RL5250GSNJ舉升式氣卸粉罐汽車改裝設計（下載送圖紙）

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1、 本科學生畢業(yè)設計 RL5250GSNJ舉升式氣卸粉罐汽車 改裝設計 系部名稱： 汽車工程系 專業(yè)班級： 車輛工程 B05-17班 學生姓名： 閆 石 指導教師： 李涵武 職 稱： 副教授 黑 龍 江 工 程 學 院 二○○九年六月 The Graduation Design for Bachelor's Degree

2、 Design of RL5250GSNJ Air Unload Powder Tank Dump Truck Candidate：Yan Shi Specialty：Veheicle Engineering Class：B05-17 Supervisor：Associate Prof. Li Hanwu Heilongjiang Institute of Technology 2009-06·Harbin 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 摘 要 粉粒物料運輸車主要運輸散裝水泥、石灰石粉、電石粉和粉煤灰

3、。發(fā)展粉料散裝運輸車具有節(jié)約資源,保護環(huán)境和減輕勞動強度等諸多優(yōu)點。目前，粉粒物料運輸車已經得到了廣泛的應用，粉粒物料運輸己經影響到我們生活的每一部分，對國民經濟的發(fā)展有著重要的意義。 文中介紹了舉升式氣卸粉罐汽車的改裝設計說明。對粉罐罐體、流態(tài)化床、舉升機構、氣卸系統(tǒng)、人孔、卸料系統(tǒng)和附屬機構進行了詳細設計，并對不同方案進行了比較分析，保證了舉升式氣卸粉罐汽車的先進性及實用性。敘述了在改裝舉升式氣卸粉罐汽車過程中容易出現(xiàn)的問題及相關專用設備的工作原理，并對整車性能進行了分析。 關鍵詞：專用汽車；散裝水泥罐；流態(tài)化床；前頂舉升機構；粉粒物料運輸 ABSTRACT P

4、owder and materials convey truck mainly transport the cement, lime,calaium carbide and fly ash. There are many advantages just like the resource conservation, environmental protection and reduce the labor intensity. But for the powder and materials with the state of crude grain, large proportion, hi

5、gh moisture content, the ordinary convey truck cannot achieve the expected purpose. This product is designed as a lifting type, so when the pump truck loaded and droved the line at the center of the tank is in horizontal position; when unloading, the lifting mechanism will rise and make a certain an

6、gle with the horizon, then use the air compressed convey the cement out effectively. This elevator function makes the tank has a simple structure; the loading capacity and the adaptability of the medium for the tank are greatly improved, the potentials of the convey truck are explored maximumly.The

7、air unload powder tank dump truck are component by the automobile chassis, powder tank gassy assembly, pneumatic conveying system, hydraulic pressure lifting system, electronic control system. This instruction is mainly about selection and designs each above system. Key words: Special Vehicle

8、; Cement Tank; Air Unload; reposing Lift; Powder and materials convey I 目 錄 摘 要 I Abstract II 第1章 緒論 1 1.1 改裝舉升式氣卸粉罐運輸車的目的和意義 1 1.2 國內外現(xiàn)狀及發(fā)展前景 2 1.2.1 國內外發(fā)展現(xiàn)狀 2 1.2.2 散裝水泥運輸車的發(fā)展前景 3 1.3 國外專用汽車產品的特點及其發(fā)展趨勢 4 1.3.1 國外專用汽車產品的特點 4 1.3.2 國外專用汽車產品的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢 4 1.4 課題主要內容 4 第2章 方案設計分

9、析與整車總布置 6 2.1 方案設計與分析 6 2.2 整車總布置 6 2.2.1 粉罐罐體的布置及副車架外型尺寸的確定 6 2.2.2 舉升形式的選取與布置 6 2.2.3 氣卸裝置的布置 8 2.3 二類底盤選型 8 2.3.1 二類底盤初選 8 2.3.2 二類底盤裝載質量的初步校核 9 2.4 專業(yè)性能參數(shù)的確定 10 2.4.1 卸料速度和剩余率 10 2.4.2 工作壓力 11 2.4.3 壓縮空氣流量 11 2.5 本章小結 12 第3章 粉罐裝置設計計算選型 13 3.1 粉罐外形尺寸設計 13 3.1.1初步確定罐體尺寸及材料 13 3.

10、1.2 罐體總容積 13 3.1.3 有效裝載容積 14 3.1.4 擴大容積 14 3.1.5 裝載容積 14 3.2 流態(tài)化裝置的設計 14 3.2.1 流態(tài)化裝置的類型和結構 15 3.2.2 多孔板的設計 15 3.2.3 流態(tài)化元件的設計 15 3.2.4 流態(tài)化床主要參數(shù)計算 15 3.3 進料裝置 17 3.4 出料裝置、卸料軟管和卸壓裝置 17 3.4.1 出料裝置 17 3.4.2 卸料軟管 18 3.4.3 卸壓裝置 19 3.5 本章小結 19 第4章 舉升裝置的設計計算 20 4.1 舉升角度的設計 20 4.2 舉升機構的布置 20

11、 4.2.1 確定上裝重心位置 20 4.2.2 確定反轉點位置 20 4.3 舉升油缸的選取 21 4.4 舉升能力的校核 22 4.4.1 初始位置狀態(tài)時的校核 22 4.4.2 第二和第三級油缸舉升狀態(tài)時的校核 22 4.5 液壓泵及液壓控制閥的選擇 23 4.5.1 液壓泵流量與排量的確定 23 4.5.2 液壓控制原理及控制閥的確定 24 4.6 本章小結 25 第5章 氣卸裝置的設計計算及選型 26 5.1 輸送空氣量的確定 26 5.2輸料管內徑和氣流速度的確定 27 5.3輸送系統(tǒng)壓力損失 27 5.3.1 動壓損失 27 5.3.2 靜壓損失 2

