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SY-025-BY-2
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書
學(xué)生姓名
李 鵬
院系
汽車與交通工程學(xué)院
專業(yè)、班級(jí)
車輛工程07—10
指導(dǎo)教師姓名
李涵武
職稱
副教授
從事
專業(yè)
車輛工程
是否外聘
□是否
題目名稱
RL5250GSN舉升式氣卸粉罐汽車改裝設(shè)計(jì)
一、設(shè)計(jì)（論文）目的、意義
舉升式氣卸粉罐汽車能夠?qū)⒀b載散裝固體粉料貨物舉升，完成貨箱傾斜以便用氣卸方式卸下貨物，這種專用汽車的使用可以減少散裝貨物的運(yùn)輸成本和貨物損失，亦可大幅降低散裝物的包裝成本。
本課題的選擇充分考慮了研究課題對(duì)汽車車輛工程專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)和工作的指導(dǎo)作用，對(duì)本課題的研究能夠使學(xué)生了解專用汽車改裝設(shè)計(jì)方法，通過本課題的研究學(xué)生可以完成理論課程的實(shí)踐總結(jié)，獲得一定的工程設(shè)計(jì)工作方法。
二、設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容、技術(shù)要求（研究方法）
改裝設(shè)計(jì)一種舉升式氣卸粉罐汽車。總質(zhì)量25 000Kg，滿足專用汽車相關(guān)設(shè)計(jì)要求。
要求正確進(jìn)行二類底盤的選擇、主要參數(shù)數(shù)據(jù)齊備、進(jìn)行二類底盤選型分析、產(chǎn)生具有實(shí)踐意義的選型總結(jié)；
要求進(jìn)行車輛的總體布置，用總布置草圖表達(dá)主要底盤部件的改動(dòng)和重要工作裝置的布置；
要求進(jìn)行舉升粉罐的詳細(xì)設(shè)計(jì)，在正確計(jì)算的基礎(chǔ)上，完成部部件設(shè)計(jì)選型，要求工藝合理、小批量加工容易、成本低、可靠性高；
要求進(jìn)行氣卸裝置設(shè)計(jì)計(jì)算選型；
完成總裝配圖，清楚表達(dá)設(shè)計(jì)。
要求完成整車性能分析計(jì)算，以評(píng)價(jià)和分析整車設(shè)計(jì)情況。針對(duì)性能分析結(jié)構(gòu)如有必要進(jìn)行設(shè)計(jì)改進(jìn)。
三、設(shè)計(jì)（論文）完成后應(yīng)提交的成果
全部圖紙均要求計(jì)算機(jī)繪圖；合計(jì)圖量A0 3張以上；
提交設(shè)計(jì)說明書1份，字?jǐn)?shù)大于1.5萬字；符合規(guī)范要求；
四、設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度安排
1、調(diào)研、資料收集，完成開題報(bào)告 1、2周
2、方案設(shè)計(jì)與分析、二類底盤選型（調(diào)研與分析）第3、4周
3、總布置；第5周
4、粉罐裝置設(shè)計(jì)計(jì)算選型 第6周
5、舉升裝置設(shè)計(jì)計(jì)算； 第7周
6、氣卸裝置設(shè)計(jì)計(jì)算選型 第8周
7、輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第9周
8、完成設(shè)計(jì)圖紙 第10、11周
9、整車性能計(jì)算分析；整車設(shè)計(jì)修正；第12周
10、完成設(shè)計(jì)說明書的撰寫 第13、
11、指導(dǎo)教師評(píng)閱、設(shè)計(jì)修正 第14周
11、設(shè)計(jì)審核、修改 第15周、第16周
12、畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯準(zhǔn)備及答辯 第17周
五、主要參考資料
1、 期刊類：道路與公路類，筑路機(jī)械或工程機(jī)械類，交通工程類，有關(guān)大學(xué)學(xué)報(bào)等（五年內(nèi)）。
2、 科技圖書和教材：機(jī)械設(shè)計(jì)類、制圖類、及相關(guān)專業(yè)書；
推薦：徐達(dá).專用汽車結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì).北京：北京理工大學(xué)出版社；
3、 設(shè)計(jì)手冊(cè)：機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)等；
4、 網(wǎng)絡(luò)資源：檢索關(guān)鍵詞：粉罐汽車，專用汽車改裝設(shè)計(jì)等；
其它：相關(guān)產(chǎn)品廣告，參觀有關(guān)產(chǎn)品展覽會(huì)。
六、備注
指導(dǎo)教師簽字：
年 月 日
教研室主任簽字：
年 月 日
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）過程管理材料
題 目
RL5250GSN舉升式氣卸粉罐汽車改裝設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名
李 鵬
院系名稱
汽車與交通工程學(xué)院
專業(yè)班級(jí)
車輛工程BW07-10班
指導(dǎo)教師
李涵武
職 稱
副教授
教研室
車輛工程系
起止時(shí)間
2011年2月28日～2011年6月24日
教 務(wù) 處 制
畢業(yè)設(shè)計(jì)
RL5250GSN舉升式氣卸粉罐汽車
改裝設(shè)計(jì)
