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哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
摘要 I
Abstract II
第1章 緒論 1
1.1 本課題研究的目的和意義 1
1.2 氣卸粉罐車(chē)的現(xiàn)狀和趨勢(shì) 2
1.2.1 舉升式粉罐汽車(chē) 3
1.2.2 立式粉罐汽車(chē) 3
1.2.3 臥式粉罐汽車(chē) 4
1.2.4 斗式粉罐汽車(chē) 4
1.3 本課題研究的主要內(nèi)容與路線(xiàn) 4
第2章 方案的選擇與分析 6
2.1 罐體型式的選擇 6
2.2 二類(lèi)底盤(pán)的選擇 6
2.3 卸料裝置的選擇 7
2.3.1 卸料方式分類(lèi) 7
2.3.2 空氣壓縮機(jī)選擇也布置方案 7
2.3.2 出料裝置方案的選擇 7
2.4 二類(lèi)底盤(pán)選型 8
2.5 取力器的選擇 9
2.6 取力器布置方案選擇 9
2.7 本章小結(jié) 10
第3章 總布置以及參數(shù)的確定 11
3.1 總體布置的原則及布置圖 11
3.2 整車(chē)參數(shù)的確定 11
3.3 取力器基本參數(shù)確定 11
3.4 本章小結(jié) 12
第4章 罐體的設(shè)計(jì) 13
4.1 罐體的材料選擇 13
4.2 罐體尺寸的確定 13
4.3 流態(tài)化裝置的設(shè)計(jì) 13
4.3.1 流態(tài)化裝置的構(gòu)造 14
4.3.2 流態(tài)化元件選擇 14
4.3.3 流態(tài)化元件壓緊方式的確定 15
4.3.4 多孔板的設(shè)計(jì) 15
4.4 罐體機(jī)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì) 16
4.4.1氣室結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 16
4.4.2中央氣室部分的設(shè)計(jì) 16
4.4.3 氣化板寬度的設(shè)計(jì) 16
4.4.4 流板傾斜角度及氣化層傾斜角度的設(shè)計(jì) 16
4.5 流板結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì) 17
4.5.1 中央氣室部分流板尺寸計(jì)算 18
4.5.2 OO截面至AA截面處流板尺寸計(jì)算 18
4.5.3 AA截面至BB截面處流板尺寸計(jì)算 19
4.5.4 封頭部分流板尺寸設(shè)計(jì) 19
4.6 罐體厚度的確定 19
4.6.1 罐體的最小厚度 19
4.6.2 厚度附加值 20
4.7 封頭設(shè)計(jì) 21
4.8 流態(tài)化主要參數(shù)的設(shè)計(jì) 21
4.9 罐體容積近似計(jì)算 23
4.10 罐體支承座設(shè)計(jì) 25
4.10.1 支承座的截面形狀及尺寸 26
4.10.2 支承座的前端形狀及安裝位置 26
4.10.3 罐體支承座的固定 27
4.11 本章小結(jié) 28
第5章 氣卸及熟料裝置的設(shè)計(jì) 29
5.1 空壓機(jī)選擇 29
5.2 熟料管設(shè)計(jì) 30
5.2.1 輸料管內(nèi)徑和氣流速度的確定 30
5.2.2 輸送系統(tǒng)的壓力損失 30
5.2.3 流態(tài)化元件壓力損失的計(jì)算 32
5.3 進(jìn)料裝置設(shè)計(jì) 32
5.4 出料裝置、卸料軟管及泄壓裝置的確定 33
5.4.1 出料裝置 33
5.4.2 卸料裝置 33
5.4.3 泄壓裝置 34
5.5 氣壓控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 34
5.6 本章小結(jié) 35
第6章 整車(chē)性能參數(shù)的設(shè)計(jì) 36
6.1 動(dòng)力性計(jì)算 36
6.1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性 36
6.1.2 汽車(chē)的行駛方程式 37
6.1.3 動(dòng)力性評(píng)價(jià)指標(biāo)的計(jì)算 42
6.2 燃油經(jīng)濟(jì)型計(jì)算 44
6.3 氣卸散裝水泥運(yùn)輸車(chē)穩(wěn)定性計(jì)算 45
6.4 本章小結(jié) 46
結(jié)論 47
致謝 48
參考文獻(xiàn) 49
附錄1 50
附錄2 52
V
- 1 -
哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
第1章 緒論
1.1 本課題研究的目的及意義
汽車(chē)工業(yè)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)效益不只是汽車(chē)本身，而是集中表現(xiàn)在汽車(chē)使用和流通的全過(guò)程中，汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展必然帶動(dòng)汽車(chē)運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展。由于社會(huì)對(duì)汽車(chē)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(chē)運(yùn)輸工具向?qū)Ｓ没l(fā)展成為必然趨勢(shì)。
粉罐汽車(chē)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(chē)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)人的勞動(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(zhuān)用汽車(chē)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作用。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)[1]。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)政策給予經(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(chē)也是其中關(guān)鍵一項(xiàng)。
近年來(lái)使用的粉罐汽車(chē)都是采用氣力卸料的氣卸散裝粉罐汽車(chē)，它由六大部分組成，即：汽車(chē)底盤(pán)、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)[2]。