12、8 5.4 流態(tài)化元件壓力損失 29 5.5 空氣壓縮機的選擇 29 5.6 本章小結 30 第6章 輔助系統(tǒng)設計 31 6.1 取力機構的設計與選型 31 6.2 液力馬達的選型 31 6.3 本章小結 33 第 7 章 整車性能分析 34 7.1汽車動力性能分析 34 7.1.1 基本參數(shù)的確定 34 7.1.2汽車的行駛方程式 35 7.1.3 汽車最高車速的確定 38 7.2 燃油經濟性計算 38 7.3整車軸荷分配計算 40 7.4 整車穩(wěn)定性分析 41 7.4.1空載質心高度的計算 41 7.4.2 空載側傾角的計算 41 7.5 本章小結 42

13、 結論 43 參考文獻 44 致謝 45 附錄 46 扣扣414951605 或 1304139763，購買發(fā)CAD圖紙及相關文檔。 第1章 緒 論 1.1 改裝舉升式氣卸粉罐運輸車的目的和意義 粉粒物料運輸車主要運輸散裝水泥、石灰石粉、電石粉和粉煤灰。隨著國民經濟的迅速發(fā)展，粉粒物料由袋裝改為散裝，這既是粉粒物料供應和運輸?shù)淖兏?，也是發(fā)展其生產，實行增產節(jié)約的一項經濟措施。加上全社會對環(huán)保的重視，以及我國工業(yè)的蓬勃發(fā)展,散裝粉粒物料運輸車將會得到更加廣泛的應用。 通過對舉升式氣卸粉罐汽車改裝設計，滿足市場對此種類型專用汽車的需求，在滿足基本使用性能的

14、基礎上，對市場上現(xiàn)有產品進行研究改進，增強產品競爭力。 所謂散裝運輸，就是對粉末、顆粒裝等貨物，無需進行任何包裝措施，而采用專用散裝運輸車進行運輸，它具有以下意義。 （1）運輸效率高。采用散裝運輸可以省去多道包裝程序,縮短裝卸時間, 并且有利于機械化的實現(xiàn), 從而提高其運輸效率； （2）有利于安全運輸。一般散裝運輸車都是封閉式車廂,使得運輸和裝卸時發(fā)生事故的可能性減小,安全性提高； （3）保持貨物的完好率。由于封閉式車廂內受外界環(huán)境和氣候條件的影響較小, 并有利于對車廂內的溫度、濕度等進行調節(jié)控制, 從而使貨物在運輸中不會變質和損壞, 完好率大大提高； （4）減輕裝卸

15、強度,改善裝卸條件。粉末狀、顆粒狀貨物采用箱、袋等包裝,裝卸時需要大量的人力,且裝卸時粉塵飛揚或散發(fā)出異味,有礙裝卸工人的身體健康。而采用散裝運輸,基本上實現(xiàn)機械化裝卸,大大減輕和改善了裝卸時的勞動強度和環(huán)境條件； （5）降低運輸成本。實行散裝運輸便于貨物的裝卸、運輸、貯存、加工等的全面機械化,從而節(jié)省了大量的人力、物力和財力，使其運輸成本大大降低[1]。 大力發(fā)展使用散裝水泥，也有如下重要意義。 （1）發(fā)展散裝水泥有利于節(jié)約資源，提高經濟效益。 2002年我國生產袋裝水泥5.3108t，采用紙袋包裝，浪費的包裝紙折合優(yōu)質木材1 749萬m3，加上使用袋裝水泥5%的損失來計算，去年我

16、國的直接經濟損失高達239億元； （2）發(fā)展散裝水泥有利于促進和提高工程質量。 散裝水泥在生產過程中嚴格控制水泥質量，尤其是要求安定性100%合格，確保了水泥生產質量；在運輸過程中采用專用運輸工具從生產廠（或中轉站）直接送用戶，流通渠道正規(guī)明確，杜絕摻假或以次充好，從而保證了質量；在儲存過程中，散裝水泥在儲存罐達13個月不變質，而袋裝水泥存放12個月后，強度降低30—50%，且易受潮、受濕，結塊變質；在使用過程中，散裝水泥計量準確，無損耗（袋裝水泥損耗率為5%）保證了水泥用量，更加保證了混凝土質量和工程質量； （3）發(fā)展散裝水泥有利于降低噪音污染，改善施工環(huán)

17、境，提高勞動效益。 袋裝水泥從水泥廠包裝到工地拆包使用，中間環(huán)節(jié)多，占用勞動力多，勞動生產效率低下。特別是現(xiàn)場攪拌，噪音污染嚴重，影響施工周圍環(huán)境。而發(fā)展散裝水泥，推廣預拌混凝土（商品混凝土），能有效提高效率，減輕工作強度，大大降低噪音污染，改善施工環(huán)境和工人勞動條件，有利于健康； （4）發(fā)展散裝水泥有利于減少粉塵，改善大氣環(huán)境質量和二氧化硫的排放。 水泥塵污染大氣的主要途徑主要有兩方面，一是在袋裝水泥運輸過程中以及裝卸和儲存過程中產生的破損，一般破損率在5%。。二是袋裝水泥在拆袋攪拌時產生的粉塵，還有包裝物回收時產生的粉塵，都會產生嚴重的污染。如果采用散裝

18、水泥，從水泥廠內裝運開始，在運輸、儲存、使用過程中全部在密閉狀況下進行，同時配合預拌混凝土的推廣，可以大量減少甚至消除水泥粉塵排放，凈化空氣，減輕污染； （5）發(fā)展散裝水泥有利于維護生態(tài)平衡，具有顯著生態(tài)效益。 發(fā)展散裝水泥，每年至少使這3.6104公頃森林被保護下來，約等于全國荒漠化面積減少21%。同時森林砍伐減少，有利于維護生態(tài)平衡，調節(jié)全球氣候，具有顯著的生態(tài)效益[2]。 因此,開發(fā)應用和發(fā)展散裝運輸車輛,無論是從經濟效益上,還是從社會效益上,都具有很重要的意義。 1.2 國內外現(xiàn)狀及發(fā)展前景 1.2.1 國內外發(fā)展現(xiàn)狀 隨著社會的進步,汽車運輸?shù)玫搅?/p>

