【文章內(nèi)容簡介】 罐體外焊縫的焊接卻嚴(yán)重的制約著生產(chǎn)效率，并降低了整車的外觀效果。 在專用汽車的設(shè)計(jì)中，許多工作是變形產(chǎn)品和系列化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，若采用傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)不僅工作繁復(fù)而且易出差錯(cuò)，而使用現(xiàn)在通用的各種三維制圖軟件進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)，往往可以達(dá)到事半功倍的效果 在南方氣候潮濕的季節(jié)里，粉料物料運(yùn)輸車內(nèi)粉粒物料在運(yùn)輸中受潮結(jié)塊常有發(fā)生。粉粒物料一般在三種狀況下容易受潮：一是通過散裝水泥船長距離運(yùn)輸?shù)乃?，因?yàn)榇搶俜侨萜魇矫芊夤蓿芊庑圆?，在船靠岸后水泥通過吸送式管道輸送到由進(jìn)料口裝入受潮的 水泥沒有無法進(jìn)料的問題，但運(yùn)到目的地出料就成問題了，整個(gè)過程經(jīng)過了水泥廠到水泥船再到水泥運(yùn)輸車，多增加的一道輸送環(huán)節(jié)，就加大了受潮結(jié)塊的機(jī)會(huì)；二是運(yùn)送到火力發(fā)電廠的部分吸水粉煤灰易遇潮結(jié)塊；三是運(yùn)輸過程中出現(xiàn)的意外狀況，如下雨時(shí)罐蓋沒有壓緊而有雨水滲入等。結(jié)塊大到一定程度，會(huì)有部分散裝落在流化床和兩封頭附近，更多的是聚集到最底部的出料口附近。容易造成出料管道堵塞，而影響正常出料。此處所說的結(jié)塊大部分是粉料的軟結(jié)塊團(tuán)，并沒有到班結(jié)的地步，整個(gè)流化床尚能正常工作。 隨著國內(nèi)石油工業(yè)的蓬勃發(fā)展，各大油田基礎(chǔ)建設(shè)項(xiàng) 目日益增多，對(duì)水泥、礦粉、堿、白灰、石粉等粉狀和粉狀物料的裝載、運(yùn)輸和卸載生產(chǎn)運(yùn)輸任務(wù)十分繁重。然而油田常用粉粒物料運(yùn)輸車存在卸料不凈、運(yùn)輸效率低等諸多問題。因此，迫切需要一種結(jié)構(gòu)合理、技術(shù)先進(jìn)、工作可口的粉粒物料運(yùn)輸車。承德石油高等科學(xué)科研人員與唐山專用汽車公司于 2020 年合作研發(fā)了新型粉粒物料運(yùn)輸車。該車采用密封的罐體結(jié)構(gòu)，大大降低了粉塵對(duì)環(huán)境的污染，并對(duì)粉狀和粉狀物料具有較好的吹卸效果，在石油行業(yè)具有良好的推廣應(yīng)用前景。 在工程實(shí)際中，許多物理模型受到的載荷往往不知一種，有時(shí)十分復(fù)雜。利用工程仿真軟件 對(duì)模型分析計(jì)算，如何將復(fù)雜載荷簡化處理，提高正確的載荷模型，使其接近實(shí)際情況，就顯得極其重要。因此，載荷施加的正確與否，將直接影響著計(jì)算結(jié)果的成敗。利用有限元分析軟件 ANSYS 對(duì)散裝水泥運(yùn)輸車進(jìn)行分析設(shè)計(jì)，也是如此。 3 隨著我國對(duì)基礎(chǔ)建設(shè)投入的不斷加大，水泥作為基礎(chǔ)建設(shè)的重要物資，需求量越來越大。市場(chǎng)對(duì)散裝水泥運(yùn)輸車的需求也越來越大。早在上世紀(jì) 60 年代，我國就開始了散裝水泥運(yùn)輸車的開發(fā)研究工作。經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，已經(jīng)開發(fā)出多品種、多樣式的散裝散裝水泥車。新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)也不斷得以應(yīng)用，大噸位的半掛式散裝車型將成為今后發(fā)展的主要趨勢(shì)。 隨著計(jì)算機(jī)輔助工程融入汽車設(shè)計(jì)過程的進(jìn)程加快，有限元在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段對(duì)模型進(jìn)行靜態(tài)分析，有限元法是一種數(shù)值計(jì)算近似方法，以位移法為基礎(chǔ)，采用離散化思想，計(jì)算出哥哥單元的位移和應(yīng)力。 半掛式散裝水泥運(yùn)輸車主要由車架和罐體兩大不凡組成，兩者通常是焊接在一起的。罐體由圓柱筒、過度錐筒、原封頭、滑料板、隔倉板等組成。