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本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) CL5120GSN 氣卸散裝 水泥罐車改裝設(shè)計(jì) 系部名稱 汽車工程系 專業(yè)班級(jí) 車輛工程 B06 7 班 學(xué)生姓名 王思博 指導(dǎo)教師 趙雨旸 職 稱 副教授 黑 龍 江 工 程 學(xué) 院 二 一 年六月 The Graduation Design for Bachelor s Degree Design of the bulk cement tanker of Gas Unloading Candidate Wang Sibo pecialty Vehicle Engineering Class B06 7 Supervisor Associate Prof Zhao Yuyang Heilongjiang Institute of Technology 2010 06 HarBin 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) I 摘 要 粉粒物料運(yùn)輸車是采用壓縮空氣使運(yùn)輸?shù)姆哿Ｎ锪狭鲬B(tài)化后 通過(guò)管道輸送到 一定距離和高度 用于運(yùn)輸如水泥 面粉 滑石粉 煤粉等的罐式汽車 研究粉料 散裝運(yùn)輸可以提高運(yùn)輸效率 節(jié)約運(yùn)輸費(fèi)用 降低產(chǎn)品成本 同時(shí)能實(shí)現(xiàn)裝運(yùn)卸貯 機(jī)械化 本課題以氣卸散裝水泥車為具體研究對(duì)象 文中介紹了氣卸散裝水泥車的發(fā)展 現(xiàn)狀 確定了承載水泥的噸位并對(duì)汽車底盤進(jìn)行選型及總體布置 對(duì)其罐體進(jìn)行設(shè) 計(jì)計(jì)算 其中包含流化板 多孔板 罐體支承裝置的設(shè)計(jì)以及對(duì)罐體有效容積進(jìn)行 計(jì)算 利用止推板和連接支架對(duì)罐體總與二類底盤進(jìn)行了連接并固定 通過(guò)焊接方法 保證了罐體和罐體支承座的連接 最后對(duì)整車性能進(jìn)行了分析 應(yīng)用 CAD 軟件建立 整車裝配 罐體總成及相關(guān)零件模型 關(guān)鍵詞 粉粒物料運(yùn)輸車 二類底盤 水泥 氣卸裝置 改裝設(shè)計(jì) 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) II ABSTRACT The powder tanker of gas unloading take a significant roles in special vehicle To study and design the powder tanker of gas unloading can improve the level of mechanization of loading and save labor reduce labor intensity and lower construction costs So researching and designing the powder tanker of gas unloading has a very important practical significance in practical The cement tanker of gas unloading was as specific subjects in this text The text expound the cement tanker of gas unloading development of the special vehicle identified the tonnage of cement which carrying to the second underpan design the tank which includes flow of plates porous panels tank support and calculate the effective of tank volume Thrust plate and connect plank is used to fix the tank with a car through various means such as welding tank and ensure the tank connection with support saddle Finally analysis the vehicle performance Application of CAD software to establish vehicle assembly the tank model and related spare parts Key Words Powder Cans the second unperpan cement Gas Disposal Plant Design Modifications 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) III 目 錄 摘 要 I ABSTRACT II 第 1 章 緒 論 1 1 1 本課題研究的目的及意義 1 1 2 氣卸粉罐車的現(xiàn)狀 2 1 3 本課題研究的主要內(nèi)容與技術(shù)路線 5 第 2 章 總體方案的選擇 7 2 1 二類底盤的的選擇 7 2 2 罐體型式的選擇 7 2 3 空氣壓縮機(jī)的選擇 8 2 4 卸料裝置的選擇 8 2 4 1 卸料方式分類 8 2 4 2 出料裝置方案的選擇 8 2 5 本章小結(jié) 8 第 3 章 二類底盤的選型及總布置 9 3 1 二類底盤的選型 9 3 2 總體布置的原則 10 3 3 整車參數(shù)的確定 10 3 3 1 裝載質(zhì)量 em和總質(zhì)量 a的確定 10 3 3 2 軸載質(zhì)量的確定 10 3 3 3 尺寸參數(shù)的確定 11 3 4 取力器的選擇 11 3 4 1 取力器布置方案選擇 11 3 4 2 取力器基本參數(shù)確定 12 3 5 本章小結(jié) 13 第 4 章 罐體的總體結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì) 14 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) IV 4 1 罐體總成結(jié)構(gòu)及工作原理 14 4 2 罐體容積計(jì)算 15 4 2 1 總?cè)莘e V 15 4 2 2 有效裝載容積計(jì)算 16 4 2 3 擴(kuò)大容積計(jì)算 16 4 2 4 裝載容積計(jì)算 16 4 2 5 氣室容積計(jì)算 16 4 3 流態(tài)化裝置的設(shè)計(jì) 16 4 3 1 流態(tài)化裝置的類型和結(jié)構(gòu) 17 4 3 2 多孔板的設(shè)計(jì) 17 4 3 3 流態(tài)化元件選擇 18 4 4 流態(tài)化床主要參數(shù)計(jì)算 18 4 5 進(jìn)料裝置設(shè)計(jì) 20 4 6 出料裝置 卸料軟管及卸壓裝置的布置 20 4 6 1 出料裝置 20 4 6 2 卸料軟管 20 4 6 3 卸壓裝置 21 4 7 罐體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 21 4 7 1 氣室結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 21 4 7 2 中央氣室長(zhǎng)度的設(shè)計(jì) 21 4 7 3 氣化板寬度的設(shè)計(jì) 21 4 7 4 流態(tài)化板傾斜角度及氣化層傾斜角度的設(shè)計(jì) 22 4 8 流態(tài)化板結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算 22 4 8 1 中央氣室部分流態(tài)化板尺寸計(jì)算 23 4 8 2 OO 截面至 AA 截面處流態(tài)化板尺寸計(jì)算 23 4 8 3 AA 截面至 BB 截面處流態(tài)化板尺寸計(jì)算 23 4 8 4 