19、飛速發(fā)展,其中,散裝運輸和集裝箱運輸是汽車運輸發(fā)展的主要方向。歐美發(fā)達國家自20世紀30年代便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,散裝運輸車技術也有很大的發(fā)展。我國散裝運輸起步較晚,20世紀60年代末期第一輛散裝水泥車問世, 隨后相繼出現(xiàn)了各種型式的散裝水泥運輸車、糧食散裝運輸車、散裝電石粉運輸車、散裝煤粉運輸車等。目前,我國散裝運輸?shù)乃竭€很低, 雖然20世紀70年代以來國內一些科研部門和廠家在散裝運輸車的研制方面,特別是對散裝水泥車的研究取得了可喜的成績,但與國外發(fā)達國家相比仍有很大差距。 目前國內生產的散裝水泥車主要有重力卸料式、機械卸料式和氣壓吹

20、卸式等類型。 重力卸料式散裝水泥運輸車是在自卸車的基礎上將車廂加頂蓋密封,使車廂與頂蓋形成一個密封的水泥罐。水泥由車廂頂部的裝料口注入罐內, 卸料時自卸機構升起(傾斜角一般為45～50°) , 車廂內的水泥便在自重的作用下, 從車廂后欄板下部卸出。重力卸料式水泥罐車的主要特點是:結構簡單,制造容易,使用與維修較方便，但該車卸料口很低,不能直接將水泥卸入較高的水泥庫內。另外,該類車卸料時粉塵飛揚程度很大,則水泥損耗較大。因此,該類散裝水泥罐車一般只適用于散裝批量較小的場合,這樣在無散裝水泥任務時,可拆除其頂蓋,作為自卸車使用,從而提高其利用率。 機械卸料式散裝水泥運輸車在水泥罐體內底部裝有螺

21、旋輸送機。螺旋輸送機一般由汽車動力或外部動力電源驅動。這種水泥罐車可配以自卸機構, 卸料時將罐筒前部升起, 借助水泥的自重作用提高卸料速度。機械卸料式散裝水泥車的特點是結構簡單、密封性好、操作方便,但其螺旋輸送機上升時阻力較大,消耗功率多,并且螺旋葉輪易損壞,需經常進行維修。另外,輸送機的輸送距離和速度都較小, 卸料口低, 不能直接將水泥輸送到較高的水泥庫中,且卸料時罐內殘留水泥較多。因此,目前該類車已很少使用[3]。 氣壓吹卸式散裝水泥運輸車是在容罐中通入壓縮氣體, 通過罐內流化床特殊結構及一定的流方向,使水泥松散并與氣體混合,使其“流態(tài)化”。打開出料口閥門時,水泥混合氣體便從罐體輸送到水

22、泥庫中。氣壓吹卸式散裝水泥罐車的壓縮空氣供氣方式有利用空壓機壓縮空氣吹卸、利用外接氣源吹卸和利用汽車排出的廢氣吹卸等幾種。國產水泥罐車以利用空壓機壓縮空氣吹卸的居多。氣壓吹卸式散裝水泥罐車克服了以上兩種車型的缺點,可直接將水泥輸送到15～25m高的水泥庫中,并具有較高的卸料速度。因此,氣壓吹卸式水泥罐車是目前使用最廣的散裝水泥運輸車。 1.2.2 散裝水泥運輸車的發(fā)展前景 我國是發(fā)展中國家, 目前國內散裝水泥運輸水平還比較低,散裝水泥運輸車的增長速度還遠遠趕不上水泥產量的增長速度, 且我國是水泥生產大國, 發(fā)展散裝水泥運輸是必然的趨勢。因此,我國散裝水泥運輸車的發(fā)展前景是廣闊的。未來幾年的

23、發(fā)展方向有如下5點。 （1）擴大現(xiàn)有各種散裝水泥運輸車的生產量, 以滿足國內散裝水泥運輸量的需要。這是水泥運輸由袋裝向散裝發(fā)展的必要保證； （2）散裝水泥運輸車向大噸位方向發(fā)展。目前,國內許多廠家開發(fā)了大噸位的散裝水泥運輸車, 提高了汽車單程運輸量,從而提高了運輸效率,降低了運輸成本； （3）散裝水泥運輸車向半掛型發(fā)展。半掛型散裝水泥運輸車克服了單車裝載質量低和全掛難控制、安全性差的缺點, 可將水泥裝卸量提高到15t以上, 甚至可達40t左右, 有助于水泥運輸效益的提高； （4）開發(fā)散裝水泥運輸車的新產品, 使散裝水泥運輸車向多品種、多樣化發(fā)展； （5）隨著對國外進口散裝水泥車的研究

24、,新結構、新技術將在散裝水泥運輸車中得到應用,并不斷向標準化和系列化方向發(fā)展[4]。 1.3 國外專用汽車產品的特點及其發(fā)展趨勢 1.3.1 國外專用汽車產品的特點 （1）多品種、小批量是西方工業(yè)先進國家組織專用汽車生產的一個主要特點。如英國約克公司能生產牲畜運輸車、保溫車、冷藏車、自卸車、市政工程車、粉粒物料散裝車等品種。日本東急車輛制造株式會社是日本最大的專用車公司，專用車產品以掛車、罐車為主，其中粉粒物料運輸車占有較大比例。此外該公司還生產廂式車、自卸車、高空作業(yè)車、消防車、環(huán)衛(wèi)車等品種； （2）廠家多、規(guī)模小是國外專用汽車生產行業(yè)的又一特點。例如英國專營和兼營專用汽車的廠家有6

25、00～700家，其中70%的工廠職工人數(shù)在 30人以下;根據美國 1981年有關資料統(tǒng)計，專用車廠有900多家，而職工不足20人的有 500多家。據 1988年資料，日本生產專用汽車的公司約有128家，工廠近200家； （3）零部件專業(yè)化生產。國外大部分專用汽車廠實質是一個總裝廠。其產品按結構分工或組織專業(yè)化協(xié)作生產，如副車架、罐體、懸架等，自卸車油缸、工程車輛的關鍵專用設備等均由各專業(yè)廠集中生產。 1.3.2 國外專用汽車產品的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢 歐洲的專用汽車主要是重型專用汽車，且絕大多數(shù)產品為不同規(guī)格尺寸和不同承載量的低貨臺貨車、掛車和半掛車，最多的是適宜運輸建筑機械的最大總

