【文章內容簡介】 罐體外焊縫的焊接卻嚴重的制約著生產(chǎn)效率，并降低了整車的外觀效果。 在專用汽車的設計中，許多工作是變形產(chǎn)品和系列化產(chǎn)品的設計，若采用傳統(tǒng)的二維設計不僅工作繁復而且易出差錯，而使用現(xiàn)在通用的各種三維制圖軟件進行參數(shù)化設計，往往可以達到事半功倍的效果 在南方氣候潮濕的季節(jié)里，粉料物料運輸車內粉粒物料在運輸中受潮結塊常有發(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輸?shù)乃啵驗榇搶俜侨萜魇矫芊夤?，密封性差，在船靠岸后水泥通過吸送式管道輸送到由進料口裝入受潮的 水泥沒有無法進料的問題，但運到目的地出料就成問題了，整個過程經(jīng)過了水泥廠到水泥船再到水泥運輸車，多增加的一道輸送環(huán)節(jié)，就加大了受潮結塊的機會；二是運送到火力發(fā)電廠的部分吸水粉煤灰易遇潮結塊；三是運輸過程中出現(xiàn)的意外狀況，如下雨時罐蓋沒有壓緊而有雨水滲入等。結塊大到一定程度，會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。此處所說的結塊大部分是粉料的軟結塊團，并沒有到班結的地步，整個流化床尚能正常工作。 隨著國內石油工業(yè)的蓬勃發(fā)展，各大油田基礎建設項 目日益增多，對水泥、礦粉、堿、白灰、石粉等粉狀和粉狀物料的裝載、運輸和卸載生產(chǎn)運輸任務十分繁重。然而油田常用粉粒物料運輸車存在卸料不凈、運輸效率低等諸多問題。因此，迫切需要一種結構合理、技術先進、工作可口的粉粒物料運輸車。承德石油高等科學科研人員與唐山專用汽車公司于 2020 年合作研發(fā)了新型粉粒物料運輸車。該車采用密封的罐體結構，大大降低了粉塵對環(huán)境的污染，并對粉狀和粉狀物料具有較好的吹卸效果，在石油行業(yè)具有良好的推廣應用前景。 在工程實際中，許多物理模型受到的載荷往往不知一種，有時十分復雜。利用工程仿真軟件 對模型分析計算，如何將復雜載荷簡化處理，提高正確的載荷模型，使其接近實際情況，就顯得極其重要。因此，載荷施加的正確與否，將直接影響著計算結果的成敗。利用有限元分析軟件 ANSYS 對散裝水泥運輸車進行分析設計，也是如此。 3 隨著我國對基礎建設投入的不斷加大，水泥作為基礎建設的重要物資，需求量越來越大。市場對散裝水泥運輸車的需求也越來越大。早在上世紀 60 年代，我國就開始了散裝水泥運輸車的開發(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。新結構、新技術也不斷得以應用，大噸位的半掛式散裝車型將成為今后發(fā)展的主要趨勢。 隨著計算機輔助工程融入汽車設計過程的進程加快，有限元在產(chǎn)品設計階段對模型進行靜態(tài)分析，有限元法是一種數(shù)值計算近似方法，以位移法為基礎，采用離散化思想，計算出哥哥單元的位移和應力。 半掛式散裝水泥運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。由于幾何結構上的復雜性，正確施加水泥載荷成為問題的關鍵。然而大量有關 ANSYS 分析的書籍和用ANSYS 對散裝裝物料運輸車進行有限元分析的文獻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，以期在工程設計中處理類似載荷時具有指導意義和參考價值。 隨著市場對粉粒物料運輸車需求量的增長，客戶對產(chǎn)品性能要求的多元化是改裝車行業(yè)需要面對的重要問題。粉粒物料運輸車罐體容積的不同要求是設計工作中最常見、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現(xiàn)。罐體錐段、斜圓柱下料尺寸的精準程度直接影響產(chǎn)品的內在質量及外觀。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，商務部、公安部、建設部、交通部聯(lián)合發(fā)布了（有關限期禁止在城市城區(qū) 現(xiàn)場攪拌混凝土的通知），確定了 124 個禁止現(xiàn)場攪拌的城市， 2020 年國家七部局又出臺了（散裝水泥管理辦法）。兩個文件帶來的結果是，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。 相較于普通運輸車輛，罐式車的技術含量更高，并且只有罐式半掛車公告內企業(yè)能夠生產(chǎn)此類車，而在罐式車中，粉粒物料運輸車占了很大一把分比例。 