本科學生畢業設計 斯太爾后雙橋粉粒物料運輸車 改裝設計 系部名稱： 汽車與交通工程學院 專業班級： 車輛工程 學生姓名： 齊力 指導教師： 齊曉杰 職 稱： 教授 黑 龍 江 工 程 學 院 二一一年六月 s i 011摘 要 粉罐車是指裝運水泥、 煤粉、石粉、化學粉料等散裝粉料的專用車輛。其有著 降低成本 、節約時間、提高效率、 保護環境和減輕勞動強度等諸多優點，近年來發展迅速，被廣泛應用于現代化作業中。 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、進料裝置、出料裝置、流態化床、取力機構、氣卸系統和輔助系統均進行了詳細設計與選型，并對其工作原理有著清晰的說明，以及其優缺點和成本亦有清晰地對比介紹和分析，并對整車的性能進行了分析，在保證了本設計的先進 性和實用性的基礎上也保證了設計的經濟性。 關鍵詞： 專用汽車；散裝水泥罐；流態化床；粉粒物料運輸 。 黑龍江工程學院本科畢業設計 is of It to in is in a of a By of of a a a as as to of in of on of 黑龍江工程學院本科畢業設計 黑龍江工程學院本科畢業設計 目 錄 摘要 . . 1 章 緒論 . 1 題研究現狀 . 3 課題研究的主要內容與技術路線 . 8 第 2 章 總體方案的 選擇 . 9 體型式的選擇 . 9 氣壓縮機的選擇 . 10 料裝置的選擇 . 11 力器的布置 . 11 章小結 . 11 第 3 章 二類底盤的選型 及總布置 . 12 類底盤的選型 . 12 體布置的原則 . 12 車參數的確定 . 15 載質量和總質量的確定 . 15 章小結 . 15 第 4 章 罐體的總體結構和設計 . 16 體總成結構及工作原理 . 16 體的結構與外形尺寸設計 . 17 體的截面形狀 . 17 體封頭的形狀 . 17 步確定罐體尺寸及材料 . 17 體容積計算 . 17 體有效裝載容積的計算 . 18 體擴大容積的計算 . 18 黑龍江工程學院本科畢業設計 體裝載容積的計算 . 19 室容積計算 . 19 態化裝置的設計 . 19 態化裝置的類型和結構 . 19 孔板的設計 . 20 態化元件選擇 . 20 態化床主要參數計算 . 21 . 21 . 21 . 21 . 21 . 22 料裝置設計 . 22 料裝置、卸料軟管和卸壓裝置 . 23 料裝置 . 23 料軟管 . 23 壓裝置 . 24 體內部結構的設計 . 25 室結構的設計 . 25 央氣室長度的設計 . 25 化板寬度的設計 . 25 態化板傾斜角度及氣化層傾斜角度的設計 . 25 頭部分流態化板尺寸設計 . 25 體的材料選擇 . 25 體厚度的計算 . 25 體的最小厚度 . 25 度附加量 . 26 頭設計 . 26 體支承座設計 . 27 章小結 . 27 第 5 章 卸料裝置的設計計算及選型 . 28 送空氣量的確定 . 28 黑龍江工程學院本科畢業設計 料管內徑和氣流速度的確定 . 29 態化元件壓力損失 . 30 章小結 . 30 第 6 章 整車性能分析 . 31 車動力性能分析 . 31 本參數的確定 . 31 車最高車速的確定 . 33 油經濟性計算 . 34 車軸荷分配計算 . 36 車穩定性分析 . 36 載質心高度的計算 . 36 載側傾角的計算 . 37 章小結 . 37 參考文獻 . 38 致謝 . 39 附錄 . 40 黑龍江工程學院本科畢業設計 1 買文檔送全套 紙，扣扣 414951605 黑龍江工程學院本科畢業設計 2 黑龍江工程學院本科畢業設計 3 第 1 章 緒 論 題研究現狀 散裝物料運輸是指對粉末狀、顆粒狀、流態狀等物質，無需采用任何包裝措施，而采用專用散裝運輸車進行運輸。在所有散裝物料運輸車中，應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展迅速。經過近幾年的快速發展，世界粉粒物料運輸車行業已經形成一定的產業規模，相關粉粒物料運輸車 產業也日漸完善，但是國內粉粒物料運輸車市場還遠未成熟，同發達的歐美國家相比，無論市場規模、產品檔次、品種規格、消費水平等方面都還有相當大的差距。隨著市場經濟的發展，粉粒物料運輸車技術水平、產品質量的提高，應用領域的不斷擴展，我國的粉粒物料運輸車將會有巨大的市場需求和發展空間。 歐美發達國家自 30 年代就開始研究和應用散裝運輸，目前其散粒物資散裝運輸約占 80%以上，散裝運輸技術也有很大的發展，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，國內一些科研部門和廠黑龍江工程學院本科畢業設計 4 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展。我國散裝水泥車經過三十余年的發展，已經成為成熟的產品。近年來，在產品，在產品開發。架構改進方面出現了一是可喜的動向。如改進流態化元件、開發多用途散裝運輸車、客服 “單向性 ”，提高運輸效果等 作為一種成熟的產品，國產散裝水泥運輸車在專業性能、專用功能正越來越接近發達國家同類的水平。