26、質量為30t或40t的低貨臺貨車。國外專用汽車產品的發(fā)展趨勢，具有重型化、散裝水泥車的列車化、一車多用化、以及新材料、新技術和微電腦的應用等特點，其中專用底盤專業(yè)化趨勢最為明顯。如日本豐田等大汽車公司的專用底盤均已實現(xiàn)系列化、專業(yè)化生產。近年來，國外不少汽車廠專門從事專用汽車底盤生產，尤其重視專用底盤的系列化、專業(yè)化生產，滿足專用車的特殊需要。 1.4 課題主要內容 粉粒物料運輸車是通過安裝在車上的空壓機排出壓縮氣體，通過罐體內的氣化床，使氣化床上的粉粒物料流態(tài)化，經輸送管道將罐體內的粉粒物料輸送到一定距離和高度的粉倉內。流態(tài)化就是壓縮氣體透過氣化床，使氣化床上的粉粒物料相互分離懸

27、浮于空氣中，具有一般流體的特性。 由于粉粒物料的堆密度和安息角偏大，流化態(tài)性能差，若采用舉升式方案，除了后端封頭部位有小流化床外，罐體內側無流化床，可節(jié)約剛才1t左右，容積利用率大于99%，卸料速度和剩余率也較好，所以采用舉升式設計是國內外的發(fā)展趨勢[5]。 參考我國現(xiàn)階段國情可見，基礎設施建設及房地產建設發(fā)展迅猛，作為主要建材之一的水泥需求量巨大，在國家大力推行節(jié)能減排的政策指導下，散裝水泥運輸車具有廣大的市場前景和可觀的收益回報，因此本文只對氣卸散裝水泥運輸罐車進行改裝設計。 具體設計包括以下內容。 （1）二類底盤選擇； （2）專用汽車的總體布置，繪制總布置草圖； （3

28、）粉罐總成的設計； （4）舉升系統(tǒng)的設計； （5）氣卸系統(tǒng)的設計； （6）輔助系統(tǒng)的設計； （7）整車性能計算分析。 設計時盡量滿足以下四點: （1）要加強環(huán)保意識, 要求運輸車輛在裝卸料的環(huán)境中盡可能的減少對環(huán)境的污染或盡可能的減少中轉環(huán)節(jié), 在方便裝卻的情況下, 保證輸送管路的密封性； （2）為節(jié)能的要求改進輸送管路的結構, 盡量減少每噸水泥輸送的能量需用； （3）降低車輛的自重, 增加車輛的載重, 設計大容量的重載車輛； （4）提高車輛結構性能, 適應貨車高速長距離運輸?shù)囊蟆? 第2章 方案設計分析與整車總布置

29、 2.1 方案設計與分析 常見的粉粒物料運輸車有臥式多倉罐體結構、魚腹式單倉罐體結構、斗式多倉罐體結構、多傾內錐布袋式流化床罐體結構和液壓舉升式罐體結構。 液壓舉升式罐體結構如圖2.1所示。為了保證罐體承受0.3MPa的內壓力，罐體結構由受力良好的的圓筒及橢圓封頭構成。除了后端封頭部分有小流化床外，罐體內側無流化床，與其他結構的罐體相比較，材料利用率提高了10%，可節(jié)約鋼材1t左右，容積利用率大于99%。所以此設計采用液壓舉升式罐體結構[6]。 1 2 3 4 1-汽車底盤 2-氣力輸送系統(tǒng) 3-液壓舉升機構 4

30、-粉料罐總成 圖2.1 液壓舉升式罐體結構 2.2 整車總布置 2.2.1 粉罐罐體的布置及副車架外型尺寸的確定 為使前后軸荷分配合理，整車質量分配均勻，車輛重心低穩(wěn)定性高，罐體的位置為封頭前端面距駕駛室前端3 400mm處，底面與副車架接觸，副車架外型尺寸為 5 850860200mm，材料型號為20的熱軋槽鋼（GB/T707-1988），中間設置加強梁。 2.2.2 舉升形式的選取與布置 目前, 在自卸車行業(yè)有多種結構型式。舉升機構的型式目前國內常見的有: 三角架放大舉升機構( F 式、T 式)、雙缸舉升、前頂舉升和雙面?zhèn)确?/p>

31、。其中,中輕型自卸汽車多采用結構比較簡單、布置尺寸較小的舉升機構, 如加伍德機構(D 式)；中、大型自卸汽車多采用油壓特性曲線較好的舉升機構, 如馬勒里機構(T 式)；大型自卸汽車多采用舉升力系數(shù)較小的舉升機構，如浮動油缸連桿放大組合式(F 式和Z 式)或者前頂舉升式。 其中國際上尤其是歐美等國大都采用前舉升自卸方式。這種自卸方式2003年在國內也得到了許多應用, 如解放的CA3260- 8×4、重汽的ZZ3382- 8×4、川汽的CQ3300- 8×4 等車型先后問世, 在市場也得到了用戶的認可。 1．結構組成。 前舉升自卸汽車主要是由二類底盤、上裝副車架、車廂及多級油缸等組

32、成, 結構 非常簡單。 2．結構性能優(yōu)點。 1）整車重心低, 行車穩(wěn)定性好, 只要后擋不干涉, 副車架縱梁可以做得很低, 最小可以與載貨車相同。其結構簡單、車廂底板與主車架上平面的閉合高度可以很小, 整車穩(wěn)定性好, 液壓系統(tǒng)壓力較小； 2）在機構式自卸汽車設計中經常會發(fā)生機構與底盤橫梁干涉, 從而需對底盤橫梁改制,很麻煩。而前舉升方式則不必考慮上裝與底盤干涉的問題,因而設計者不必再費勁地做很多的校核圖了,大大地提高了產品的開發(fā)速度； 3）現(xiàn)在的用戶對車廂的要求越來越大,自卸車的軸距也較原來大,傳統(tǒng)的機構式舉升無法將較長車廂舉升到能卸貨的角度,除非將副車架縱梁和車廂底盤縱梁的高度做得很