客戶在選擇粉粒物料運 輸車時，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倉，可以達到三四十立方。 其次，要看公告。因為罐式車在技術性能和安全性能等方面比普通的貨物運輸車輛要高很多，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一定要查清楚這家企業(yè)的公告資源。 最后是質量。如果客戶需要大容積的粉粒物料運輸車，罐體可能有兩個艙之間開裂，容積內的粉塵會溢出來。 國內罐式汽車的市場現(xiàn)狀分析： ：罐式汽車包括低溫液體運輸車、粉粒物料運輸車、粉粒食品運輸車、化工液體運輸車 、混凝土攪拌運輸車、瀝青運輸車、散裝水泥車、液化氣體運輸車、運油車等。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發(fā)展環(huán)境和發(fā)展勢頭。目前我國罐式汽車市場年需求在 4 萬輛以上，其中油料運輸、建筑工程和水泥運輸、化工產(chǎn)品運輸在我國發(fā)展在我國發(fā)展勢態(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)展的機遇與方向：宏觀經(jīng)濟環(huán)境拉動著市場需求，為我國物流運輸汽車的發(fā) 展提供了新的機遇。 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計和加工的優(yōu)勢，對原有產(chǎn)品進行性能優(yōu)化，鞏固市場占有率，繼續(xù)保持也太視頻運輸車的生產(chǎn)優(yōu)勢，大力推進油罐式汽車產(chǎn)品的市場開拓。在液化石油氣罐式汽車的基礎上，想起他介質罐式汽車產(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)氧乙烷運輸車的基礎上，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、天然氣等超高壓介質的 液態(tài)低溫高壓運輸車。二是常壓罐式汽車在現(xiàn)有的加運油車、液態(tài)食品運輸車、灑水車、吸污車、散裝物料運輸車、散裝水泥運輸車等產(chǎn)品的基礎上，重點向有色金屬方向發(fā)展，積極貫徹和實施差您輕量化的設計、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汽車車輛工程專業(yè)學生學習和工作的指導作用，對本課題的研究能夠使學生了解專用汽車改裝設計方法，通過本課題的研究學生可以完成理論課程的實踐總結，獲得一定的工程設計工作方法 專用汽車系列產(chǎn)品的設計，多數(shù)是在定型產(chǎn)品 結構的基礎上，變化其統(tǒng)計即主要是相應的罐體錐段的長寬尺寸，就可設計出衍生的并行產(chǎn)品。為適應市場變化，滿足客戶需要，提高衍生變形產(chǎn)品的設計效率，從而更好地提升產(chǎn)品的質量，需要一種簡易邊界的應用軟件，而采用 Eccel軟件中的函數(shù)計算功能即可得以實現(xiàn)。 5 技術路線圖 圖 技術路線圖 發(fā)展粉料散裝運輸車具有節(jié)約資源，保護環(huán)境和減輕勞動強度等諸多優(yōu)點。但對于 顆粒粗、比重大、含水量高、流態(tài)化性能差的粉料。用普通臥式粉料運輸車就無法達到預期目的，如石灰粉、鐵粉等就必須用舉升式粉料運輸車才能完成裝、運、卸任務。舉升式粉料運輸車在裝料和行駛時，罐體中心線處于水平位置；卸料時舉升機構將罐體前段升起，與地面沒有一定夾角，在運用氣力輸送方式有效的將罐內粉料排除。正是這種舉升功能使得罐體結構簡化，大大提升罐體的有效裝載容積和對介質的適應性，最大限度地發(fā)掘粉料運輸車的運輸潛力。 調研和收集資料 選擇二類汽車底盤 進行發(fā)動機、離合器、變速箱、傳動軸、驅動橋以及車輪的選型 進行汽車動力性、經(jīng)濟性、穩(wěn)定性校核 進行罐體結構、流化床、取力器及傳動系統(tǒng)、送料系統(tǒng)、罐體與底盤連接結構等的設計與校核 繪制 CAD 零件圖、裝配圖 完成設計說明書 進行發(fā)動機、離合器、變速箱、傳動軸、驅動橋以及車輪的校核 不合理 6 通過此次作業(yè)，可使我對專用車的改裝有更好的了解，也對各種汽車在不同用途時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專用車的改裝，維修等。 