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本科學生畢業(yè)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(yè)班級： 車輛工程 B07-2 班 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 The Graduation Design for Bachelors 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 2011-06Harbin 黑龍江工程學院本科畢業(yè)設計 I 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(jié)約時間、提高效率、保護環(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(tài)化床、取力機構、氣卸系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)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(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(tài)化床；粉粒物料運輸。 黑龍江工程學院本科畢業(yè)設計 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. 黑龍江工程學院本科畢業(yè)設計 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容與技術路線 .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 .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 裝載質量和總質量的確定 .13 3.4 本章小結 .13 第 4 章 罐體的總體結構和設計 .14 4.1 罐體總成結構及工作原理 .14 4.2 罐體的結構與外形尺寸設計 .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 黑龍江工程學院本科畢業(yè)設計 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)化裝置的設計 .17 4.4.1 流態(tài)化裝置的類型和結構 .17 4.4.2 多孔板的設計 .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 進料裝置設計 .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 罐體內部結構的設計 .23 4.8.1 氣室結構的設計 .23 4.8.2 中央氣室長度的設計 .23 4.8.3 氣化板寬度的設計 .23 4.8.4 流態(tài)化板傾斜角度及氣化層傾斜角度的設計 .23 4.8.5 封頭部分流態(tài)化板尺寸設計 .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 封頭設計 .24 4.12 罐體支承座設計 .25 4.13 本章小結 .25 第 5 章 卸料裝置的設計計算及選型 .26 5.1 輸送空氣量的確定 .26 黑龍江工程學院本科畢業(yè)設計 5.2 輸料管內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 .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 空載質心高度的計算 .34 6.4.2 空載側傾角的計算 .35 6.5 本章小結 .35 參考文獻 .36 致謝 .37 附錄 .38 黑龍江工程學院本科畢業(yè)設計 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，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(fā)展迅速。經過近幾年的快速發(fā)展，世界粉粒物料 運輸車行業(yè)已經形成一定的產業(yè)規(guī)模，相關粉粒物料運輸車產業(yè)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(fā)達的歐美國家相比，無論市場規(guī)模、產品檔 次、品種規(guī)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(fā)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(fā)展空間。 歐美發(fā)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(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 的進展。我國散裝水泥車經過三十余年的發(fā)展，已經成為成熟的產品。近年來，在產 品，在產品開發(fā)。架構改進方面出現(xiàn)了一是可喜的動向。如改進流態(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 作為一種成熟的產品，國產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(xiàn)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(fā)展迅速，汽車新政策、新標準及有關法規(guī)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(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濟效益，這已是大多數(shù)生產廠家的共識。 黑龍江工程學院本科畢業(yè)設計 2 多年來，我國基礎建設投入不斷加大，帶動了公路交通網(wǎng)絡建設和城市現(xiàn)代化建 設的飛速發(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(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和經驗，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(tǒng)的 二維設計不僅工作繁復而且易出差錯，而使用現(xiàn)在通用的各種三維制圖軟件進行參數(shù) 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(jié)里，粉料物料運輸車內粉粒物料在運輸中受潮結塊常有發(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 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(huán)節(jié)，就加大了受潮結塊 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(yè)的蓬勃發(fā)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(fā)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(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 ANSYS 對散裝水泥運輸車進行分析設計，也是如此。 黑龍江工程學院本科畢業(yè)設計 3 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(fā)研究工作。