罐體是氣卸散裝水泥車(chē)裝載水泥的容器，其流態(tài)化床，有效容積和總?cè)莘e等直接影響氣卸散裝水泥車(chē)的兩個(gè)重要專(zhuān)業(yè)性能指標(biāo)——卸料時(shí)間和剩余率[3]。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(chē)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。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[1]。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(chē)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(chē)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(chē)的卸料速度直接影響著運(yùn)輸效率，能源節(jié)約，汽車(chē)壽命以及經(jīng)濟(jì)效益[3]。改進(jìn)散裝水泥車(chē)的卸料速度是我們所要迫切解決的問(wèn)題。
1.2 氣卸粉罐車(chē)的現(xiàn)狀和趨勢(shì)
研究國(guó)內(nèi)外專(zhuān)用汽車(chē)的發(fā)展，都有一個(gè)共同的規(guī)律，這就是：隨著公路運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展，當(dāng)汽車(chē)保有量增大到一定程度時(shí)，必然會(huì)出現(xiàn)專(zhuān)用汽車(chē)，從改裝特種軍用車(chē)開(kāi)始逐步發(fā)展到各國(guó)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，成為各國(guó)汽車(chē)工業(yè)的重要組成部分。國(guó)外專(zhuān)用汽車(chē)的發(fā)展概況及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)是：底盤(pán)生產(chǎn)向?qū)Ｓ没较虬l(fā)展；向大型、重型及半掛汽車(chē)列車(chē)方向發(fā)展；注重專(zhuān)用汽車(chē)的經(jīng)濟(jì)性；品種日益繁多，分工愈來(lái)愈細(xì)，并向著精尖產(chǎn)品發(fā)展；零部件專(zhuān)業(yè)性生產(chǎn)程度不斷提高；多品種、系列化、小批量的趨勢(shì)越來(lái)越明顯?？傊?，當(dāng)前我國(guó)專(zhuān)用汽車(chē)行業(yè)已經(jīng)從起始階段進(jìn)入發(fā)展時(shí)期，向高層次、高水平、高技術(shù)、高效益方向發(fā)展的時(shí)機(jī)已經(jīng)成熟，我國(guó)專(zhuān)用汽車(chē)面臨一個(gè)廣闊的發(fā)展前景[2]。
舉升式粉罐汽車(chē)是專(zhuān)用罐式汽車(chē)的一種，目前在我國(guó)市場(chǎng)具有一定的需求量，但生產(chǎn)量小，不能滿(mǎn)足市場(chǎng)的需求，在國(guó)內(nèi)還處于不成熟階段。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，舉升式粉罐汽車(chē)的市場(chǎng)需求必定逐漸增加。粉罐汽車(chē)是指運(yùn)輸散裝粉料，如水泥、煤粉、粉煤灰、滑石粉、面粉等粉料的專(zhuān)用罐式汽車(chē)。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。近年來(lái)使用的粉罐汽車(chē)都是采用氣力卸料的氣卸散裝粉罐汽車(chē)[4]。
近年來(lái)使用的粉罐汽車(chē)都是采用氣力卸料的氣卸散裝粉罐汽車(chē)；少數(shù)粉罐車(chē)按用戶(hù)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?？孔灾叵蛳聺L滑，從罐尾卸出。粉罐汽車(chē)按其罐體型式不同可分為下列四種：
1.2.1舉升式粉罐汽車(chē)
舉升式粉罐汽車(chē)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1-1所示。
1.2.2立式粉罐汽車(chē)
圖1-1 舉升式粉罐汽車(chē)
立式粉罐汽車(chē)的罐體中心線(xiàn)呈鉛垂方向，如圖1-2所示。車(chē)輛可載一個(gè)或多個(gè)立式罐。立式粉罐汽車(chē)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(chē)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。
圖1-2 立式粉罐汽車(chē)
1.2.3臥式粉罐汽車(chē)
罐體中心線(xiàn)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(chēng)為內(nèi)傾臥式粉罐汽車(chē)，如圖1-3所示。若罐體中心線(xiàn)與水平面成一個(gè)不大的傾角，則為外傾臥式粉罐汽車(chē)。臥式粉罐汽車(chē)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。
圖1-3 臥式粉罐汽車(chē)
1.2.4斗式粉罐汽車(chē)
斗式粉罐汽車(chē)的罐體由中心線(xiàn)呈水平位置的直圓筒或長(zhǎng)方筒和與中心線(xiàn)垂直的錐筒組合而成，如圖1-4所示。斗式粉罐汽車(chē)通常不設(shè)置流態(tài)化床，利用粉料的重力自動(dòng)卸料。所以，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用范圍廣，剩余量少，罐內(nèi)易于清掃等優(yōu)點(diǎn)。
圖1-4斗式粉罐汽車(chē)
隨著我國(guó)水泥行業(yè)的飛速發(fā)展，散裝水泥車(chē)新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)也顯得迫切需要，氣卸散裝水泥車(chē)將成為散裝水泥車(chē)市場(chǎng)上新的寵兒[6]。
1.3 課題研究的主要內(nèi)容與技術(shù)路線(xiàn)
本課題研究的主要內(nèi)容有：
（1）通過(guò)初步確定載重來(lái)對(duì)二類(lèi)底盤(pán)進(jìn)行選型；
（2）重點(diǎn)對(duì)罐體進(jìn)行設(shè)計(jì)，其中包含對(duì)罐體材料選擇，罐體內(nèi)部流化板，多孔板的設(shè)計(jì)；
（3）對(duì)氣卸及輸料裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)；
（4）對(duì)整車(chē)性能進(jìn)行分析，看其是否合理；
（5）對(duì)罐體總成內(nèi)部各元件的連接，及罐體總成與車(chē)架之間的連接進(jìn)行研究。
本課題研究的主要技術(shù)路線(xiàn)如圖1-5所示。
罐體總成的設(shè)計(jì)
氣卸裝置設(shè)計(jì)
方案選擇
二類(lèi)底盤(pán)選擇
整車(chē)性能的確定
氣卸粉罐車(chē)
圖1-5 技術(shù)路線(xiàn)
第2章 方案的選擇與分析
