斯太尔后双桥粉粒物料运输车改装设计

摘 要粉罐车是指装运水泥、煤粉、石粉、化学粉料等散装粉料的专用车辆。其有着降低成本、节约时间、提高效率、保护环境和减轻劳动强度等诸多优点，近年来发展迅速，被广泛应用于现代化作业中。本文主要介绍了斯太尔后双桥粉粒物料运输车的改装设计说明，从整车的整体布置选型到整车的性能分析都有着全面的介绍。通过对不同方案的研究比较与分析，对粉罐罐体、进料装置、出料装置、流态化床、取力机构、气卸系统和辅助系统均进行了详细设计与选型，并对其工作原理有着清晰的说明，以及其优缺点和成本亦有清晰地对比介绍和分析，并对整车的性能进行了分析，在保证了本设计的先进性和实用性的基础上也保证了设计的经济性。关键词：专用汽车；散装水泥罐；流态化床；粉粒物料运输。is of It to in is in a of a By of of a a a as as to of in on of 摘要.课题研究现状.本课题研究的主要内容与技术路线. 罐体型式的选择. 空气压缩机的选择. 卸料装置的选择.取力器的布置. 本章小结. 二类底盘的选型.总体布置的原则.整车参数的确定.载质量和总质量的确定. 本章小结. 罐体总成结构及工作原理. 罐体的结构与外形尺寸设计.体的截面形状.体封头的形状. 罐体容积计算.体扩大容积的计算.体装载容积的计算.室容积计算. 流态化装置的设计.态化装置的类型和结构.孔板的设计.态化元件选择. 流态化床主要参数计算.界流态化床气流速度.态化床面积A.体最大空床截面积.料带出气流速度.小空床截面积. 进料装置设计. 出料装置、卸料软管和卸压装置.料装置.料软管.压装置. 罐体内部结构的设计.室结构的设计.央气室长度的设计.化板宽度的设计.态化板倾斜角度及气化层倾斜角度的设计.头部分流态化板尺寸设计. 罐体的材料选择.0 罐体厚度的计算.体的最小厚度.度附加量.1 封头设计.2 罐体支承座设计.3 本章小结. 输送空气量的确定. 输料管内径和气流速度的确定. 流态化元件压力损失. 本章小结. 汽车动力性能分析.本参数的确定.车最高车速的确定. 燃油经济性计算. 整车轴荷分配计算. 整车稳定性分析.载质心高度的计算.载侧倾角的计算. 本章小结.粒状、流态状等物质，无需采用任何包装措施，而采用专用散装运输车进行运输。在所有散装物料运输车中，应用最广泛的是散装水泥运输车。近年来，粉粒物料运输车市场发展迅速。经过近几年的快速发展，世界粉粒物料运输车行业已经形成一定的产业规模，相关粉粒物料运输车产业也日渐完善，但是国内粉粒物料运输车市场还远未成熟，同发达的欧美国家相比，无论市场规模、产品档次、品种规格、消费水平等方面都还有相当大的差距。随着市场经济的发展，粉粒物料运输车技术水平、产品质量的提高，应用领域的不断扩展，我国的粉粒物料运输车将会有巨大的市场需求和发展空间。欧美发达国家自30年代就开始研究和应用散装运输，目前其散粒物资散装运输约占80%以上，散装运输技术也有很大的发展，而我国散装运输起步较晚，60年代末期第一辆散装水泥车问世，随后相继出现了各种形式的散装水泥运输车、散装粮食运输车、散装电石粉运输车、散装煤粉运输车等。自70年代以来，国内一些科研部门和厂家在散装物料运输车的研制方面，特别是对散装水泥运输车的研究取得了可喜的进展。我国散装水泥车经过三十余年的发展，已经成为成熟的产品。近年来，在产品，在产品开发。架构改进方面出现了一是可喜的动向。如改进流态化元件、开发多用途散装运输车、客服“单向性”，提高运输效果等作为一种成熟的产品，国产散装水泥运输车在专业性能、专用功能正越来越接近发达国家同类的水平。但散装物料运输车是一种对汽车进行改装的产品，汽车底牌、空气机等配套件对产品质量影响很大，而且我国现有的设计、生产、管理方面与国外惊醒比较，距国际水平还存在不少差距。我国城市及公路建设发展迅速，汽车新政策、新标准及有关法规大量出台，促使商用汽车向着更加有利于社会和经济可持续发展的方向发展，并带动劳碌运输业及建筑业想着更加专业、集约、高校和环保方向发展。