經過數(shù)十年的發(fā)展，已經開發(fā)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(fā)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(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，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 ANSYS 分析的書籍和用 ANSYS 對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(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程度直接影響產品的內在質量及外觀。錐段、斜圓 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(lián)合發(fā)布了（有關限期禁止在城市 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） 。兩個文件帶來的結果是，我國粉粒物料原書車輛 產銷連續(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，罐式車的技術含量更高，并且只有罐式半掛車公告內企業(yè) 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 黑龍江工程學院本科畢業(yè)設計 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(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(wěn)。 2罐式汽車發(fā)展的機遇與方向：宏觀經濟環(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計和加工的優(yōu)勢，對 原有產品進行性能優(yōu)化，鞏固市場占有率，繼續(xù)保持也太視頻運輸車的生產優(yōu)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(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、天然氣等超高壓介質的液態(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品的基礎上，重點向有色金屬方向發(fā)展，積極貫徹和實施 差您輕量化的設計、制定理念。有效抑制罐式汽車的產能過剩，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(shù)是在定型產品結構的基礎上，變化其統(tǒng)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 黑龍江工程學院本科畢業(yè)設計 5 易邊界的應用軟件，而采用 Eccel 軟件中的函數(shù)計算功能即可得以實現(xiàn)。 技術路線圖 圖1.1 技術路線圖 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。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 調研和收集資料 選擇二類汽車底盤 進行發(fā)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(wěn)定 性校核 進行罐體結構、流化床、取力器及傳動 系統(tǒng)、送料系統(tǒng)、罐體與底盤連接結構等的 設計與校核 繪制 CAD 零件圖、裝配 圖 完成設計說明書 進行發(fā)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(yè)設計 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專用車的改裝，維修 等。 1.2 本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(jù)設計總成進行汽車動力性、經濟性、穩(wěn)定性校核，實現(xiàn)整車的優(yōu)化匹配； 3、進行罐體結構、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 1.1 所示。 黑龍江工程學院本科畢業(yè)設計 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(tài)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(tài)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(wěn)定和質心低的優(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 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底部通常僅在出料口處 設置流態(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，罐體內部結構簡單，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，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 2.1 所示。 圖2.1 雙錐內傾臥式粉罐結構圖 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滿足下列要求: 黑龍江工程學院本科畢業(yè)設計 8 （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-流量特性曲線圖上，當壓力變化時，流量變化應很??； （3）在空氣壓力不變的情況下應有穩(wěn)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(xù)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(yōu)點，遂本設計產 品采用擺桿式空壓機。 根據(jù)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(zhèn)興泰克機械有 限公司生產的 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類的 一種。根據(jù)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(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(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 最高轉速 r/min 900 連續(xù)運轉時間 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： 黑龍江工程學院本科畢業(yè)設計 9 （1）上吸式出料裝置具有卸料平順，吸嘴高度可以調節(jié)，不易產生堵塞等優(yōu)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(jié)約罐體有效容積等優(yōu)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。 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備都是以汽 車底盤自身的發(fā)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(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 2.6 本章小結 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(yè)設計 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 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(jù)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(guī)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(jù)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 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) 黑龍江工程學院本科畢業(yè)設計 11 基本信息 公告型號： AH5240GFL 類型： 專用卡車 驅動形式： 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 22.5 立方米；罐體 直段長 7450mm，直徑為 2190mm。