院系名稱： 汽車與交通工程學(xué)院
專業(yè)班級(jí)： 車輛工程BW07-10班
學(xué)生姓名： 李 鵬
指導(dǎo)教師： 李涵武
職 稱： 副教授
黑 龍 江 工 程 學(xué) 院
二○一一年六月
The Graduation Design for Bachelor's Degree
Design of RL5250GSN Air Unload Powder Tank Dump Truck
Candidate：Li Peng
Specialty：Veheicle Engineering
Class：BW07-10
Supervisor：Associate Prof. Li Hanwu
Heilongjiang Institute of Technology
2011-06·Harbin
黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
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。
本課題以舉升式氣卸粉罐汽車為具體研究對(duì)象，文中介紹了舉升式氣卸粉罐汽車的發(fā)展現(xiàn)狀，確定了承載水泥的噸位并對(duì)汽車底盤進(jìn)行選型以及總體布置，并分別對(duì)1.罐體總成,2.流態(tài)化床,3.舉升機(jī)構(gòu),4.氣卸系統(tǒng),5.進(jìn)料孔蓋,6.卸料系統(tǒng)和7.輔助系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)，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；罐體總成；流態(tài)化床；舉升機(jī)構(gòu)；氣卸系統(tǒng)
ABSTRACT
Powder materials truck is adopts compressed air make transportation powder materials fluidized, through pipes to certain distance and height, used to transport such as cement, flour, talcum powder, pulverized coal etc. The tank car Research powder bulk transportation can improve transport efficiency, economize the transportation cost, reduce the production cost, also can realize shipping discharge storage mechanization.
This topic to lifting type gas discharge powder tank cars for the research object, this paper introduces lifting type gas discharge powder tank car development present situation, confirmed the tonnage and bearing cement on car chassis selection and layout, and tank assembly, respectively on fluidized bed, lifting mechanism, gas discharge system, feeding hole lid, unloading system and auxiliary system for complete vehicle detailed design, final performance is analyzed, the application of CAD software is built vehicle assembly, tanks assembly and related parts model.
Key words: Powder Materials Truck; Tanks Assembly; Fluidized Bed; Lifting Mechanism; Gas Discharge System
II
目 錄
摘 要 I
Abstract II
第 1 章 緒論 1
1.1 改舉升式氣卸粉罐運(yùn)輸車的目的和意義 1
1.2 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展前景 3
1.2.1 國(guó)內(nèi)外發(fā)現(xiàn)狀 3
1.2.2 散裝水泥運(yùn)輸車的發(fā)展前景 4
1.3 國(guó)外專用汽車產(chǎn)品的特點(diǎn)及其發(fā)展趨勢(shì) 5
1.3.1 國(guó)外專用汽車產(chǎn)品的特點(diǎn) 5
1.3.2 國(guó)外專用汽車產(chǎn)品的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì) 5
1.4 課題主要內(nèi)容 5
第 2 章 設(shè)計(jì)要求及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 7
2.1 設(shè)計(jì)要求……………………………………………………………….............7
2.1.1專用車的設(shè)計(jì)特點(diǎn)及要求………………………………………….......7
2.2 設(shè)計(jì)相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)………………………………………………………….8