33、大,才能布置下加大加強的機構。但這樣整車的重心必然提高了, 重心越高, 行車尤其是在調整或轉彎時很不穩(wěn)定, 存在安全隱患； 4）傳統(tǒng)的T 式機構一般應用在載重8t或以下的自卸汽車中, F式機構應用在15t左右的自卸汽車中。這種機構的自卸汽車在超載時由于液壓系統(tǒng)的壓力過大, 經常發(fā)生燒油泵、密封件損壞和根本不舉升等問題, 而前舉升自卸汽車不需將油缸的推力放大到舉升架和拉桿上便可以將車廂舉升起來。因而前舉升的油壓特性非常好。液壓元件不會因壓力過高而損壞, 液壓系統(tǒng)的使用壽命更長, 液壓系統(tǒng)的故障比很低； 5）結構簡單, 安裝維護較方便。機構式舉升由三角架、拉桿、舉升油缸及其安裝聯(lián)接的座和軸組成

34、, 結構非常復雜, 前舉升是一種用多級油缸直推車廂前部從而達到卸貨的一種方式只有油缸而無其它零部件。這種結構非常簡單, 制造成本低, 工藝性好[7]。 隨著技術發(fā)展，今年來國內的前頂舉升機構也得到較大發(fā)展，其中的代表是已國產的荷蘭海沃整機系統(tǒng)，其成本也趨于合理?；谝陨蟽?yōu)點并參考國內外同類產品，本設計的舉升系統(tǒng)采用前置前頂舉升機構。其底座與副車架連接，液壓缸通過焊接在罐體前端的支架鉸接在一起，隨舉升位置不同而轉動。 2.2.3 氣卸裝置的布置 利用傾斜機構液壓系統(tǒng)將罐體總成前端舉升，使罐體沿后翻轉軸旋轉和水平面成一定的夾角，水泥在重力的作用下可全部向罐體后側封頭聚集，而空壓機通過壓縮空氣

35、管路系統(tǒng)將壓縮空氣通入罐體后側封頭內的流化床內，將該部分的水泥流化，再由該部分的出料口將水泥卸到指定的倉內。 由此，除了罐體后端封頭處有小流化床外，罐體內側無流化床，可節(jié)約鋼材1t左右，容積利用率大于99%。流態(tài)化床結構如下圖2.2所示，流化床隨罐體的舉升會將出料口降到最低點。為了便于排料管的操作，采用下排料的結構方式，出料口兼有清灰口的作用，化床只在橢圓小封頭處設置。 空壓機橫置在罐體與駕駛室間的空間，其動力由依靠液壓泵驅動的液力馬達提供。 1 6 2 3 4 5 1-罐體后封頭 2-橢圓小封頭 3-流化床 4-排料管總成 5-助吹管 6-進風口

36、 圖2.2 流化床結構 2.3 二類底盤選型 2.3.1 二類底盤初選 根據上裝罐體尺寸參數(shù)及產品日常使用維護保養(yǎng)方便，再綜合考慮產品造價，初步選擇東風牌EQ1254G型二類地盤，其詳細參數(shù)如表2.1。結合上裝實際，需要對二類地盤尺寸進行修改。為使上裝罐體舉升后不與地面發(fā)生干涉，將后懸改短1 200mm后為1 535mm，其它尺寸不變。 考慮到動力性、經濟性及滿足環(huán)保法規(guī)的要求，發(fā)動機選用東風康明斯發(fā)動機有限公司生產的C26020型柴油增壓發(fā)動機，其參數(shù)見表2.2。變速器選擇DF6S750，六檔手動變速器，該采用雙桿遠距離操縱，傳動比見表2.3。 表2.1 東風EQ1254G

37、參數(shù) 外型尺寸(長寬高)(mm) 9 630×2 470×2 980 貨廂欄板內尺寸(長寬高)(mm) 7 200×2 294×550 總質量(Kg) 25 000 整備質量(kg) 9 055 額定載質量(kg) 1 5750 接近角/離去角(°) 32/18 前懸/后懸(mm) 1 460/2 500 軸距(mm) 4 350+1 300 軸數(shù) 3 最高車速 (km/h) 90 發(fā)動機型號 C26020 發(fā)動機功率(kw) 191 發(fā)動機排量 8 300 發(fā)動機生產商 東風康明斯發(fā)動機有限公司 底盤依據標準 GB3847-1999

38、 GB17691-2001第二階段 輪胎 10.00R20 2.3.2 二類底盤裝載質量的初步校核 東風EQ1254G裝載質量為15 750kg，由于罐體材料16MnR的密度為7 900 kg/m3，則罐體直段質量m 。 m=dLh =979.837kg 由《JB-T4737-95橢圓形封頭標準》得封頭質量m。 m=2275.59kg =551.18kg 則整個罐體的質量M= m+ m=1 531.017kg。 初步計算裝載質量為14 000kg+1 531.017kg=15 531.017kg，東風EQ1254G二類底盤滿足要求。 表2

39、.2 發(fā)動機參數(shù) 型式 直列六缸、四沖程水冷柴油增壓發(fā)動機 型號 C26020 額定轉速r/min 2 200 額定功率KW (2200r/m) 191 最大轉矩N·M(1400r/min) 1 025 最低燃油消耗率g/(KW·h) 200 缸徑×沖程mm 114×135 排量L 8 壓縮比 17.3：1 工作順序 1-5-3-6-2-4 燃油：夏季：0號輕柴油：冬季：根據氣溫選用合適的輕柴油 表2.3 變速器傳動比 一檔 二檔 三檔 四檔 五檔 六檔 10.31 7.33 5.21 3.77 2.13 1.94 2.