運 輸介質為木 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 排放標準： 國 III 最大輸出功率： 213KW 馬力： 290 馬力 扭矩： 1160Nm 最大扭矩轉速： 12001600 壓縮比： 駕駛室參數(shù) 臥鋪尺寸： 0mm 準乘人數(shù)： 3 人 黑龍江工程學院本科畢業(yè)設計 12 座位排數(shù)： 1 排 變速箱 查看本車型變速箱詳細數(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 進氣形式： 增壓中冷 駕駛室參數(shù) 準乘人數(shù)： 3 人 臥鋪尺寸： 0mm 座位排數(shù)： 1 排 離合器 形式： 430mm 拉式膜片彈簧離合器 材質： 黑龍江工程學院本科畢業(yè)設計 13 3.2 總體布置的原則 總體布置的任務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成相互協(xié)調和匹配的整體，達到設計 任務書所提出的要求， （圖 3.1 為氣泄粉罐車整車結構圖）布置時應按照以下原則： （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） 必須對裝載質量，軸荷分配等參數(shù)進行估算和校核； （4） 應避免工作裝置的布置對車架造成集中載荷； （5） 應盡量減少專用汽車的整車整備質量； （6） 應符合有關法規(guī)的要求。 圖3.1 氣卸粉罐車整車結構圖 3.3 整車參數(shù)的確定 3.3.1 裝載質量和總質量 am的確定 初步選定的總質量為 25000Kg,整備質量為 14070Kg，額定裝載質量 10800Kg。 3.4 本章小結 本章選定了二類地盤,二類底盤對其參數(shù)做了詳細介紹，介紹了二類地盤的總體 布置原則,選定了整車的總質量參數(shù),整備質量和額定裝載質量。 黑龍江工程學院本科畢業(yè)設計 14 第 4 章 罐體的總體結構和設計 4.1 罐體總成結構及工作原理 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 罐體結構圖 臥式罐氣力卸料原理簡圖。如圖 4.2 卸料時，壓縮空氣經進氣氣管 10 進入氣室 7，穿過流態(tài)化裝置 11 后到達粉料顆粒之間，使粉料流態(tài)化；當罐內壓力上升到 196kPa 時，打開卸料閥 4，粉料在罐內壓力作用下經卸料管 3 排出。 黑龍江工程學院本科畢業(yè)設計 15 1-吸嘴；2- 調節(jié)螺母；3- 出料管；4-蝶閥；5-二次進風裝置；6-卸料管接頭；7-氣室； 8-滑料； 9-罐體；10-進壓縮空氣管；11- 流態(tài)化裝置； 圖4.2 臥式罐氣力卸料原理簡圖 4.2 罐體的結構與外形尺寸設計 4.2.1 罐體的截面形狀 罐體的截面形狀是降低車輛質心的主要措施，它要根據(jù)整車的總體布置、選型協(xié) 調、質心高度、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，容器壁中的拉應力最 小，剛性好，特別適合高壓罐體，工藝性好，所以本設計選用圓形截面 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，質量小，國家已有標準的封頭系列，就 用最廣泛，所以本設計選用橢圓形封頭。 4.2.3 初步確定罐體尺寸及材料 根據(jù)設計書的設計要求，結合生產實際中對長距離大質量運輸?shù)囊蠹皡⒖紘鴥?外同類產品及材料性能，初步設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 橢圓形封頭標準及GB150- 1998 鋼制壓力容器標準確定封頭高 400mm. 4.3 罐體容積計算 罐體總容積 V 總 容 積 為 罐 體 殼 所 包 容 的體 積。雙錐內傾臥式罐體，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) 黑龍江工程學院本科畢業(yè)設計 16 (1)圓柱筒體容積 1V計算 211RL （ 3m） （4.2) V1=23.141.1171.1171.281 3m V1=10.037 3 式中 1R圓柱筒體內壁半徑（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=2/3（R 12R 22R 1 R2) L2 =2(3.14/3)(1.1171.1170.9850.985+1.1170.985)2.244 =15.474 m3 （4.3） 式中 1R、 2分別為斜錐筒體大、小端內壁半徑（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(R 22 L3+2/3R 22 L4) =2（3.140.985 2 0.0192/33.140.985 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 黑龍江工程學院本科畢業(yè)設計 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容積，用下式計算 （4.5）easmVp 式中 罐體的標定裝載質量（kg） ；em ps粉料的堆積密度（kg/ ） 。3 Va= me/ ps=10930/450=24.28 m3 4.3.2 罐體擴大容積的計算 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，裝料時也需要流 出這部分空間。在上部流出的空間稱為擴大容積，按下式確定： Vb=KbVa （4.6） 式中 擴大容積系數(shù)，通常取為 0.10.2。 取 0.1aKak Vb =0.124.28=2.428 3m 4.3.3 罐體裝載容積的計算 有效裝載容積與擴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 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。 4.4.1 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)化裝置和復合型流態(tài)化裝置。 雙錐內傾式罐體所采用的復合型流態(tài)化裝置的結構如圖 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。 黑龍江工程學院本科畢業(yè)設計 18 滑料板與罐體構成氣室殼體，多孔板置于其上構成氣室?；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 復合型流態(tài)化裝置圖 4.4.2 多孔板的設計 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 1015，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 2030mm 的孔，孔距大小與 孔數(shù)多少以有利于均勻布氣、支承強度和節(jié)約鉆孔工時來確定。多孔板沿罐體全長布 置,圖 4.4 為多孔板結構示意圖。 圖4.4 多孔板結構示意圖 （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。 黑龍江工程學院本科畢業(yè)設計 19 （2） 孔隙適宜，分布均勻，布氣分散高度，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，并且易恢復透氣性。 （4） 有一定的強度，耐磨、耐溫、耐腐蝕，物理化學性質穩(wěn)定。 流態(tài)化元件的材料分為軟、硬兩類。