2.1 罐體型式的選擇
粉罐汽車(chē)按其罐體型式不同可分為立式粉罐汽車(chē)、臥式粉罐汽車(chē)、舉升式粉罐汽車(chē)和斗式粉罐汽車(chē)[7]。
立式粉罐汽車(chē)的罐體中心線(xiàn)呈鉛垂方向，車(chē)輛可載一個(gè)或多個(gè)立式罐。立式罐汽車(chē)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(chē)質(zhì)心教高，采用多個(gè)罐體時(shí)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本較高。
臥式粉罐汽車(chē)是目前使用最為廣泛的一種罐式車(chē)型。其特點(diǎn)是罐體中心線(xiàn)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(chēng)為內(nèi)傾臥式粉罐汽車(chē)。若罐體中心線(xiàn)與水平面成一個(gè)不大的傾角，則為外傾臥式粉罐汽車(chē)。臥式粉罐汽車(chē)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，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。
舉升式粉罐汽車(chē)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。
斗式粉罐汽車(chē)通常不設(shè)置流態(tài)化床，利用粉料的重力自動(dòng)卸料，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用范圍廣，剩余量小，罐內(nèi)易于清掃等優(yōu)點(diǎn)。但該型汽車(chē)整車(chē)質(zhì)量較大，制造成本也比較高，經(jīng)濟(jì)性較差。
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
2.2 二類(lèi)底盤(pán)的選擇
本次設(shè)計(jì)所選的二類(lèi)底盤(pán)為CA1189P4K2L11T8型就可滿(mǎn)足其相關(guān)要求，第三章將對(duì)其技術(shù)參數(shù)做詳細(xì)介紹。
2.3 卸料裝置的選擇
2.3.1卸料方式分類(lèi)
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)。
2.3.2空氣壓縮機(jī)選擇及布置方案
1、空氣壓縮機(jī)的分類(lèi)
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)?？諝鈮嚎s機(jī)固定在汽車(chē)駕駛室與罐體之間的車(chē)架上，具體位置見(jiàn)整車(chē)結(jié)構(gòu)圖。
2.3.3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：本次設(shè)計(jì)采用上吸式出料裝置。
（1）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。
（2）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。如圖2-1所示。
2.4 二類(lèi)底盤(pán)選型
專(zhuān)用汽車(chē)性能的好壞對(duì)專(zhuān)用汽車(chē)性能影響很大，通常專(zhuān)用車(chē)輛采用的基本底盤(pán)按結(jié)構(gòu)分可分為二、三、四類(lèi)底盤(pán)，而該水泥運(yùn)輸車(chē)是在二類(lèi)底盤(pán)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)。所謂二類(lèi)底盤(pán)，就是指在基本型整車(chē)基礎(chǔ)上去掉貨廂。
專(zhuān)用汽車(chē)底盤(pán)的選擇主要是根據(jù)專(zhuān)用汽車(chē)的類(lèi)型、用途、裝載質(zhì)量、使用條件、專(zhuān)用汽車(chē)的性能指標(biāo)、專(zhuān)用設(shè)備或裝置的外形、尺寸、動(dòng)力匹配等決定，目前，80%以上的專(zhuān)用車(chē)輛采用二類(lèi)底盤(pán)進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)。采用二類(lèi)汽車(chē)底盤(pán)進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)工作重點(diǎn)是整車(chē)總體布置和工作裝置設(shè)計(jì)，對(duì)底盤(pán)僅作性能適應(yīng)性分析和必要的強(qiáng)度校核，以確保改裝后的整車(chē)性能基本與原車(chē)接近。
目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上底盤(pán)的種類(lèi)多、品種全，如解放、東風(fēng)、紅巖等系列底盤(pán)性能好，價(jià)格便宜，市場(chǎng)保有量大，選用的底盤(pán)也多為這些系列的產(chǎn)品。一般專(zhuān)用改裝車(chē)輛在選用底盤(pán)時(shí)不但要根據(jù)專(zhuān)用汽車(chē)的類(lèi)型、用途、裝載質(zhì)量、使用條件、專(zhuān)用汽車(chē)的性能指標(biāo)進(jìn)行考慮，還從適用性、可靠性、先進(jìn)性、方便性等方面進(jìn)行比較分析，表2-1是常用二類(lèi)底盤(pán)的性能對(duì)比列表：
表2-1 底盤(pán)性能對(duì)比列表
解放
東風(fēng)
紅巖
適用性
適用于各類(lèi)載重貨車(chē)及專(zhuān)用汽車(chē)特殊功能的要求
適用于各類(lèi)載重貨車(chē)及專(zhuān)用汽車(chē)特殊功能的要求
適用于各噸位載重貨車(chē)的改裝設(shè)計(jì)要求以及部分專(zhuān)用車(chē)輛的特殊要求
可靠性
工作可靠，出現(xiàn)故障的幾率少，零部件有足夠的強(qiáng)度
工作性能好，故障率低，零部件要有足夠的強(qiáng)度和壽命
性能可靠，出現(xiàn)故障率低，各部件要有足夠的強(qiáng)度
先進(jìn)性
動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、行駛平順性及通過(guò)性等基本性能指標(biāo)和功能方面達(dá)到同類(lèi)車(chē)型的先進(jìn)水平
動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、操縱穩(wěn)定性等基本性能指標(biāo)和功能方面達(dá)到同類(lèi)車(chē)型的先進(jìn)水平
動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、行駛平順性及通過(guò)性等基本性能指標(biāo)和功能方面達(dá)到同類(lèi)車(chē)型的先進(jìn)水平
方便性