2.2.1 整車的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)………………………………………………………..8
2.2.2 卸料能力的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)………………………………………………....10
2.2.3 罐體的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)………………………………………………………10
2.2.4 氣路系統(tǒng)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)………………………………………………....10
2.2.5 取力傳動(dòng)系統(tǒng)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)……………………………………..……..10
2.2.6 電氣控制系統(tǒng)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)……………………………………………11
2.3 本章小結(jié)………………………………………………………………….... ..11
第 3 章 舉升式氣卸粉罐汽車總體設(shè)計(jì) 12
3.1 方案設(shè)計(jì)與分析 12
3.2 整車總布置 12
3.2.1 粉罐罐體的布置及副車架外型尺寸的確定 12
3.2.2 舉升形式的選取與布置 12
3.2.3 氣卸裝置的布置 13
3.3 二類底盤選型 14
3.3.1 二類底盤初選 14
3.3.2 二類底盤裝載質(zhì)量的初步校核 15
3.4專業(yè)性能參數(shù)的確定 16
3.4.1 卸料速度和剩余率 16
3.4.2 工作壓力 16
3.4.3 壓縮空氣流量 17
3.5 本章小結(jié) 18
第 4 章 舉升式氣卸粉罐汽車的詳細(xì)設(shè)計(jì) 19
4.1粉罐裝置設(shè)計(jì)計(jì)算選型 19
4.1.1粉罐外形尺寸設(shè)計(jì) 19
4.1.2流態(tài)化裝置的設(shè)計(jì) 20
4.1.3進(jìn)料裝置 23
4.1.4出料裝置、卸料軟管和卸壓裝置 24
4.2舉升裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算 26
4.2.1舉升角度的設(shè)計(jì) 26
4.2.2舉升機(jī)構(gòu)的布置 26
4.2.3舉升油缸的選取 27
4.2.4舉升能力的校核 28
4.2.5液壓泵 液壓控制閥的選擇 29
4.3氣卸裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算及選型 32
4.3.1輸送空氣量的確定 32
4.3.2輸料管內(nèi)徑和氣流速度的確定 33
4.3.3輸送系統(tǒng)壓力損失 33
4.3.4流態(tài)化元件壓力損失 35
4.3.5空氣壓縮機(jī)的選擇 35
4.4輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì) 36
4.4.1取力機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與選型 36
4.4.2液力馬達(dá)的選型 37
4.5本章小結(jié) 38
第 5 章 整車性能分析 39
5.1汽車動(dòng)力性分析 39
5.1.1 基本參數(shù)的確定 39
5.1.2汽車的行駛方程式 40
5.1.3 汽車最高車速的確定 43
5.2 燃油經(jīng)濟(jì)性計(jì)算 43
5.3整車軸荷分配計(jì)算 45
5.4 整車穩(wěn)定性分析 46
5.4.1空載質(zhì)心高度的計(jì)算 46
5.4.2 空載側(cè)傾角的計(jì)算 46
5.5 本章小結(jié) 47
結(jié) 論 48
參考文獻(xiàn) 49
致 謝 50
附 錄 51
第1章 緒 論
1.1 改裝舉升式氣卸粉罐運(yùn)輸車的目的和意義
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越高，從而使汽車運(yùn)輸工具向?qū)Ｓ没l(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)50億元以上，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作用。
目前我國(guó)水泥產(chǎn)量居世界首位，但水泥運(yùn)輸散裝率卻很低，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)輸車也是其中關(guān)鍵一項(xiàng)。
近年來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)莘e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。
使用舉升式氣卸散裝水泥運(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。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，推廣使用舉升式氣卸散裝水泥運(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，舉升式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題。
