，在船靠岸后水泥通過吸送式管道輸送到由進(jìn) 料口裝入受潮的水泥沒有無法進(jìn)料的問題，但運到目的地出料就成問題了，整個過程 經(jīng)過了水泥廠到水泥船再到水泥運輸車，多增加的一道輸送環(huán)節(jié)，就加大了受潮結(jié)塊 的機會；二是運送到火力發(fā)電廠的部分吸水粉煤灰易遇潮結(jié)塊；三是運輸過程中出現(xiàn) 的意外狀況，如下雨時罐蓋沒有壓緊而有雨水滲入等。結(jié)塊大到一定程度，會有部分 散裝落在流化床和兩封頭附近，更多的是聚集到最底部的出料口附近。容易造成出料 管道堵塞，而影響正常出料。此處所說的結(jié)塊大部分是粉料的軟結(jié)塊團，并沒有到班 結(jié)的地步，整個流化床尚能正常工作。 隨著國內(nèi)石油工業(yè)的蓬勃發(fā)展，各大油田基礎(chǔ)建設(shè)項目日益增多，對水泥、礦粉、 堿、白灰、石粉等粉狀和粉狀物料的裝載、運輸和卸載生產(chǎn)運輸任務(wù)十分繁重。然而 油田常用粉粒物料運輸車存在卸料不凈、運輸效率低等諸多問題。因此，迫切需要一 種結(jié)構(gòu)合理、技術(shù)先進(jìn)、工作可口的粉粒物料運輸車。承德石油高等科學(xué)科研人員與 唐山專用汽車公司于 2007 年合作研發(fā)了新型粉粒物料運輸車。該車采用密封的罐體 結(jié)構(gòu)，大大降低了粉塵對環(huán)境的污染，并對粉狀和粉狀物料具有較好的吹卸效果，在 石油行業(yè)具有良好的推廣應(yīng)用前景。 在工程實際中，許多物理模型受到的載荷往往不知一種，有時十分復(fù)雜。利用工 程仿真軟件對模型分析計算，如何將復(fù)雜載荷簡化處理，提高正確的載荷模型，使其 接近實際情況，就顯得極其重要。因此，載荷施加的正確與否，將直接影響著計算結(jié) 果的成敗。利用有限元分析軟件 ANSYS 對散裝水泥運輸車進(jìn)行分析設(shè)計，也是如此。 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 3 隨著我國對基礎(chǔ)建設(shè)投入的不斷加大，水泥作為基礎(chǔ)建設(shè)的重要物資，需求量越 來越大。市場對散裝水泥運輸車的需求也越來越大。早在上世紀(jì) 60 年代，我國就開 始了散裝水泥運輸車的開發(fā)研究工作。經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，已經(jīng)開發(fā)出多品種、多樣 式的散裝散裝水泥車。新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)也不斷得以應(yīng)用，大噸位的半掛式散裝車型將 成為今后發(fā)展的主要趨勢。 隨著計算機輔助工程融入汽車設(shè)計過程的進(jìn)程加快，有限元在產(chǎn)品設(shè)計階段對模 型進(jìn)行靜態(tài)分析，有限元法是一種數(shù)值計算近似方法，以位移法為基礎(chǔ)，采用離散化 思想，計算出哥哥單元的位移和應(yīng)力。 半掛式散裝水泥運輸車主要由車架和罐體兩大不凡組成，兩者通常是焊接在一起 的。罐體由圓柱筒、過度錐筒、原封頭、滑料板、隔倉板等組成。由于幾何結(jié)構(gòu)上的 復(fù)雜性，正確施加水泥載荷成為問題的關(guān)鍵。然而大量有關(guān) ANSYS 分析的書籍和用 ANSYS 對散裝裝物料運輸車進(jìn)行有限元分析的文獻(xiàn)并未給出類似載荷的施加方法。 鑒于此就很有必要提出一種載荷模型和載荷施加方法，以期在工程設(shè)計中處理類 似載荷時具有指導(dǎo)意義和參考價值。 