安裝、檢查保養(yǎng)和維修方便，結(jié)構(gòu)緊湊
安裝、檢查保養(yǎng)和維修方便，結(jié)構(gòu)緊湊
安裝、檢查保養(yǎng)和維修方便，結(jié)構(gòu)緊湊
價(jià)格
較便宜
比較便宜
便宜
供貨來(lái)源
市場(chǎng)擁有量多
市場(chǎng)擁有量多
市場(chǎng)擁有量較多
噸位
各種噸位車(chē)型
各種噸位車(chē)型
輕、中型載貨車(chē)型
通過(guò)調(diào)研與分析，并結(jié)合本次改裝設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，選用東風(fēng)系列底盤(pán)相對(duì)較合理。確定東風(fēng)CA1189P4K2L11T8底盤(pán)作為本次高壓清洗汽車(chē)的底盤(pán)，其主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表2-2所示：
表2-2 底盤(pán)技術(shù)參數(shù)列表
底盤(pán)型號(hào)
CA1189
整備質(zhì)量（Kg）
8950
發(fā)動(dòng)機(jī)
CA6DF2
額定載質(zhì)量(Kg）
16758
軸距（mm）
4725+1350
廠(chǎng)定最大設(shè)計(jì)總質(zhì)量（kg）
8950
車(chē)架前懸/后懸
1255/1858
規(guī)格（mm）
6800×2140×2395
接近角/離去角
24/29.5
輪胎規(guī)格
11.00R20
2.5 取力器的選擇
氣卸散裝水泥運(yùn)輸車(chē)上的專(zhuān)用設(shè)備—空氣壓縮機(jī)，是以汽車(chē)底盤(pán)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。
2.6 取力器布置方案選擇
專(zhuān)用車(chē)取力總布置方案決定于取力方式。常見(jiàn)的取力方式如圖2-3所示。
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(chē)底盤(pán)改裝的大型混泥土攪拌運(yùn)輸車(chē)。
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(chē)改裝的大、中型混泥土攪拌車(chē)等。
從變速器軸取力的布置方案又稱(chēng)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(chē)、冷藏車(chē)、垃圾車(chē)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。
2.7 本章小結(jié)
本章確定了整車(chē)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)和上吸式氣卸式裝水泥運(yùn)輸改裝車(chē)。通過(guò)比較立式粉罐汽車(chē)、臥式粉罐汽車(chē)、舉升式粉罐汽車(chē)和斗式粉罐汽車(chē)的罐體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選定雙錐臥式罐體。
取力方式分類(lèi)
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2-3取力器布置結(jié)構(gòu)圖
第3章 總布置以及參數(shù)的確定
3.1 總體布置的原則及布置圖
總體布置的任務(wù)是正確選定整車(chē)參數(shù)，合理布置工作裝置和附件，使取力裝置、專(zhuān)用工作裝置、其它附件與所選定的汽車(chē)底盤(pán)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為氣卸粉罐車(chē)整車(chē)結(jié)構(gòu)圖）布置時(shí)應(yīng)按照以下原則：
（1）盡量避免對(duì)汽車(chē)底盤(pán)各總成位置的否定；
（2）應(yīng)滿(mǎn)足專(zhuān)用工作裝置性能的要求；
（3）裝載質(zhì)量，軸荷分配等參數(shù)的估算和校核；
（4）應(yīng)避免工作裝置的布置對(duì)車(chē)架造成載荷集中；
（5）應(yīng)盡量減少專(zhuān)用汽車(chē)的整車(chē)整備質(zhì)量，提高裝載質(zhì)量；
（6）應(yīng)符合有關(guān)法規(guī)的要求。
圖3-1 氣卸粉罐車(chē)整車(chē)結(jié)構(gòu)圖
3.2 整車(chē)參數(shù)的確定
初步選定的裝載質(zhì)量為16t，由上述列表可知整備質(zhì)量為8950kg，對(duì)于汽車(chē)總質(zhì)量以座位數(shù)為2個(gè)，按65kg每人算，經(jīng)計(jì)算可知總質(zhì)量為25080 kg。
3.3 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。
CA1189P4K2L11T8系列汽車(chē)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PT012/264，其總速比為1.253。
3.4 本章小結(jié)
本章對(duì)二類(lèi)底盤(pán)及其參數(shù)做了詳細(xì)介紹，初步確定了整體布置圖，并確定了整車(chē)的質(zhì)量參數(shù)和尺寸參數(shù)。最后確定了取力方式和以及完成了對(duì)取力器的選擇。本章的獨(dú)特地方之一增設(shè)了一柴油機(jī)作為氣泄動(dòng)力源，采用了用發(fā)動(dòng)機(jī)取力提供外接。
第4章 罐體的設(shè)計(jì)
4.1 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Q235為制作材料。
4.2 罐體尺寸的確定
臥式罐體一般是由圓柱體、斜錐體、封頭等幾部分組成，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(guān)尺寸。
圖 4-1 罐體結(jié)構(gòu)圖
4.3 流態(tài)化裝置的設(shè)計(jì)
粉料的流態(tài)化是使粉料變成具有流動(dòng)特性的過(guò)程，流態(tài)化裝置是完成上述過(guò)程的必要部件，是完成氣卸粉料罐的核心。它能使粉料在氣體自下而上的作用下，穿過(guò)粉料層，使之像沸騰的液體一樣，排出罐體。流態(tài)化裝置又稱(chēng)為流化床。
4.3.1流態(tài)化裝置的構(gòu)造
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4-2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?；习迮c罐體的母線(xiàn)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4-2 復(fù)合型流態(tài)化裝置圖
4.3.2流態(tài)化元件選擇
流態(tài)化元件是流態(tài)化裝置的核心，它對(duì)粉料的流態(tài)化有極其重要的的影響。目前，流態(tài)化元件有軟、硬兩類(lèi)。