40、4 專業(yè)性能參數(shù)的確定 2.4.1 卸料速度和剩余率 平均卸料速度和剩余率是散裝水泥運輸車的主要專業(yè)性能指標。散裝水泥運輸車卸料時，所卸下的粉料質量與卸料時間的比值稱為平均卸料速度。卸料作業(yè)完畢后，罐內剩余水泥的質量與散裝水泥運輸車額定裝載質量的比值稱為剩余率。這兩個參數(shù)反映了散裝水泥運輸車卸料作業(yè)的效率和經濟性。 為了正確地評價和比較平均卸料速度的剩余率，一般在規(guī)定卸料水平距離5m，卸料垂直高度15m，卸料管內徑100mm，壓縮氣體流量4～8 m3/min，壓力196kPa的條件下進行測量，這種狀態(tài)叫做標準狀態(tài)。 平均卸料速度與散裝水泥運輸車的結構、壓縮空氣壓力和流量等因素有關，由卸

41、料管內固氣二相流的濃度和速度決定。固氣二相流的濃度亦稱混合比，其質量濃度在200～270之間。平均卸料速度在標準狀態(tài)下為 （1.2～1.6）10kg/min，本設計目標選取1.210kg/min。 粉料剩余率i的大小與內部結構、流態(tài)化裝置的性能有關。i值過大，會降低車輛的有效裝載質量，影響經濟性。而且，水泥在罐內長期殘存會發(fā)生結塊、變質。在標準狀態(tài)下i值在0.1%～0.4%之間，本設計采用舉升式方案，卸料時傾角較大，剩余率低，故i值取0.1%。 卸料時間是指打開卸料閥卸料開始至卸料完畢關閉卸料閥為止的這段時間。一般在罐內壓力上升到額定工作壓力時打開卸料閥，到卸料接近結束，罐內壓力下

42、降到0.1時關閉卸料閥。由公式2.1及2.2得卸料時間為11.655min。 （2.1） （2.2） 2.4.2 工作壓力 散裝水泥運輸車氣力卸料時壓縮空氣應有一定的工作壓力，用來滿足粉粒體和氣體流動需要的壓力降和流態(tài)化過程產生的壓力損失，這些壓力損失包括：氣流在管道沿程或局部的壓力損失，氣體透過流態(tài)化床裝置的壓力損失，粉粒體的透氣壓力損失，固氣二相流的加速壓力損失，摩擦

43、壓力損失，懸浮壓力損失等。若工作壓力過小，平均卸料速度降低，易產生堵塞。工作壓力過高又會造成能源浪費，罐體壁厚增加，空氣壓縮機、管道、閥門等的質量也要增加。通常工作壓力只需略大于卸料過程中各種壓力損失之和即可。試驗表明，水泥粉粒體在196kPa的輸送壓力下可實現(xiàn)值在40～300之間的固氣二相流氣力輸送[8]。所以，本設計的額定工作壓力為196kPa。 2.4.3 壓縮空氣流量 壓縮空氣流量應滿足三方面的要求：一是能實現(xiàn)粉料流態(tài)化，二是管道輸送順利，三是平均卸料速度合乎要求。 1.氣體流量與粉料流態(tài)化關系 如前所述，透過氣體分布板的氣流速度應滿足下式粉料才會產生流態(tài)化，亦即壓 縮

44、空氣流量必須符合下式要求。 式中: Q——壓縮空氣流量（m3/s）； A——流態(tài)化床面積（m2）； ——透過氣體分布板的氣流速度（m/s）； ——臨界流態(tài)化速度（m/s）。 由于本舉升式氣卸散裝水泥運輸車的流化態(tài)床布置與罐尾蝶形封頭中，流態(tài)化床面積相較于傳統(tǒng)臥式粉罐車大大減小，所以氣體速度定能滿足要求，并將在后面章節(jié)得到準確計算驗證。 2.壓縮空氣流量與管道輸送要求 對于管道氣力輸送，一般認為，只要輸送氣流速度大于粉粒體的懸浮速度時，粉料就能順利輸送。但在散裝水泥運輸車卸料的實際條件下，一方面由于粉粒體與罐壁之間以及粉粒體之間的碰

45、撞、摩擦和粘附作用；另一方面由于輸料管中氣流速度分布不均勻，所以散裝水泥運輸車要實現(xiàn)穩(wěn)定氣力輸送，管內氣流速度要比粉粒體的懸浮速度大幾倍。 散裝水泥運輸車卸料時，可采用水平輸送或垂直輸送。在水平輸送中，粉粒體將要沉積下來不再參與懸浮輸送的極限狀態(tài)時的氣流速度，稱為沉積速度，用vs表示。實踐表明，當管內氣流速度vm（1.1～1.3）vs時，就不會產生粉粒體沉積堵塞，稱這個vm為水平輸送安全氣速。本設計中vm取12m/s。在垂直輸送中，粉粒體到某一高度停滯不動成為噎塞，此時的氣流速度成為噎塞速度，用vh表示。一般沉積速度大于或等于噎塞速度，所以通常用沉積速度或水平輸送安全氣速vm來選取氣流速度，

46、可用下式確定壓縮空氣流量。 式中: Q——壓縮空氣流量（m3/s）； d——卸料管內徑（m）； vm——水平輸送安全氣速（m/s）。 則 Q0.0942 m3/s 3.壓縮空氣流量與卸料速度 卸料速度與壓縮空氣流量Q成正比。對于一般散裝水泥運輸車來說，二相流的混合比所能達到的最大值受罐內流態(tài)化裝置和氣力輸送條件的限制，故增加Q值是提高卸料速度的有效途徑[9]。本設計中Q初步采用7m3/min。 2.5 本章小結 本章對整體設計方案進行了分析對比，

47、確定了粉罐罐體的形式、尺寸參數(shù)、裝載質量及制造材料，以及罐體的舉升形式和流化床的布置。選定了專用車的二類底盤，并詳細介紹了二類底盤及動力總成的參數(shù)，為下一步整車總布置做好準備。 第3章 粉罐裝置設計計算選型 3.1 粉罐外形尺寸設計 3.1.1 初步確定罐體尺寸及材料 根據任務書要求，需設計裝載質量大于8t的舉升式氣卸粉罐運輸車。結合生產實際中對長距離大質量運輸?shù)囊?，初步設計罐體為長5 000mm，直徑2 000mm的圓柱形密封容器。其兩端封頭為對稱的橢圓形設計，設計依據《JB-T4737-95橢圓形封頭標準》及《GB150-1998鋼制壓力容器標準》確定封頭高