由于幾何結(jié)構(gòu)上的復(fù)雜性，正確施加水泥載荷成為問題的關(guān)鍵。然而大量有關(guān) ANSYS 分析的書籍和用ANSYS 對(duì)散裝裝物料運(yùn)輸車進(jìn)行有限元分析的文獻(xiàn)并未給出類似載荷的施加方法。 鑒于此就很 有必要提出一種載荷模型和載荷施加方法，以期在工程設(shè)計(jì)中處理類似載荷時(shí)具有指導(dǎo)意義和參考價(jià)值。 隨著市場(chǎng)對(duì)粉粒物料運(yùn)輸車需求量的增長，客戶對(duì)產(chǎn)品性能要求的多元化是改裝車行業(yè)需要面對(duì)的重要問題。粉粒物料運(yùn)輸車罐體容積的不同要求是設(shè)計(jì)工作中最常見、最繁瑣的一部分。罐體容積的改變主要通過改變罐體錐段及斜圓柱尺寸來實(shí)現(xiàn)。罐體錐段、斜圓柱下料尺寸的精準(zhǔn)程度直接影響產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量及外觀。錐段、斜圓柱下料樣板的制作水平?jīng)Q定了下料尺寸誤差的可控性。 2020 年，商務(wù)部、公安部、建設(shè)部、交通部聯(lián)合發(fā)布了（有關(guān)限期禁止在城市城區(qū) 現(xiàn)場(chǎng)攪拌混凝土的通知），確定了 124 個(gè)禁止現(xiàn)場(chǎng)攪拌的城市， 2020 年國家七部局又出臺(tái)了（散裝水泥管理辦法）。兩個(gè)文件帶來的結(jié)果是，我國粉粒物料原書車輛產(chǎn)銷連續(xù)幾年快速增長。 粉粒物料運(yùn)輸車適用于粉煤灰、水泥、石灰粉、礦石粉、顆粒堿等顆粒直徑不大于 粉粒干燥物料的散裝運(yùn)輸。主要供水泥廠、水泥倉庫和大型建筑工地使用，可以節(jié)約大量包裝材料和裝卸勞動(dòng)。 相較于普通運(yùn)輸車輛，罐式車的技術(shù)含量更高，并且只有罐式半掛車公告內(nèi)企業(yè)能夠生產(chǎn)此類車，而在罐式車中，粉粒物料運(yùn)輸車占了很大一把分比例。 客戶在選擇粉粒物料運(yùn) 輸車時(shí)，最重要的要素就是罐體的容積。需要大容積的可以選擇兩個(gè)倉，可以達(dá)到三四十立方。 其次，要看公告。因?yàn)楣奘杰囋诩夹g(shù)性能和安全性能等方面比普通的貨物運(yùn)輸車輛要高很多，所以必須有國家公共才能購買。目前在梁山，很多企業(yè)都沒有公告。所 4 以客戶在選購車輛時(shí)一定要查清楚這家企業(yè)的公告資源。 最后是質(zhì)量。如果客戶需要大容積的粉粒物料運(yùn)輸車，罐體可能有兩個(gè)艙之間開裂，容積內(nèi)的粉塵會(huì)溢出來。 國內(nèi)罐式汽車的市場(chǎng)現(xiàn)狀分析： ：罐式汽車包括低溫液體運(yùn)輸車、粉粒物料運(yùn)輸車、粉粒食品運(yùn)輸車、化工液體運(yùn)輸車 、混凝土攪拌運(yùn)輸車、瀝青運(yùn)輸車、散裝水泥車、液化氣體運(yùn)輸車、運(yùn)油車等。常見的有油罐式汽車、散裝物罐式汽車等。 從我國罐式汽車產(chǎn)銷狀態(tài)看，罐式汽車具有較好的市場(chǎng)發(fā)展環(huán)境和發(fā)展勢(shì)頭。目前我國罐式汽車市場(chǎng)年需求在 4 萬輛以上，其中油料運(yùn)輸、建筑工程和水泥運(yùn)輸、化工產(chǎn)品運(yùn)輸在我國發(fā)展在我國發(fā)展勢(shì)態(tài)較好。 從 2020 年至 2020 年全國罐式汽車產(chǎn)銷看， 2020 年到 2020 年產(chǎn)銷幅較大，分別為 44%和 46%， 2020 到 2020 年增幅較為平穩(wěn)。 2．罐式汽車發(fā)展的機(jī)遇與方向：宏觀經(jīng)濟(jì)環(huán)境拉動(dòng)著市場(chǎng)需求，為我國物流運(yùn)輸汽車的發(fā) 展提供了新的機(jī)遇。 罐式汽車的發(fā)展方向是：發(fā)揮我國現(xiàn)有在大噸位罐式汽車設(shè)計(jì)和加工的優(yōu)勢(shì)，對(duì)原有產(chǎn)品進(jìn)行性能優(yōu)化，鞏固市場(chǎng)占有率，繼續(xù)保持也太視頻運(yùn)輸車的生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)，大力推進(jìn)油罐式汽車產(chǎn)品的市場(chǎng)開拓。在液化石油氣罐式汽車的基礎(chǔ)上，想起他介質(zhì)罐式汽車產(chǎn)品拓展，特別是低溫系列液氮、液氬、液氧等氣體運(yùn)輸車。罐式汽車主要發(fā)展壓力和常壓兩大系列。