封頭部分流態(tài)化板尺寸設(shè)計(jì) 24 4 9 罐體的材料選擇 24 4 10 罐體厚度的計(jì)算 24 4 10 1 罐體的最小厚度 24 4 10 2 厚度附加量 24 4 11 封頭設(shè)計(jì) 25 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) V 4 12 罐體支承座設(shè)計(jì) 26 4 12 1 支承座的截面形狀及尺寸 26 4 12 2 支承座的前端形狀及安裝位置 26 4 12 3 罐體支承座的固定 27 4 13 本章小結(jié) 28 第 5 章 氣卸及輸料裝置的設(shè)計(jì) 29 5 1 空壓機(jī)選擇 29 5 2 輸料管設(shè)計(jì) 29 5 2 1 輸料管內(nèi)徑和氣流速度的確定 29 5 2 2 輸送系統(tǒng)的壓力損失 30 5 3 氣壓控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 32 5 4 本章小結(jié) 33 第 6 章 整車主要性能參數(shù)的計(jì)算 34 6 1 動(dòng)力性計(jì)算 34 6 1 1 發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性 34 6 1 2 汽車的行駛方程式 35 6 1 3 動(dòng)力性評(píng)價(jià)指標(biāo)的計(jì)算 39 6 2 燃油經(jīng)濟(jì)性計(jì)算 40 6 3 靜態(tài)穩(wěn)定性計(jì)算 41 6 4 本章小結(jié) 43 結(jié) 論 44 參考文獻(xiàn) 45 致 謝 46 附 錄 47 附錄 A 外文資料 47 附錄 B 外文資料中文翻譯 52 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)論文 1 第 1 章 緒 論 1 1 本課題研究的目的及意義 汽車工業(yè)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)效益不只是汽車本身 而是集中表現(xiàn)在汽車使用和流通的 全過(guò)程中 隨著汽車工業(yè)的發(fā)展必然是汽車運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展 由于社會(huì)對(duì)汽車的運(yùn)物 效率和經(jīng)濟(jì)性 以及各種功能和性能的要求也越來(lái)越高 從而使汽車運(yùn)輸工具向?qū)?用化發(fā)展成為必然趨勢(shì) 粉罐汽車用于散裝粉狀物料的運(yùn)輸 如裝運(yùn)水泥 面粉 滑石粉 煤粉等 粉 料散裝運(yùn)輸可以提高運(yùn)輸效率 節(jié)約運(yùn)輸費(fèi)用 降低產(chǎn)品成本 同時(shí)能實(shí)現(xiàn)裝運(yùn)卸 貯機(jī)械化 散裝水泥以其顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益 已在世界范圍內(nèi)得到迅速發(fā)展 散 裝水泥車 每運(yùn) 100 萬(wàn)噸水泥可節(jié)約袋裝紙 6000 噸 不僅節(jié)約了造紙?jiān)虾湍茉?還節(jié)約了近 40 萬(wàn)人勞動(dòng)力 我國(guó)目前水泥產(chǎn)量已突破 2 億噸 如果像美 日以及歐 洲的一些國(guó)家 水泥運(yùn)輸散裝率在 90 以上 則每年僅節(jié)約包裝費(fèi)達(dá) 50 億元上 技 術(shù)和高附加值的專用汽車在提高產(chǎn)值 利潤(rùn)和節(jié)約外匯方面都有著極其重要的用 我國(guó)水泥產(chǎn)量居世界首位 但散裝率卻很低 約為 33 5 散裝水泥的比例與水泥 工業(yè)發(fā)展速度顯得極不協(xié)調(diào) 與發(fā)達(dá)國(guó)家散裝水泥相比 相距甚遠(yuǎn) 顯然 要加速 我國(guó)散裝水泥的發(fā)展 除了需要制定有關(guān)的經(jīng)濟(jì)政策給子經(jīng)濟(jì)扶持外 還要從散裝 水泥的工業(yè)技術(shù)方面進(jìn)行改善和發(fā)展 才能使散裝水泥發(fā)展速度同形勢(shì)相適應(yīng) 發(fā) 展散裝水泥運(yùn)輸車也是其中關(guān)鍵一項(xiàng) 近年來(lái)使用的粉罐汽車都是采用氣力卸料的氣卸散裝粉罐汽車 它由六大部分 組成 即 汽車底盤 罐體總成 空壓機(jī)及空氣管道 卸料管道系統(tǒng) 取力傳動(dòng)裝 置 監(jiān)測(cè)儀表及安全裝置等 氣力卸料是將具有一定壓力的壓縮空氣通過(guò)罐體底部 的流態(tài)化裝置通入罐內(nèi)粉料中 使粉料和空氣混合 呈現(xiàn)流動(dòng)狀態(tài) 然后打開(kāi)卸料 閥 粉料與空氣混合物在罐內(nèi)外壓力差作用下排出 經(jīng)管道流入地面容器內(nèi) 罐體是氣卸散裝水泥車裝載水泥的容器 其型狀 流態(tài)化床 有效容積和總?cè)?積等直接影響著氣卸散裝水泥車的兩個(gè)重要專業(yè)性能指標(biāo) 卸料時(shí)間和剩余率 因此 選擇合適的罐體是一項(xiàng)很重要的工作 使用氣卸散裝水泥運(yùn)輸車不僅可以提高水泥裝卸的機(jī)械化水平 節(jié)約勞動(dòng)力 減輕 勞動(dòng)強(qiáng)度 改善工作條件 而且可以減少水泥損耗 降低施工成本 保證水泥質(zhì)量 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 實(shí)踐證明 與袋裝水泥搬動(dòng)相比 其裝卸效率可提高 15 倍以上 水泥損失減少約 4 具有明顯的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益 在目前我國(guó)木材資源匱乏 能源緊張的情況下 推廣使 用氣卸散裝水泥運(yùn)輸車有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義 隨著我國(guó)水泥行業(yè)的飛速發(fā)展 氣卸散裝水泥車得到了廣泛應(yīng)用 水泥散裝事業(yè) 得到了蓬勃發(fā)展 但是散裝水泥車的卸料速度直接影響著運(yùn)輸效率 能源節(jié)約 汽 車壽命以及經(jīng)濟(jì)效益 改進(jìn)散裝水泥車的卸料速度是我們所要迫切解決的問(wèn)題 1 1 2 氣卸粉罐車的現(xiàn)狀 專用汽車一詞在國(guó)外大致起始于 20 世紀(jì) 50 年代 二戰(zhàn)結(jié)束后 歐美各國(guó)經(jīng)濟(jì) 逐步發(fā)展 為了縮短作業(yè)時(shí)間 提高作業(yè)效率 實(shí)現(xiàn)各類專項(xiàng)作業(yè)的機(jī)械化合單機(jī) 化 出現(xiàn)了各類專項(xiàng)作業(yè)車輛 隨著汽車工業(yè)的發(fā)展和交通 物流業(yè)的發(fā)展 社會(huì) 對(duì)汽車的運(yùn)輸效率 經(jīng)濟(jì)性提出了越來(lái)越高的要求 汽車的專用化趨勢(shì)越來(lái)越明顯 隨之誕生了很多專業(yè)車輛 灌式汽車業(yè)就是其中的一種 灌式汽車中分為液化氣體 運(yùn)輸車 粉粒物料運(yùn)輸車和混凝土攪拌運(yùn)輸車 而我們今天要研究的是粉粒物料運(yùn) 輸車 隨著中國(guó)城市的不斷發(fā)展 工程建設(shè)需要大量的水泥 而水泥的運(yùn)輸 卸料問(wèn)題使 了人們頭疼 而此時(shí)氣卸散裝粉粒物料運(yùn)輸車解決了水泥的裝 運(yùn) 卸 貯的問(wèn)題 既提高了運(yùn)輸?shù)男?