斯太爾后雙橋粉粒物料運輸車改裝設(shè)計【含CAD高清圖紙和說明書】,含CAD高清圖紙和說明書,爾后,此后,雙橋,物料,運輸車,改裝,設(shè)計,cad,高清,圖紙,以及,說明書,仿單 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 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(qiáng)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(jī)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(jì)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 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(jī)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(kuò)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(jì)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(jì)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(kuò)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(jī)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(jì)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(jì)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(jì)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(kuò)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(jī)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(tuán)，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(jī)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(jī)遇與方向：宏觀經(jīng)濟(jì)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(jī)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(qiáng)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(jī)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(jī)、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(jì)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(jī)、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(jì)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(jī)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 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 8 性能差的粉料，但由于增加了舉升機(jī)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(jī)的選擇 散裝水泥運輸車使用的空氣壓縮機(jī)應(yīng)滿足下列要求: （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(jī)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(jī)有回轉(zhuǎn)滑片式和擺桿式兩種。擺桿式空氣壓縮機(jī)相比回轉(zhuǎn) 擺桿式空氣壓縮機(jī)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(jī)。 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(jī)械有 限公司生產(chǎn)的 VS 230-10 型空氣壓縮機(jī)。無潤滑擺動式空氣壓縮機(jī)屬容積式回轉(zhuǎn)類的 一種。根據(jù)四連桿的曲柄連桿機(jī)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(jī)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(jī)參數(shù) 排氣量 m /min3 10 公稱排氣壓力 MPa 0.2 軸功率 kw 25.5? 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 9 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(jī)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： （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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī) 查看本車型發(fā)動機(jī)詳細(xì)數(shù)據(jù) 發(fā)動機(jī)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(jī)凈重： 1000KG 發(fā)動機(jī)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，罐體圓柱部分 長為 7041mm，直徑為 1840 mm。根據(jù)《JB-T4737-95 橢圓形封頭標(biāo)準(zhǔn)》及《GB150- 1998 鋼制壓力容器標(biāo)準(zhǔn)》確定封頭高 400mm. 4.3 罐體容積計算 罐體總?cè)莘e V 總 容 積 為 罐 體 殼 所 包 容 的體 積。雙錐內(nèi)傾臥式罐體，總體積 V 為圖柱筒體積 V1 、直角斜錐筒容積 V2 和封頭容積 V3 之和，即 12?? (4.1) 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 16 (1)圓柱筒體容積 1V計算 211RL?? （ 3m） （4.2) V1=2×3.14×1.117×1.117×1.281 3m V1=10.037 3 式中 1R——圓柱筒體內(nèi)壁半徑（m） ； L——圓柱筒體長度的 1/2（m） 。 (2)斜錐筒體容積 2V計算 兩端斜錐筒體容積相等，則 V2=2π/3（R 12＋R 22＋R 1 R2) L2 =2×(3.14/3)×(1.117×1.117＋0.985×0.985+1.117×0.985)×2.244 =15.474 m3 （4.3） 式中 1R、 2——分別為斜錐筒體大、小端內(nèi)壁半徑（m ） ； L——單個斜錐筒體長度（m） 。 (3)橢圓封頭容積 3V計算 封頭有半球形、橢圓形、蝶形等幾種。橢圓形封頭有半個橢圓殼體和一段短圓柱 筒體組成，兩封頭容積相等。則 V3=2(πR 22 L3+2/3πR 22 L4) =2（3.14×0.985 2 ×0.019＋2/3×3.14×0.985 2× 0.398) =2.774 m3 （4.4） 式中 3L——短圓柱筒體長度（m） ； 4——封頭長度，即橢圓短軸之半（m） V=28.285m3 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 17 4.3.1 罐體有效裝載容積的計算 有效裝載容積指用于裝載粉料的罐內(nèi)容積，用下式計算 （4.5）easmVp? 式中 ——罐體的標(biāo)定裝載質(zhì)量（kg） ；em ps——粉料的堆積密度（kg/ ） 。3 Va= me/ ps=10930/450=24.28 m3 4.3.2 罐體擴(kuò)大容積的計算 由于粉料的內(nèi)摩擦力，進(jìn)料口的數(shù)目、位置等原因，裝料時粉料不能充滿罐體上 部的所有空間；粉料在流態(tài)化過程中空隙率 要增加，上界面升高，裝料時也需要流? 