一是壓力罐式汽車在現(xiàn)有的液化石油氣，丙烯、苯酚、環(huán)氧乙烷運(yùn)輸車的基礎(chǔ)上，想低溫、超高壓、高附加值的方向發(fā)展。加快開發(fā)如：液氨、二硫化碳、液氧、液氬等低溫介質(zhì)、天然氣等超高壓介質(zhì)的 液態(tài)低溫高壓運(yùn)輸車。二是常壓罐式汽車在現(xiàn)有的加運(yùn)油車、液態(tài)食品運(yùn)輸車、灑水車、吸污車、散裝物料運(yùn)輸車、散裝水泥運(yùn)輸車等產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)向有色金屬方向發(fā)展，積極貫徹和實(shí)施差您輕量化的設(shè)計(jì)、制定理念。有效抑制罐式汽車的產(chǎn)能過剩，優(yōu)化罐式汽車的使用環(huán)境。 二 .選題目的和意義 :本課題的選擇充分考慮了研究課題對(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 專用汽車系列產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，多數(shù)是在定型產(chǎn)品 結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，變化其統(tǒng)計(jì)即主要是相應(yīng)的罐體錐段的長寬尺寸，就可設(shè)計(jì)出衍生的并行產(chǎn)品。為適應(yīng)市場(chǎng)變化，滿足客戶需要，提高衍生變形產(chǎn)品的設(shè)計(jì)效率，從而更好地提升產(chǎn)品的質(zhì)量，需要一種簡易邊界的應(yīng)用軟件，而采用 Eccel軟件中的函數(shù)計(jì)算功能即可得以實(shí)現(xiàn)。 5 技術(shù)路線圖 圖 技術(shù)路線圖 發(fā)展粉料散裝運(yùn)輸車具有節(jié)約資源，保護(hù)環(huán)境和減輕勞動(dòng)強(qiáng)度等諸多優(yōu)點(diǎn)。但對(duì)于 顆粒粗、比重大、含水量高、流態(tài)化性能差的粉料。用普通臥式粉料運(yùn)輸車就無法達(dá)到預(yù)期目的，如石灰粉、鐵粉等就必須用舉升式粉料運(yùn)輸車才能完成裝、運(yùn)、卸任務(wù)。舉升式粉料運(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)將罐體前段升起，與地面沒有一定夾角，在運(yùn)用氣力輸送方式有效的將罐內(nèi)粉料排除。正是這種舉升功能使得罐體結(jié)構(gòu)簡化，大大提升罐體的有效裝載容積和對(duì)介質(zhì)的適應(yīng)性，最大限度地發(fā)掘粉料運(yùn)輸車的運(yùn)輸潛力。 調(diào)研和收集資料 選擇二類汽車底盤 進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器、變速箱、傳動(dòng)軸、驅(qū)動(dòng)橋以及車輪的選型 進(jìn)行汽車動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性校核 進(jìn)行罐體結(jié)構(gòu)、流化床、取力器及傳動(dòng)系統(tǒng)、送料系統(tǒng)、罐體與底盤連接結(jié)構(gòu)等的設(shè)計(jì)與校核 繪制 CAD 零件圖、裝配圖 完成設(shè)計(jì)說明書 進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器、變速箱、傳動(dòng)軸、驅(qū)動(dòng)橋以及車輪的校核 不合理 6 通過此次作業(yè)，可使我對(duì)專用車的改裝有更好的了解，也對(duì)各種汽車在不同用途時(shí)的改裝有了更好的掌握，在以后 的工作中可以更好的完成有關(guān)專用車的改裝，維修等。 本課題研究的主要內(nèi)容與技術(shù)路線 設(shè)計(jì)主要內(nèi)容及分析、校核： 進(jìn)行底盤的選擇； 根據(jù)設(shè)計(jì)總成進(jìn)行汽車動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性校核，實(shí)現(xiàn)整車的優(yōu)化匹配； 進(jìn)行罐體結(jié)構(gòu)、流化床、硫化和送料動(dòng)力系統(tǒng)、送料系統(tǒng)、罐體與底盤連接結(jié)構(gòu)等的設(shè)計(jì)與校核； 繪制設(shè)計(jì)車輛的總圖和上述部分的結(jié)構(gòu)裝配圖、零件圖。 