隨著市場對粉粒物料運輸車需求量的增長，客戶對產(chǎn)品性能要求的多元化是改裝 車行業(yè)需要面對的重要問題。粉粒物料運輸車罐體容積的不同要求是設(shè)計工作中最常 見、最繁瑣的一部分。罐體容積的改變主要通過改變罐體錐段及斜圓柱尺寸來實現(xiàn)。 罐體錐段、斜圓柱下料尺寸的精準(zhǔn)程度直接影響產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量及外觀。錐段、斜圓 柱下料樣板的制作水平?jīng)Q定了下料尺寸誤差的可控性。 2003 年，商務(wù)部、公安部、建設(shè)部、交通部聯(lián)合發(fā)布了（有關(guān)限期禁止在城市 城區(qū)現(xiàn)場攪拌混凝土的通知） ，確定了 124 個禁止現(xiàn)場攪拌的城市，2004 年國家七部 局又出臺了（散裝水泥管理辦法） 。兩個文件帶來的結(jié)果是，我國粉粒物料原書車輛 產(chǎn)銷連續(xù)幾年快速增長。 粉粒物料運輸車適用于粉煤灰、水泥、石灰粉、礦石粉、顆粒堿等顆粒直徑不大 于 0.1mm 粉粒干燥物料的散裝運輸。主要供水泥廠、水泥倉庫和大型建筑工地使用， 可以節(jié)約大量包裝材料和裝卸勞動。 相較于普通運輸車輛，罐式車的技術(shù)含量更高，并且只有罐式半掛車公告內(nèi)企業(yè) 能夠生產(chǎn)此類車，而在罐式車中，粉粒物料運輸車占了很大一把分比例。 客戶在選擇粉粒物料運輸車時，最重要的要素就是罐體的容積。需要大容積的可 以選擇兩個倉，可以達(dá)到三四十立方。 其次，要看公告。因為罐式車在技術(shù)性能和安全性能等方面比普通的貨物運輸車 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 4 輛要高很多，所以必須有國家公共才能購買。目前在梁山，很多企業(yè)都沒有公告。所 以客戶在選購車輛時一定要查清楚這家企業(yè)的公告資源。 最后是質(zhì)量。如果客戶需要大容積的粉粒物料運輸車，罐體可能有兩個艙之間開 裂，容積內(nèi)的粉塵會溢出來。 國內(nèi)罐式汽車的市場現(xiàn)狀分析：1.罐式汽車的市場現(xiàn)狀分析：罐式汽車包括低 溫液體運輸車、粉粒物料運輸車、粉粒食品運輸車、化工液體運輸車、混凝土攪拌運 輸車、瀝青運輸車、散裝水泥車、液化氣體運輸車、運油車等。常見的有油罐式汽車、 散裝物罐式汽車等。 從我國罐式汽車產(chǎn)銷狀態(tài)看，罐式汽車具有較好的市場發(fā)展環(huán)境和發(fā)展勢頭。目 前我國罐式汽車市場年需求在 4 萬輛以上，其中油料運輸、建筑工程和水泥運輸、化 工產(chǎn)品運輸在我國發(fā)展在我國發(fā)展勢態(tài)較好。 從 2006 年至 2008 年全國罐式汽車產(chǎn)銷看，2006 年到 2007 年產(chǎn)銷幅較大，分別 為 44%和 46%，2007 到 2008 年增幅較為平穩(wěn)。 2．罐式汽車發(fā)展的機遇與方向：宏觀經(jīng)濟環(huán)境拉動著市場需求，為我國物流運 輸汽車的發(fā)展提供了新的機遇。 罐式汽車的發(fā)展方向是：發(fā)揮我國現(xiàn)有在大噸位罐式汽車設(shè)計和加工的優(yōu)勢，對 原有產(chǎn)品進(jìn)行性能優(yōu)化，鞏固市場占有率，繼續(xù)保持也太視頻運輸車的生產(chǎn)優(yōu)勢，大 力推進(jìn)油罐式汽車產(chǎn)品的市場開拓。在液化石油氣罐式汽車的基礎(chǔ)上，想起他介質(zhì)罐 式汽車產(chǎn)品拓展，特別是低溫系列液氮、液氬、液氧等氣體運輸車。罐式汽車主要發(fā) 展壓力和常壓兩大系列。