随之，专用汽车在国民经济发展中的地位日益突出，货车专用化成为一种趋势。用户要求，专用汽车（包括专用货车和专用作业车）不仅要性能好、效率高、运输量大、成本低，而且要符合新的法规要求，为用户带来越来越多的经济效益，这已是大多数生产厂家的共识。多年来，我国基础建设投入不断加大，带动了公路交通网络建设和城市现代化建设的飞速发展。粉粒物料（尤其是水泥、面粉、煤粉等）作为重要生产资料和生活资料，其运输总量不断扩大，运输方式也随着用户对车辆运输效率和低成本经营等要求的提高而向着大型化、散装化、高效化方向发展，2001年我国发布的（散装水泥发展“十五”规划）更是将散装水泥运输的发展推向前沿。目前，大多数专用汽车企业制造的粉粒运输车罐体均采用环焊缝连接，即钢板的轮制方向与罐体的环向一致。参照压力容器的生产和经验，这种环焊缝罐体受力没有问题，但罐体外焊缝的焊接却严重的制约着生产效率，并降低了整车的外观效果。在专用汽车的设计中，许多工作是变形产品和系列化产品的设计，若采用传统的二维设计不仅工作繁复而且易出差错，而使用现在通用的各种三维制图软件进行参数化设计，往往可以达到事半功倍的效果在南方气候潮湿的季节里，粉料物料运输车内粉粒物料在运输中受潮结块常有发生。粉粒物料一般在三种状况下容易受潮：一是通过散装水泥船长距离运输的水泥，因为船舱属非容器式密封罐，密封性差，在船靠岸后水泥通过吸送式管道输送到由进料口装入受潮的水泥没有无法进料的问题，但运到目的地出料就成问题了，整个过程经过了水泥厂到水泥船再到水泥运输车，多增加的一道输送环节，就加大了受潮结块的机会；二是运送到火力发电厂的部分吸水粉煤灰易遇潮结块；三是运输过程中出现的意外状况，如下雨时罐盖没有压紧而有雨水渗入等。结块大到一定程度，会有部分散装落在流化床和两封头附近，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，而影响正常出料。此处所说的结块大部分是粉料的软结块团，并没有到班结的地步，整个流化床尚能正常工作。随着国内石油工业的蓬勃发展，各大油田基础建设项目日益增多，对水泥、矿粉、碱、白灰、石粉等粉状和粉状物料的装载、运输和卸载生产运输任务十分繁重。然而油田常用粉粒物料运输车存在卸料不净、运输效率低等诸多问题。因此，迫切需要一种结构合理、技术先进、工作可口的粉粒物料运输车。承德石油高等科学科研人员与唐山专用汽车公司于2007年合作研发了新型粉粒物料运输车。该车采用密封的罐体结构，大大降低了粉尘对环境的污染，并对粉状和粉状物料具有较好的吹卸效果，在石油行业具有良好的推广应用前景。在工程实际中，许多物理模型受到的载荷往往不知一种，有时十分复杂。利用工程仿真软件对模型分析计算，如何将复杂载荷简化处理，提高正确的载荷模型，使其接近实际情况，就显得极其重要。因此，载荷施加的正确与否，将直接影响着计算结果的成败。利用有限元分析软件是如此。随着我国对基础建设投入的不断加大，水泥作为基础建设的重要物资，需求量越来越大。市场对散装水泥运输车的需求也越来越大。早在上世纪60年代，我国就开始了散装水泥运输车的开发研究工作。经过数十年的发展，已经开发出多品种、多样式的散装散装水泥车。新结构、新技术也不断得以应用，大吨位的半挂式散装车型将成为今后发展的主要趋势。随着计算机辅助工程融入汽车设计过程的进程加快，有限元在产品设计阶段对模型进行静态分析，有限元法是一种数值计算近似方法，以位移法为基础，采用离散化思想，计算出哥哥单元的位移和应力。半挂式散装水泥运输车主要由车架和罐体两大不凡组成，两者通常是焊接在一起的。罐体由圆柱筒、过度锥筒、原封头、滑料板、隔仓板等组成。由于几何结构上的复杂性，正确施加水泥载荷成为问题的关键。然而大量有关于此就很有必要提出一种载荷模型和载荷施加方法，以期在工程设计中处理类似载荷时具有指导意义和参考价值。随着市场对粉粒物料运输车需求量的增长，客户对产品性能要求的多元化是改装车行业需要面对的重要问题。