【導(dǎo)讀】本次設(shè)計(jì)的題目是江淮冷藏車改裝設(shè)計(jì)。冷藏汽車是采用隔熱車廂為保溫裝置，并利用不同的制冷裝置，從一定程度上實(shí)現(xiàn)各種易腐貨物的運(yùn)輸。在查閱相關(guān)資料，分析對(duì)比了國(guó)內(nèi)外冷藏車發(fā)展現(xiàn)狀。從而提出了這個(gè)設(shè)計(jì)的目。的和意義，同時(shí)開展畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容。擇、隔熱車廂的設(shè)計(jì)、制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)、副車架設(shè)計(jì)以及整車性能進(jìn)行了設(shè)計(jì)與計(jì)算。本次設(shè)計(jì)最終選定隔熱車廂填充材料為硬質(zhì)聚氨酯、制冷方式為非獨(dú)

　　

【正文】 2膨脹閥； 3壓縮機(jī)； 4冷凝器 圖 蒸汽式壓縮機(jī)原理圖 圖 （ ） 蒸發(fā)器中的制冷劑在非工作狀態(tài)時(shí)，下部是液體，上部為飽和蒸汽，這種狀態(tài)是不穩(wěn)定的，也不與外界進(jìn)行熱交換。當(dāng)壓縮機(jī)抽吸蒸發(fā)器中的蒸氣時(shí)，蒸汽壓力下降，下部液體迅速沸騰汽化，通過管壁吸收周圍介質(zhì) (空氣 )的熱量，風(fēng)扇將低溫介質(zhì) (空氣 )吹向車廂內(nèi)，產(chǎn)生對(duì)流，達(dá)到制冷。制冷劑在汽化過程中也使本身的溫度和飽和蒸汽壓下降，故壓縮機(jī)抽走的是低壓的制冷劑蒸汽。 汽化有兩種形式：在液體表面進(jìn)行汽化，成為蒸發(fā)；在液 體表面和內(nèi)部同時(shí)進(jìn)行汽化，成為沸騰。蒸發(fā)器工作時(shí)液體呈沸騰狀態(tài)。通常將蒸發(fā)和沸騰合稱為蒸發(fā)，所以使制冷液體汽化的部件稱為蒸發(fā)器。 低溫低壓的蒸氣被壓縮機(jī)吸入后壓縮成高溫高壓的蒸氣，輸送給冷凝器。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 根據(jù)熱力學(xué)第二定律，低溫物質(zhì) (蒸發(fā)器出來的低溫低壓蒸氣 )的熱量不能自動(dòng)地傳遞給高溫物體 (周圍介質(zhì)，或空氣或水 )，必須要消耗一定的機(jī)械功才能實(shí)現(xiàn)熱量傳遞。所以，壓縮機(jī)就是用來對(duì)制冷劑作功，并使制冷劑在系統(tǒng)中循環(huán)。 進(jìn)入冷凝器的高壓高溫蒸氣經(jīng)管壁向周圍介質(zhì) (空氣或水 )進(jìn)行熱交換，放出熱量，溫度下降，成為高溫 (高于外界溫 度的飽和溫度 )和高壓 (冷凝壓力 )的液體。這樣狀態(tài)的液體還個(gè)能直接送入蒸發(fā)器．必須再進(jìn)一步使液體降溫降壓。為此，制冷劑要經(jīng)膨脹閥后才進(jìn)入蒸發(fā)器。 膨脹閥的作用是節(jié)流降壓。制冷劑液體經(jīng)過膨脹閥閥孔時(shí)受到阻力，流量減少；之后，空間又突然增大，壓力降低，少量液體吸熱汽化，溫度亦下降，成為低壓低溫的氣液混合物進(jìn)入蒸發(fā)器 。 在蒸發(fā)器內(nèi)流動(dòng)、吸熱、汽化。膨脹閥還能控制液體進(jìn)入蒸發(fā)器的流量，使蒸發(fā)器中的蒸發(fā)壓力控制在一定的范圍，從而使車廂內(nèi)維持需要的溫度。所以，膨脹閥又叫調(diào)節(jié)閥或節(jié)流閥。 制冷裝置的選擇 （ 1）壓縮 機(jī) 常用的軸向活塞式壓縮機(jī)分為搖板式壓縮機(jī)和斜盤式壓縮機(jī)。 ① 搖板式壓縮機(jī) 壓縮機(jī)工作時(shí)，主軸帶動(dòng)傳動(dòng)板一起旋轉(zhuǎn)。由于傳動(dòng)板式楔形的，楔形傳動(dòng)板得傳動(dòng)，迫使搖板作以鋼球?yàn)橹行牡淖笥覔u擺動(dòng)作。