硬質(zhì)流態(tài)化元件是用陶瓷、粉末冶金、燒結(jié)塑料等制成的。它具有很好的剛性，不需要多孔板支撐，且不易受潮和堵塞，耐磨性好。但他易破碎，制造工藝復(fù)雜，價(jià)格較高，目前還很少采用。
軟質(zhì)流態(tài)化元件的材料有棉織帆布、化纖帆布、毛織物等。多層棉織帆布以及帆布夾毛氈曾被廣泛的用來(lái)制作流態(tài)化元件。近年來(lái)，滌綸等合成纖維的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。干燥的棉織帆布透氣性好，但容易受潮，導(dǎo)致透氣性下降；表面粗糙，卸料結(jié)束后布層上殘留的水泥較多；耐磨性差、易破損，國(guó)外已經(jīng)很少采用。滌綸等化纖織物制成的流態(tài)化元件韌性和抗拉強(qiáng)度高、表面光滑，且不易受潮，使用壽命長(zhǎng)，是一種比較理想的流態(tài)化元件。
因此可采用有滌綸帆布編織而成的軟質(zhì)流態(tài)化元件。
4.3.3流態(tài)化元件壓緊方式的確定
氣卸粉罐車(chē)的軟質(zhì)流態(tài)化元件多采用壓板直接壓緊的方式：即使用螺栓穿過(guò)壓板及軟質(zhì)流態(tài)化元件壓緊在多孔板上。
4.3.4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)安息角的三分之一，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)狻⒅С袕?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4-3為多孔板結(jié)構(gòu)示意圖。
（孔的直徑為20mm，孔距為50mm）
圖4-3 多孔板結(jié)構(gòu)示意圖
4.4 罐體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
4.4.1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(chēng)公用同一管道輸送壓縮空氣。
4.4.2中央氣室長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)
中央氣室的長(zhǎng)短影響剩灰率和罐體的有效容積。增加中央氣室的長(zhǎng)度，剩灰率會(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?；衣式档停摅w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(chē)罐體的中央氣室的長(zhǎng)度為460mm。
4.4.3氣化板寬度的設(shè)計(jì)
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，剩灰率增大，罐體有效容積增大，減小氣化板寬度，?；衣蕼p小。整個(gè)罐體質(zhì)心增高，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的散裝水泥車(chē)氣化板寬度一般在500～600mm 之間，這里取氣化板寬度為600mm。
4.4.4流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°。流化板的的傾角必須大于水泥的休止角，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，剩灰率減小，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(chē)氣化層的傾斜角度為6°～10°，這里取10°。
4.5 流板結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)
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（圖4-4）。截面內(nèi)流板尺寸按以下公式計(jì)算。
圖4-4 罐體截面幾何圖
(4-1）
(4-2）
(4-3）
(4-4）
(4-5）
(4-6）
(4-7）
4.5.1中央氣室部分流板尺寸計(jì)算
由m m m
取m
將數(shù)值代入公式（4-1）～（4-7）
可得：
m；；m；；
； m
4.5.2OO截面至AA截面處流板尺寸計(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4-5進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算出的相關(guān)尺寸見(jiàn)表4-1。
圖4-5 OO截面至AA截面幾何圖
表4-1 OO截面至 AA流板尺寸 （單位：m）
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
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
4.5.3AA截面至BB截面處流板尺寸計(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
y-y截面處截面圓的半徑
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）
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。
4.5.4封頭部分流板尺寸設(shè)計(jì)
封頭部分流板折邊底線(xiàn)的形狀以及流板斜邊邊緣的形狀都為不規(guī)則曲線(xiàn)，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。
4.6 罐體厚度的確定
4.6.1罐體的最小厚度
對(duì)于薄壁容器，為了滿(mǎn)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 3800mm時(shí)，其最小厚度由以下經(jīng)驗(yàn)公式確定：
（4-8）
即有
mm
4.6.2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
（4-9）
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。
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》規(guī)定：對(duì)于碳素鋼，取1mm?？紤]到散裝水泥罐裝的是干水泥，腐蝕性較小，取=1.7mm。則有：
C=C1 ＋C2 =0.3+1.7=2.0mm
因此筒體部分鋼板的厚度可選定為：
+C=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。
4.7 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4-6為橢圓封頭各參數(shù)示意圖。
圖4-6 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)GB/T8844-1990異形筒體和封頭的規(guī)定，可知對(duì)于橢圓封頭有，即H=370mm