出這部分空間。在上部流出的空間稱為擴(kuò)大容積，按下式確定： Vb=KbVa （4.6） 式中 ——擴(kuò)大容積系數(shù)，通常取為 0.1～0.2。 取 0.1aKak Vb =0.1×24.28=2.428 3m 4.3.3 罐體裝載容積的計算 有效裝載容積與擴(kuò)大容積之和叫做裝載容積，即氣體分布板和滑料板以上的罐內(nèi) 容積 Vd=Va+Vb =26.708 （4.7）3m 4.3.4 氣室容積計算 Vc=V-Va-Vb=1.55m3 （4.8） 4.4 流態(tài)化裝置的設(shè)計 流態(tài)化裝置又稱流態(tài)化，主要由流態(tài)化元件、多孔板、壓板、螺栓等組成，是氣 卸粉罐車的重要部分，它直接影響粉罐車的專業(yè)技能。流態(tài)化裝置的作用：一是與滑 料板、罐體壁構(gòu)成氣室；二是使壓縮空氣形成微細(xì)、均勻的氣流進(jìn)入粉料中，使粉料 流態(tài)化。 4.4.1 流態(tài)化裝置的類型和結(jié)構(gòu) 目前普遍采用的流態(tài)化裝置有兩類：單一流態(tài)化裝置和復(fù)合型流態(tài)化裝置。 雙錐內(nèi)傾式罐體所采用的復(fù)合型流態(tài)化裝置的結(jié)構(gòu)如圖 4.3 所示。它由滑板、支 承架、多孔板、流態(tài)化元件、壓板等組成。 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 18 滑料板與罐體構(gòu)成氣室殼體，多孔板置于其上構(gòu)成氣室?；习迮c罐體的母線平 行，多孔板向罐體的出料口傾斜。流態(tài)化元件被壓條壓在多孔板上，用螺栓將壓板、 流態(tài)化元件和多孔板三者固定在一起。這樣便形成了完整的流態(tài)化裝置。 1-罐體； 2-滑料板；3-支承架； 4-流態(tài)化裝置；5-多孔板；6- 流態(tài)化元件；7-壓板；8-螺栓 圖4.3 復(fù)合型流態(tài)化裝置圖 4.4.2 多孔板的設(shè)計 多孔板的作用是支承流態(tài)化元件及其上面的粉料，保證壓縮空氣均勻穿過。多孔 板與水平面的夾角一般取粉料靜態(tài)安息角的 1/3，常取 10°～15°，此角度越大，卸料 速度越快，但角度過大，容器的空間利用率越小。根據(jù)經(jīng)驗，選擇該角度為 10°。多 孔板常采用 4mm 厚的鋼板制造，上面均勻分布直徑為 20～30mm 的孔，孔距大小與 孔數(shù)多少以有利于均勻布?xì)狻⒅С袕?qiáng)度和節(jié)約鉆孔工時來確定。多孔板沿罐體全長布 置,圖 4.4 為多孔板結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4.4 多孔板結(jié)構(gòu)示意圖 （孔徑為20mm，孔距為80mm ） 4.4.3 流態(tài)化元件選擇 流態(tài)化元件的作用是使壓縮空氣透過而形成均勻、細(xì)微的氣流，故又稱氣體分布 板。對其要求是： （1） 具有一定的透氣阻力，并且隨氣流速度的增加阻力急驟增加。 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 19 （2） 孔隙適宜，分布均勻，布?xì)夥稚⒏叨?，受粉料層厚度影響少?（3） 只能透過氣體，不能通過粉料，吸濕性和附著力低，表面光整平滑，易 于 粉料流動，長期使用不易堵塞，并且易恢復(fù)透氣性。 （4） 有一定的強(qiáng)度，耐磨、耐溫、耐腐蝕，物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。 流態(tài)化元件的材料分為軟、硬兩類。硬質(zhì)材料雖然剛性好，耐磨，不易受潮，但 易破碎，易堵塞，空隙不易恢復(fù)，制造工藝也復(fù)雜，價格高，故很少采用。軟質(zhì)材料 有工業(yè)帆布、夾毛氈、滌綸帆布等。它們具有質(zhì)量輕、易安裝、易取得、價格便宜等 優(yōu)點。用化纖維經(jīng)過特殊編織的帆布，在我國已有生產(chǎn)，它透氣性好，阻力高，不易 受潮。 因此可采用有滌綸帆布編織而成的軟質(zhì)流態(tài)化元件。 4.5 流態(tài)化床主要參數(shù)計算 4.5.1.臨界流態(tài)化床氣流速度 fV (m/s) (4.9) 1.820.943.86()4.0sgfd????? 