本課題研究的主要技術(shù)路線如圖 所示。 7 第 2 章 總體方案的選擇 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，也可以分隔兩個(gè)倉。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)簡單，容積效率高，適用范圍廣，常用來裝運(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 所示。 圖 雙錐內(nèi)傾臥式粉罐結(jié)構(gòu)圖 空氣壓縮機(jī)的選擇 散裝水泥運(yùn)輸車使用的空氣壓縮機(jī)應(yīng)滿足下列要求 : （ 1）具有的流量和壓力與罐體的容積相適應(yīng)； （ 2）在空氣壓縮機(jī)的壓力 流量特性曲線圖上，當(dāng)壓力變化時(shí)，流量變化應(yīng)很小； 8 （ 3）在空氣壓力不變的情況下應(yīng)有穩(wěn)定的空氣流量； （ 4）排出的壓縮空氣應(yīng)無油、無水、無雜質(zhì)； （ 5）體積小，質(zhì)量輕，便于安裝，能連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn) 1h，工作可靠，使用壽命長，維修方便等 常用的空氣壓縮機(jī)有回轉(zhuǎn)滑片式和擺桿式兩種。擺桿式空氣壓縮機(jī)相比回轉(zhuǎn) 擺桿 式空氣壓縮機(jī)具有體積小、排量大、排出氣體潔凈無油的優(yōu)點(diǎn)，遂本設(shè)計(jì)產(chǎn)品采用擺桿式空壓機(jī)。 根據(jù)以上要求，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際并參考市場(chǎng)同類產(chǎn)品，選擇由青島鎮(zhèn)興泰克機(jī)械有限公司生產(chǎn)的 VS 23010 型空氣壓縮機(jī)。 無潤滑擺動(dòng)式空氣壓縮機(jī)屬容積式回轉(zhuǎn)類的一種。根據(jù)四連桿的曲柄連桿機(jī)構(gòu)原理，通過驅(qū)動(dòng)軸（輪）帶動(dòng)曲柄旋轉(zhuǎn)，使轉(zhuǎn)子作90 度往復(fù)擺動(dòng)，周期性改變汽缸內(nèi)工作容積，從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)吸氣、壓縮、排氣，汽缸中四個(gè)工作腔利用密封條互相密封，缸中運(yùn)動(dòng)件接觸面間潤滑由密封條自身潤滑，不用加油，排出的壓縮空氣純潔無油，對(duì)粉料無污 染；并且該機(jī)結(jié)構(gòu)獨(dú)特，性能可靠，具有體積小、重量輕、耗能低、振動(dòng)小、排氣量大、維修方便等特點(diǎn)。因此，非常適合用做氣卸裝置的氣源。其技術(shù)參數(shù)如表 所示。 表 VS 23010型空壓機(jī)參數(shù) 排氣量 m3 /min 10 公稱排氣壓力 MPa 軸功率 kw ? 最高轉(zhuǎn)速 r/min 900 連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間 min ? 60 吸氣溫度 ? C ? 40 排氣溫度 ?C ? 200 潤滑油溫度 ? C ? 70 機(jī)器重量 kg 199 卸料裝置的選擇 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。 9 （ 2） 下排式出料裝置具有結(jié)構(gòu)簡單，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。 取力器的布置 除了少量專用汽車的工作裝置因考慮工作可靠和特殊的要求而配備專門動(dòng)力驅(qū)動(dòng)外（例如部分冷藏汽車的機(jī)械制冷系統(tǒng)），絕 大多數(shù)專用汽車上的專用設(shè)備都是以汽車底盤自身的發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力源，經(jīng)過取力器，用來驅(qū)動(dòng)齒輪液壓泵、真空泵、柱塞泵、輕質(zhì)油液壓泵、自吸液壓泵、水泵、空氣壓縮機(jī)等，從而為自卸車等諸多專用汽車配套使用。 根據(jù)取力器相對(duì)汽車底盤變速器的位置，取力器的取力方式可分為前置、中置和后置三種基本型式。本設(shè)計(jì)選用中置式的變速器側(cè)蓋取力。 由于在設(shè)計(jì)變速器時(shí)已考慮了動(dòng)