節(jié)約運(yùn)輸費(fèi)用 又降低了成本 進(jìn)入了二十一世紀(jì)汽車工業(yè) 不斷的發(fā)展前行 對(duì)專用車市場(chǎng)也在不斷發(fā)展中 1 專用車重型化趨勢(shì) 近年來(lái) 國(guó)外專用汽車的產(chǎn)量明顯以重型居多 其原因主要是重型專用汽車經(jīng)濟(jì)效益好和重 型車功率大 強(qiáng)度高 有中 小型專用車無(wú)法替代的優(yōu)點(diǎn) 隨著物流的龐大和公路 的高級(jí)化 以及特殊作業(yè)的需要 重型專用汽車在國(guó)外得到迅速發(fā)展 如德國(guó)的散 裝水泥車噸位均在 15t 以上 比利時(shí)莫爾 MOL 公司近年花費(fèi)相當(dāng)大的人力 物力 從事動(dòng) 50 70t 的大型掛車用牽引車的研究和生產(chǎn) 比利時(shí)的大型粉罐車也已進(jìn)行系 列化生產(chǎn) 裝載容積為 30 60 立方米 2 散裝水泥車的列車化趨勢(shì) 為了提高散裝 水泥車的卸料能力 國(guó)外進(jìn)行了卓有成效的流態(tài)化元件研究 使卸料速度達(dá)到 1 5 1 8t rnin 國(guó)產(chǎn)散裝水泥車現(xiàn)行指體是 1 0 1 3t min 為提高遠(yuǎn)距離散運(yùn)經(jīng)濟(jì)效 益 散裝水泥車的列車化正在成為令后的發(fā)展趨勢(shì) 據(jù)報(bào)導(dǎo) 澳大利亞的公路運(yùn)輸 已普遍使用拖帶雙節(jié)掛車 甚至三節(jié)掛車的汽車列車 1994 年 澳大利亞一家掛車 制造廠使用麥克 MacK 8 4 牽引車 拖掛 29 節(jié)掛車 列車總長(zhǎng) 429m 有效載質(zhì) 量 500t 發(fā)動(dòng)機(jī)功率 3675kw 每節(jié)掛車均為三軸式 雙軸結(jié)構(gòu)前轉(zhuǎn)向架和三聯(lián)式后 軸 3 一車多用化的趨勢(shì) 為提高專用汽車的適應(yīng)性 以滿足各種特殊需要 有趨 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 勢(shì)表明國(guó)外正在謀求專用汽車的一車多用化 使專用車功能由單一向多功能發(fā)展 如 1990 年日本昭和飛機(jī)公司推出了多用途廂式專用汽車 該車車廂為二重結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 裝備了散裝貨物用的傳送帶 既能一般貨運(yùn)又可運(yùn)輸散裝物料 4 專用底盤專業(yè)化 趨勢(shì) 日本豐田等大汽車公司的專用底盤均已實(shí)現(xiàn)系列化 專業(yè)化生產(chǎn) 近年來(lái) 國(guó)外不少汽車廠專門從事專用汽車底盤生產(chǎn) 尤其重視專用底盤的系列化 專業(yè)化 生產(chǎn) 滿足專用車的特殊需要 5 新材料 新技術(shù)和微電腦的應(yīng)用趨勢(shì) 近年來(lái) 國(guó)外專用汽車廠家逐步重視新材料 新技術(shù)在專用汽車上的應(yīng)用 如采用 GRP 玻 璃纖維增強(qiáng)塑料 替代金屬材料制造冷藏車廂體 具有強(qiáng)度高 質(zhì)量輕 壽命長(zhǎng)等 優(yōu)點(diǎn) 應(yīng)用日趨廣泛 在國(guó)外 微電腦的應(yīng)用正滲透到所有產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域 專用汽車也 不例外 微電腦已廣泛用于發(fā)動(dòng)機(jī)控制 自動(dòng)變速 專用裝置動(dòng)力傳遞 電器故障 診斷等方面 使專用汽車的使用價(jià)值逐漸擴(kuò)大 技術(shù)性能明顯提高 隨著人們對(duì)大量粉粒物料運(yùn)輸?shù)男枨蠛凸返母油晟?人們需要能裝載更多 的 運(yùn)輸更安全的 卸料更環(huán)保的大型罐體 這時(shí)人們發(fā)明了 灌式集裝箱 這種 箱體可用于裝運(yùn)有毒有害 易燃易爆 腐蝕性的危險(xiǎn)性以及無(wú)危險(xiǎn)性的液態(tài) 氣態(tài) 和固態(tài)粉粒狀散貨 而這種灌箱可使散裝物料的運(yùn)輸倉(cāng)儲(chǔ)和分撥享受到經(jīng)濟(jì) 便捷 環(huán)保 安全等諸多好處 與傳統(tǒng)的鐵桶包裝 散裝船和鐵路槽車相比 它真正實(shí)現(xiàn) 了裝箱地到卸料地的無(wú)中間環(huán)節(jié)的直達(dá) 無(wú)貨物的跑冒滴漏 因此使污染和貨物的 物流消耗及漏損降低到最低 歸納起來(lái) 罐箱作為一種先進(jìn)的運(yùn)輸工具 與傳統(tǒng)的 裝載運(yùn)輸方式相比 具有安全可靠 運(yùn)輸靈活 快捷方便 經(jīng)濟(jì)實(shí)用 綠色環(huán)保等 方面的優(yōu)勢(shì) 目前 罐箱在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家的使用己經(jīng)非常普及 并在多個(gè)國(guó)家實(shí) 現(xiàn)了法定強(qiáng)制使用 在我國(guó) 雖然其使用還不到 15 年 尚屬起步階段 但由于其難 以抗拒的優(yōu)勢(shì) 近年來(lái)發(fā)展非常迅猛 罐箱的使用在某種程度上標(biāo)志著一個(gè)企業(yè) 地區(qū)乃至國(guó)家的物流 環(huán)保和運(yùn)輸管理水平 國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求現(xiàn)狀及未來(lái)預(yù)測(cè)我國(guó)使 用罐式集裝箱尚處于起步階段 但隨著化工行業(yè)內(nèi)外貿(mào)易的迅猛發(fā)展 為了與國(guó)際 接軌 運(yùn)輸必將由小楠包裝更換成罐箱 國(guó)內(nèi)許多化工企業(yè)均很關(guān)注罐箱的造價(jià) 性能 一些企業(yè)已經(jīng)或準(zhǔn)備購(gòu)買 以擴(kuò)大出口市場(chǎng)份額 另外 隨著國(guó)家對(duì)基礎(chǔ)設(shè) 施建設(shè)的投入和環(huán)保要求的日益提高 市場(chǎng)對(duì)裝運(yùn)散裝物料的罐箱也呈現(xiàn)旺盛的需 求 隨著我國(guó)西部大開(kāi)發(fā) 石油 天然氣以及其他豐富的資源也將產(chǎn)生巨大的上 下游產(chǎn)品運(yùn)量 在我國(guó)內(nèi)陸運(yùn)輸及國(guó)際運(yùn)輸?shù)募b箱化浪潮中為罐箱的市場(chǎng)帶來(lái)良 好前景 雖然我國(guó)的專用車工業(yè)的起步比較晚 但是我們有著無(wú)比巨大的市場(chǎng) 有了這 個(gè)我巨大的市場(chǎng) 我相信我們國(guó)家的專業(yè)車工業(yè)發(fā)展早晚都會(huì)超過(guò)歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 2 粉罐汽車由汽車底盤 罐體總成 空壓機(jī)及空氣管道 卸料管道系統(tǒng) 取力傳 動(dòng)裝置 監(jiān)測(cè)儀表及安全裝置等六大部分組成 氣力卸料是將具有一定壓力的壓縮 空氣通過(guò)罐體底部的流態(tài)化裝置通入罐內(nèi)粉料中 使粉料和空氣混合 使粉料流化 態(tài) 并且在罐內(nèi)壓力下排出 近年來(lái)使用的粉罐汽車都是采用氣力卸料的氣卸散裝 粉罐汽車 少數(shù)粉罐車按用戶要求 采用液壓或簡(jiǎn)單的舉升卸料結(jié)構(gòu) 粉料顆粒的 運(yùn)送 多靠自重從罐體底部錐形口卸出 或是將罐體舉升 30 以上 顆?？孔灾叵?