式中 ——粉狀石墨的顆粒直徑，sd m? ——顆粒真密度，粉狀石墨灰為 3200kg/ ； s? 3 ——氣體密度，空氣取為 2.75kg/ ； g ——氣體的動力粘度，一般取為 0.0218Pa s；?? 那么粉狀石墨的臨界流態(tài)化氣流速度為： ＝ m/sfV 60.940.8.681(3275)???（ ） 4.5.2.流態(tài)化床面積 A 流態(tài)化床面積的大小與流態(tài)化床結(jié)構(gòu)形式、罐體形式和尺寸、所裝粉料的性質(zhì)有 關(guān)，其中起主要作用的是粉料的臨界流態(tài)化速度。故流態(tài)化床的面積應(yīng)滿足以下要求： (4.10)fQv? 式中 Q——氣體的流量； ——粉料臨界流態(tài)化速度。fv 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 20 m27.583.09fQv? 4.5.3.罐體最大空床截面積 maxA 對于粉狀石墨， =1.85Q （4.1ax 1） 式中 Q——空氣流量 (m3/min) maxA=1.85Q=1.85 7.5=13.875 m2? 4.5.4.粉料帶出氣流速度 tv 粉料帶出氣流速度即粉料開始形成稀相流態(tài)化床時的氣流速度(大于 )。若氣流tv 速度達(dá)到此值，床層的穩(wěn)定操作行為將急劇偏離理想行為，導(dǎo)致操作失常。 可按下t 式計算： (m/s) (4.12) 123()425sgtvds??????????? 式中 g——重力加速度，g=9.81m/ 。2s 粉狀石墨的帶出氣流速度 為：tv 12364(30.75)98025.tv ??????????? =0.58m/s 4.5.5.最小空床截面積 minA 最小空床截面積出現(xiàn)在罐體頂部的某一位置，即流態(tài)化床頂。在床頂?shù)臍饬魉俣?不能超過 ，否則會導(dǎo)致稀相床出現(xiàn)。最小空床截面積可以用下式計算：tv = =0.216m2 (4.13)minA60tQv?7.58? 即最小空床截面積為： =0.216m2min 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 21 4.6 進(jìn)料裝置設(shè)計 粉料車上的裝料口有兩個作用，一是裝粉料入罐，二是維修時作為入孔，裝料口 的直徑大多在 400～500mm 之間，本設(shè)計選取 500mm。 進(jìn)料裝置由進(jìn)料口蓋、密封圈、鎖緊裝置和進(jìn)料口等組成。按密封方式可分為外 壓密封式、內(nèi)壓自封式和雙重密封式，本設(shè)計選用內(nèi)壓自封式，如圖 4.5 所示。 1-活動銷軸 2-內(nèi)壓自密封圈3-球面料口蓋4-上蓋板5-固定銷軸 圖4.5 進(jìn)料口蓋 內(nèi)壓自封式裝料口的承壓面為球面板，裝料口蓋關(guān)閉后，球面板便與唇狀密封圈 貼合，當(dāng)氣壓卸料系統(tǒng)工作時，唇狀密封圈在罐內(nèi)壓縮空氣的作用下進(jìn)一步緊壓在球 面板上，形成可靠的環(huán)形密封帶，在裝料口座與球面板所形成的楔形及密封圈唇邊的 綜合作用下，罐內(nèi)的氣壓越高，裝料口蓋的密封性越好，一般情況下，只要罐內(nèi)的氣 壓達(dá)到 49kPa，即可實現(xiàn)可靠的密封 [9]。 4.7 出料裝置、卸料軟管和卸壓裝置 4.7.1 出料裝置 出料裝置有上吸式和下排式兩種形式。由于本設(shè)計是舉升式氣卸粉罐車，卸料時 舉升后狀態(tài)與立罐相似，所以選用下排式出料裝置。下排式出料裝置，具有結(jié)構(gòu)簡單， 維修方便等優(yōu)點。出料口開設(shè)在罐體后部的蝶形封頭內(nèi)，與出料管的一端焊接 4.7.2 卸料軟管 如圖 4.6 所示，卸料軟管為多層夾布的耐油膠管，其兩端用卡箍 4 與快速接頭 3（凹端）和快速接頭 1（凸端）相緊密的連接箍緊。O 形橡膠密封圈 2 置于快速接 頭 3 中。使用時，先抬起快速接頭 3 上的勾柄，帶動勾架前移，使兩勾勾住快速接頭 1 2 3 4 5 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 22 1 的凸端，然后用力壓下勾柄，凸凹兩端就緊密連成一體。 1-快速接頭凸端 2-O形橡膠密封圈 3-快速接頭凹端 4-卡箍 5-第一節(jié)卸料軟管6-第二節(jié)軟管 及快速接頭 7-二次風(fēng)套管 圖4.6 卸料軟管 4.7.3 卸壓裝置 卸壓裝置的用途是：裝料前或卸料后，打開卸壓球閥排放罐內(nèi)剩余的壓力空氣； 若卸料途中出現(xiàn)故障，應(yīng)用卸壓裝置排氣卸壓后再進(jìn)行檢修。 