【導(dǎo)讀】奶罐車在制造以及投入運(yùn)營(yíng)運(yùn)輸液態(tài)食品時(shí)，常遇到以下問題：保溫。效果較差，剩余率較高，對(duì)液態(tài)食品的清洗效果不夠理想?；趯?duì)奶罐車發(fā)展趨勢(shì)的。理解和對(duì)其存在問題的認(rèn)識(shí)，本文介紹了一款性能更優(yōu)良的奶罐車的設(shè)計(jì)方案。主體進(jìn)行設(shè)計(jì)，在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中將參考其他液態(tài)食品罐汽車罐體截面的基本形狀，選擇簡(jiǎn)單、工藝性好、容積率最高的圓形截面。為了保證牛奶的口味，需要低溫運(yùn)輸，參照隔熱保溫車的隔熱保溫原理，設(shè)計(jì)有隔熱保溫層。雙層罐，并在兩層罐體之間填充隔熱材料，防止外界的溫度對(duì)關(guān)內(nèi)液體溫度的影響。要對(duì)清洗裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)。最后進(jìn)行整車動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了計(jì)算。

　　

【正文】 手冊(cè)中查取，若 C1≯ ，且不超過鋼板名義厚度的 6%，可取 C1=0mm； C2—— 腐蝕裕量，當(dāng) K≤(包括大氣腐蝕 )時(shí)，對(duì)碳素鋼和普通低合金鋼單面腐蝕，取 C2≥1mm，取 1mm； C3—— 加工減薄量，冷卷罐體可取 0mm。 C=1mm 則 S2= 根據(jù) ,可知 對(duì)采用標(biāo)準(zhǔn)鋼材料的罐體 ；當(dāng)直徑不大于 1800mm時(shí)，其最小厚度應(yīng)不大于 5mm；當(dāng)直徑大于 1800mm 時(shí)，其最小厚度應(yīng)不小于 6mm；由于圓筒直徑為 1466mm，所以選用 S2為 5mm。 防波板的設(shè)計(jì) 在 液罐車上，為了加強(qiáng)罐體 的剛性以及減輕車輛在行使過程中罐內(nèi)液體對(duì)罐體的沖擊，通常在罐體的內(nèi)部加裝防波板 。 防波板的材料應(yīng)與罐體的材料一致，并且 每塊防波板的有效面積應(yīng)大與罐體的橫截面積的 40%, 并且沖制出若干個(gè)大孔以減輕液體對(duì)他的沖擊。 并在防波板上開液態(tài)食品流通孔及供檢修人員通過的人孔。 在布置與設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使每道防波板上的孔在垂直方向上及水平方向都不同心，否則就會(huì)削弱其防波的作用。 一般防波板的選擇與罐體相同的材料， 罐體防波板的厚度可選 擇 3mm。 噴淋清洗管路 在每個(gè)隔倉(cāng)內(nèi)分別設(shè)置一個(gè)清洗器，為滿足食品衛(wèi)生法規(guī)的要求，在每次裝運(yùn)液體前后，對(duì)罐體內(nèi)部幾所有同食品接觸的管路作徹底的清洗，不留殘液，殘?jiān)?，并進(jìn) 16 行消毒殺菌，清洗噴淋水要求能夠達(dá)到罐內(nèi)任何部位，并須保持一定的沖擊力，所以在罐體每個(gè)隔倉(cāng)內(nèi)均要求設(shè)置噴淋清洗器。清洗器應(yīng)能夠作 360176。空間噴淋。有效防止任何零部件脫落入罐中，清洗管路和液體輸 送管路內(nèi)壁焊縫要求成形良好，光潔，無尖角，以避免雜物及 雜菌附著。