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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）
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)虾湍茉矗€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。總之，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，顆粒靠自重向下滾滑，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)的罐體由中心線呈水平位置的直圓筒或長(zhǎng)方筒和與中心線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
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
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?；剞D(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(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，?；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?；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(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，?；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(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。
4.6 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。考慮到使用一段時(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)廠家或汽車(chē)底盤(pán)制造廠家提供，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