搖板和傳動(dòng)板之間的摩擦力，使搖板具有轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì)，但被固定的一對(duì)圓錐直齒輪限制，所以搖板只能來回左右移動(dòng)，帶動(dòng)活塞在汽缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，完成吸氣排氣過程。如果一個(gè)搖板上有五個(gè)活塞，那么主軸轉(zhuǎn)動(dòng)一周就有五次吸、排氣過程。 ② 斜盤式壓縮機(jī) 斜盤式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，排氣量大，斜盤壓縮機(jī)主要零件是一根主軸，還有用花鍵和主軸固定在一起的 斜盤。主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，斜盤也轉(zhuǎn)動(dòng)，斜盤轉(zhuǎn)動(dòng)可驅(qū)動(dòng)活塞作軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 （ 2）冷凝器 冷凝器的作用是將制冷劑的熱量排放出去，使之轉(zhuǎn)化為液體。冷凝器布置在散熱條件好的地方，一般安裝在車頭或汽車的側(cè)面、車底 [18]。 結(jié)合各種壓縮機(jī)的特點(diǎn)本設(shè)計(jì)選擇斜盤式壓縮機(jī)。 隔熱車廂熱工計(jì)算 冷藏保溫車的熱工參數(shù)主要是指車廂的總傳熱系數(shù) K、漏氣倍數(shù) L、制冷（加熱）裝置的制冷（加熱）量以及車廂內(nèi)調(diào)溫范圍。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 K 系數(shù) K是冷藏保溫汽車最重要的熱工參數(shù)，用來評(píng)價(jià)車廂隔熱性能的綜合性指標(biāo)。計(jì)算公式為 K = () 式中 — 單位時(shí)間內(nèi)通過車廂壁的熱量（ ）； — 車廂內(nèi)外表面積的幾何平均值（ ）； T— 車廂內(nèi)外平均溫度差（ ）； K— 車廂總傳熱系數(shù) [ /( )] 影響系數(shù) K 的主要因素有： 1） 車廂壁的隔熱性能。主要與廂壁結(jié)構(gòu)、隔熱材料及隔熱層厚度等因素有關(guān)。 2）車廂密封性能。主要與車廂構(gòu)造、車門密封形式、密封材料等有關(guān)。密封性能越好， K 值越小。 根據(jù)總傳熱系數(shù) K 的大小，車廂可分為 A、 B、 C 三類（表 ），規(guī)定冷藏汽車不許采用 C 類車廂。為了滿足一定的運(yùn)距要 求，應(yīng)盡可能提高車廂的隔熱性能，故一般冷藏車廂的總傳熱系數(shù) K 值應(yīng)按表 （ ） 中的 A 類選取。 表 車廂按 K值分類 貨箱類別 A B C 傳熱系數(shù) K/（ W?m2?K1） ≤ 〉 〉 L 漏氣倍數(shù) L 是用來評(píng)價(jià)車廂氣密性能的指示，它由下式確定 L = VL/VX () 式中 VL— 1h 內(nèi)車廂泄露的空氣量（ m3/h）； VX— 車廂容積（ m3）。 按漏氣倍數(shù)（表 ）的不同，車廂也可分為 A、 B、 C 三類，規(guī)定冷藏車不得采用 C 類車廂 [1]。 K 計(jì)算 （ 1）隔熱廂 壁傳熱系數(shù)（不考慮骨架的影響）按下式計(jì)算： 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 = () 式中 — 隔熱廂壁不考慮骨架影響的傳熱系數(shù)， W/m2K ； — 車廂外表面的放熱系數(shù)?？諝饬魉?V ， =29W/m2K ；當(dāng)V ， =+ ， W/m2K ； — 車廂內(nèi)表面的放熱系數(shù)。