粉粒物料运输车罐体容积的不同要求是设计工作中最常见、最繁琐的一部分。罐体容积的改变主要通过改变罐体锥段及斜圆柱尺寸来实现。罐体锥段、斜圆柱下料尺寸的精准程度直接影响产品的内在质量及外观。锥段、斜圆柱下料样板的制作水平决定了下料尺寸误差的可控性。2003年，商务部、公安部、建设部、交通部联合发布了（有关限期禁止在城市城区现场搅拌混凝土的通知），确定了124个禁止现场搅拌的城市，2004年国家七部局又出台了（散装水泥管理办法）。两个文件带来的结果是，我国粉粒物料原书车辆产销连续几年快速增长。粉粒物料运输车适用于粉煤灰、水泥、石灰粉、矿石粉、要供水泥厂、水泥仓库和大型建筑工地使用，可以节约大量包装材料和装卸劳动。相较于普通运输车辆，罐式车的技术含量更高，并且只有罐式半挂车公告内企业能够生产此类车，而在罐式车中，粉粒物料运输车占了很大一把分比例。客户在选择粉粒物料运输车时，最重要的要素就是罐体的容积。需要大容积的可以选择两个仓，可以达到三四十立方。其次，要看公告。因为罐式车在技术性能和安全性能等方面比普通的货物运输车辆要高很多，所以必须有国家公共才能购买。目前在梁山，很多企业都没有公告。所以客户在选购车辆时一定要查清楚这家企业的公告资源。最后是质量。如果客户需要大容积的粉粒物料运输车，罐体可能有两个舱之间开裂，容积内的粉尘会溢出来。国内罐式汽车的市场现状分析：式汽车包括低温液体运输车、粉粒物料运输车、粉粒食品运输车、化工液体运输车、混凝土搅拌运输车、沥青运输车、散装水泥车、液化气体运输车、运油车等。常见的有油罐式汽车、散装物罐式汽车等。从我国罐式汽车产销状态看，罐式汽车具有较好的市场发展环境和发展势头。目前我国罐式汽车市场年需求在4万辆以上，其中油料运输、建筑工程和水泥运输、化工产品运输在我国发展在我国发展势态较好。从2006年至2008年全国罐式汽车产销看，2006年到2007年产销幅较大，分别为44%和46%，2007到2008年增幅较为平稳。2罐式汽车发展的机遇与方向：宏观经济环境拉动着市场需求，为我国物流运输汽车的发展提供了新的机遇。罐式汽车的发展方向是：发挥我国现有在大吨位罐式汽车设计和加工的优势，对原有产品进行性能优化，巩固市场占有率，继续保持也太视频运输车的生产优势，大力推进油罐式汽车产品的市场开拓。在液化石油气罐式汽车的基础上，想起他介质罐式汽车产品拓展，特别是低温系列液氮、液氩、液氧等气体运输车。罐式汽车主要发展压力和常压两大系列。一是压力罐式汽车在现有的液化石油气，丙烯、苯酚、环氧乙烷运输车的基础上，想低温、超高压、高附加值的方向发展。加快开发如：液氨、二硫化碳、液氧、液氩等低温介质、天然气等超高压介质的液态低温高压运输车。二是常压罐式汽车在现有的加运油车、液态食品运输车、洒水车、吸污车、散装物料运输车、散装水泥运输车等产品的基础上，重点向有色金属方向发展，积极贯彻和实施差您轻量化的设计、制定理念。有效抑制罐式汽车的产能过剩，优化罐式汽车的使用环境。课题的选择充分考虑了研究课题对汽车车辆工程专业学生学习和工作的指导作用，对本课题的研究能够使学生了解专用汽车改装设计方法，通过本课题的研究学生可以完成理论课程的实践总结，获得一定的工程设计工作方法专用汽车系列产品的设计，多数是在定型产品结构的基础上，变化其统计即主要是相应的罐体锥段的长宽尺寸，就可设计出衍生的并行产品。为适应市场变化，满足客户需要，提高衍生变形产品的设计效率，从而更好地提升产品的质量，需要一种简易边界的应用软件，而采用术路线图发展粉料散装运输车具有节约资源，保护环境和减轻劳动强度等诸多优点。但对于颗粒粗、比重大、含水量高、流态化性能差的粉料。用普通卧式粉料运输车就无法达到预期目的，如石灰粉、铁粉等就必须用举升式粉料运输车才能完成装、运、卸任务。举升式粉料运输车在装料和行驶时，罐体中心线处于水平位置；卸料时举升机构将罐体前段升起，与地面没有一定夹角，在运用气力输送方式有效的将罐内粉料排除。正是这种举升功能使得罐体结构简化，大大提升罐体的有效装载容积和对介质的适应性，最大限度地发掘粉料运输车的运输潜力。