一是壓力罐式汽車在現(xiàn)有的液化石油氣，丙烯、苯酚、環(huán)氧 乙烷運輸車的基礎(chǔ)上，想低溫、超高壓、高附加值的方向發(fā)展。加快開發(fā)如：液氨、 二硫化碳、液氧、液氬等低溫介質(zhì)、天然氣等超高壓介質(zhì)的液態(tài)低溫高壓運輸車。二 是常壓罐式汽車在現(xiàn)有的加運油車、液態(tài)食品運輸車、灑水車、吸污車、散裝物料運 輸車、散裝水泥運輸車等產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，重點向有色金屬方向發(fā)展，積極貫徹和實施 差您輕量化的設(shè)計、制定理念。有效抑制罐式汽車的產(chǎn)能過剩，優(yōu)化罐式汽車的使用 環(huán)境。 二.選題目的和意義:本課題的選擇充分考慮了研究課題對汽車車輛工程專業(yè)學(xué)生 學(xué)習(xí)和工作的指導(dǎo)作用，對本課題的研究能夠使學(xué)生了解專用汽車改裝設(shè)計方法，通 過本課題的研究學(xué)生可以完成理論課程的實踐總結(jié)，獲得一定的工程設(shè)計工作方法 專用汽車系列產(chǎn)品的設(shè)計，多數(shù)是在定型產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，變化其統(tǒng)計即主要 是相應(yīng)的罐體錐段的長寬尺寸，就可設(shè)計出衍生的并行產(chǎn)品。為適應(yīng)市場變化，滿足 客戶需要，提高衍生變形產(chǎn)品的設(shè)計效率，從而更好地提升產(chǎn)品的質(zhì)量，需要一種簡 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 5 易邊界的應(yīng)用軟件，而采用 Eccel 軟件中的函數(shù)計算功能即可得以實現(xiàn)。 技術(shù)路線圖 圖1.1 技術(shù)路線圖 發(fā)展粉料散裝運輸車具有節(jié)約資源，保護(hù)環(huán)境和減輕勞動強度等諸多優(yōu)點。但對 于顆粒粗、比重大、含水量高、流態(tài)化性能差的粉料。用普通臥式粉料運輸車就無法 達(dá)到預(yù)期目的，如石灰粉、鐵粉等就必須用舉升式粉料運輸車才能完成裝、運、卸任 務(wù)。舉升式粉料運輸車在裝料和行駛時，罐體中心線處于水平位置；卸料時舉升機構(gòu) 將罐體前段升起，與地面沒有一定夾角，在運用氣力輸送方式有效的將罐內(nèi)粉料排除。 正是這種舉升功能使得罐體結(jié)構(gòu)簡化，大大提升罐體的有效裝載容積和對介質(zhì)的適應(yīng) 調(diào)研和收集資料 選擇二類汽車底盤 進(jìn)行發(fā)動機、離合器、變速箱、 傳動軸、驅(qū)動橋以及車輪的選型 進(jìn)行汽車動力性、經(jīng)濟性、穩(wěn)定 性校核 進(jìn)行罐體結(jié)構(gòu)、流化床、取力器及傳動 系統(tǒng)、送料系統(tǒng)、罐體與底盤連接結(jié)構(gòu)等的 設(shè)計與校核 繪制 CAD 零件圖、裝配 圖 完成設(shè)計說明書 進(jìn)行發(fā)動機、離合器、變速 箱、傳動軸、驅(qū)動橋以及車輪的 校核不 合 理 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 6 性，最大限度地發(fā)掘粉料運輸車的運輸潛力。 通過此次作業(yè)，可使我對專用車的改裝有更好的了解，也對各種汽車在不同用途 時的改裝有了更好的掌握，在以后的工作中可以更好的完成有關(guān)專用車的改裝，維修 等。 