本課題研究的主要內容與技術路線 設計主要內容及分析、校核： 進行底盤的選擇； 根據(jù)設計總成進行汽車動力性、經(jīng)濟性、穩(wěn)定性校核，實現(xiàn)整車的優(yōu)化匹配； 進行罐體結構、流化床、硫化和送料動力系統(tǒng)、送料系統(tǒng)、罐體與底盤連接結構等的設計與校核； 繪制設計車輛的總圖和上述部分的結構裝配圖、零件圖。 本課題研究的主要技術路線如圖 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。 立式粉粒物料運輸車的罐體中心線呈鉛垂防線，車輛可載一個或多個立式罐。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輸。但整車質心教高，采用多個罐體時結構復雜，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。其特點是罐體中心線呈水平方向，罐體可以是單個倉，也可以分隔兩個倉。若罐體內的流態(tài)化床與水平面成一個傾角，稱為內傾臥式粉罐汽車。若罐體中心線與水平面成一個不大的傾角，則為外傾臥式粉罐汽車。臥式粉罐汽車僅在出料口 處設置流態(tài)化床，臥式粉料物料運輸車具有結構簡單，操作方便，卸料性能穩(wěn)定和質心低的優(yōu)點，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輸。 舉升式粉罐運輸車在裝料和行駛時，罐體中心線處于水平位置，卸料時舉升機構將罐體前端升起，成傾斜狀態(tài)。 舉升式粉料物料運輸車的灌內 底部通常僅在出料口處設置流態(tài)化床，卸料時罐體呈傾斜狀態(tài)，粉料在重力的作用下自動下滑，集中到出料口后卸出。所以，罐體內部結構簡單，容積效率高，適用范圍廣，常用來裝運流態(tài)化性能差的粉料，但由于增加了舉升機構，使用，維修復雜。 綜上所述，本設計中選 擇雙錐內傾臥式粉罐，如圖 所示。 圖 雙錐內傾臥式粉罐結構圖 空氣壓縮機的選擇 散裝水泥運輸車使用的空氣壓縮機應滿足下列要求 : （ 1）具有的流量和壓力與罐體的容積相適應； （ 2）在空氣壓縮機的壓力 流量特性曲線圖上，當壓力變化時，流量變化應很??； 8 （ 3）在空氣壓力不變的情況下應有穩(wěn)定的空氣流量； （ 4）排出的壓縮空氣應無油、無水、無雜質； （ 5）體積小，質量輕，便于安裝，能連續(xù)運轉 1h，工作可靠，使用壽命長，維修方便等 常用的空氣壓縮機有回轉滑片式和擺桿式兩種。擺桿式空氣壓縮機相比回轉 擺桿 式空氣壓縮機具有體積小、排量大、排出氣體潔凈無油的優(yōu)點，遂本設計產(chǎn)品采用擺桿式空壓機。 根據(jù)以上要求，結合生產(chǎn)實際并參考市場同類產(chǎn)品，選擇由青島鎮(zhèn)興泰克機械有限公司生產(chǎn)的 VS 23010 型空氣壓縮機。 無潤滑擺動式空氣壓縮機屬容積式回轉類的一種。根據(jù)四連桿的曲柄連桿機構原理，通過驅動軸（輪）帶動曲柄旋轉，使轉子作90 度往復擺動，周期性改變汽缸內工作容積，從而實現(xiàn)連續(xù)吸氣、壓縮、排氣，汽缸中四個工作腔利用密封條互相密封，缸中運動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，對粉料無污 染；并且該機結構獨特，性能可靠，具有體積小、重量輕、耗能低、振動小、排氣量大、維修方便等特點。因此，非常適合用做氣卸裝置的氣源。其技術參數(shù)如表 所示。 表 VS 23010型空壓機參數(shù) 排氣量 m3 /min 10 公稱排氣壓力 MPa 軸功率 kw ? 最高轉速 r/min 900 連續(xù)運轉時間 min ? 60 吸氣溫度 ? C ? 40 排氣溫度 ?C ? 200 潤滑油溫度 ? C ? 70 機器重量 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，吸嘴高度可以調節(jié)，不易產(chǎn)生堵塞等優(yōu)點，目前應用較廣。 9 （ 2） 下排式出料裝置具有結構簡單，維修方便，節(jié)約罐體有效容積等優(yōu)點，但易產(chǎn)生堵塞。出料口開設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力驅動外（例如部分冷藏汽車的機械制冷系統(tǒng)），絕 大多數(shù)專用汽車上的專用設備都是以汽車底盤自身的發(fā)動機為動力源，經(jīng)過取力器，用來驅動齒輪液壓泵、真空泵、柱塞泵、輕質油液壓泵、自吸液壓泵、水泵、空氣壓縮機等，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。本設計選用中置式的變速器側蓋取力。 由于在設計變速器時已考慮了動