罐體內(nèi)部管路外表面要進(jìn)行打磨拋光處理 , 拋光要求應(yīng)與罐內(nèi)壁相同。 清潔時(shí)接入清洗液體，并調(diào)節(jié)清洗液體的壓力，使壓力不會(huì)對(duì)罐體內(nèi)側(cè)造成損壞 一般清洗情況下，可以采用 如 表 所示 。 表 清洗液工作參數(shù) 清洗步驟 時(shí)間（ min） 溫度（ 176。C） 化學(xué)藥劑（ %） 壓力（ Pa） 流量 L/h 初步?jīng)_洗 4 冷 0 50 3000 清洗 4 90 1 50 3000 二次沖洗 8 90 0 50 3000 吹送蒸汽 160 0 9 1000 消毒 1 冷 50 3000 干燥 6 100 0 3000 臥式貯罐的噴淋分配器是由法蘭聯(lián)接的直管和半月管組成的分配器，材質(zhì)一般選用無縫碳鋼。直管的長(zhǎng)度由臥罐的長(zhǎng)度決定，一般不超過臥罐簡(jiǎn)體的 85％ ；直管的直徑由所選泵的流量、壓力的大小來決 定。噴淋孔應(yīng)均勻分布在直管上，使 其能均勻噴射到貯罐的頂部、兩個(gè)側(cè)面以及兩端封頭的上半部。 1)噴射孔直徑的選擇計(jì)算 噴淋分配器噴射孔的數(shù)量及大小，決定于噴淋清洗的流量和壓力。其計(jì)算公式如下： d= nPQ ??c () 由截面積 ： s= 42d? () 流量 ： Q= 42dn? 0v () 代入簡(jiǎn)化得 ： 17 P = 02? ?? vc? () P =1． 4247c178。0v () 式中 d—— 噴射孔徑 （ mm） ； P—— 噴射壓力 。 Q—— 流量 ， 3m179。/h； n— — 噴射孔數(shù)量； c—— 孔徑系數(shù)，常為 1． 1— 1． 3； 0v —— 流速 （ m／ s） ,1080m/h。 2)噴射孔數(shù)量的計(jì)算 n=024vdQ? () 式中 n—— 噴射孔總數(shù)； Q—— 流量 （ m／ h） 。 由以上原則及相關(guān)計(jì)算公式計(jì)算結(jié)果如下：噴淋頭上孔的直徑為 2mm，孔數(shù)量：40個(gè) 。 1 2 3 1— 內(nèi)層罐體 ； 2— 木塊 ； 3— 外層罐體 圖 雙層罐體的型式 18 保溫層的設(shè)計(jì) 由于要求罐體具有隔熱保溫性 ,將罐體設(shè)計(jì)成雙層罐 ,內(nèi)外層之間用木塊隔開 ,其中外層與木塊用鉚釘連接。制作罐體時(shí)，先將層罐做好，外層罐留一個(gè)封頭，等將內(nèi)層罐裝入后，再該封頭焊接。雙層罐體的型式如圖 所示。 隔熱材料的選擇 對(duì)隔熱材料的要求 ： 1． 發(fā)泡均勻、密度??； 2． 導(dǎo)熱系數(shù)盡可能小，一般要求在 (mK)以下； 3． 對(duì)溫度的變化的穩(wěn)定性要好，在 40176。～ 70176。C 的使用溫度范圍內(nèi)，使用性能要滿足 規(guī)定的要求； 4． 具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，能承受汽車在惡劣的道路條件下的振動(dòng)，沖擊而不受損或變形 5． 吸水性和吸濕性低，耐腐蝕，抗凍性能好； 6． 無毒無味，透氣性小，隔熱材料使用和燃燒時(shí)，不得分解出有毒和有害氣體； 7． 價(jià)格低易成形，可采用充填澆注，噴涂等工藝形成罐體隔熱層。 