1.2 本課題研究的主要內(nèi)容與技術(shù)路線 設(shè)計主要內(nèi)容及分析、校核： 1、進(jìn)行底盤的選擇； 2、根據(jù)設(shè)計總成進(jìn)行汽車動力性、經(jīng)濟性、穩(wěn)定性校核，實現(xiàn)整車的優(yōu)化匹配； 3、進(jìn)行罐體結(jié)構(gòu)、流化床、硫化和送料動力系統(tǒng)、送料系統(tǒng)、罐體與底盤連接 結(jié)構(gòu)等的設(shè)計與校核； 4、繪制設(shè)計車輛的總圖和上述部分的結(jié)構(gòu)裝配圖、零件圖。 本課題研究的主要技術(shù)路線如圖 1.1 所示。 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 7 第 2 章 總體方案的選擇 2.1 罐體型式的選擇 粉粒物料運輸車按其罐體型式不同可分為立式粉罐汽車、臥式粉罐汽車、舉升式 粉罐汽車。 立式粉粒物料運輸車的罐體中心線呈鉛垂防線，車輛可載一個或多個立式罐。立 式罐汽車適用范圍廣，能用于粉料、顆粒料等多種粉粒物料的散裝運輸。但整車質(zhì)心 教高，采用多個罐體時結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本也較高。 臥式粉罐汽車是目前使用最為廣泛的一種罐式車型。其特點是罐體中心線呈水平 方向，罐體可以是單個倉，也可以分隔兩個倉。若罐體內(nèi)的流態(tài)化床與水平面成一個 傾角，稱為內(nèi)傾臥式粉罐汽車。若罐體中心線與水平面成一個不大的傾角，則為外傾 臥式粉罐汽車。臥式粉罐汽車僅在出料口處設(shè)置流態(tài)化床，臥式粉料物料運輸車具有 結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，卸料性能穩(wěn)定和質(zhì)心低的優(yōu)點，但適用性受到限制，一般僅用 于流態(tài)化性能較好的散裝粉料運輸。 舉升式粉罐運輸車在裝料和行駛時，罐體中心線處于水平位置，卸料時舉升機構(gòu) 將罐體前端升起，成傾斜狀態(tài)。舉升式粉料物料運輸車的灌內(nèi)底部通常僅在出料口處 設(shè)置流態(tài)化床，卸料時罐體呈傾斜狀態(tài)，粉料在重力的作用下自動下滑，集中到出料 口后卸出。所以，罐體內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單，容積效率高，適用范圍廣，常用來裝運流態(tài)化 性能差的粉料，但由于增加了舉升機構(gòu)，使用，維修復(fù)雜。 綜上所述，本設(shè)計中選擇雙錐內(nèi)傾臥式粉罐，如圖 2.1 所示。 圖2.1 雙錐內(nèi)傾臥式粉罐結(jié)構(gòu)圖 2.3 空氣壓縮機的選擇 散裝水泥運輸車使用的空氣壓縮機應(yīng)滿足下列要求: 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 8 （1）具有的流量和壓力與罐體的容積相適應(yīng)； （2）在空氣壓縮機的壓力-流量特性曲線圖上，當(dāng)壓力變化時，流量變化應(yīng)很??； （3）在空氣壓力不變的情況下應(yīng)有穩(wěn)定的空氣流量； （4）排出的壓縮空氣應(yīng)無油、無水、無雜質(zhì)； （5）體積小，質(zhì)量輕，便于安裝，能連續(xù)運轉(zhuǎn) 1h，工作可靠，使用壽命長，維 修方便等 常用的空氣壓縮機有回轉(zhuǎn)滑片式和擺桿式兩種。擺桿式空氣壓縮機相比回轉(zhuǎn) 擺桿式空氣壓縮機具有體積小、排量大、排出氣體潔凈無油的優(yōu)點，遂本設(shè)計產(chǎn) 品采用擺桿式空壓機。 