但散裝物料運輸車是一種對汽車進行改裝的產品，汽車底牌、空氣機等配套件對產品質量影響很大，而且 我國現有的設計、生產、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發展迅速，汽車新政策、新標準及有關法規大量出臺，促使商用汽車向著更加有利于社會和經濟可持續發展的方向發展，并帶動勞碌運輸業及建筑業想著更加專業、集約、高校和環保方向發展。隨之，專用汽車在國民經濟發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要求，為用戶帶來越來越多的經濟效益，這已是大多數生產廠家的共識。 多年來，我 國基礎建設投入不斷加大，帶動了公路交通網絡建設和城市現代化建設的飛速發展。粉粒物料（尤其是水泥、面粉、煤粉等）作為重要生產資料和生活資料，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營等要求的提高而向著大型化、散裝化、高效化方向發展， 2001 年我國發布的（散裝水泥發展“十五 ”規劃）更是將散裝水泥運輸的發展推向前沿。 目前，大多數專用汽車企業制造的粉粒運輸車罐體均采用環焊縫連接，即鋼板的輪制方向與罐體的環向一致。參照壓力容器的生產和經驗，這種環焊縫罐體受力沒有問題，但罐體外焊縫的焊接卻嚴重的 制約著生產效率，并降低了整車的外觀效果。 在專用汽車的設計中，許多工作是變形產品和系列化產品的設計，若采用傳統的二維設計不僅工作繁復而且易出差錯，而使用現在通用的各種三維制圖軟件進行參數化設計，往往可以達到事半功倍的效果 在南方氣候潮濕的季節里，粉料物料運輸車內粉粒物料在運輸中受潮結塊常有發生。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的水泥，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料口裝入受潮的水泥沒有無法進料的問題，但運到目的地出料就成問題了，整個過 程經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節，就加大了受潮結塊的機會；二是運送到火力發電廠的部分吸水粉煤灰易遇潮結塊；三是運輸過程中出現的意外狀況，如下雨時罐蓋沒有壓緊而有雨水滲入等。結塊大到一定程度，會有部分黑龍江工程學院本科畢業設計 5 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。此處所說的結塊大部分是粉料的軟結塊團，并沒有到班結的地步，整個流化床尚能正常工作。 隨著國內石油工業的蓬勃發展，各大油田基礎建設項目日益增多，對水泥、礦粉、堿、白灰、石粉等粉狀和粉狀物料的 裝載、運輸和卸載生產運輸任務十分繁重。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，迫切需要一種結構合理、技術先進、工作可口的粉粒物料運輸車。承德石油高等科學科研人員與唐山專用汽車公司于 2007 年合作研發了新型粉粒物料運輸車。該車采用密封的罐體結構，大大降低了粉塵對環境的污染，并對粉狀和粉狀物料具有較好的吹卸效果，在石油行業具有良好的推廣應用前景。 在工程實際中，許多物理模型受到的載荷往往不知一種，有時十分復雜。利用工程仿真軟件對模型分析計算，如何將復雜載荷簡化處理，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果的成敗。利用有限元分析軟件 散裝水泥運輸車進行分析設計，也是如此。 隨著我國對基礎建設投入的不斷加大，水泥作為基礎建設的重要物資，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 60 年代，我國就開始了散裝水泥運輸車的開發研究工作。經過數十年的發展，已經開發出多品種、多樣式的散裝散裝水泥車。新結構、新技術也不斷得以應用，大噸位的半掛式散裝車型將成為今后發展的主要趨勢。 隨著計算機輔助工程融入汽車設計過程 的進程加快，有限元在產品設計階段對模型進行靜態分析，有限元法是一種數值計算近似方法，以位移法為基礎，采用離散化思想，計算出哥哥單元的位移和應力。 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。由于幾何結構上的復雜性，正確施加水泥載荷成為問題的關鍵。然而大量有關 析的書籍和用散裝裝物料運輸車進行有限元分析的文獻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，以期在工程設計中處理 類似載荷時具有指導意義和參考價值。 隨著市場對粉粒物料運輸車需求量的增長，客戶對產品性能要求的多元化是改裝車行業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。罐體錐段、斜圓柱下料尺寸的精準程度直接影響產品的內在質量及外觀。錐段、斜圓黑龍江工程學院本科畢業設計 6 柱下料樣板的制作水平決定了下料尺寸誤差的可控性。 2003 年，商務部、公安部、建設部、交通部聯合發布了（有關限期禁止在城市城區現場攪拌混凝土的通知），確定了 124 個禁止現場攪拌的城市， 2004 年國家七部局又出臺了（散裝水泥管理辦法）。兩個文件帶來的結果是，我國粉粒物料原書車輛產銷連續幾年快速增長。 