隔熱材料選擇聚氨酯，聚氨酯泡沫隔熱材料是目前應(yīng)用十分廣泛的優(yōu)良隔熱材料，其主要物理機(jī)械性能為：導(dǎo)熱系數(shù)： (mk),抗拉強(qiáng)度 2500MPa,抗壓強(qiáng)度 2020 MPa，與鋼板粘接力 2900 MPa，與膠合板粘接力 1400 MPa。 影響聚氨酯隔熱材料導(dǎo)熱系數(shù)的主要因素有：泡沫密度、氣泡直徑、氣泡獨(dú)立率、濕度和溫度等（圖 4 .8） 。 隔熱材料在使用過程中會(huì)發(fā)生老化，因此隔熱罐體在使用 6 年左右時(shí)間就應(yīng)該按有關(guān)規(guī)定重新測(cè)定總傳熱系數(shù)，不符合規(guī)定的則應(yīng)降級(jí)使用。 隔熱層厚度 。 隔熱層厚度有罐體的使用要求和選用的隔熱材料而定。若選用聚氨酯泡沫隔熱材料，對(duì)于冷藏汽車，其厚度在 50～ 120mm之間；對(duì)于保溫汽車，其厚度在 30～ 80mm之間 。 初選為 80mm。 19 圖 保溫材料 的影響因素 熱平衡的計(jì)算 設(shè)充入牛奶時(shí)，牛奶溫度為 4℃ ，室外溫度為 35℃ 。 從罐外經(jīng)隔熱壁傳入罐內(nèi)的熱量 Q1。 Q1=K∑F(TW— Tn) （ ） Q1=K∑ nWFF (Tww— Tn) （ ） F= nWFF （ ） 式中 FW為隔熱壁外側(cè)面積 ； Fn 為隔熱壁內(nèi)側(cè)面積 K∑= FKiFini /1?? （ ） 式中 Ki—— 各隔熱壁 的傳熱系數(shù)為 ﹙ m 178。k﹚ ； TWW—— 隔熱車廂外的空氣溫度 35℃ 為 ； Tn—— 隔熱車廂內(nèi)的溫度為 。 則 K∑=﹙ m 178。k﹚ F= m 178。 Q1= 太陽輻射的熱流量 Q3 Q3=KFy(Ty－ Tw)T／ 24 （ ） 式中 Fy—— 車廂受太陽輻射的面積，一般車廂傳熱面積的 35％ ~50％ （ m178。），由于我所設(shè)計(jì)為罐車，我取罐體的 50％ 。 20 Ty—— 車廂受太陽輻射表面的平均溫度（ K） ,一般取 Ty=Tw＋ 20K Ty=+20= Tw—— 罐體外空氣溫度 T—— 車廂每天受太陽輻射的時(shí)間， 一般取 T=12~14h 取 12h 則 Q3= Q= mCQt?? （ ） 式中 Cm—— 參照水的比熱容 10 179。J/﹙ kg℃ ﹚ 罐內(nèi) 7t 牛奶的溫升為 ??ttCkgJ ssJ 70 00)/( 606012/ 04 03 ??? ???=℃ 設(shè)充入 牛奶時(shí)，牛奶溫度為 4℃ ，室外溫度為 20℃ 。 由公式（ ）得 Q1=510W 由公式（ ）得 Q3= Q= W 由公式（ ）得 1???t ℃ 由上述得出：在不設(shè)置加熱裝置的情況下，牛奶在特定的運(yùn)輸條件下溫升和溫降符合運(yùn)輸要求。 斷熱橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)斷熱橋的目的就是阻斷熱橋 、排除罐體和罐體直接與金屬零件相連。阻止外界溫度的的熱量通過外層罐體傳道內(nèi)層罐體。 “ 斷熱橋 ” 的型式如圖 所示，設(shè)計(jì)的罐體為相同材料的雙層罐，其中外層罐與木塊采用鉚釘連接的型式，然后再把制造好的內(nèi)層罐裝入，靠木塊支承起來，并在兩層罐體之間形成的空間內(nèi)填充聚氨酯隔熱材料。 21 1 2 345 1— 外層罐 ； 2 — 鉚釘 ； 3 — 隔熱材料 ； 4 — 木塊 ； 5 — 內(nèi)層罐 圖 4 .6 保溫層的連接形式 罐體總成質(zhì) 量的計(jì)算 內(nèi)層罐的罐體的容積的計(jì)算。