根據(jù)以上要求，結(jié)合生產(chǎn)實際并參考市場同類產(chǎn)品，選擇由青島鎮(zhèn)興泰克機械有 限公司生產(chǎn)的 VS 230-10 型空氣壓縮機。無潤滑擺動式空氣壓縮機屬容積式回轉(zhuǎn)類的 一種。根據(jù)四連桿的曲柄連桿機構(gòu)原理，通過驅(qū)動軸（輪）帶動曲柄旋轉(zhuǎn)，使轉(zhuǎn)子作 90 度往復(fù)擺動，周期性改變汽缸內(nèi)工作容積，從而實現(xiàn)連續(xù)吸氣、壓縮、排氣，汽 缸中四個工作腔利用密封條互相密封，缸中運動件接觸面間潤滑由密封條自身潤滑， 不用加油，排出的壓縮空氣純潔無油，對粉料無污染；并且該機結(jié)構(gòu)獨特，性能可靠， 具有體積小、重量輕、耗能低、振動小、排氣量大、維修方便等特點。因此，非常適 合用做氣卸裝置的氣源。其技術(shù)參數(shù)如表 2.1 所示。 表2.1 VS 230-10型空壓機參數(shù) 排氣量 m /min3 10 公稱排氣壓力 MPa 0.2 軸功率 kw 25.5? 最高轉(zhuǎn)速 r/min 900 連續(xù)運轉(zhuǎn)時間 min 60 吸氣溫度 C? 40 排氣溫度 C 200? 潤滑油溫度 C? 70 機器重量 kg 199 2.4 卸料裝置的選擇 出料裝置有上吸式和下排式兩種形式： 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 9 （1）上吸式出料裝置具有卸料平順，吸嘴高度可以調(diào)節(jié)，不易產(chǎn)生堵塞等優(yōu)點， 目前應(yīng)用較廣。 （2）下排式出料裝置具有結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，節(jié)約罐體有效容積等優(yōu)點，但 易產(chǎn)生堵塞。出料口開設(shè)在罐體下部中央的多孔板和罐體殼上，與出料管的一端焊接。 2.5 取力器的布置 除了少量專用汽車的工作裝置因考慮工作可靠和特殊的要求而配備專門動力驅(qū)動 外（例如部分冷藏汽車的機械制冷系統(tǒng)） ，絕大多數(shù)專用汽車上的專用設(shè)備都是以汽 車底盤自身的發(fā)動機為動力源，經(jīng)過取力器，用來驅(qū)動齒輪液壓泵、真空泵、柱塞泵、 輕質(zhì)油液壓泵、自吸液壓泵、水泵、空氣壓縮機等，從而為自卸車等諸多專用汽車配 套使用。 根據(jù)取力器相對汽車底盤變速器的位置，取力器的取力方式可分為前置、中置和 后置三種基本型式。本設(shè)計選用中置式的變速器側(cè)蓋取力。 由于在設(shè)計變速器時已考慮了動力輸出，因而一般在變速器的側(cè)面都留有標(biāo)準(zhǔn)的 接口，也有專門生產(chǎn)與之配套的取力器廠家，因此這種取力器較常用 2.6 本章小結(jié) 本章確定了整車總體設(shè)計方案，即為設(shè)計一種采用擺桿式空氣壓縮機和上吸式氣 卸式散裝水泥運輸改裝車。通過比較立式粉罐汽車、臥式粉罐汽車、舉升式粉罐汽車 和斗式粉罐汽車的罐體的結(jié)構(gòu)特點選定雙錐臥式罐體。 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 10 第 3 章 二類底盤的選型及總布置 3.1 二類底盤的選型 目前，改裝專用汽車選用的底盤主要是二類或三類底盤，也有為某些專用汽車設(shè) 計的專用底盤。專用汽車底盤選型的好壞對專用汽車性能影響很大。汽車底盤的選擇 或設(shè)計專用車底盤主要根據(jù)專用汽車的類型、用途、轉(zhuǎn)載質(zhì)量、使用條件、專用汽車 的性能指標(biāo)、專用設(shè)備或裝備的外形尺寸、動力匹配等來決定。 目前我國對常規(guī)的罐式車通常采用二類底盤改裝設(shè)計。