粉粒物料運(yùn)輸車主要運(yùn)輸散裝水泥、石灰石粉、電石粉和粉煤灰。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，粉粒物料由袋裝改為散裝，這既是粉粒物料供應(yīng)和運(yùn)輸?shù)淖兏铮彩前l(fā)展其生產(chǎn)，實(shí)行增產(chǎn)節(jié)約的一項(xiàng)經(jīng)濟(jì)措施。加上全社會(huì)對(duì)環(huán)保的重視，以及我國(guó)工業(yè)的蓬勃發(fā)展,散裝粉粒物料運(yùn)輸車將會(huì)得到更加廣泛的應(yīng)用。
通過對(duì)舉升式氣卸粉罐汽車改裝設(shè)計(jì)，滿足市場(chǎng)對(duì)此種類型專用汽車的需求，在滿足基本使用性能的基礎(chǔ)上，對(duì)市場(chǎng)上現(xiàn)有產(chǎn)品進(jìn)行研究改進(jìn)，增強(qiáng)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。
所謂散裝運(yùn)輸，就是對(duì)粉末、顆粒裝等貨物，無需進(jìn)行任何包裝措施，而采用專用散裝運(yùn)輸車進(jìn)行運(yùn)輸，它具有以下意義。
1.運(yùn)輸效率高。采用散裝運(yùn)輸可以省去多道包裝程序,縮短裝卸時(shí)間, 并且有利于機(jī)械化的實(shí)現(xiàn), 從而提高其運(yùn)輸效率；
2.有利于安全運(yùn)輸。一般散裝運(yùn)輸車都是封閉式車廂,使得運(yùn)輸和裝卸時(shí)發(fā)生事故的可能性減小,安全性提高；
3.保持貨物的完好率。由于封閉式車廂內(nèi)受外界環(huán)境和氣候條件的影響較小, 并有利于對(duì)車廂內(nèi)的溫度、濕度等進(jìn)行調(diào)節(jié)控制, 從而使貨物在運(yùn)輸中不會(huì)變質(zhì)和損壞, 完好率大大提高；
4.減輕裝卸強(qiáng)度,改善裝卸條件。粉末狀、顆粒狀貨物采用箱、袋等包裝,裝卸時(shí)需要大量的人力,且裝卸時(shí)粉塵飛揚(yáng)或散發(fā)出異味,有礙裝卸工人的身體健康。而采用散裝運(yùn)輸,基本上實(shí)現(xiàn)機(jī)械化裝卸,大大減輕和改善了裝卸時(shí)的勞動(dòng)強(qiáng)度和環(huán)境條件；
5.降低運(yùn)輸成本。實(shí)行散裝運(yùn)輸便于貨物的裝卸、運(yùn)輸、貯存、加工等的全面機(jī)械化,從而節(jié)省了大量的人力、物力和財(cái)力，使其運(yùn)輸成本大大降低[1]。
大力發(fā)展使用散裝水泥，也有如下重要意義。
1.發(fā)展散裝水泥有利于節(jié)約資源，提高經(jīng)濟(jì)效益。
2002年我國(guó)生產(chǎn)袋裝水泥5.3108t，采用紙袋包裝，浪費(fèi)的包裝紙折合優(yōu)質(zhì)木材1 749萬m3，加上使用袋裝水泥5%的損失來計(jì)算，去年我國(guó)的直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)239億元；
2.發(fā)展散裝水泥有利于促進(jìn)和提高工程質(zhì)量。
散裝水泥在生產(chǎn)過程中嚴(yán)格控制水泥質(zhì)量，尤其是要求安定性100%合格，確保了水泥生產(chǎn)質(zhì)量；在運(yùn)輸過程中采用專用運(yùn)輸工具從生產(chǎn)廠（或中轉(zhuǎn)站）直接送用戶，流通渠道正規(guī)明確，杜絕摻假或以次充好，從而保證了質(zhì)量；在儲(chǔ)存過程中，散裝水泥在儲(chǔ)存罐達(dá)13個(gè)月不變質(zhì)，而袋裝水泥存放12個(gè)月后，強(qiáng)度降低30—50%，且易受潮、受濕，結(jié)塊變質(zhì)；在使用過程中，散裝水泥計(jì)量準(zhǔn)確，無損耗（袋裝水泥損耗率為5%）保證了水泥用量，更加保證了混凝土質(zhì)量和工程質(zhì)量；
3.發(fā)展散裝水泥有利于降低噪音污染，改善施工環(huán)境，提高勞動(dòng)效益。
袋裝水泥從水泥廠包裝到工地拆包使用，中間環(huán)節(jié)多，占用勞動(dòng)力多，勞動(dòng)生產(chǎn)效率低下。特別是現(xiàn)場(chǎng)攪拌，噪音污染嚴(yán)重，影響施工周圍環(huán)境。而發(fā)展散裝水泥，推廣預(yù)拌混凝土（商品混凝土），能有效提高效率，減輕工作強(qiáng)度，大大降低噪音污染，改善施工環(huán)境和工人勞動(dòng)條件，有利于健康；
4.發(fā)展散裝水泥有利于減少粉塵，改善大氣環(huán)境質(zhì)量和二氧化硫的排放。
水泥塵污染大氣的主要途徑主要有兩方面，一是在袋裝水泥運(yùn)輸過程中以及裝卸和儲(chǔ)存過程中產(chǎn)生的破損，一般破損率在5%。。二是袋裝水泥在拆袋攪拌時(shí)產(chǎn)生的粉塵，還有包裝物回收時(shí)產(chǎn)生的粉塵，都會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的污染。如果采用散裝水泥，從水泥廠內(nèi)裝運(yùn)開始，在運(yùn)輸、儲(chǔ)存、使用過程中全部在密閉狀況下進(jìn)行，同時(shí)配合預(yù)拌混凝土的推廣，可以大量減少甚至消除水泥粉塵排放，凈化空氣，減輕污染；
5.發(fā)展散裝水泥有利于維護(hù)生態(tài)平衡，具有顯著生態(tài)效益[2]。
發(fā)展散裝水泥，每年至少使這3.6104公頃森林被保護(hù)下來，約等于全國(guó)荒漠化面積減少21%。同時(shí)森林砍伐減少，有利于維護(hù)生態(tài)平衡，調(diào)節(jié)全球氣候，具有顯著的生態(tài)效益。