下滾滑 從罐尾卸出 3 粉罐汽車按其罐體型式不同可分為下列四種 1 立式粉料物料運(yùn)輸車 立式粉罐汽車的罐體中心線呈鉛垂方向 如圖 1 1 所示 車輛可載一個(gè)或多個(gè) 立式罐 立式粉罐汽車適用范圍廣 能用于粉料 顆粒料等多種粉粒體物料的散裝 運(yùn)輸 但整車質(zhì)心較高 采用多個(gè)罐體時(shí)結(jié)構(gòu)復(fù)雜 制造成本也較高 4 圖 1 1 立式粉料物料運(yùn)輸車 2 臥式粉料物料運(yùn)輸車 罐體中心線呈水平方向 罐體可以是單個(gè)艙 也可分隔兩個(gè)艙 若罐體內(nèi)的流 態(tài)化床與水平面成一個(gè)傾角 稱為內(nèi)傾臥式粉罐汽車 如圖 1 2 所示 若罐體中心 線與水平面成一個(gè)不大的傾角 則為外傾臥式粉罐汽車 臥式粉罐汽車具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單 操作方便 卸料性能穩(wěn)定和質(zhì)心低的優(yōu)點(diǎn) 但適用性受到限制 一般僅用于流 態(tài)化性能較好的粉料散裝運(yùn)輸 4 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 圖 1 2 臥式粉料物料運(yùn)輸車 3 舉升式粉料物料運(yùn)輸車 舉升式粉罐汽車的罐內(nèi)底部通常僅在出料口處設(shè)置流態(tài)化床 卸料時(shí)罐體呈傾 斜狀態(tài) 粉料在重力作用下自動(dòng)下滑 集中到出料口處后卸出 所以 罐體內(nèi)部結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單 容積效率高 適用范圍廣 常用來(lái)裝運(yùn)流態(tài)化性能差的粉料 但由于增加 了舉升機(jī)構(gòu) 使用 維修復(fù)雜 如圖 1 3 所示 4 圖 1 3 舉升式粉料物料運(yùn)輸車 1 3 本課題研究的主要內(nèi)容與技術(shù)路線 本課題研究的主要內(nèi)容有 1 CL5120GSN 氣卸散裝水泥罐車總體設(shè)計(jì) 2 CL5120GSN 氣卸散裝水泥罐車底盤的選擇 3 對(duì) CL5120GSN 氣卸散裝水泥罐車進(jìn)行總體結(jié)構(gòu)布置 3 CL5120GSN 氣卸散裝水泥罐車罐體總成詳細(xì)設(shè)計(jì) 4 CL5120GSN 氣卸散裝水泥罐車氣卸系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5 CL5120GSN 氣卸散裝水泥罐車整車性能計(jì)算分析 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 本課題研究的主要技術(shù)路線如圖1 4所示 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 總體設(shè)計(jì) 專業(yè)性能和主要參數(shù)確定 罐體總成詳細(xì)設(shè)計(jì) 方案的選擇 氣卸系統(tǒng)設(shè)計(jì) 參數(shù)確定 空氣壓縮機(jī)的選擇完成總裝配圖 二類底盤的選擇 車架的設(shè)計(jì) 整車性能分析 進(jìn)行車輛總體布置 修改完善全部圖紙 完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 圖1 4 技術(shù)路線圖 半掛牽引車和 半掛車選擇 半掛車連接裝 置設(shè)計(jì) 半掛氣卸粉 罐車 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 第 2 章 總體方案的選擇 2 1 二類底盤的的選擇 由于本課題所設(shè)計(jì)的是整車總質(zhì)量 12000Kg 的粉罐車 這里選用解放牌 CA1136P1K2L2 底盤即滿足其相關(guān)要求 2 2 罐體型式的選擇 粉粒物料運(yùn)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(yùn)輸車的罐體中心線呈鉛垂防線 車輛可載一個(gè)或多個(gè)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(yùn)輸 但整車 質(zhì)心教高 采用多個(gè)罐體時(shí)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(diǎn)是罐體中心線呈水 平方向 罐體可以是單個(gè)倉(cāng) 也可以分隔兩個(gè)倉(cāng) 若罐體內(nèi)的流態(tài)化床與水平面成 一個(gè)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(gè)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(yùn) 輸車具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 操作方便 卸料性能穩(wěn)定和質(zhì)心低的優(yōu)點(diǎn) 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(yùn)輸 舉升式粉罐運(yùn)輸車在裝料和行駛時(shí) 罐體中心線處于水平位置 卸料時(shí)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(yùn)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(shí)罐體呈傾斜狀態(tài) 粉料在重力的作用下自動(dòng)下滑 集中 到出料口后卸出 所以 罐體內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 容積效率高 適用范圍廣 常用來(lái)裝 運(yùn)流態(tài)化性能差的粉料 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(jì)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 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 2 3 空氣壓縮機(jī)的選擇 1 空氣壓縮機(jī)的分類 常用的空氣壓縮機(jī)有回轉(zhuǎn)滑片式和擺桿式兩種 回轉(zhuǎn)滑片式具有體積小 排量 大等優(yōu)點(diǎn) 但所排出的壓縮空氣含有油氣 須經(jīng)過(guò)過(guò)濾才能進(jìn)入罐體氣室 而擺桿 式應(yīng)不需要潤(rùn)滑油來(lái)潤(rùn)滑 故排出的壓縮空氣比較潔凈 對(duì)粉料無(wú)污染 是一種比 較理想的空氣壓縮機(jī) 因此選擇擺桿式空氣壓縮機(jī) 2 空氣壓縮機(jī)的布置方案 空氣壓縮機(jī)工作所需要的動(dòng)力通過(guò)取力器獲得 取力器的布置方案將在第三章 作詳細(xì)的闡述 這里初步定為取力器從變速器側(cè)端取力 以驅(qū)動(dòng)空氣壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn) 空氣壓縮機(jī)固定在汽車駕駛室與罐體之間的車架上 2 4 卸料裝置的選擇 2 4 1 卸料方式分類 卸料方式可以分為氣卸和自卸兩種 氣卸式就是利用空氣壓縮機(jī)向罐體內(nèi)吹入壓縮空氣 使罐內(nèi)的粉料迅速流態(tài)化 當(dāng)罐內(nèi)壓力達(dá)到一定值的時(shí)候 打開(kāi)卸料閥 粉料隨著氣流流出 實(shí)現(xiàn)卸料 自卸式是利用粉料的自身重力進(jìn)行卸料 這個(gè)過(guò)程依靠液壓系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn) 卸料 前 液壓系統(tǒng)將罐體舉升到某一高度 然后打開(kāi)卸料口 粉料在自身重力作用下實(shí) 現(xiàn)卸料 液壓系統(tǒng)的布置難度較大 自身質(zhì)量較大 卸料對(duì)穩(wěn)定性要求比較高 對(duì)于臥式罐體 氣卸式卸料更為便利 所以本設(shè)計(jì)選用氣卸式卸料系統(tǒng) 2 4 2 出料裝置方案的選擇 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(diǎn) 目前應(yīng)用較廣 2 下排式出料裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 維修方便 節(jié)約罐體有效容積等優(yōu)點(diǎn) 但 易產(chǎn)生堵塞 出料口開(kāi)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 本章小結(jié) 本章確定了整車總體設(shè)計(jì)方案 即為設(shè)計(jì)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(yùn)輸改裝車 通過(guò)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(diǎn)選定雙錐臥式罐體 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 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(jì)的專用底盤 專用汽車底盤選型的好壞對(duì)專用汽車性能影響很大 