所謂二類底盤，是指在基 本型整車的基礎(chǔ)上去掉貨箱。根據(jù)產(chǎn)品的可靠性大多選用大品牌的底盤車輛，故本設(shè) 計中選用華菱星馬牌重卡 290 馬力 6X4 散裝運輸車。 二類底盤的具體參數(shù)如表 3.1 所列。 表3.1 運輸車具體參數(shù)列表 華菱星馬牌重卡 290 馬力 6X4 散裝運輸(AH5240GFL) 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 11 基本信息>> 公告型號： AH5240GFL 類型： 專用卡車 驅(qū)動形式： 6x4 軸距： 5225+1350mm 車身長度： 10.93 米 車身寬度： 2.5 米 車身高度： 3.8 米 輪距： 2065/1860mm 前懸： 1.37 米 后懸： 2.99 米 整車重量： 14.805 噸 最大總質(zhì)量： 24 噸 額定載重： 9 噸 最大載重： 0 噸 牽引總質(zhì)量： 0 噸 最高車速： 90KM/h 最小轉(zhuǎn)彎直徑： 0M 接近角： 25 度 離去角： 10 度 產(chǎn)地： 馬鞍山市 噸位級別： 重卡 備注： 罐體有效容積為 22.5 立方米；罐體 直段長 7450mm，直徑為 2190mm。運 輸介質(zhì)為木 貨箱參數(shù)>> 貨箱(斗)形式： 罐式 貨箱(斗)長度： 0 米 貨箱(斗)寬度： 0 米 貨箱(斗)高度： 0 米 貨箱(斗、罐)體 積： 22.5 立方米 發(fā)動機>> 查看本車型發(fā)動機詳細(xì)數(shù)據(jù)>> 發(fā)動機型號： 濰柴 WP10.290 汽缸數(shù)： 6 燃油種類： 柴油 汽缸排列形式： 直列 排量： 9.726L 排放標(biāo)準(zhǔn)： 國 III 最大輸出功率： 213KW 馬力： 290 馬力 扭矩： 1160N·m 最大扭矩轉(zhuǎn)速： 1200—1600 壓縮比： 駕駛室參數(shù)>> 臥鋪尺寸： 0mm 準(zhǔn)乘人數(shù)： 3 人 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 12 座位排數(shù)： 1 排 變速箱>> 查看本車型變速箱詳細(xì)數(shù)據(jù)>> 變速箱型號： 法士特 9JS119 變速箱形式： 手動 變速箱檔位數(shù)： 9 個 變速箱油容量： 12.5 升 底盤>> 前橋型號： 前橋形式： 前橋允許載荷： 6500KG 后橋型號： 后橋形式： 后橋允許載荷： 17500KG 最終傳動比： 懸掛形式： 彈簧片數(shù)： 9/12 減震器： 輪胎>> 輪胎形式： 輪胎數(shù)： 10 個 輪胎規(guī)格： 11.00-20 油箱>> 油箱容量： 糾錯 0L 全負(fù)荷最 低燃油耗 率： 190g/kW.h 發(fā)動機凈重： 1000KG 發(fā)動機尺 寸： 1288x817x1121mm 壓縮比： 16.4：1 一米外噪 音： dB 汽缸行程： 156mm 汽缸缸徑： 123mm 每缸氣門數(shù)： 0 點火次序： 1-5-3-6-2-4 進(jìn)氣形式： 增壓中冷 駕駛室參數(shù)>> 準(zhǔn)乘人數(shù)： 3 人 臥鋪尺寸： 0mm 座位排數(shù)： 1 排 離合器>> 形式： Φ430mm 拉式膜片彈簧離合器 材質(zhì)： 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 13 3.2 總體布置的原則 總體布置的任務(wù)是正確選定整車參數(shù)，合理布置工作裝置和附件，使取力裝置、 