同樣可以查得與有以下關(guān)系，如表4-3所列。
表4-3 Di與h關(guān)系列表
(mm）
400
450-900
900-1500
1500
(mm）
40
60
80
120
=1480mm，處于900～1500mm區(qū)間內(nèi)，所以取h=80mm。
4.8 流態(tài)化主要參數(shù)的設(shè)計(jì)
1.流態(tài)化床氣流速度
(m/s） (4-8）
式中 ——水泥顆粒直徑，
——顆粒真密度，水泥為3200kg/；
——?dú)怏w密度，空氣取為2.75kg/；
——?dú)怏w的動(dòng)力粘度，一般取為0.0218Pas；
那么水泥的臨界流態(tài)化氣流速度為：
＝m/s
2.流態(tài)化床面積A
流態(tài)化床面積的大小與流態(tài)化床結(jié)構(gòu)形式、罐體形式和尺寸、所裝粉料的性質(zhì)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(mǎn)足以下要求：
(4-9）
式中 Q——?dú)怏w的流量；
——粉料臨界流態(tài)化速度。
m2
很顯然，流態(tài)化床的面積滿(mǎn)足要求。
3.罐體最大空床截面積
對(duì)于水泥，=1.85Q
式中 Q——空氣流量 (m3/min）
Amax =1.85Q=1.85×7.5=13.875㎡
4.氣流速度
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?？砂聪率接?jì)算：
(m/s） (4-10）
式中 g——重力加速度，g=9.81m/。
水泥的帶出氣流速度為：
5.最小空床截面積
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)臍饬魉俣炔荒艹^(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：
==0.216m2
即最小空床截面積為：
=0.216m2
4.9 罐體容積近似計(jì)算
罐體由圓柱體,斜錐體及橢圓封頭等部分組成,由于罐體的基本結(jié)構(gòu)尺寸，罐體各部分的長(zhǎng)度，直徑流板尺寸對(duì)水平面傾角，氣化板對(duì)水平面傾角，中央氣室長(zhǎng)度氣室寬度k等以確定?，F(xiàn)由這些參數(shù)計(jì)算罐體的有效容積。罐體縱向每處橫截面的形狀均為圓形。
1.近似計(jì)算的理論依據(jù)
辛卜生（simpson）公式是近似計(jì)算罐體有效容積的理論依據(jù)公式如下：
積分 將積分區(qū)間n 等分 令 則
(4-11）
給定誤差范圍D先把積分區(qū)間2等分這時(shí)辛卜生公式如下：
(4-12）
再將積分區(qū)間4等分即這時(shí)辛卜生公式表示為：
(4-13）
將公式計(jì)算的數(shù)值相對(duì)比，如果其差值小于給定誤差D則公式 （4-11）計(jì)算的積分值即可作為積分的值。如果大于給定誤差D，就需要對(duì)積分區(qū)間繼續(xù)等分，直至求出的數(shù)值和上一次求出的數(shù)值的差值小于給定誤差D為止。
這里給定誤差D=0.01m3
通過(guò)實(shí)例發(fā)現(xiàn)分段計(jì)算罐體的有效容積時(shí)公式(4-12）所計(jì)算結(jié)果，其誤差小于
給定誤差D=0.01滿(mǎn)足罐體設(shè)計(jì)要求，因此可利用
(4-14）
式中 、、——各截面的有效面積
罐體各段的有效容積之和即為罐體的有效容積。
2.求部分斜錐體體積
求部分錐體的體積，利用圖4-4求解。
可得：m2 m2 m2
m3
3.中央氣室部分體積
求中央氣室部分體積，利用如圖4-4求解
可得：m2 m3
4.OO-AA之間體積的計(jì)算
求OO-AA之間體積，利用如圖4-4求解
可得：V3 =(S00 +4SXX +SAA ）=2.8177m3
5.部分封頭體積
m3
6.罐體有效體積計(jì)算
m3
由于水泥密度為1.2—1.5 t/m3
13t
則罐體的載重量為13t
7.擴(kuò)大容積
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(mǎn)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(chēng)為擴(kuò)大容積，按下式確定：
(m3）
式中 Ka——擴(kuò)大容積系數(shù)，通常取為0.1～0.2。ka取0.1
Vb=Ka=0.1×13.6=1.36m3
8.氣室容積
通過(guò)計(jì)算可得氣室容積m3。
4.10 罐體支撐座設(shè)計(jì)
罐體與汽車(chē)車(chē)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(lèi)，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。
整體式支承座的縱梁和橫梁焊成一體，再與罐體焊在一起。支承座與汽車(chē)之間用固定裝置聯(lián)鎖。
4.10.1支承座的截面形狀及尺寸
散裝水泥運(yùn)輸車(chē)罐體支承座的縱梁截面形狀一般和主車(chē)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(zhǎng)形。圖4-7為支承座的縱梁截面形狀（按經(jīng)驗(yàn)公式設(shè)計(jì)）。
圖4-7 支承座的縱梁截面形狀圖
4.10.2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(chē)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?？刹捎玫那把b形狀有四種，U形、角形、L形以及簡(jiǎn)易形(如圖4-8所示）。
圖4-8 支承座前端簡(jiǎn)易形狀圖
因?yàn)榧庸形、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 =7mm；=250mm。
4.10.3罐體支承座的固定
罐體支承座與主車(chē)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
圖4-10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(chē)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(chē)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(chē)架縱梁。
圖4-10 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(chē)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(chē)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4-11是連接支架的結(jié)構(gòu)。
1-上托板；2-下托板；3-螺栓。
圖4-11 連接支架結(jié)構(gòu)圖