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 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，罐式車的技術含量更高，并且只有罐式半掛車公告內企業能夠生產此類車，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，可以達到三四十立方。 其次，要看公告。因為罐式車在技術性能和安全性能等方面比普通的貨物運輸車輛要高很多，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的公告資源。 最后是質量。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，容積內的粉塵會溢出來。 國內罐式汽車的市場現狀分析： 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。 從我國罐式汽車產銷狀態看，罐式汽車具有較好的市場發展環境和發展勢頭。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、化工產品運輸在我國發展在我國發展勢態較好。 從 2006 年至 2008 年全國罐式汽車產銷看， 2006 年到 2007 年產銷幅較大，分別為 44%和 46%， 2007 到 2008 年增幅較為平穩。 2罐式汽車發展的機遇與方向：宏觀經濟環境拉動著市場需求，為我國物流運輸汽車的發展提供了新的機遇。 罐式汽車的發展方向是：發揮我國現有在大 噸位罐式汽車設計和加工的優勢，對原有產品進行性能優化，鞏固市場占有率，繼續保持也太視頻運輸車的生產優勢，大力推進油罐式汽車產品的市場開拓。在液化石油氣罐式汽車的基礎上，想起他介質罐式汽車產品拓展，特別是低溫系列液氮、液氬、液氧等氣體運輸車。罐式汽車主要發黑龍江工程學院本科畢業設計 7 展壓力和常壓兩大系列。一是壓力罐式汽車在現有的液化石油氣，丙烯、苯酚、環氧乙烷運輸車的基礎上，想低溫、超高壓、高附加值的方向發展。加快開發如：液氨、二硫化碳、液氧、液氬等低溫介質、天然氣等超高壓介質的液態低溫高壓運輸車。二是常壓罐式汽車在現有的加運油車、液態 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品的基礎上，重點向有色金屬方向發展，積極貫徹和實施差您輕量化的設計、制定理念。有效抑制罐式汽車的產能過剩，優化罐式汽車的使用環境。 二 本課題的選擇充分考慮了研究課題對汽車車輛工程專業學生學習和工作的指導作用，對本課題的研究能夠使學生了解專用汽車改裝設計方法，通過本課題的研究學生可以完成理論課程的實踐總結，獲得一定的工程設計工作方法 專用汽車系列產品的設計，多數是在定型產品結構的基礎上，變化其統計即主要是相應的罐體錐段的長寬尺寸， 就可設計出衍生的并行產品。為適應市場變化，滿足客戶需要，提高衍生變形產品的設計效率，從而更好地提升產品的質量，需要一種簡易邊界的應用軟件，而采用 件中的函數計算功能即可得以實現。 技術路線圖 調研和收集資料 選擇二類汽車底盤 進行發動機、離合器、變速箱、傳動軸、驅動橋以及車輪的選型 進行汽車動力性、經濟性、穩定性校核 進行罐體結構、流化床、取力器及傳動系統、送料系統、罐體與底盤連接結構等的設計與校核 繪制 件圖、裝配圖 進行發動機、離合器、變速箱、傳動軸、驅動橋以及車輪的校核 不合理 黑龍江工程學院本科畢業設計 8 圖 術路線圖 發展粉料散裝運輸車具有節約資源，保護環境和減輕勞動強度等諸多優點。但對于顆粒粗、比重大、含水量高、流態化性能差的粉料。用普通臥式粉 料運輸車就無法達到預期目的，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。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粉料排除。正是這種舉升功能使得罐體結構簡化，大大提升罐體的有效裝載容積和對介質的適應性，最大限度地發掘粉料運輸車的運輸潛力。 通過此次作業，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專用車的改裝，維修等。 課題研究的主要內容與技術路線 設計主要內容及分析、校核： 1、進行底盤的選擇； 2、根據設計總成進行汽車動力性、經濟性、穩定性校核，實現整車的優化匹配； 3、進行罐體結構、流化床、硫化和送料動力系統、送料系統、罐體與底盤連接結構等的設計與校核； 4、繪制設計車輛的總圖和上述部分的結構裝配圖、零件圖。 本課題研究的主要技術路線如圖 示。 黑龍江工程學院本科畢業設計 9 第 2 章 總體方案的選擇 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。但整車質心教高，采用多個罐體時結構復雜，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。若罐體內的流態化床與水平面成一個傾角，稱為內傾臥式粉罐汽車。