硬質材料雖然剛性好，耐磨，不易受潮，但 易破碎，易堵塞，空隙不易恢復，制造工藝也復雜，價格高，故很少采用。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、價格便宜等 優(yōu)點。用化纖維經過特殊編織的帆布，在我國已有生產，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)化床結構形式、罐體形式和尺寸、所裝粉料的性質有 關，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 黑龍江工程學院本科畢業(yè)設計 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 速度達到此值，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。 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)minA60tQv7.58 即最小空床截面積為： =0.216m2min 黑龍江工程學院本科畢業(yè)設計 21 4.6 進料裝置設計 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 400500mm 之間，本設計選取 500mm。 進料裝置由進料口蓋、密封圈、鎖緊裝置和進料口等組成。按密封方式可分為外 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，如圖 4.5 所示。 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4.5 進料口蓋 內壓自封式裝料口的承壓面為球面板，裝料口蓋關閉后，球面板便與唇狀密封圈 貼合，當氣壓卸料系統(tǒng)工作時，唇狀密封圈在罐內壓縮空氣的作用下進一步緊壓在球 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，罐內的氣壓越高，裝料口蓋的密封性越好，一般情況下，只要罐內的氣 壓達到 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，具有結構簡單， 維修方便等優(yōu)點。出料口開設在罐體后部的蝶形封頭內，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 黑龍江工程學院本科畢業(yè)設計 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 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-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 黑龍江工程學院本科畢業(yè)設計 23 圖 4.7 卸壓裝置 4.8 罐體內部結構的設計 4.8.1 氣室結構的設計 采用兩個氣室的結構，即中央氣室和兩側的氣室。中央氣室位于罐體的中間部位 （出灰口設置于中央氣室處） ，設置單獨管道對中央氣室供給壓縮空氣，該結構兩側 氣室相通，結構對稱公用同一管道輸送壓縮空氣。 4.8.2 中央氣室長度的設計 中氣室的長短影響剩灰率和罐體的有效容積。增加中央氣室的長度，?；衣蕰?應的增加，罐體有效容積增加，減小中央氣室的長度?；衣式档?，罐體有效容積減小， 整個罐體質心增高，依據(jù)實踐經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。整個罐體質心增高，國內生產的散 裝粉粒物料運輸車車氣化板寬度一般在 500600mm 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計 罐體內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 610，這里取 10。 4.8.5 封頭部分流態(tài)化板尺寸設計 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， 然后制作成樣板進行加工。 4.9 罐體的材料選擇 普通碳素鋼的機械性能好，有足夠的強度、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，當內徑 黑龍江工程學院本科畢業(yè)設計 24 時，其最小厚度由以下經驗公式確定：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偏差 和腐蝕余量 。即 1C2 1 （4.22） 當 不大于 0.25mm，且不超過名義厚度的 6%時，可取 =0。查有關手冊可知，1C 1 對于普通碳素鋼，當鋼板厚度在 3.84.0mm 時，負偏差 =0.3mm。C 腐蝕余量 應根據(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，質量小，國家已經有標準的封頭系列，應用最廣泛。 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。 黑龍江工程學院本科畢業(yè)設計 25 圖4.8 橢圓封頭參數(shù)關系示意圖 查閱中華人民共和國行業(yè)標準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 有以下關系，如表 4.1 所列。ih 表4.1 D i與h 關系列表 (mm)iD400450900 9001500 1500 (mm)h40 60 80 120 =1693mm，處于 1500mm 區(qū)間內，所以取 h=120mm。i 4.12 罐體支承座設計 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強鋼板。 本設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 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)。 黑龍江工程學院本科畢業(yè)設計 26 第 5 章 卸料裝置的設計計算及選型 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、流量和調節(jié)二相 流濃度的功能；壓縮空氣不含水、油及其它雜質；結構緊湊，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)標準取v =1.2t/min；v 固氣二相流濃度，取 =4080； 空氣密度（kg/m ） 。g3 在氣力卸料過程中，從罐體內排出的固氣二相流流量應等于空氣壓縮機的流量， 才能維持罐內壓力穩(wěn)定，故 可用下式計算： )(mgqQv 式中: Q空氣壓縮機流量（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 黑龍江工程學院本科畢業(yè)設計 27 則 g avKQ 75.2130. =7.1623 m /min 5.2 輸料管內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)到達輸料管出口。這個能量由罐內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） ；1v 在入口處壓力下空氣流量（m /min） ，取 =5.2 m /min；Q31Q3 粉料密度（kg/m ） ，粉狀石墨的堆密度為 450 kg/m ；s3 d輸料管內徑（m） ，取 0.1m。 則 =14.654m/s1v （5.2）)(22gsgdvH 式中: 氣體密度（kg/m ） ，在氣體壓力 P=0.3MPa，氣體溫度 T=373K，氣體g3 常數(shù) R =29.28 時， =p/（R T）=2.75 kg/m ；aga3 v 氣體速度， m/s；g 1847.60.1432Qvg 混合比，取 23； / 粉料速度平方與氣流速度平方之比，通常取 0.650.85,本設計取2sg 0.70。 黑龍江工程學院本科畢業(yè)設計 28 則 )1(22gsgdvH =238.4711Pa 5.3 流態(tài)化元件壓力損失 流態(tài)化元件的壓力降取決于流態(tài)化元件的材料的種類和特性，由實際測量得到。 考慮到使用一段時間后透氣性有所下降，阻力略有增加，選取