4.11 本章小結(jié)
本章對(duì)罐體總成進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，包括其材料的選擇，罐體的尺寸的確定，對(duì)罐體內(nèi)部結(jié)構(gòu)如流化板、多孔板、流化元件進(jìn)行了設(shè)計(jì)，確定了他們的連接方式，對(duì)罐體容積進(jìn)行了近似計(jì)算。對(duì)罐體支承座進(jìn)行了設(shè)計(jì)，確定了罐體支承座與罐體，半掛車(chē)的連接固定方式。
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。
氣卸裝置包括供氣設(shè)備(空氣壓縮機(jī)）、供料裝置、輸料管等組成。
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）
式中 ——輸送系統(tǒng)的漏氣系數(shù)，1.1～1.2，取1.15；
——卸料速度，1.2kg/min；
——固氣二相流濃度，取70；
——空氣密度，2.75kg/m3。
( m3/min）
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(lèi)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：670mm472mm450mm；
排氣公稱(chēng)壓力：0.2Mpa；
軸功率：28kw；
排氣量：7.5m3/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)氣卸散裝粉料罐式汽車(chē)的輸料管直徑一般都采用100mm，實(shí)踐證明是可行的。
粉料必須有足夠的能量來(lái)克服各種阻力，始終維持其懸浮狀態(tài)到達(dá)輸料管出口。這個(gè)能量由罐內(nèi)壓力和氣流速度來(lái)提供。輸料管入口處的固氣二相流速度用下式確定。
（5-2）
式中 ——在入口處壓力下空氣流量，約等于空壓機(jī)的額定流量；
——粉料的密度，kg/m3；
d——粉料管的內(nèi)徑，100mm；
=16.7m/s
5.2.2輸送系統(tǒng)的壓力損失
固氣二相流在管道中經(jīng)過(guò)直管、彎管以及閥門(mén)等到達(dá)出口時(shí)有壓力損失。它包括動(dòng)態(tài)損失和靜態(tài)損失兩部分。即：
（5-3）
式中 ——輸料系統(tǒng)全部壓力損失；
——?jiǎng)訅簱p失；。
——靜壓損失
動(dòng)壓損失用下式計(jì)算：
（5-4）
式中 ——空氣密度，2.75 kg/m3；
——?dú)怏w速度，16.7m/s；
——混合比，取=70。
——粉料速度平方與氣流速度平方之比，取=0.65～0.85，值大時(shí)取小值。這里取=0.70。
Hd=19.17KPa
靜壓損失包括固氣二相流與直管壁的摩擦壓力損失，垂直升高壓力損失及局部阻力壓力損失，即：
（5-5）
直管中摩擦壓力損失用下式計(jì)算：
（5-6）
式中 ——摩擦阻力系數(shù)，查有關(guān)手冊(cè)，當(dāng)管道直徑mm時(shí)，取，也可用下式計(jì)算：
λ=1.0(0.0125+0.0011/0.1）=0.0235
式中 ——管道內(nèi)壁系數(shù)，無(wú)縫鋼管為1.0；
——直管長(zhǎng)度，5m；
——?dú)怏w速度修正系數(shù)，查表得C=0.5。
Hλ =16.23KPa
垂直升高的壓力損失用下式計(jì)算：
式中 ——垂直升高的高度；
Hh=28.18KPa
各種局部阻力的壓力損失用下式計(jì)算：
（5-7）
卸料閥的局部阻力系數(shù)為4～8，取6；單向閥的局部阻力系數(shù)為1.0～2.5，取局部阻力系數(shù)為2，則有：
Hζ =110.4KPa
于是有
KPa
5.2.3流態(tài)化元件壓力損失的計(jì)算
流態(tài)化元件的壓力降取決于流態(tài)化元件材料的種類(lèi)和特性，由實(shí)際測(cè)量得到?？紤]到使用一段時(shí)間后透氣性有所下降，阻力略有增加，選取值時(shí)應(yīng)略高于實(shí)測(cè)值。對(duì)于紡織品制作的流態(tài)化元件可取9.8KPa。于是總的壓力損失為：
183.78Kpa
可依據(jù)此選擇空氣壓縮機(jī)的排氣壓力為0.2Mpa。
5.3 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(chē)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5-1為裝料口示意圖。
1-手輪；2-絲桿；3、7-銷(xiāo)；4-裝料口蓋；5-密封圈；6-壓桿；8-罐體；9-裝料口
圖5-1 裝料口示意圖
裝料口蓋通過(guò)銷(xiāo)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(xiāo)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)。
5.4 出料裝置、卸料軟管及卸壓裝置的確定
5.4.1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：
（1）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。
（2）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。
本設(shè)計(jì)選擇上吸式出料裝置。
5.4.2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。
5.4.3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5-2所示為卸壓裝置。
1-濾芯；2-卡箍；3-卸壓管；4-卸壓球閥
圖5-2 卸壓裝置示意圖
5.5 氣壓控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
氣卸散裝水泥車(chē)的液壓系統(tǒng)的作用是對(duì)卸料過(guò)程進(jìn)行控制，以實(shí)現(xiàn)卸料的平順性、可靠性、安全性。
裝料時(shí)，關(guān)閉放氣閥、卸料閥和多路閥，開(kāi)啟排氣口，打開(kāi)裝料口即可裝料入罐；
卸料時(shí)，關(guān)閉裝料口及排氣口、打開(kāi)多路閥、操縱動(dòng)力輸出裝置來(lái)驅(qū)動(dòng)空氣壓縮機(jī)，向罐內(nèi)充氣加壓。當(dāng)罐內(nèi)氣壓達(dá)到輸送散裝水泥粉料所需要的壓力(196Kpa）時(shí)，打開(kāi)卸料閥進(jìn)行卸料；
卸料結(jié)束后，關(guān)閉卸料閥，打開(kāi)放氣閥，放出罐內(nèi)剩余的壓縮空氣。
單向閥的作用是防止在卸料過(guò)程中，空壓機(jī)發(fā)生故障時(shí)，流態(tài)化粉料倒流入空壓機(jī)內(nèi)；安全閥的作用是防止空壓機(jī)的排氣壓力乃至罐體內(nèi)的充氣壓力；多路閥的作用是控制系統(tǒng)同時(shí)或單獨(dú)向兩氣室充氣。圖5-3為氣壓控制系統(tǒng)工作示意圖。