圖 4.7 所示為卸壓裝置。卸壓管 3 的一端裝有多孔圓管，其上套有濾芯 1，用卡 箍 2 箍緊，伸于罐體內(nèi)部的上方；卸壓管另一端伸于罐體外部，裝有球閥 4。卸壓時 罐內(nèi)的氣體通過濾芯經(jīng)卸壓管、球閥排出，而水泥被過濾不能排出，以防污染外界環(huán) 境。 1-濾芯 2-卡箍 3-卸壓管 4-卸壓球閥 7 1 2 3 4 5 4 1 6 1 2 3 4 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 23 圖 4.7 卸壓裝置 4.8 罐體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計 4.8.1 氣室結(jié)構(gòu)的設(shè)計 采用兩個氣室的結(jié)構(gòu)，即中央氣室和兩側(cè)的氣室。中央氣室位于罐體的中間部位 （出灰口設(shè)置于中央氣室處） ，設(shè)置單獨管道對中央氣室供給壓縮空氣，該結(jié)構(gòu)兩側(cè) 氣室相通，結(jié)構(gòu)對稱公用同一管道輸送壓縮空氣。 4.8.2 中央氣室長度的設(shè)計 中氣室的長短影響?；衣屎凸摅w的有效容積。增加中央氣室的長度，?；衣蕰?應(yīng)的增加，罐體有效容積增加，減小中央氣室的長度剩灰率降低，罐體有效容積減小， 整個罐體質(zhì)心增高，依據(jù)實踐經(jīng)驗確定該散裝水泥車罐體的中央氣室的長度為 11915mm。 4.8.3 氣化板寬度的設(shè)計 氣化板的寬度影響罐體的剩灰率和有效容積，增加氣化板寬度，?；衣试龃螅?體有效容積增大，減小氣化板寬度，?；衣蕼p小。整個罐體質(zhì)心增高，國內(nèi)生產(chǎn)的散 裝粉粒物料運輸車車氣化板寬度一般在 500～600mm 之間，這里取氣化板寬度為 600mm。 4.8.4 流態(tài)化板傾斜角度及氣化層傾斜角度的設(shè)計 罐體內(nèi)大部分粉煤灰是在重力作用下通過流板集中于透氣層上，然后由透氣層輸 送到出料口，一般粉煤灰的的靜止休止角為 40°～ 45°，取 40°。氣化層的傾斜角度為 6°～10°，這里取 10°。 4.8.5 封頭部分流態(tài)化板尺寸設(shè)計 封頭部分流板折邊底線的形狀以及流板斜邊邊緣的形狀都為不規(guī)則曲線，難以計 算。比較簡單可行的辦法是在試制過程中根據(jù)所采用的封頭確定其流板各部的尺寸， 然后制作成樣板進(jìn)行加工。 4.9 罐體的材料選擇 普通碳素鋼的機(jī)械性能好，有足夠的強(qiáng)度、韌性和良好的工藝性，價格便宜，是 目前制作罐體的最常用的材料。本設(shè)計中的罐體部分采用普通碳素鋼為制作材料。 4.10 罐體厚度的計算 4.10.1 罐體的最小厚度 對于薄壁容器，為了滿足制造工藝要求以及運輸和安裝過程中的剛度要求，根據(jù) 工程實踐經(jīng)驗，規(guī)定了不包括腐蝕余量的圓筒最小厚度。對于普通碳素鋼，當(dāng)內(nèi)徑 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 24 時，其最小厚度由以下經(jīng)驗公式確定：380Dm? (mm) （4.21）min210DS? 即有 mmin4.?? 4.10.2 厚度附加量 罐體的厚度附加量 C 包括鋼板或者鋼管的厚度負(fù)偏差 和腐蝕余量 。即 1C2 1?? （4.22） 當(dāng) 不大于 0.25mm，且不超過名義厚度的 6%時，可取 =0。查有關(guān)手冊可知，1C 1 對于普通碳素鋼，當(dāng)鋼板厚度在 3.8～4.0mm 時，負(fù)偏差 =0.3mm。C 腐蝕余量 應(yīng)根據(jù)截止的腐蝕性和容器的使用壽命而定。我國《鋼制壓力容器》2 規(guī)定：對于碳素鋼，取 1mm?？紤]到散裝水泥罐裝的是干粉狀石墨，腐蝕性較2C? 小，取 =1.7mm。則有： 2 12C?? =0.3+1.7=2.0mm 因此筒體部分鋼板的厚度 可選定為：Smin =4.4+2=6.4mm 取 7mm 參考其他橢圓封頭式罐體，封頭部分的鋼板厚度比筒體部分大 1mm，即封頭部 分采用 8mm 普通碳素鋼板。 綜上所述，罐體選材確定為：筒體部分采用 7mm 碳素鋼板，封頭部分采用 8mm 碳素鋼板。 4.11 封頭設(shè)計 封頭包括半球形、碟形、橢圓形和無拆邊球面形等凸形封頭，以及錐形封頭和平 蓋等。 