汽車底盤的 選擇或設(shè)計(jì)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(dòng)力匹配等來(lái)決定 目前我國(guó)對(duì)常規(guī)的罐式車通常采用二類底盤改裝設(shè)計(jì) 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(jì)中選用一汽解放牌 CA1136P1K2L2 底盤 二類底盤的具體參數(shù)如表 3 1 所列 表 3 1 牽引車具體參數(shù)列表 額定載質(zhì)量 Kg 5855 前輪輪距 mm 1900 整備質(zhì)量 Kg 7320 后輪輪距 mm 1800 外廓尺寸 mm 8364 2370 2710 前懸 mm 1239 軸距 mm 4700 后懸 mm 2425 最小離地間隙 mm 最小轉(zhuǎn)彎直徑 m 23 1 最高車速 Km h 107 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 準(zhǔn)拖掛車總質(zhì)量 kg 13000 10000 鞍座型號(hào) 驅(qū)動(dòng)形式 2 4 額定功率 2300r min 132kw 最大扭矩 1400r min 650 離合器型式 接近角 離去角 22 15 輪胎規(guī)格 10 00R20 變速器型號(hào) CA6 75 鞍座最大允許承載質(zhì)量 發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào) CA6DF2D 18 6 缸 直列 直噴 增壓中冷 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 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(jì)任務(wù)書(shū)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(shí)應(yīng)按照以下原則 1 盡量避免變動(dòng)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(duì)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(duì)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 的確定ema 初步選定的總質(zhì)量為 13370Kg 查表 3 1 可知整備質(zhì)量為 7320Kg 額定裝載 質(zhì)量 5855Kg 3 3 2 軸載質(zhì)量的確定 1 軸載質(zhì)量的計(jì)算 專用汽車總質(zhì)量和專用工作裝置各部件質(zhì)量及其質(zhì)心位置確定后 就可以計(jì)算 軸載質(zhì)量 221 ioamxL 3 1 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 21370258904mKg 2 軸載質(zhì)量的限值 汽車及掛車單軸的最大允許軸荷不得超過(guò)表 3 2 的最大限值 表 3 2 掛車并裝軸的最大允許軸荷的最大限值 單位 kg 車輛類型 最大允許軸荷最大限值 每側(cè)單輪胎 6000掛車及二軸 貨車 每側(cè)雙輪胎 10000 對(duì)照上表可以看出 本設(shè)計(jì)所用的車型后軸為每側(cè)雙輪胎 8890 10000Kg 前軸 為每側(cè)單輪胎 4480 6000Kg 而且滿足軸載質(zhì)量分配原則單車滿載質(zhì)量條件下 平 頭車的前軸達(dá)到 30 輪胎磨損均勻 3 3 3 尺寸參數(shù)的確定 本設(shè)計(jì)所采用的二類底盤一汽解放牌 CA1136P1K2L2 外廓尺寸 長(zhǎng) 寬 高 8364mm 2370mm 2710mm 車頭部分的長(zhǎng)度為 2400mm 預(yù)留 1400mm 左右安裝空氣壓縮機(jī) 罐體尺寸縱 向尺寸可以定為 4500mm 3 4 取力器的選擇 氣卸散裝水泥運(yùn)輸車上的專用設(shè)備 空氣壓縮機(jī) 是以汽車底盤自身的發(fā)動(dòng)機(jī) 為動(dòng)力源 經(jīng)過(guò)取力器取力來(lái)驅(qū)動(dòng)的 由于在設(shè)計(jì)變速器時(shí)已經(jīng)考慮了動(dòng)力輸出 因而在變速器的左側(cè)或右側(cè)留有標(biāo)準(zhǔn)的取力器接口 也有專門生產(chǎn)與之配套的取力 器生產(chǎn)廠家 3 4 1 取力器布置方案選擇 專用車取力總布置方案決定于取力方式 常見(jiàn)的取力方式如圖 3 2 所示 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 取力方式分 類 發(fā)動(dòng)機(jī)取力 變速器取力 傳動(dòng)軸取力 分動(dòng)器取力 從前端取力 從飛輪后端取力 從 軸取力 從中間軸末端取力 從 取力 從倒檔齒輪取力 圖 3 2 取力器布置結(jié)構(gòu)圖 從發(fā)動(dòng)機(jī)前端取力的特點(diǎn)是采用液壓傳動(dòng) 適合于遠(yuǎn)距離輸出動(dòng)力 固此種取 力方式常用于由長(zhǎng)頭式汽車底盤改裝的大型混泥土攪拌運(yùn)輸車 從飛輪后端取力的特點(diǎn)是取力器不受主離合器影響 傳動(dòng)系統(tǒng)與發(fā)動(dòng)機(jī)直接相 連 取力器到工作裝置距離短 傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)單可靠 取出的功率大 傳動(dòng)效率高 這種方案應(yīng)用較廣 如平頭式汽車改裝的大 中型混泥土攪拌車等 從變速器 I 軸取力的布置方案又稱變速器上置式方案 此種方案將取力器疊置 于變速器之上 用一惰輪與 I 軸常嚙合齒輪嚙合獲取動(dòng)力 固需改制原變速器頂蓋 此方案應(yīng)用很廣 如自卸車 冷藏車 垃圾車等一般都從變速器上端取力 從以上方案中選著用發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪后端取力 3 4 2 取力器基本參數(shù)確定 取力器實(shí)質(zhì)上是一種單級(jí)變速器 其基本參數(shù)有取力器總速比 額定輸出轉(zhuǎn)矩 輸出軸旋向以及結(jié)構(gòu)質(zhì)量等 CA113 系列汽車取力器有 PT012 252 PT012 263 PT012 264 PT012 273 等 30 幾種型號(hào) 其總速比 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與取力器輸出轉(zhuǎn)速之比 有 1 06 0 892 1 253 1 199 等多種配比 其額定輸出扭矩有 210Nm 170Nm 100Nm 和 392Nm 等 輸出旋向均為與發(fā)動(dòng)機(jī)旋向相反 結(jié)構(gòu)參 考質(zhì)量為 12 kg 12 5kg 本設(shè)計(jì)選用取力器型號(hào)為 PT012 263 其總速比為 0 892 額定輸出功率 170Nm 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 3 5 本章小結(jié) 本章二類底盤對(duì)其參數(shù)做了詳細(xì)介紹 并確定了整車的質(zhì)量參數(shù)和尺寸參數(shù) 對(duì)其軸荷進(jìn)行了計(jì)算 最后確定了取力方式和以及完成了對(duì)取力器的選擇 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 第 4 章 罐體的總體結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì) 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(jiàn)圖 4 1 依據(jù)對(duì)罐體裝載量 罐體整體尺寸的要求 通過(guò)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(jiǎn)圖 如圖 4 2 卸料時(shí) 