1-空氣壓縮機(jī)；2-放氣閥；3-氣壓表；4-安全閥；5-多路閥；6、7-單向閥；8-卸料閥
圖5-3 氣壓控制系統(tǒng)工作示意圖
5.6 本章小結(jié)
本章完成了對(duì)空氣壓縮機(jī)的選擇，確定了輸料管的內(nèi)徑和氣流速度，計(jì)算了輸料系統(tǒng)、流態(tài)元件的壓力損失。最后對(duì)出料、卸料裝置以及氣壓控制系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。
第6章 整車(chē)性能參數(shù)的設(shè)計(jì)
專(zhuān)用汽車(chē)性能參數(shù)計(jì)算是總體設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之一，其目的是檢驗(yàn)整車(chē)參數(shù)選擇是否合理，使用性能參數(shù)能否滿(mǎn)足要求。這里重點(diǎn)介紹整車(chē)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性等主要性能的計(jì)算。
6.1 動(dòng)力性計(jì)算
6.1.1發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性
發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性是指發(fā)動(dòng)機(jī)油門(mén)全開(kāi)時(shí)的速度特性，是汽車(chē)動(dòng)力性計(jì)算的主要依據(jù)。外特性一般有三種獲得方法，即由發(fā)動(dòng)機(jī)廠(chǎng)家或汽車(chē)底盤(pán)制造廠(chǎng)家提供，直接由發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)測(cè)出或由經(jīng)驗(yàn)公式擬合。
由于廠(chǎng)家未能提供外特性的相關(guān)參數(shù)沒(méi)，這里采用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算的方法。
工程實(shí)踐表明，可用二次三項(xiàng)式來(lái)描述汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性，即
(6-1）
式中 ——發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩(N﹒m）；
——發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速(r/min）；
a、b、c——待定系數(shù)。
從發(fā)動(dòng)機(jī)銘牌上知道該發(fā)動(dòng)機(jī)的最大輸出功率（這里為162Kw）及相應(yīng)轉(zhuǎn)速和該發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩及相應(yīng)轉(zhuǎn)速，可用下列經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)描述發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性：
(6-2）
式中 ——發(fā)動(dòng)機(jī)最大輸出轉(zhuǎn)矩，為770N﹒m；
——發(fā)動(dòng)機(jī)最大輸出轉(zhuǎn)矩時(shí)的轉(zhuǎn)速，為1400r/min；
——發(fā)動(dòng)機(jī)最大輸出功率時(shí)的轉(zhuǎn)速2300r/min；
——發(fā)動(dòng)機(jī)最大輸出功率時(shí)的轉(zhuǎn)矩。
。
以上兩式聯(lián)立可得：
(6-3）
代入數(shù)據(jù)可以算得
a=1.2025×
b= =0.3367
c=770=534.31
則發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性可表示為：
=1.2025×+0.3367+534.31
6.1.2汽車(chē)的行駛方程式
汽車(chē)的動(dòng)力性可由汽車(chē)的行駛方程式表示，其計(jì)算公式為：
(6-4）
式中 ——驅(qū)動(dòng)力(N）；
——滾動(dòng)阻力(N）；
——空氣阻力(N）；
——坡道阻力(N）；
——加速阻力(N）。
（1）驅(qū)動(dòng)力
專(zhuān)用汽車(chē)在地面行駛時(shí)受到發(fā)動(dòng)機(jī)的限制所能產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力與發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的關(guān)系為：
(6-5）
式中 ——變速器某一檔得傳動(dòng)比如表6-1所列。
表6-1 變速器各檔傳動(dòng)比
檔位
1
2
3
4
5
6
R
7.64
4.714
2.932
1.895
1.337
1
7.017
87%
87%
87%
87%
87%
89%
89%
——主減速器速比，為4.875；
——傳動(dòng)系統(tǒng)某一檔的機(jī)械效率；
——發(fā)動(dòng)機(jī)外特性修正系數(shù)，國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)取為0.85～0.91，取為0.88；
——驅(qū)動(dòng)輪的動(dòng)力半徑，約等于自由半徑，可取為0.520。
（2）滾動(dòng)阻力 Ff
專(zhuān)用汽車(chē)的滾動(dòng)阻力由下式計(jì)算：
(6-6）
式中 ——專(zhuān)用汽車(chē)的總質(zhì)量，滿(mǎn)載時(shí)為27450kg；
——道路坡度角（°）；
——滾動(dòng)阻力系數(shù)。
滾動(dòng)阻力系數(shù)取決于輪胎的結(jié)構(gòu)型式及氣壓、路面條件等因數(shù)。
(1） 當(dāng)車(chē)速在50km/h以下時(shí)，可取為常數(shù)。下表為部分路面條件下的測(cè)量結(jié)果。
(2） 當(dāng)車(chē)速大于50km/h時(shí)，可表達(dá)成車(chē)速的線(xiàn)性函數(shù)，有：
式中 v——專(zhuān)用汽車(chē)的行駛速度(km/h）；
——滾動(dòng)阻力系數(shù)中的常數(shù)項(xiàng)；
k——比例系數(shù)。
對(duì)于10.00R20型輪胎，查表得 =0.011 k=0.00022
此時(shí)滾動(dòng)阻力系數(shù)可以表示為：
則滾動(dòng)阻力為：
=9.81(）27450
=(2044.89+40.898v） (6-7）
只要知道汽車(chē)的坡度角就能計(jì)算出滾動(dòng)阻力。
表6-2為車(chē)速小于50km/h時(shí)，部分路面條件下的測(cè)量結(jié)果。
表6-2 各種路面條件下f的測(cè)量結(jié)果
路