首先罐體中 三 塊防波板所占的容積為： V=(1+40%) 3 （ ） ? 因?yàn)閮?nèi)層罐罐體的容積為內(nèi)罐體的總?cè)莘e減去防撥板所占的體積及其他附屬裝置的所占的容積，所以罐體的容積初步估算為為 7m3。 假設(shè)所裝載的液體的密度為 ? kg/m3，既裝載的液 體的質(zhì)量為： tM 8 3 ????? ??液 （ ） 外罐 罐體 筒體的體積為 ： 321 m 1 1 4 ) ???? LSSV （筒 （ ） 由上面的計(jì)算可得整個(gè) 外 層罐體的體積 . 1 1 2 70132. 0 ???V m3 （ ） 故罐體的質(zhì)量為： 3 ????? ??外M （ ） 內(nèi)罐罐體 筒體的體積為： 321 m . 0 5 6 30) ???? LSSV （筒 （ ） 則整個(gè)內(nèi)層罐體的體積為： . 0 5 6 9060. 005 6 ???V m3 （ ） 22 故外層罐罐體的質(zhì)量為： . 6 k 3 ????? ??內(nèi)M （ ） 空載時(shí)整個(gè)罐體的質(zhì)量 kg1350?空M 滿載時(shí)整個(gè)罐體的質(zhì)量 kg855072020350 ???滿M 本章小結(jié) 本章主要通過 不同橫截面積的比較， 設(shè)計(jì)了罐體的截面 并計(jì)算出罐體的厚度 ，并參考其他型式的罐車及其附件，設(shè)計(jì)了該罐車的罐體的防波板、清洗管道，并參考保溫隔熱汽車有所創(chuàng)新的設(shè)計(jì)出了雙層罐體結(jié)構(gòu)的隔熱保溫型式。 23 第 5 章 排料系統(tǒng)設(shè)計(jì) 奶泵的選取 選取的奶泵為 BAW 型衛(wèi)生級(jí)離心泵如圖 51 所示，型號(hào)為 BAW315，電機(jī)功率為 ，由于所選的二類底盤，帶有整體交流發(fā)電機(jī)，功率 1Kw，因此所選的泵能工作。 圖 51 表 BAW 型衛(wèi)生級(jí)離心泵 型號(hào) 流量 （噸 / 小時(shí) 揚(yáng)程 （米） 電機(jī) 功率 進(jìn)出 口徑 外形尺寸 （長(zhǎng) 寬 高） 中心高度 BAW315 3 15 38/32 480200345 200 排料系統(tǒng) 有資料可知，排料系統(tǒng)由奶泵、 四 通球閥、流量計(jì)、總閥和連接管道組成，其原理如圖 52所示。奶泵由汽車所帶的整體交流發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。四通球閥采用的是 型四通球閥，其結(jié)構(gòu)如圖 53。 . 圖 52 1罐體； 2總閥； 3四通球閥； 4奶泵； 5流量計(jì) 24 圖 53 1手柄； 2閥芯； 3殼體； 4閥蓋 所選的四通球閥為 Q14F1000WOG 四 通不銹鋼球閥 。 L 型主要尺寸 如表 52。 . 表 Q14F1000WOG 四通不銹鋼球閥 SIZE d L H D1 B W1 W2 h 2`` 142 96 204 71..0 1/420UNC 底閥選取公稱直徑為 38mm的 底閥，其結(jié)構(gòu)如圖 54所示。 圖 54 1 .閥體 。2. 法蘭 。 。 。 。 。 。9. 固定桿 。10. 彈簧 。 。 25 12. 上壓板 。1 2 形密封圈 。1 25. 螺栓 。 。 。 