當(dāng)車廂內(nèi)空氣為自然對(duì)流時(shí) =7 9W/m2K；當(dāng)車廂內(nèi)空氣為強(qiáng)制循環(huán)時(shí)， =17 24W/m2K ； — 各層材料厚度， m； — 各層材料的導(dǎo)熱率， W/m2K 。 表 各類車廂漏氣倍數(shù) 內(nèi)外壓差 傳熱面積 漏氣倍數(shù) /h1 A B C 100? 10 40 20 40 20 表 常用材料的導(dǎo)熱系數(shù)值 材料名稱 密度 導(dǎo)熱系數(shù) 材料名稱 密度 導(dǎo)熱系數(shù) 純鋁 2710 236 纖維板 245 鋁合金 2660 162 木屑板 179 碳鋼（ c≈ %） 7840 松木（垂直木紋） 496 碳鋼（ c≈ %） 7790 松木（平行木紋） 527 碳鋼（ c≈ %） 7750 聚苯乙烯泡沫 25 30 不銹鋼 7820 聚氨酯泡沫 40 60 軟木板 105 437 空氣 — 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 設(shè)空氣流 速 V=3m/s ， =+ =36 W/m2K； =20 W/m2K；= =； =80mm； = =； =。 = = K （ 2）修正計(jì)算 ： = （ ） 式中 — 修正后車壁傳熱系數(shù)， W/m2K； — 車廂傳熱結(jié)構(gòu)系數(shù)，與車廂骨架結(jié)構(gòu)和骨架密度有關(guān)。一般整體式骨架車廂 = ；分片組裝和整體隔熱層的車廂 = 。 本設(shè)計(jì)采用分片組裝式貨廂，取 =。 = = =K （ 3）車廂平均傳熱系數(shù)計(jì)算： 隔熱車廂平均傳熱系數(shù)為各隔熱廂壁傳熱系數(shù)的平均值，即 K = () 式中 K— 隔熱車廂 平均傳熱系數(shù)， W/m2K； — 隔熱車廂各壁的傳熱面積， m2； F — 隔熱車廂的總傳熱面積， F= ， m2。 a = ； = W/m2K； = a= m2； = m2； F= = = m2。 K = = W/m2K K= 屬于 A 級(jí) 。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 熱負(fù)荷計(jì)算 冷藏保溫汽車隔熱車廂熱負(fù)荷的計(jì)算是設(shè)計(jì)、選用制冷 裝置和加溫設(shè)備的依據(jù)。隔熱車廂熱負(fù)荷計(jì)算分別如下： （ 1） 從車廂外經(jīng)隔熱壁傳入車廂內(nèi)的熱量 = F（ ） （ ） 式中 — 隔熱車廂外的空氣溫度（ K）； — 隔熱車廂內(nèi)的空氣溫度（ K）。 K= W/m2K； F=； =30176。； =0 4176。 = F（ ） = 419W （ 2）車廂的漏熱量 車廂的漏熱量可按以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： = （ ） （ ） 一般隔熱車廂 = ，泄露嚴(yán)重的車廂取 = 。 取 = = W （ 3）太陽輻射的熱流量 = K （ — ） T/24 （ ） 式中 — 車廂 受太陽輻射的面積，一般 取車廂傳熱面積的 30 40%， m2； — 車廂受太陽輻射表面的平均溫度（ K），一般取 = +20K； T— 車廂每天受太陽輻射的時(shí)間，一般取 T=12 14h。 K=K； =40%F=； = +20K=50K； T 取 12h。 = K （ — ） T/24 = （ 4）裝卸貨物時(shí)開門傳入的熱量 = ?（ ） ()黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 式中 ?— 開門頻度系數(shù)。運(yùn)輸途中不開門，取 ?=；開門 1 5 次，取 ?=；開門 6 10次，取 ?=；開門 11 15次，取 ?=1。 中途開門 1 5次，取 ?=。 = ?