因此,開發(fā)應(yīng)用和發(fā)展散裝運(yùn)輸車輛,無論是從經(jīng)濟(jì)效益上,還是從社會(huì)效益上,都具有很重要的意義。
1.2 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展前景
1.2.1 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
隨著社會(huì)的進(jìn)步,汽車運(yùn)輸?shù)玫搅孙w速發(fā)展,其中,散裝運(yùn)輸和集裝箱運(yùn)輸是汽車運(yùn)輸發(fā)展的主要方向。歐美發(fā)達(dá)國(guó)家自20世紀(jì)30年代便開始研究和應(yīng)用散裝運(yùn)輸, 目前其散粒物資散裝運(yùn)輸約占80 %以上,散裝運(yùn)輸車技術(shù)也有很大的發(fā)展。我國(guó)散裝運(yùn)輸起步較晚,20世紀(jì)60年代末期第一輛散裝水泥車問世, 隨后相繼出現(xiàn)了各種型式的散裝水泥運(yùn)輸車、糧食散裝運(yùn)輸車、散裝電石粉運(yùn)輸車、散裝煤粉運(yùn)輸車等。目前,我國(guó)散裝運(yùn)輸?shù)乃竭€很低, 雖然20世紀(jì)70年代以來國(guó)內(nèi)一些科研部門和廠家在散裝運(yùn)輸車的研制方面,特別是對(duì)散裝水泥車的研究取得了可喜的成績(jī),但與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有很大差距。
目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的散裝水泥車主要有重力卸料式、機(jī)械卸料式和氣壓吹卸式等類型。
重力卸料式散裝水泥運(yùn)輸車是在自卸車的基礎(chǔ)上將車廂加頂蓋密封,使車廂與頂蓋形成一個(gè)密封的水泥罐。水泥由車廂頂部的裝料口注入罐內(nèi), 卸料時(shí)自卸機(jī)構(gòu)升起(傾斜角一般為45～50°) , 車廂內(nèi)的水泥便在自重的作用下, 從車廂后欄板下部卸出。重力卸料式水泥罐車的主要特點(diǎn)是:結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制造容易,使用與維修較方便，但該車卸料口很低,不能直接將水泥卸入較高的水泥庫內(nèi)。另外,該類車卸料時(shí)粉塵飛揚(yáng)程度很大,則水泥損耗較大。因此,該類散裝水泥罐車一般只適用于散裝批量較小的場(chǎng)合,這樣在無散裝水泥任務(wù)時(shí),可拆除其頂蓋,作為自卸車使用,從而提高其利用率。
機(jī)械卸料式散裝水泥運(yùn)輸車在水泥罐體內(nèi)底部裝有螺旋輸送機(jī)。螺旋輸送機(jī)一般由汽車動(dòng)力或外部動(dòng)力電源驅(qū)動(dòng)。這種水泥罐車可配以自卸機(jī)構(gòu), 卸料時(shí)將罐筒前部升起, 借助水泥的自重作用提高卸料速度。機(jī)械卸料式散裝水泥車的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、密封性好、操作方便,但其螺旋輸送機(jī)上升時(shí)阻力較大,消耗功率多,并且螺旋葉輪易損壞,需經(jīng)常進(jìn)行維修。另外,輸送機(jī)的輸送距離和速度都較小, 卸料口低, 不能直接將水泥輸送到較高的水泥庫中,且卸料時(shí)罐內(nèi)殘留水泥較多。因此,目前該類車已很少使用[3]。
氣壓吹卸式散裝水泥運(yùn)輸車是在容罐中通入壓縮氣體, 通過罐內(nèi)流化床特殊結(jié)構(gòu)及一定的流方向,使水泥松散并與氣體混合,使其“流態(tài)化”。打開出料口閥門時(shí),水泥混合氣體便從罐體輸送到水泥庫中。氣壓吹卸式散裝水泥罐車的壓縮空氣供氣方式有利用空壓機(jī)壓縮空氣吹卸、利用外接氣源吹卸和利用汽車排出的廢氣吹卸等幾種。國(guó)產(chǎn)水泥罐車以利用空壓機(jī)壓縮空氣吹卸的居多。氣壓吹卸式散裝水泥罐車克服了以上兩種車型的缺點(diǎn),可直接將水泥輸送到15～25m高的水泥庫中,并具有較高的卸料速度。因此,氣壓吹卸式水泥罐車是目前使用最廣的散裝水泥運(yùn)輸車。
1.2.2 散裝水泥運(yùn)輸車的發(fā)展前景
我國(guó)是發(fā)展中國(guó)家, 目前國(guó)內(nèi)散裝水泥運(yùn)輸水平還比較低,散裝水泥運(yùn)輸車的增長(zhǎng)速度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)趕不上水泥產(chǎn)量的增長(zhǎng)速度, 且我國(guó)是水泥生產(chǎn)大國(guó), 發(fā)展散裝水泥運(yùn)輸是必然的趨勢(shì)。因此,我國(guó)散裝水泥運(yùn)輸車的發(fā)展前景是廣闊的。未來幾年的發(fā)展方向有如下5點(diǎn)。
1.擴(kuò)大現(xiàn)有各種散裝水泥運(yùn)輸車的生產(chǎn)量, 以滿足國(guó)內(nèi)散裝水泥運(yùn)輸量的需要。這是水泥運(yùn)輸由袋裝向散裝發(fā)展的必要保證；
2.散裝水泥運(yùn)輸車向大噸位方向發(fā)展。目前,國(guó)內(nèi)許多廠家開發(fā)了大噸位的散裝水泥運(yùn)輸車, 提高了汽車單程運(yùn)輸量,從而提高了運(yùn)輸效率,降低了運(yùn)輸成本；
3.散裝水泥運(yùn)輸車向半掛型發(fā)展。半掛型散裝水泥運(yùn)輸車克服了單車裝載質(zhì)量低和全掛難控制、安全性差的缺點(diǎn), 可將水泥裝卸量提高到15t以上, 甚至可達(dá)40t左右, 有助于水泥運(yùn)輸效益的提高；
4.開發(fā)散裝水泥運(yùn)輸車的新產(chǎn)品, 使散裝水泥運(yùn)輸車向多品種、多樣化發(fā)展；