壓縮空氣經(jīng)進(jìn)氣氣管 10 進(jìn)入氣室 7 穿過(guò)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(shí) 打開(kāi)卸料閥 4 粉料在罐內(nèi)壓力作用下經(jīng)卸料管 3 排出 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(jiǎn)圖 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 4 2 罐體容積計(jì)算 4 2 1 總?cè)莘e V 總?cè)莘e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 1V 直角斜錐筒容積 和封頭容積 之和 即23V 4 1 123V 1 圓柱筒體容積 計(jì)算1 4 2 211RL 3m 3 40 85 72 8V 3 式中 圓柱筒體內(nèi)壁半徑 m 1R 圓柱筒體長(zhǎng)度的 1 2 m L 2 斜錐筒體容積 計(jì)算2V 兩端斜錐筒體容積相等 則 232112 33 40 85 70 58 RLV m 4 3 式中 分別為斜錐筒體大 小端內(nèi)壁半徑 m 12 L 單個(gè)斜錐筒體長(zhǎng)度 m 3 橢圓封頭容積 計(jì)算3V 封頭有半球形 橢圓形 蝶形等幾種 橢圓形封頭有半個(gè)橢圓殼體和一段短圓 柱筒體組成 兩封頭容積相等 則 2233340 14RLmV 4 4 式中 短圓柱筒體長(zhǎng)度 m 3L 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 4L 封頭長(zhǎng)度 即橢圓短軸之半 m 4 2 2 有效裝載容積計(jì)算 有效裝載容積指用于裝載粉料的罐內(nèi)容積 用下式計(jì)算 33584 120easmV 4 5 式中 罐體的標(biāo)定裝載質(zhì)量 kg em 粉料的堆積密度 kg s 3m 4 2 3 擴(kuò)大容積計(jì)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(shí)粉料不能充滿罐體 上部的所有空間 粉料在流態(tài)化過(guò)程中空隙率 要增加 上界面升高 裝料時(shí)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 330 1548 72baVKm 4 6 式中 擴(kuò)大容積系數(shù) 通常取為 0 1 0 2 取 0 1aKak 4 2 4 裝載容積計(jì)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 4 7 314 87325 6dabbaVKVm 4 2 5 氣室容積計(jì)算 337 814 072 cabmV 4 8 4 3 流態(tài)化裝置的設(shè)計(jì) 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 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 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 3 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 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 滑料板與罐體的母線 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 3 2 多孔板的設(shè)計(jì) 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(guò) 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(guò)大 容器的空間利用率越小 根據(jù)經(jīng)驗(yàn) 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)?支承強(qiáng)度和節(jié)約鉆孔工時(shí)來(lái)確定 多孔板沿罐體全 長(zhǎng)布置 圖 4 4 為多孔板結(jié)構(gòu)示意圖 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 圖 4 4 多孔板結(jié)構(gòu)示意圖 孔的直徑為 20mm 孔距為 50mm 4 3 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(guò)而形成均勻 細(xì)微的氣流 故又稱氣體分 布板 對(duì)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 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(guò)氣體 不能通過(guò)粉料 吸濕性和附著力低 表面光整平滑 易 于粉料流動(dòng) 長(zhǎng)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(jià)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(jià)格 便宜等優(yōu)點(diǎn) 用化纖維經(jīng)過(guò)特殊編織的帆布 在我國(guó)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 4 流態(tài)化床主要參數(shù)計(jì)算 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 水泥顆粒直徑 sd6m 顆粒真密度 水泥為 3200kg s 3 氣體密度 空氣取為 2 75kg g 氣體的動(dòng)力粘度 一般取為 0 0218Pa s 那么水泥的臨界流態(tài)化氣流速度為 m sfV60 940 8 681 3275 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) 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 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 fQAv 式中 Q 氣體的流量 粉料臨界流態(tài)化速度 fv m27 583 09fQv 3 罐體最大空床截面積 maxA 對(duì)于水泥 1 85Q maxA 4 11 式中 Q 空氣流量 m3 min maxA 1 85Q 1 85 7 5 13 875 m2 4 粉料帶出氣流速度 tv 粉料帶出氣流速度即粉料開(kāi)始形成稀相流態(tài)化床時(shí)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t 下式計(jì)算 m s 4 12 123 425sgtvds 式中 g 重力加速度 g 9 81m 2 水泥的帶出氣流速度 為 tv 12364 30 75 98025 t 0 58m s 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?