（ ） = （ 5） 車廂內(nèi)風(fēng)機(jī)和照明燈的熱流量 = （ ） （ ） 式中 — 照明燈的 功率（ W）； — 風(fēng)機(jī)的功率（ W）； — 平均每天照明的時(shí)間（ h）； — 風(fēng)機(jī)每天使用的時(shí)間（ h）。 =100 W（ 4個(gè)）； =1 h； =500W； =12 h。 = （ ） = 對(duì)于保溫汽車，通常裝運(yùn)冷 凍貨物，其熱負(fù)荷按下式計(jì)算 ： Q= （ ） Q= = W 在設(shè)計(jì)和選擇制冷量時(shí)應(yīng)考慮安全系數(shù) ，即制冷量為 Q，一般冷藏車取= 。 取 Q0= Q= W 冷板設(shè)計(jì) 蓄冷劑的選擇 （ 1）蓄冷劑的種類、質(zhì)量對(duì)蓄冷量有很大影響，凝固潛熱大、質(zhì)量大的蓄冷劑蓄黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 得冷量多。 （ 2）蓄冷劑的潛熱會(huì)影響充冷時(shí)間的長(zhǎng)短，潛熱大的蓄冷劑所需充冷時(shí)間長(zhǎng)。 （ 3）環(huán)境溫度對(duì)冷板充冷時(shí)間影響較大，應(yīng)降低車體的傳熱系數(shù)，以克服環(huán)境溫度的影響。 （ 4）車體密封和隔熱性能較好時(shí)，太陽輻射和漏冷對(duì)充冷時(shí)間的影響較小。 常用的蓄冷劑有氯化鉀、氯化鈣、氯化鈉三種。路氯化鉀蓄冷量最大，氯化鈣蓄冷量最少，它的蓄冷量比氯化鉀少了約 20%，氯化鈉也比氯化鉀約少了 10%。在降溫過程中由于氯化鈉溶液的比熱最大， 所以降溫過程氯化鈉蓄冷量最多。而過冷過程所蓄冷量相差不大 [20]。 考慮蓄冷量的多少以及冷板的體積本設(shè)計(jì)選擇氯化鉀為蓄冷劑。 冷板保溫時(shí)間計(jì)算 據(jù)能量守恒方程可得： E Q/ = 0 () 式中 — 冷板式冷藏汽車保溫時(shí)間 h。 已知：蓄冷劑為氯化鉀； 比熱容 C=176。； 溶液濃度 %；溶液密 度1240kg/m3；冷板規(guī)格（長(zhǎng) 寬 厚）為 3000 1500 50（ mm）。 有 = = 15h 15 小時(shí)足夠運(yùn)輸使用，所以可用。 充冷時(shí)間計(jì)算 電動(dòng)機(jī)功率為 45kW；總蓄冷量為 。 T = = = 25min 冷板安裝強(qiáng)度校核 要瞞住強(qiáng)度要求，就必須保證最大 工作應(yīng)力不超過蒙皮的許用應(yīng)力。即 = [ ] () 式中 [ ]— 材料的許用應(yīng)力（ MPa）； A— 接觸面積（ mm）； 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 Fmax— 最大工作壓力（ N）。 冷板質(zhì)量為 150kg； [ ]=215MPa； 用 M10 螺釘連接；螺釘數(shù)量 n=10。 = =8 MPa [ ] 可行 本章小結(jié) 本章首先對(duì)制冷系統(tǒng)制冷原理進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，選擇壓縮機(jī)形式。進(jìn)行了隔熱車廂的熱工計(jì)算，以及熱負(fù)荷計(jì)算，最后進(jìn)行了冷板的 設(shè)計(jì)、保溫時(shí)間計(jì)算以及冷板安裝強(qiáng)度校核 。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 第 6 章 副車架設(shè)計(jì) 主車架的改裝 主車架是汽車底盤上各總成及專用工作裝置安裝的基礎(chǔ)，改裝時(shí)受到的影響最大，因此，要特別引起注意主車架是受載荷很大的部件，除承受整車靜載荷外，還要受到車輛行駛時(shí)的動(dòng)載荷，為了保持主車架的強(qiáng)度和剛度，原則