橢圓形封頭的受力情況好，質(zhì)量小，國家已經(jīng)有標(biāo)準(zhǔn)的封頭系列，應(yīng)用最廣泛。 橢圓形封頭是由半個橢球及高度為 的直邊部分組成。圖 4.8 為橢圓封頭各參數(shù)h 示意圖。 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 25 圖4.8 橢圓封頭參數(shù)關(guān)系示意圖 查閱中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)異形筒體和封頭的規(guī)定，可知對于橢圓封頭有 ，即2iDH? mm 169342.534iHD?? （4.23） 同樣可以查得 與 有以下關(guān)系，如表 4.1 所列。ih 表4.1 D i與h 關(guān)系列表 (mm)iD400?450～900 900～1500 1500? (mm)h40 60 80 120 =1693mm，處于 1500mm 區(qū)間內(nèi)，所以取 h=120mm。i ? 4.12 罐體支承座設(shè)計 罐體與汽車架的聯(lián)接是通過罐體底部的支承座和固定裝置來完成。支承座有整體 式和分置式兩類，分置式又分縱梁分置式、橫梁分置式和縱橫梁分置式三種。它們都 是焊接在罐體的底部，與罐體成一體。通常在焊接處加有補(bǔ)強(qiáng)鋼板。 本設(shè)計選用整體式支承座，整體式支承座的縱梁和橫梁焊成一體，再與罐體焊在 一起，縱梁截面與上部零件的連接面組成長方形，橫梁截面多為 L 形，支承座與汽 車之間用固定裝置聯(lián)鎖。 4.13 本章小結(jié) 本章確定了粉罐裝置的材料及外形尺寸，完成了流態(tài)化裝置、進(jìn)料裝置、出料裝 置、卸料軟管和卸壓裝置的設(shè)計計算，確定了與粉罐相關(guān)裝置的設(shè)計，進(jìn)一步為下章 的設(shè)計計算提供參數(shù)。 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 26 第 5 章 卸料裝置的設(shè)計計算及選型 一般對氣力輸送系統(tǒng)的基本要求是：壓縮空氣具有一定的壓力、流量和調(diào)節(jié)二相 流濃度的功能；壓縮空氣不含水、油及其它雜質(zhì)；結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，操作方便， 壓力損失小。 5.1 輸送空氣量的確定 系統(tǒng)需要的輸送空氣量 Q（m /min）用下式確定。3 gavK??? 式中: ——輸送系統(tǒng)的漏氣系數(shù)，取 =1.2；aK ——卸料速度（kg/min） ，根據(jù)《散裝水泥運輸行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》取v =1.2t/min；v ——固氣二相流濃度，取 =40～80；?? ——空氣密度（kg/m ） 。g?3 在氣力卸料過程中，從罐體內(nèi)排出的固氣二相流流量應(yīng)等于空氣壓縮機(jī)的流量， 才能維持罐內(nèi)壓力穩(wěn)定，故 可用下式計算： )(mgqQv???? 式中: Q——空氣壓縮機(jī)流量（m /min） ，選為 Q=6 m /min；33 ——輸料管中粉料流量（m /min） 。q 210/Rtvqm?? （5.1） 式中: R——輸料管直徑，為便于實現(xiàn)“三化” ，規(guī)定我國散裝粉料罐式汽車輸 料管直徑一般都采用 100mm； t——單位時間。 =0.03185 m /minmq3 )0185.6(75.2?? ?? =73.11 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 27 則 g avKQ??? 75.2130.? =7.1623 m /min 5.2 輸料管內(nèi)徑和氣流速度的確定 我國氣卸散裝粉料罐式汽車和輸料管直徑一般都采用 100mm，實踐證明是可行 也便于實現(xiàn)“三化” 。 罐體內(nèi)流態(tài)化床的建立，賦予了粉料流體的特性，使之具有從卸料口流出的能力。 但要完成在輸料管中的整個輸送過程，還必須使粉料具有足夠的能量來克服各種阻力， 始終維持其懸浮狀態(tài)到達(dá)輸料管出口。這個能量由罐內(nèi)壓力和氣流速度來提供。輸料 管入口處的固氣二相流速度用下式確定 [10]。 2160)/(4dvQs???? 式中: ——在入口處壓力下固氣二相流速度（ m/s） ；