度不能超過(guò) 否則會(huì)導(dǎo)致稀相床出現(xiàn) 最小空床截面積可以用下式計(jì)算 tv 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 0 216m2 4 13 minA60tQv 7 58 即最小空床截面積為 0 216m2min 4 5 進(jìn)料裝置設(shè)計(jì) 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 粉罐車上的裝料口有兩個(gè)作用 一是裝粉料入罐 二是維修時(shí)作為人孔 裝料 口的直徑大都在 400 500mm 之間 為了提高進(jìn)料速度和便于人進(jìn)入其中維修 可 將裝料口選得大些 固取 500mm 圖 4 5 為裝料口示意圖 1 手輪 2 絲桿 3 7 銷 4 裝料口蓋 5 密封圈 6 壓桿 8 罐體 9 裝料口 圖 4 5 裝料口示意圖 裝料口蓋通過(guò)銷與壓桿連在一起 松開(kāi)手輪即可打開(kāi)裝料口蓋 蓋上裝料口蓋 把手輪及絲杠扳至壓桿左邊的開(kāi)口處 旋緊手輪 通過(guò)壓桿和銷將裝料口蓋及密封 圈壓緊在裝料口座上 裝料口被密封 這種裝料口結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 維修方便 使用壽命 長(zhǎng) 4 6 出料裝置 卸料軟管及卸壓裝置的布置 4 6 1 出料裝置 出料裝置有上吸式和下排式兩種形式 它們各自的特點(diǎn)如下 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(diǎn) 目前 應(yīng)用較廣 下排式出料裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 維修方便 節(jié)約罐體有效容積等優(yōu)點(diǎn) 但易產(chǎn)生 堵塞 它的基本結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是 出料口開(kāi)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 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 本設(shè)計(jì)選擇上吸式出料裝置 4 6 2 卸料軟管 卸料軟管一般是鋼絲骨架或多層夾布的耐油膠管 其兩端用卡箍與快速接頭相 緊密地連接箍緊 O 型橡膠密封圈置于快速接頭的圓槽中 使用時(shí) 先抬起快速接 頭上的勾柄 帶動(dòng)勾架前移 使兩勾鉤住快速接頭的凸端 然后用力下壓勾柄 凸 凹兩端就緊密連成一體 4 6 3 卸壓裝置 卸壓裝置的用途是 裝料前或卸料后 打開(kāi)卸壓球閥排放罐內(nèi)剩余的壓力空氣 若卸料過(guò)程中出現(xiàn)故障 應(yīng)用卸壓裝置排氣卸壓后再進(jìn)行修理 卸壓管的一端裝有多孔圓管 其上套有濾芯 用卡箍箍緊 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 卸壓時(shí)罐內(nèi)的氣體通過(guò)濾芯經(jīng)卸壓管 球閥排出 而粉料被過(guò)濾不能排出 以免污染空氣 圖 4 6 所示為卸壓裝置 1 濾芯 2 卡箍 3 卸壓管 4 卸壓球閥 圖 4 6 卸壓裝置示意圖 4 7 罐體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 4 7 1 氣室結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 采用兩個(gè)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(dú)管道對(duì)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(duì)稱公用同一管道輸送壓縮空氣 4 7 2 中央氣室長(zhǎng)度的設(shè)計(jì) 中氣室的長(zhǎng)短影響?；衣屎凸摅w的有效容積 增加中央氣室的長(zhǎng)度 ?；衣蕰?huì) 相應(yīng)的增加 罐體有效容積增加 減小中央氣室的長(zhǎng)度?；衣式档?罐體有效容積 減小 整個(gè)罐體質(zhì)心增高 依據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)確定該散裝水泥車罐體的中央氣室的長(zhǎng)度 為 1050mm 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 4 7 3 氣化板寬度的設(shè)計(jì) 氣化板的寬度影響罐體的?；衣屎陀行莘e 增加氣化板寬度 ?；衣试龃?罐體有效容積增大 減小氣化板寬度 剩灰率減小 整個(gè)罐體質(zhì)心增高 國(guó)內(nèi)生產(chǎn) 的散裝水泥車氣化板寬度一般在 500 600mm 之間 這里取氣化板寬度為 600mm 4 7 4 流態(tài)化板傾斜角度及氣化層傾斜角度的設(shè)計(jì) 罐體內(nèi)大部分水泥是在重力作用下通過(guò)流板集中于透氣層上 然后由透氣層輸 送到出料口 一般硅酸水泥的的靜止休止角為 40 45 流化板的的傾角必修大于 水泥的休止角 一般取 45 氣化層上的水泥經(jīng)壓縮空氣流態(tài)化后 流動(dòng)性增加 增加氣化層的傾斜角 則水泥的輸送角增大 ?；衣蕼p小 但罐體無(wú)效容積增大 罐體質(zhì)心高 反之如果減小氣化層的角度 則水泥輸送速度減小 罐體有效容積增 加 國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的散裝水泥車氣化層的傾斜角度為 6 10 這里取 10 4 8 流態(tài)化板結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算 在罐體的圓柱體 斜錐體等部分上 每一處的橫截面均為圓形如圖 4 6 截面內(nèi)流 板尺寸按以下公式計(jì)算 圖 4 6 罐體截面幾何圖 4 14 214aRK 4 15 rc ktgab 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 4 16 2coskd 4 17 018 4 18 32arsin R 4 19 013 4 20 12sinie 4 8 1 中央氣室部分流態(tài)化板尺寸計(jì)算 由 m m m01 R0 6L0o 45o 0 6k 取 m b 將數(shù)值代入公式 4 14 4 20 可得 m m 0 46 a07 64 95d0264 3 0354 681 96 m9e 4 8 2 OO 截面至 AA 截面處流態(tài)化板尺寸計(jì)算 在 OO 截面和 AA 截面間選取若干截面計(jì)算出各截面處流板折邊的高度 b 和 流板的長(zhǎng)度 e 結(jié)合圖 4 7 進(jìn)行計(jì)算 計(jì)算出的相關(guān)尺寸見(jiàn)表 4 1 圖 4 7 OO 截面至 AA 截面幾何圖 表 4 1 00 截面至 AA 流板尺寸 單位 m xxba d1 23 e 0 0 1176 0 046 70 270 0 8886 62 2560 64 7320 53 4730 0 9745 0 6 0 1529 0 046 69 470 0 8554 63 340 65 5310 51 130 0 9821 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 0 8 0 1882 0 046 68 600 0 8221 64 720 66 40 48 880 0 9868 1 0 2234 0 046 67 680 0 790 65 8870 67 3250 46 7880 0 9892 4 8 3 AA 截面至 BB 截面處流態(tài)化板尺寸計(jì)算 該段為斜錐體部分 由于斜錐體的水平傾角與氣化板的傾角相等 則 A 點(diǎn)即 x 1 時(shí)的點(diǎn) m yb 0 234yb y y 截面處截面圓的半徑 1 yARtg AA 截面至 BB 截面處流板尺寸見(jiàn)表 4 2 表 4 2 AA 截面至 BB 截面流板尺寸 單位 m yyRa d1 23 e 2 0 9118 0 051 64 790 0 7046 63 150 70 210 46 640 0 8646 3 0 8237 0 057 61 090 0 6221 59 660 73 910 46 420 0 7399 4 0 1882 0 046 68 600 0 8221 55 20 78 80 46 030 0 6157 根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以畫(huà)出流板的零件圖和展開(kāi)圖 4 8 4 封頭部分流態(tài)化板尺寸設(shè)計(jì) 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(jì)算 比較簡(jiǎn)單可行的辦法是在試制過(guò)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(jià)格便宜 是目前制作罐體的最常用的材料 本設(shè)計(jì)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(jì)算 