48、500mm，直段處長25mm。參考國內外同類產品及材料性能，罐體及封頭材料選擇16MnR，其中封頭處材料厚8mm,直段處厚度為5mm。罐體尺寸如圖3.1所示。 5000 500 25 圖3.1 罐體尺寸參數(shù) 3.1.2 罐體總容積 （1）直段處圓柱罐體容積V1（m3） V1=2R2L (3.1) 式中: K——圓柱筒體內壁半徑（m） L——圓柱筒體長度的1/2（m） V1=2R2L =12.403 m3

49、（2）橢圓封頭容積V2（m3） 橢圓形封頭由半個橢圓體殼和一段短圓柱筒體組成，兩端封頭容積相等。由《JB-T4737-95橢圓形封頭標準》得V2′=1.1257 m3。 V2=2 V2′ =2.2514 m3 總容積V為罐體殼所包容的體積，為圓柱筒體容積V1與封頭容積V2之和，即 V= V1+ V2

50、 =12.403+2.2514 =14.6544 m3 3.1.3 有效裝載容積VA 有效裝載容積指用于裝載粉料的罐內容積，用下式計算。 (3.2) 式中: me——罐體的標定裝載質量（kg），本設計標定裝載質量設計為14 000kg； ps——粉料的堆密度（kg/m3），水泥的堆密度為1 200 kg/m

51、3。 則 11.6667 m3 3.1.4 擴大容積Vb 由于粉料的內摩擦力，進料口的數(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，裝料時也需留出這部分空間。在上部留出的空間稱為擴大容積，按下式確定： Vb=KbVa 式中: Kb——擴大容積系數(shù)，本設計取0.2。 則 Vb=0.2 Va =2.3333 m3 3.1.5 裝載容積Vd 有效裝載容積與擴大容積之和叫做裝載容積，即流化態(tài)床以上的罐內容

52、積。 Vd=Va+Vb =14 m3 3.2 流態(tài)化裝置的設計 流態(tài)化裝置也稱流態(tài)化床，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)性能。流態(tài)化裝置的作用：一是與罐體壁構成氣室；二是使壓縮空氣形成微細、均勻的氣流進入粉料中，使粉料流態(tài)化。 3.2.1 流態(tài)化裝置的類型和結構 目前普遍采用的流態(tài)化裝置有兩類：單一流態(tài)化裝置和復合流態(tài)化裝置。 單一流態(tài)化裝置結構簡單，有圓形和長方形兩種。圓形流態(tài)化床多用于立式罐體，其多孔板有圓錐板和圓平板兩種。圓錐板的錐角一般為12

53、0～150，適合于下出料。本設計中罐體舉升后的卸料狀態(tài)與立式罐體相似并為下出料設計，遂采用單一流態(tài)化裝置，圓形流態(tài)化床，圓錐形多孔板，錐角為145。 3.2.2 多孔板的設計 多孔板的作用是支撐流態(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為17.5。多孔板用4mm厚的鋼板制造，上面均勻分布直徑為20mm的孔，布置在罐尾蝶形封頭的內側。 3.2.3 流態(tài)化元件的設計 流態(tài)化元件的作用是使壓縮空氣透過而形成均勻、細微的氣流。其設計要求是： （1）具有一定的透氣阻力，并能隨氣流速度的增加阻力急驟增加； （2）空隙適宜，分布均勻，布氣分散度高，受粉料層厚度影

54、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，并容易恢復透氣性； （4）有一定強度，耐磨、耐溫、耐腐蝕，物理化學性質穩(wěn)定[10]。 流態(tài)化元件材料分為硬質材料和軟質材料兩類。硬質材料雖剛性好，耐磨，不易受潮，但易破碎，易堵塞，空隙不易恢復，制造工藝也復雜，價格高，很少采用。軟質材料有工業(yè)帆布、夾毛氈、滌綸帆布等。它們具有質量輕、易安裝、易取得、價格便宜的有點。所以本產品采用工業(yè)帆布作為流態(tài)化床材料。 3.2.4 流態(tài)化床主要參數(shù)計算 （1）臨界流態(tài)化床氣流速度（m/s）

55、 (3.3) 式中: ——顆粒直徑（m），水泥取為88 m； ——顆粒密度（kg/m3），水泥為3 200 kg/m3； ——氣體密度，在氣體壓力p=0.3MPa，氣體溫度T=373K，氣體常數(shù)Ra=29.28時，=p/（RaT）=2.75 kg/m3； ——氣體的動力粘度（Pa·s），取0.0218 Pa·s。 則水泥的臨界流態(tài)化床氣流速度為 =0.009m/s （2）流態(tài)化床面積A 流態(tài)化床面積的大小與流態(tài)化床的結構形式、罐體形式和尺寸有關，其中起主

56、要作用的是水泥的臨界流態(tài)化速度。流態(tài)化床的面積應滿足下式 式中: Q ——氣體流量（m3/s）； ——水泥臨界流態(tài)化速度（m/s）。 m 蝶形封頭示意如圖3.2，流化床數(shù)學模型如圖3.3。則流化床面積A為 0.475m 1 2 5 4 3 1-氣室 2-進氣口 3-出料口 4-蝶形封頭 5-流化床 圖3.2 蝶形封頭 800mm 145 200mm 圖3.3 流化床數(shù)學模型 （3）粉料帶出氣流速度v 粉料

57、帶出氣流速度即粉料開始形成稀相流態(tài)化床的氣流速度。若氣流速度達此值，床層的穩(wěn)定操作行為將急劇偏離理想行為，導致操作失常。v（m/s）按下式計算。 (3.4) 式中: g——重力加速度。 則水泥的帶出氣流速度v為 v=0.58m/s 3.3 進料裝置 進料裝置由進料口蓋、密封圈、鎖緊裝置和進料口等組成。按密封方式不同分為外壓密封式、內壓自封式和雙重密封式。本設計選用內壓自封式設計。其構造如圖3.4所示。其上蓋板與球面料口蓋焊成一體，安裝在進料口座上，由固定銷軸和活動銷軸固定。內壓自密封圈有唇狀邊的一側與球