5.隨著對(duì)國(guó)外進(jìn)口散裝水泥車的研究,新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)將在散裝水泥運(yùn)輸車中得到應(yīng)用,并不斷向標(biāo)準(zhǔn)化和系列化方向發(fā)展[4]。
1.3 國(guó)外專用汽車產(chǎn)品的特點(diǎn)及其發(fā)展趨勢(shì)
1.3.1 國(guó)外專用汽車產(chǎn)品的特點(diǎn)
1.多品種、小批量是西方工業(yè)先進(jìn)國(guó)家組織專用汽車生產(chǎn)的一個(gè)主要特點(diǎn)。如英國(guó)約克公司能生產(chǎn)牲畜運(yùn)輸車、保溫車、冷藏車、自卸車、市政工程車、粉粒物料散裝車等品種。日本東急車輛制造株式會(huì)社是日本最大的專用車公司，專用車產(chǎn)品以掛車、罐車為主，其中粉粒物料運(yùn)輸車占有較大比例。此外該公司還生產(chǎn)廂式車、自卸車、高空作業(yè)車、消防車、環(huán)衛(wèi)車等品種；
2.廠家多、規(guī)模小是國(guó)外專用汽車生產(chǎn)行業(yè)的又一特點(diǎn)。例如英國(guó)專營(yíng)和兼營(yíng)專用汽車的廠家有600～700家，其中70%的工廠職工人數(shù)在 30人以下;根據(jù)美國(guó) 1981年有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，專用車廠有900多家，而職工不足20人的有 500多家。據(jù) 1988年資料，日本生產(chǎn)專用汽車的公司約有128家，工廠近200家；
3.零部件專業(yè)化生產(chǎn)。國(guó)外大部分專用汽車廠實(shí)質(zhì)是一個(gè)總裝廠。其產(chǎn)品按結(jié)構(gòu)分工或組織專業(yè)化協(xié)作生產(chǎn)，如副車架、罐體、懸架等，自卸車油缸、工程車輛的關(guān)鍵專用設(shè)備等均由各專業(yè)廠集中生產(chǎn)。
1.3.2 國(guó)外專用汽車產(chǎn)品的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)
歐洲的專用汽車主要是重型專用汽車，且絕大多數(shù)產(chǎn)品為不同規(guī)格尺寸和不同承載量的低貨臺(tái)貨車、掛車和半掛車，最多的是適宜運(yùn)輸建筑機(jī)械的最大總質(zhì)量為30t或40t的低貨臺(tái)貨車。國(guó)外專用汽車產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)，具有重型化、散裝水泥車的列車化、一車多用化、以及新材料、新技術(shù)和微電腦的應(yīng)用等特點(diǎn)，其中專用底盤專業(yè)化趨勢(shì)最為明顯。如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，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。
1.4 課題主要內(nèi)容
粉粒物料運(yùn)輸車是通過安裝在車上的空壓機(jī)排出壓縮氣體，通過罐體內(nèi)的流化床，使流化床上的粉粒物料流態(tài)化，經(jīng)輸送管道將罐體內(nèi)的粉粒物料輸送到一定距離和高度的粉倉內(nèi)。流態(tài)化就是壓縮氣體透過流化床，使流化床上的粉粒物料相互分離懸浮于空氣中，具有一般流體的特性。
由于粉粒物料的堆密度和安息角偏大，流化態(tài)性能差，若采用舉升式方案，除了后端封頭部位有小流化床外，罐體內(nèi)側(cè)無流化床，可節(jié)約鋼材1t左右，容積利用率大于99%，卸料速度和剩余率也較好，所以采用舉升式設(shè)計(jì)是國(guó)內(nèi)外的發(fā)展趨勢(shì)[5]。
參考我國(guó)現(xiàn)階段國(guó)情可見，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)及房地產(chǎn)建設(shè)發(fā)展迅猛，作為主要建材之一的水泥需求量巨大，在國(guó)家大力推行節(jié)能減排的政策指導(dǎo)下，散裝水泥運(yùn)輸車具有廣大的市場(chǎng)前景和可觀的收益回報(bào)，因此本文只對(duì)氣卸散裝水泥運(yùn)輸罐車進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)。
具體設(shè)計(jì)包括以下內(nèi)容。
1.RL5250GSN舉升式氣卸粉罐運(yùn)輸車總體設(shè)計(jì)。
2.RL5250GSN舉升式氣卸粉罐運(yùn)輸車底盤的選擇。
3.對(duì)RL5250GSN舉升式氣卸粉罐運(yùn)輸車進(jìn)行總體結(jié)構(gòu)布置。
4.RL5250GSN舉升式氣卸粉罐運(yùn)輸車詳細(xì)設(shè)計(jì)。
5.RL5250GSN舉升式氣卸粉罐運(yùn)輸車整車性能分析。
第2章 設(shè)計(jì)要求及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)
2.1 設(shè)計(jì)要求
2.1.1 舉升式氣卸粉罐運(yùn)輸車的設(shè)計(jì)特點(diǎn)及要求
專用汽車具有品種多、批量小的顯著特點(diǎn)，只有不斷開發(fā)新產(chǎn)品，深入調(diào)查研究，了解用戶對(duì)專用汽車新產(chǎn)品的性能要求、使用要求和需求量，才能使專用汽車制造企業(yè)在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中掌握主動(dòng)權(quán)。因此在專用汽車設(shè)計(jì)中，除了具備基本型汽車的性能要求外，還要裝有專用設(shè)備，以滿足相應(yīng)的專用功能。因此，專用汽車設(shè)計(jì)應(yīng)該具備以下特點(diǎn)和要求：