4 10 1 罐體的最小厚度 對(duì)于薄壁容器 為了滿足制造工藝要求以及運(yùn)輸和安裝過(guò)程中的剛度要求 根 據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn) 規(guī)定了不包括腐蝕余量的圓筒最小厚度 對(duì)于普通碳素鋼 當(dāng)內(nèi) 徑 時(shí) 其最小厚度由以下經(jīng)驗(yàn)公式確定 380Dm mm 4 21 min210DS 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 即有 mmmin21703 4DS 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 4 22 12 當(dāng) 不大于 0 25mm 且不超過(guò)名義厚度的 6 時(shí) 可取 0 查有關(guān)手冊(cè)可1 1 知 對(duì)于普通碳素鋼 當(dāng)鋼板厚度在 3 8 4 0mm 時(shí) 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(guó) 鋼制壓力容器 2C 規(guī)定 對(duì)于碳素鋼 取 1mm 考慮到散裝水泥罐裝的是干水泥 腐蝕性較小 2 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 3 6 2 4 6 0mm 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 7mm 普通碳素鋼板 綜上所述 罐體選材確定為 筒體部分采用 6mm 碳素鋼板 封頭部分采用 7mm 碳素鋼板 4 11 封頭設(shè)計(jì) 封頭包括半球形 碟形 橢圓形和無(wú)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(guó)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(gè)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)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 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(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)異形筒體和封頭的規(guī)定 可知對(duì)于橢圓封頭有 即2iDH mm 150374iHD 4 23 同樣可以查得 與 有以下關(guān)系 如表 4 3 所列 ih 表 4 3 Di 與 h 關(guān)系列表 mm iD400 450 900 900 1500 1500 mm h40 60 80 120 1500mm 處于 1500mm 區(qū)間內(nèi) 所以取 h 120mm i 4 12 罐體支承座設(shè)計(jì) 罐體與汽車車架的聯(lián)接是通過(guò)罐體底部的支承座和固定裝置來(lái)完成的 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 由于雙 錐內(nèi)傾罐體的形狀比較復(fù)雜 采用整體式支承座 4 12 1 支承座的截面形狀及尺寸 散裝水泥運(yùn)輸車罐體支承座的縱梁截面形狀一般和主車架縱梁的截面形狀相同 多采用如圖所示的槽形結(jié)構(gòu) 其截面形狀尺寸取決于其所承受的載荷的大小 橫梁 截面多為 L 形 圖 4 9 為支承座的縱梁截面形狀 按經(jīng)驗(yàn)公式設(shè)計(jì) 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 圖 4 9 支承座的縱梁截面形狀圖 4 12 2 支承座的前端形狀及安裝位置 為了避免由于支承座截面高度尺寸的突然變化而引起主車架縱梁的應(yīng)力集中 支承座的前端形狀應(yīng)采用逐步過(guò)渡的方式 可采用的前裝形狀有四種 U 形 角形 L 形以及簡(jiǎn)易形如圖 4 10 所示 圖 4 10 支承座前端簡(jiǎn)易形狀圖 因?yàn)榧庸?U 形 角形 L 形前端工藝要求教高 加工困難 為了節(jié)約成本 可 以選擇前端簡(jiǎn)易形狀 此時(shí)斜面尺寸較大 對(duì)于鋼質(zhì)支承座 5 7mm 200 300mm 可以取 0h0l 7mm 250mm 0h0l 4 12 3 罐體支承座的固定 罐體支承座與主車架的連接通常通過(guò)連接支架和止推板配合使用的方式來(lái)實(shí)現(xiàn) 1 止推連接板 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 圖 4 11 是止推連接板的結(jié)構(gòu) 連接板上端通過(guò)焊接與支承座固定 而下端則利 用螺栓與主車架縱梁腹板相連接 止推板的優(yōu)點(diǎn)在于可以承受較大的水平載荷 防 止支承座與主車架縱梁產(chǎn)生相對(duì)水平位移 相鄰兩個(gè)止推連接板之間的距離在 500 1000mm 范圍內(nèi) 1 支承座縱梁 2 止推連接板 3 車架縱梁 圖 4 11 止推連接板的結(jié)構(gòu)圖 2 連接支架 連接支架由相互獨(dú)立的上下托板組成 上下托板均通過(guò)螺栓分別與支承座和主 車架縱梁的腹板相固定 然后再用螺栓將上下托架相連接 由于上下托架之間留有間隙 因此連接車架所能承受的水平載荷較小 所以連 接支架應(yīng)和止推連接板配合使用 圖 4 12 是連接支架的結(jié)構(gòu) 1 上托板 2 下托板 3 螺栓 圖 4 12 連接支架結(jié)構(gòu)圖 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 30 4 13 本章小結(jié) 本章對(duì)罐體總成進(jìn)行了詳細(xì)的介紹 包括其罐體總成結(jié)構(gòu)和工作原理 對(duì)流態(tài) 化裝置 進(jìn)料裝置 罐體內(nèi)部結(jié)構(gòu) 封頭 罐體支撐座進(jìn)行了設(shè)計(jì) 計(jì)算了罐體容 積 流態(tài)化床的主要參數(shù) 罐體厚度 第 5 章 氣卸及輸料裝置的設(shè)計(jì) 一般對(duì)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 油以及其他的雜質(zhì) 結(jié)構(gòu)緊湊 工作可靠 操 作方便 壓力損失小 5 1 空壓機(jī)選擇 系統(tǒng)需要的輸送空氣量 Q 用下式確定 m3 min 5 1 gvKa 式中 輸送系統(tǒng)的漏氣系數(shù) 1 1 1 2 取 1 15 Ka 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 31 卸料速度 1 2 kg min v310 固氣二相流濃度 取 70 空氣密度 2 75kg m 3 g m3 min 31 2057 6Q 固選擇 Q 7 5 m3 min 規(guī)格的空壓機(jī) 型號(hào)為 WBK 7 5 2 型 WBK 系列無(wú)油擺 桿式空氣壓縮機(jī)屬容積式中回轉(zhuǎn)類的一種 它通過(guò)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)使轉(zhuǎn)子做 90 度往復(fù) 擺動(dòng) 周期性改變氣缸內(nèi)工作容積 從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)吸氣 壓縮與排氣 該機(jī)具有結(jié)構(gòu)獨(dú)特 性能可靠 具有體積小 重量輕 耗能低 震動(dòng)小 排氣 量大 維修方便等特點(diǎn) 并具有其它空壓機(jī)無(wú)可相比的優(yōu)點(diǎn) 既氣缸內(nèi)不需加油潤(rùn) 滑 壓縮空氣純潔無(wú)油 具體參數(shù)如下 空壓機(jī)尺寸 670mm 472mm 450mm 排氣公稱壓力 0 2Mpa 軸功率 28kw 排氣量 7 5m 3 min 5 2 輸料管設(shè)計(jì) 5 2 1 輸料管內(nèi)徑和氣流速度的確定 我國(guó)