58、面料口蓋貼合，卸料時在罐內氣壓作用下，密封圈唇邊緊壓在球面料口蓋上，形成環(huán)狀密封帶，罐內氣壓越高，貼合越緊，進料口密封性越好[11]。 1 2 3 4 5 1-活動銷軸 2-內壓自密封圈3-球面料口蓋4-上蓋板5-固定銷軸 圖3.4 進料口蓋 3.4 出料裝置、卸料軟管和卸壓裝置 3.4.1 出料裝置 出料裝置有上吸式和下排式兩種形式。本設計為舉升式散裝水泥運輸車，卸料時舉升后狀態(tài)類似于立式罐車，遂采用下排式出料裝置。如圖3.5所示為下排式出料裝置，具有結構簡單，維修方便等優(yōu)點。出料口開設在罐體后

59、部的蝶形封頭內，與出料管的一端焊接[12]。 出料口 圖3.5 出料裝置 3.4.2 卸料軟管 7 1 2 3 4 5 4 1 6 如圖3.6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的凸端，然后用力壓下勾柄，

60、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 7-二次風套管 圖3.6 卸料軟管 3.4.3 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剩余的壓力空氣；若卸料途中出現(xiàn)故障，應用卸壓裝置排氣卸壓后再進行檢修。 圖3.7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。卸壓時罐內的氣體通過濾芯經卸壓管、球閥排出，而水泥被過濾不能排出，以防污染外界環(huán)境。 1 2

61、3 4 1-濾芯 2-卡箍 3-卸壓管 4-卸壓球閥 圖3.7 卸壓裝置 3.5 本章小結 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、進料裝置、出料裝置、卸料軟管和卸壓裝置的設計計算，確定了與粉罐相關裝置的設計，進一步為下章的設計計算提供參數(shù)。 第4章 舉升裝置的設計計算 4.1 舉升角度的設計 由于水泥的靜態(tài)安息角為39，為保證水泥的剩余率小于0.1%，需設計較大的舉升角,遂選擇舉升角為48。 4.2

62、舉升機構的布置 4.2.1 確定上裝重心位置 L2 L1 G1 G2 L L3 根據所選二類底盤的重心位置，確定上裝重心位置。在確定上裝重心位置時，需考慮整車滿載情況下的軸荷分配。一般情況下，前軸載荷應為整車載荷的20%左右，而上裝重心一般認為是罐體的幾何中心。如圖4.1所示，圖中G為底盤的重量；L為底盤重心距前軸的距離；L為整車軸距；L為中、后軸距離；G為上裝的重量；L為上裝重心距前軸的距離。 圖4.1 重心位置示意 4.2.2 確定反轉點位置 首先根據底盤尺寸、罐體的中心以及舉升上支座的尺寸要求確定舉升缸的安裝 位置和整車尺寸，其次根據底盤及舉升最大角度

63、后的離地間隙確定翻轉點O的位置。具體的布置位置如圖4.2所示。 O F1 G1 L1 L3 L4 L2 圖4.2 翻轉點位置示意 圖4.2中，G為初始狀態(tài)時罐體和貨物的重量；F為初始位置，第一節(jié)油缸升出時所需的舉升推力；L為舉升缸下支座與翻1轉軸的距離；L為罐體長度；L為罐體后懸；L為初始狀態(tài)時，貨物重心至翻轉軸的距離。 4.3 舉升油缸的選取

64、 （4.1） 式中: ——舉升油缸最大壓力； ——系統(tǒng)效率，取0.8； ——各級舉升油缸相對應的活塞直徑。 L——舉升缸最大工作行程。 (4.2) 式中: ——舉升缸在舉升角最大時兩鉸點的距離； ——舉升角為0時兩鉸點的距離。 根據確定的舉升角度，可計算出舉升油缸的工作行程。 根據本設計的具體情況初步選擇荷蘭海沃前頂舉升系列油缸FC129-3-3900型號

65、，荷蘭海沃公司是全球領先的前頂舉升液壓產品生產商，其產品性能穩(wěn)定、可靠性高、維修保養(yǎng)方便。由產品手冊得其舉升角為0時兩鉸點間距離的初始值=343mm。具體的性能參數(shù)如表4.1所示。 表4.1 液壓缸性能參數(shù) 性能參數(shù) 第一級i=1 第二級i=2 第三級i=3 合計 活塞直徑d mm 129 110 91 行程 L mm 1 400 1 300 1 200 3 900 工作壓力P MPa 19 19 19 4.4 舉升能力的校核 由于選擇的舉升油缸為多級油缸，每一級油缸的有效直徑不同，則油缸的最大舉升力也不相同，考慮到當?shù)诙壔虻谌売透?/p>

66、升出時，水泥由于安息角的關系可能傾卸的不多或者沒有傾卸，因此要對每一級油缸升出時的舉升能力進行校核。 4.4.1 初始位置狀態(tài)時的校核 此時罐體內的粉料最多，阻力臂也最大（相對于翻轉點），罐體在啟動時還有慣性阻力的作用，需要的油缸推力也最大。 根據力矩平衡原理（如圖4.2），舉升缸所需的舉升推力為 =5 721.8517N 根據公式(4.1)計算出第一級油缸產生的最大舉升力為 198 560.412N 因為，所以舉升缸在初始狀態(tài)下滿足要求。 4.4.2 第二和第三級油缸舉升狀態(tài)時的校核 由于油缸的有效直徑降低，此時的受力情況如圖4.3所示。根據力矩平衡原理，此時的舉升推力為 或 (4.3) 式中: ——第二節(jié)油缸伸出時罐體和粉料的重量； ——第三節(jié)油缸伸出時罐體和粉料的重量； ——第三節(jié)油缸伸出時，粉罐重心至翻轉軸的距離； ——舉升缸推力至翻轉軸的垂