專用工作裝置、其它附件與所選定的汽車底盤構(gòu)成相互協(xié)調(diào)和匹配的整體，達(dá)到設(shè)計 任務(wù)書所提出的要求， （圖 3.1 為氣泄粉罐車整車結(jié)構(gòu)圖）布置時應(yīng)按照以下原則： （1） 盡量避免變動汽車底盤各總成位置； （2） 盡量滿足專用工作裝置性能的要求，充分發(fā)揮專用功能； （3） 必須對裝載質(zhì)量，軸荷分配等參數(shù)進(jìn)行估算和校核； （4） 應(yīng)避免工作裝置的布置對車架造成集中載荷； （5） 應(yīng)盡量減少專用汽車的整車整備質(zhì)量； （6） 應(yīng)符合有關(guān)法規(guī)的要求。 圖3.1 氣卸粉罐車整車結(jié)構(gòu)圖 3.3 整車參數(shù)的確定 3.3.1 裝載質(zhì)量和總質(zhì)量 am的確定 初步選定的總質(zhì)量為 25000Kg,整備質(zhì)量為 14070Kg，額定裝載質(zhì)量 10800Kg。 3.4 本章小結(jié) 本章選定了二類地盤,二類底盤對其參數(shù)做了詳細(xì)介紹，介紹了二類地盤的總體 布置原則,選定了整車的總質(zhì)量參數(shù),整備質(zhì)量和額定裝載質(zhì)量。 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 14 第 4 章 罐體的總體結(jié)構(gòu)和設(shè)計 4.1 罐體總成結(jié)構(gòu)及工作原理 臥式罐體一般是由圓柱體、斜錐體、橢圓封頭、多孔板、滑料板幾部分組成，見 圖 4.1。依據(jù)對罐體裝載量、罐體整體尺寸的要求，通過試算罐體有效容積，可基本 確定罐體的外觀尺寸。 圖 4.1 罐體結(jié)構(gòu)圖 臥式罐氣力卸料原理簡圖。如圖 4.2 卸料時，壓縮空氣經(jīng)進(jìn)氣氣管 10 進(jìn)入氣室 7，穿過流態(tài)化裝置 11 后到達(dá)粉料顆粒之間，使粉料流態(tài)化；當(dāng)罐內(nèi)壓力上升到 196kPa 時，打開卸料閥 4，粉料在罐內(nèi)壓力作用下經(jīng)卸料管 3 排出。 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 15 1-吸嘴；2- 調(diào)節(jié)螺母；3- 出料管；4-蝶閥；5-二次進(jìn)風(fēng)裝置；6-卸料管接頭；7-氣室； 8-滑料； 9-罐體；10-進(jìn)壓縮空氣管；11- 流態(tài)化裝置； 圖4.2 臥式罐氣力卸料原理簡圖 4.2 罐體的結(jié)構(gòu)與外形尺寸設(shè)計 4.2.1 罐體的截面形狀 罐體的截面形狀是降低車輛質(zhì)心的主要措施，它要根據(jù)整車的總體布置、選型協(xié) 調(diào)、質(zhì)心高度、裝運物品的種類等因素，選用適合某種罐式汽車的最佳截面形狀。 由于圓形截面罐體表面積最小，材料最省，容積效率最高，容器壁中的拉應(yīng)力最 小，剛性好，特別適合高壓罐體，工藝性好，所以本設(shè)計選用圓形截面 [7]。 4.2.2 罐體封頭的形狀 罐體的封頭有橢圓形、蝶形、錐形、平板形 4 種形式。 橢圓形封頭和蝶形封頭的受力情況最好，質(zhì)量小，國家已有標(biāo)準(zhǔn)的封頭系列，就 用最廣泛，所以本設(shè)計選用橢圓形封頭。 4.2.3 初步確定罐體尺寸及材料 根據(jù)設(shè)計書的設(shè)計要求，結(jié)合生產(chǎn)實際中對長距離大質(zhì)量運輸?shù)囊蠹皡⒖紘鴥?nèi) 外同類產(chǎn)品及材料性能，初步設(shè)計圓柱筒體和封頭材料選擇 16MnR，罐體