调研和收集资料选择二类汽车底盘进行发动机、离合器、变速箱、传动轴、驱动桥以及车轮的进行汽车动力性、经济性、稳定性校核进行罐体结构、流化床、取力器及传动系统、送料系统、罐体与底盘连接结构等的绘制配图 完成设计说明书进行发动机、离合器、变速箱、传动轴、驱动桥以及车轮的不合理通过此次作业，可使我对专用车的改装有更好的了解，也对各种汽车在不同用途时的改装有了更好的掌握，在以后的工作中可以更好的完成有关专用车的改装，维修等。核：1、进行底盘的选择；2、根据设计总成进行汽车动力性、经济性、稳定性校核，实现整车的优化匹配；3、进行罐体结构、流化床、硫化和送料动力系统、送料系统、罐体与底盘连接结构等的设计与校核；4、绘制设计车辆的总图和上述部分的结构装配图、零件图。体型式的选择粉粒物料运输车按其罐体型式不同可分为立式粉罐汽车、卧式粉罐汽车、举升式粉罐汽车。立式粉粒物料运输车的罐体中心线呈铅垂防线，车辆可载一个或多个立式罐。立式罐汽车适用范围广，能用于粉料、颗粒料等多种粉粒物料的散装运输。但整车质心教高，采用多个罐体时结构复杂，制造成本也较高。卧式粉罐汽车是目前使用最为广泛的一种罐式车型。其特点是罐体中心线呈水平方向，罐体可以是单个仓，也可以分隔两个仓。若罐体内的流态化床与水平面成一个倾角，称为内倾卧式粉罐汽车。若罐体中心线与水平面成一个不大的倾角，则为外倾卧式粉罐汽车。卧式粉罐汽车仅在出料口处设置流态化床，卧式粉料物料运输车具有结构简单，操作方便，卸料性能稳定和质心低的优点，但适用性受到限制，一般仅用于流态化性能较好的散装粉料运输。举升式粉罐运输车在装料和行驶时，罐体中心线处于水平位置，卸料时举升机构将罐体前端升起，成倾斜状态。举升式粉料物料运输车的灌内底部通常仅在出料口处设置流态化床，卸料时罐体呈倾斜状态，粉料在重力的作用下自动下滑，集中到出料口后卸出。所以，罐体内部结构简单，容积效率高，适用范围广，常用来装运流态化性能差的粉料，但由于增加了举升机构，使用，维修复杂。综上所述，本设计中选择双锥内倾卧式粉罐，气压缩机的选择散装水泥运输车使用的空气压缩机应满足下列要求:（1）具有的流量和压力与罐体的容积相适应；（2）在空气压缩机的压力压力变化时，流量变化应很小；（3）在空气压力不变的情况下应有稳定的空气流量；（4）排出的压缩空气应无油、无水、无杂质；（5）体积小，质量轻，便于安装，能连续运转1h，工作可靠，使用寿命长，维修方便等常用的空气压缩机有回转滑片式和摆杆式两种。摆杆式空气压缩机相比回转摆杆式空气压缩机具有体积小、排量大、排出气体洁净无油的优点，遂本设计产品采用摆杆式空压机。根据以上要求，结合生产实际并参考市场同类产品，选择由青岛镇兴泰克机械有限公司生产的30润滑摆动式空气压缩机属容积式回转类的一种。根据四连杆的曲柄连杆机构原理，通过驱动轴（轮）带动曲柄旋转，使转子作90度往复摆动，周期性改变汽缸内工作容积，从而实现连续吸气、压缩、排气，汽缸中四个工作腔利用密封条互相密封，缸中运动件接触面间润滑由密封条自身润滑，不用加油，排出的压缩空气纯洁无油，对粉料无污染；并且该机结构独特，性能可靠，具有体积小、重量轻、耗能低、振动小、排气量大、维修方便等特点。因此，非常适合用做气卸装置的气源。S 230m3/0公称排气压力 r/00连续运转时间 60吸气温度 C 40排气温度 C 200润滑油温度 C 70机器重量 料装置的选择出料装置有上吸式和下排式两种形式：（1）上吸式出料装置具有卸料平顺，吸嘴高度可以调节，不易产生堵塞等优点，目前应用较广。（2）下排式出料装置具有结构简单，维修方便，节约罐体有效容积等优点，但易产生堵塞。出料口开设在罐体下部中央的多孔板和罐体壳上，与出料管的一端焊接。如部分冷藏汽车的机械制冷系统），绝大多数专用汽车上的专用设备都是以汽车底盘自身的发动机为动力源，经过取力器，用来驱动齿轮液压泵、真空泵、柱塞泵、轻质油液压泵、自吸液压泵、水泵、空气压缩机等，从而为自卸车等诸多专用汽车配套使用。