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置流態化床，臥式粉料物料運輸車具有結構簡單，操作方便， 卸料性能穩定和質心低的優點，但適用性受到限制，一般僅用于流態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，卸料時舉升機構將罐體前端升起，成傾斜狀態。 舉升式粉料物料運輸車的灌內 底部通常僅在出料口處黑龍江工程學院本科畢業設計 10 設置流態化床，卸料時罐體呈傾斜狀態，粉料在重力的作用下自動下滑，集中到出料口后卸出。所以，罐體內部結構簡單，容積效率高，適用范圍廣，常用來裝運流態化性能差的粉料，但由于增加了舉升機構，使用，維修復雜。 綜上所述，本設計中選擇雙錐內傾臥式粉罐，如圖 示。 圖 錐內 傾臥式粉罐結構圖 氣壓縮機的選擇 散裝水泥運輸車使用的空氣壓縮機應滿足下列要求 : （ 1）具有的流量和壓力與罐體的容積相適應； （ 2）在空氣壓縮機的壓力 壓力變化時，流量變化應很小； （ 3）在空氣壓力不變的情況下應有穩定的空氣流量； （ 4）排出的壓縮空氣應無油、無水、無雜質； （ 5）體積小，質量輕，便于安裝，能連續運轉 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滑片式和擺桿式兩種。擺桿式空氣壓縮機相比回轉 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 點，遂本設計產品采用擺桿式空壓機。 根據以上要求，結合生產實際并參考市場同類產品，選擇由青島鎮興泰克機械有限公司生產的 30空氣壓縮機。 無潤滑擺動式空氣壓縮機屬容積式回轉類的一種。根據四連桿的曲柄連桿機構原理，通過驅動軸（輪）帶動曲柄旋轉，使轉子作90 度往復擺動，周期性改變汽缸內工作容積，從而實現連續吸氣、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；并且該機結構獨特，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。其技術參數如表 示。 表 S 230排氣量 0 公稱排氣壓力 龍江工程學院本科畢業設計 11 軸功率 高轉速 r/00 連續運轉時間 60 吸 氣溫度 C 40 排氣溫度 C 200 潤滑油溫度 C 70 機器重量 99 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，吸嘴高度可以調節，不易產生堵塞等優點，目前應用較廣。 （ 2） 下排式出料裝置具有結構簡單，維修方便，節約罐體有效容積等優點，但易產生堵塞。出料口開設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。 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動外（例如部分冷藏汽車的機械制冷系統），絕大多數專用汽車上的專用設備都是以汽車底盤自身的發動機為動力 源，經過取力器，用來驅動齒輪液壓泵、真空泵、柱塞泵、輕質油液壓泵、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。本設計選用中置式的變速器側蓋取力。 由于在設計變速器時已考慮了動力輸出，因而一般在變速器的側面都留有標準的接口，也有專門生產與之配套的取力器廠家，因此這種取力器較常用 章小結 本章確定了整車總體設計方案，即為設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構特點選定雙錐臥式罐體。 黑龍江工程學院本科畢業設計 12 第 3 章 二類底盤的選型及總布置 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計專用車底盤主要根據專用汽車的類型、用途、轉載質量、使用條件、專用汽車的性能指標、專用設備或裝備的外形尺寸、動力匹配等來決定。 目前我國對常規的罐式車通常采用二類底盤改裝設計。所謂二類底盤，是指在基本型整車的 基礎上去掉貨箱。根據產品的可靠性大多選用大品牌的底盤車輛，故本設計中選用 華菱星馬牌重卡 290 馬力 6裝運輸車 。 二類底盤的具體參數如表 列。 表 輸車具體參數列表 華菱星馬牌重卡 290 馬力 6裝運輸 ( 黑龍江工程學院本科畢業設計 13 基本信息 公告型號： 類型： 專用卡車 驅動形式： 6軸距： 5225+1350身長度： 車身寬度： 車身高度： 輪距： 2065/1860懸： 后懸： 整車重量： 最大總質量： 24 噸 額定載重： 9 噸 最大載重： 0 噸 牽引總質量： 0 噸 最高車速： 90KM/h 最小轉彎直徑： 0M 接近角： 25 度 離去角： 10 度 產地： 馬鞍山市 噸位級別： 重卡 備注： 罐體有效容積為 方米；罐體直段長 7450徑為 2190輸介質為木 貨箱參數 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： 方米 發動機 查看本車型發動機詳細數據 發動機型號： 濰柴 汽缸數： 6 燃油種類： 柴油 汽缸排列形式： 直列 排量： 放標準： 國 最大輸出功率： 213力： 290 馬力 扭矩： 1160Nm