1.專用汽車設(shè)計(jì)多選用定型的基本型汽車底盤進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)。這首先就需要了解國(guó)內(nèi)外汽車產(chǎn)品，特別是貨車產(chǎn)品的生產(chǎn)情況、底盤規(guī)格、供貨渠道、銷售價(jià)格及相關(guān)資料等。然后根據(jù)所設(shè)計(jì)的專用汽車的功能和性能指標(biāo)要求，在功率匹配、動(dòng)力輸出、傳動(dòng)方式、外形尺寸、軸載質(zhì)量、購置成本等方面進(jìn)行分析比較，優(yōu)選出一種好的專用汽車的前提。
對(duì)于不能直接采用二類底盤或三類底盤進(jìn)行改裝的專用汽車，也應(yīng)盡量選用定型的汽車總成和部件進(jìn)行設(shè)計(jì)，以縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，提高產(chǎn)品的可靠性。
2.專用汽車設(shè)計(jì)的主要工作是總體布置和專用工作裝置匹配。設(shè)計(jì)時(shí)既要保證專用功能滿足其性能要求，也要考慮汽車底盤的基本性能不受到影響。在必要時(shí)，可適當(dāng)降低汽車底盤的某些性能指標(biāo)，以滿足實(shí)現(xiàn)某些專用工作裝置性能的要求。
3.針對(duì)專用汽車品種多、批量少的生產(chǎn)特點(diǎn)，專用汽車設(shè)計(jì)應(yīng)考慮產(chǎn)品的系列化，以便根據(jù)不同用戶的需要而能很快地進(jìn)行產(chǎn)品變形。對(duì)專用汽車零部件的設(shè)計(jì)，應(yīng)按“三化”的要求進(jìn)行，最大限度地選用標(biāo)準(zhǔn)件，或選用已經(jīng)定型產(chǎn)品的零部件，盡量減少自制件。
4.對(duì)專用汽車自制件的設(shè)計(jì)，應(yīng)遵循單件或小批量的生產(chǎn)特點(diǎn)，要更多考慮通用設(shè)備加工的可能性。
5.對(duì)專用汽車工作裝置中的某些核心部件和總成，如各種水泵、油泵、氣泵、空壓機(jī)及各種閥等，要從專業(yè)生產(chǎn)廠家中優(yōu)選。因?yàn)閷Ｓ闷噷ｍ?xiàng)作業(yè)性能的好壞，主要決定于這些部件的性能和可靠性。
6.在普通汽車底盤上改裝的專用汽車，底盤受載情況可能與原設(shè)計(jì)不同，因此要對(duì)一些重要的總成結(jié)構(gòu)件進(jìn)行強(qiáng)度校核。
7.專用汽車設(shè)計(jì)應(yīng)滿足有關(guān)機(jī)動(dòng)車輛公路交通安全法規(guī)的要求。對(duì)于某些特殊車輛，如重型半掛車、油田修井車、機(jī)場(chǎng)寬體客車等，應(yīng)作為特定作業(yè)環(huán)境的特種車輛來處理。
8.某些專用汽車可能會(huì)在很惡劣的環(huán)境下工作，其使用條件復(fù)雜，要了解和掌握國(guó)家及行業(yè)相應(yīng)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，使專用汽車有良好的適應(yīng)性，工作可靠，必要時(shí)設(shè)置安全裝置。
9.在完成一種新型專用汽車全部設(shè)計(jì)的過程中，必須考慮專用汽車的藝術(shù)造型和產(chǎn)品功能的緊密結(jié)合。一個(gè)成功的造型設(shè)計(jì)，應(yīng)該使專用汽車具有新穎美觀的外形、良好的空氣動(dòng)力學(xué)性能、各部分的布置符合人機(jī)工程學(xué)的要求并適合于多種變型的結(jié)構(gòu)和零部件分塊。車身及其覆蓋件應(yīng)具有良好的沖壓工藝性和焊接裝配工藝性、合理的零部件形狀和較高的材料利用率。隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，人們對(duì)汽車的外觀、舒適性、功能的完備性等要求都在不斷地提高。由此可見，造型設(shè)計(jì)在專用汽車的開發(fā)過程中的重要性。
綜上所述，專用汽車的設(shè)計(jì)有其自身的特點(diǎn)和要求，既要滿足汽車設(shè)計(jì)的一般要求，同時(shí)又要獲得好的專用性能。這就要求專用汽車設(shè)計(jì)人員，既要具備汽車設(shè)計(jì)的知識(shí)和能力，同時(shí)也要掌握專用汽車各種不同工作裝置的原理與設(shè)計(jì)計(jì)算，做到汽車和專用工作裝置合理匹配，構(gòu)成一個(gè)協(xié)調(diào)的整體，使汽車的基本性能和專用功能都得到充分發(fā)揮。
2.2 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)
2.2.1 整車的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)
1.散裝水泥車外廓尺寸應(yīng)符合GB1589的規(guī)定。
當(dāng)汽車或汽車列車處于滿載狀態(tài)、外后視鏡底邊離地高度小于1800mm時(shí)，其單側(cè)外伸量不得超出汽車或汽車列車最大寬度處200mm。外后視鏡底邊離地高度大于或等于1800mm時(shí)，其單側(cè)外伸量不得超出汽車或汽車列車最大寬度處250mm。汽車和汽車列車必須能在同一個(gè)車輛通道圓內(nèi)通過，車輛通道圓的外圓直徑D1為25.00m，車輛通道圓的內(nèi)圓直徑D2為10.60m。汽車和汽車列車由直線行駛過渡到上述圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，任何部分超出直線行駛時(shí)的車輛外側(cè)面垂直面的值(車輛外擺值)T 不得大于0.80m，表2.1為相關(guān)汽車的標(biāo)準(zhǔn)。