根据取力器相对汽车底盘变速器的位置，取力器的取力方式可分为前置、中置和后置三种基本型式。本设计选用中置式的变速器侧盖取力。由于在设计变速器时已考虑了动力输出，因而一般在变速器的侧面都留有标准的接口，也有专门生产与之配套的取力器厂家，章小结本章确定了整车总体设计方案，即为设计一种采用摆杆式空气压缩机和上吸式气卸式散装水泥运输改装车。通过比较立式粉罐汽车、卧式粉罐汽车、举升式粉罐汽车和斗式粉罐汽车的罐体的结构特点选定双锥卧式罐体。类底盘的选型目前，改装专用汽车选用的底盘主要是二类或三类底盘，也有为某些专用汽车设计的专用底盘。专用汽车底盘选型的好坏对专用汽车性能影响很大。汽车底盘的选择或设计专用车底盘主要根据专用汽车的类型、用途、转载质量、使用条件、专用汽车的性能指标、专用设备或装备的外形尺寸、动力匹配等来决定。目前我国对常规的罐式车通常采用二类底盘改装设计。所谓二类底盘，是指在基本型整车的基础上去掉货箱。根据产品的可靠性大多选用大品牌的底盘车辆，故本设计中选用华菱星马牌重卡 290马力 6装运输车。输车具体参数列表华菱星马牌重卡 290马力 6装运输(本信息公告型号： 型： 专用卡车驱动形式： 6距： 5225+1350身宽度： 距： 2065/1860悬： 大总质量： 24吨额定载重：9吨 最大载重： 0吨牵引总质量： 0吨 最高车速： 90KM/0M 接近角： 25度离去角： 10度 产地： 马鞍山市吨位级别： 重卡 备注： 体直段长7450径为2190输介质为木货箱参数货箱(斗)形式：罐式 货箱(斗)长度： 0米货箱(斗)宽度： 0米 货箱(斗)高度： 0米货箱(斗、罐)体积： 动机查看本车型发动机详细数据发动机型号： 缸数： 6燃油种类： 柴油 汽缸排列形式： 直列排量：放标准： 国213力： 290马力扭矩： 1160Nm 最大扭矩转速： 12001600压缩比： 驾驶室参数卧铺尺寸： 0乘人数： 3人座位排数： 1排变速箱查看本车型变速箱详细数据变速箱型号： 法士特 9速箱形式： 手动变速箱档位数： 9个 变速箱油容量： 前桥型号： 前桥形式：前桥允许载荷： 6500桥型号：后桥形式： 后桥允许载荷： 17500悬挂形式：弹簧片数： 9/12 减震器：轮胎轮胎形式： 轮胎数： 10个轮胎规格： 箱油箱容量： 纠错0190g/动机净重： 10001288缩比： 一米外噪音： 缸行程： 156123缸气门数： 0点火次序： 1气形式： 增压中冷驾驶室参数准乘人数： 3人 卧铺尺寸： 01排 离合器形式： 430质：理布置工作装置和附件，使取力装置、专用工作装置、其它附件与所选定的汽车底盘构成相互协调和匹配的整体，达到设计任务书所提出的要求，（置时应按照以下原则：（1） 尽量避免变动汽车底盘各总成位置；（2） 尽量满足专用工作装置性能的要求，充分发挥专用功能；（3） 必须对装载质量，轴荷分配等参数进行估算和校核；（4） 应避免工作装置的布置对车架造成集中载荷；（5） 应尽量减少专用汽车的整车整备质量；（6） 应符合有关法规的要求。载质量和总质量 确定初步选定的总质量为25000备质量为14070定装载质量10800章小结本章选定了二类地盘,二类底盘对其参数做了详细介绍，介绍了二类地盘的总体布置原则,选定了整车的总质量参数,整备质量和额定装载质量。体总成结构及工作原理卧式罐体一般是由圆柱体、斜锥体、椭圆封头、多孔板、滑料板几部分组成，据对罐体装载量、罐体整体尺寸的要求，通过试算罐体有效容积，可基本确定罐体的外观尺寸。图 体结构图卧式罐气力卸料原理简图。缩空气经进气气管10进入气室7，穿过流态化装置11后到达粉料颗粒之间，使粉料流态化；当罐内压力上升到196开卸料阀4，粉料在罐内压力作用下经卸料管3排出。101体的截面形状罐体的截面形状是降低车辆质心的主要措施，它要根据整车的总体布置、选型协调、质心高度、装运物品的种类等因素，选用适合某种罐式汽车的最佳截面形状。由于圆形截面罐体表面积最小，材料最省，容积效率