2.焊縫應(yīng)無裂紋、焊坑、焊穿、焊渣、漏焊等，所有焊接件的焊接質(zhì)量應(yīng)符合JB/T 5943的要求。
焊接前須將距焊縫邊緣一定范圍內(nèi)（手工焊不小于10mm，埋弧焊不小于20mm）焊接結(jié)構(gòu)表面上的鐵銹、油、油漆、塵土等污物除凈，并須去除潮濕。焊縫形狀偏差和外部缺陷應(yīng)符合下表2.2規(guī)定。
表2.1 汽車、掛車及汽車列車外廓尺寸的最大限值 單位為mm
車輛類型
車長(zhǎng)
車寬
車高
汽車
三輪汽車
4 600
1 600
2 000
貨車及半掛牽引車
最高設(shè)計(jì)車速小于70km/h的四輪貨車
6 000
2 000
2 500
二軸
最大設(shè)計(jì)總質(zhì)量≤3 500kg
6 000
2 500
4 000
最大設(shè)計(jì)總質(zhì)量>3 500kg，且≤8 000kg
7 000
最大設(shè)計(jì)總質(zhì)量>8 000kg,
且≤12 000kg
8 000
最大設(shè)計(jì)總質(zhì)量>12 000kg
9 000
三軸
最大設(shè)計(jì)總質(zhì)量≤20 000kg
11 000
最大設(shè)計(jì)總質(zhì)量>20 000kg
12 000
四軸
12 000
2 500
4 000
乘用車及客車
乘用車及二軸客車
12 000
三軸客車
13 700
單鉸接客車
18 000
掛車
半掛車
一軸
8 600
2 500
4 000
二軸
10 000
三軸
13 000
中置軸(旅居)掛車
8 000
其他掛車
最大設(shè)計(jì)總質(zhì)量≤10 000kg
7 000
最大設(shè)計(jì)總質(zhì)量 >10 000kg
8 000
汽車列車
鉸接列車
16 500
2 500
4 000
貨車列車
20 000
表2.2焊縫形狀標(biāo)準(zhǔn)
2.2.2 卸料能力的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)
在垂直高度15m，水平距離5m，工作壓力為0.2MPa的條件下，平均卸料速度不小于1.2t/min,剩余率不大于0.3%。圖2.1表示為粉罐汽車卸料性能測(cè)試狀態(tài)。
1-粉罐汽車 2-卸料水平管 3-卸料垂直管 4-接收塔
圖2.1粉罐汽車卸料性能測(cè)試狀態(tài)
2.2.3罐體的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)
罐體內(nèi)外表面不允許有裂紋，不允許有明顯凹凸不平和劃痕。罐體容積利用率E應(yīng)大于或等于80%，罐體在0.3MPa的工作壓力下持續(xù)5min，不得損壞或發(fā)生永久變形。罐體進(jìn)料口蓋應(yīng)密封可靠，鎖止安全，開啟和關(guān)閉靈活；進(jìn)料口直徑應(yīng)不小于450mm。散裝水泥車應(yīng)設(shè)置通向罐體進(jìn)料口的梯子，在進(jìn)料口附近應(yīng)設(shè)置工作平臺(tái)，工作平臺(tái)應(yīng)防滑或安裝防滑板。
2.2.4氣路系統(tǒng)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)
進(jìn)入罐體的壓縮空氣應(yīng)無水、無油?？諌簷C(jī)在額定負(fù)荷下，工作時(shí)的噪音不大于90dB(A),排氣溫度不大于200C，在額定負(fù)荷下連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)60min后，應(yīng)能正常工作。安全閥應(yīng)能防水或安裝防水罩，并調(diào)試合格后方可裝車。
2.2.5取力傳動(dòng)系統(tǒng)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)
取力傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)工作平穩(wěn)、可靠、操縱方便，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)60min后無異常響聲，無不正常升溫及過熱現(xiàn)象。其速比應(yīng)滿足空壓機(jī)和油泵在額定轉(zhuǎn)速時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)處于最佳經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)。取力器傳動(dòng)齒輪的嚙合與分離應(yīng)操縱靈活，運(yùn)轉(zhuǎn)正常，不允許有異常噪聲和卡滯現(xiàn)象。液壓舉升式散裝水泥車的液壓系統(tǒng)在額定載荷下舉升3000次的可靠性，舉升時(shí)間、下降時(shí)間、最大舉升角和泄漏量等應(yīng)符合QC/T222中相關(guān)規(guī)定。
車廂空載舉升到最大舉升角的時(shí)間應(yīng)符合表1的規(guī)定：
表1 罐體舉升時(shí)間
罐體內(nèi)部長(zhǎng)度L，m
舉升時(shí)間，s
L 4.8
20
4.8
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