。 。 。 。23. 密封圈 。 本章小結(jié) 在 奶罐車 的改裝設(shè)計(jì)中， 排液系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 在車輛的設(shè)計(jì)中是一個(gè)重要的問題。本章主要根據(jù) 奶罐車的各 參數(shù)， 參照驅(qū)動(dòng)裝置，對(duì)泵進(jìn)行選取，再進(jìn)行底閥、四通球閥的選取還有管路的排布 。 26 第 6 章 副 車架的設(shè)計(jì) 副車架的外形設(shè)計(jì)計(jì)算 副車架的截面形狀設(shè)計(jì)計(jì)算 輕型加油車副車架的截面形狀一般和主車架縱梁的截面形狀相同，多采用圖 61的槽形結(jié)構(gòu)，其截面形狀尺寸取決于專用汽車的種類及其承受載荷的大小。為了提高副車架的抗扭和抗彎能力，可以采用一塊腹板將副車架截面封 閉起來，這樣可以很大程度上提高其抗扭和抗彎的能力。加入加強(qiáng)板后的形狀見圖 62 本車只采用 61 的截面形狀。 圖 41 副車架的截面形狀 圖 42 加強(qiáng)后的副車架截面形狀 1— 副車架 ； 2— 腹板 A=237mm C=7mm R=75mm 副車架的前端形狀選型 為了避免由于副車架截面高度尺寸的突然變化而引起主車架總量的集中營(yíng)里，副車架的前段形狀應(yīng)采取逐步過度得方式。本車采用圖 63 的過渡方式 圖 63 H=237mm l=237mm h=149mm 副車架與主車架的連接方式 連 接板上端與副車架相連，下端利用螺栓與主車架縱梁相連。止推墊片的優(yōu)點(diǎn)在于可以承受較大的水平載荷。防止主車架縱梁與副車架產(chǎn)生水平位移。兩個(gè)止推墊片 27 之間的距離為 500 到 1000mm范圍內(nèi)。 型夾緊螺栓 當(dāng)采用 U型螺栓固定時(shí)。防止主車架縱梁翼面變形，應(yīng)在其內(nèi)側(cè)襯以木塊，但在消聲器附近，必須使用角鐵等作內(nèi)襯。當(dāng)選用其他連接 裝置有困難時(shí)，可采用 U型夾緊螺栓。 本車主車架與副車架采用止推連接板與 U型夾緊螺栓搭配使用。 副車架主要尺寸設(shè)計(jì) 由參考文獻(xiàn)可知，在設(shè)計(jì)清洗車時(shí)，所選取的二類底盤只有主車架，為了增加車架的強(qiáng)度剛度，延長(zhǎng)車架的使用壽命，在原有主車架的基礎(chǔ)上增加了副車架。其形狀同主車架，在主副車架之間加一定厚度的松質(zhì)木條。其長(zhǎng)度同副車架的長(zhǎng)度，寬度同副車架的厚度。主副車架用 u 型螺栓進(jìn)行加固連接。 在汽車制造工藝中，鋼板沖壓成型工藝占有十分重要的位置。沖壓成形的零件具有互換性好、能保證裝配的穩(wěn)定性、生產(chǎn)效率高和 生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)。 載重汽車用中板數(shù)量較多，受力的車架縱梁和橫梁、車廂的縱梁和橫梁均采用中板沖制且多以低合金高強(qiáng)度鋼板沖壓生產(chǎn)，也是適應(yīng)提高汽車承載能力、延長(zhǎng)使用壽命、降低汽車自重和節(jié)能節(jié)材以及安全行駛等要求的發(fā)展趨勢(shì)。 目前，我國(guó)載重汽車車架的縱梁和橫梁已經(jīng)全部采用低合金高強(qiáng)度鋼鋼板制造?？v梁可以用抗拉強(qiáng)度為 510MPa 的 16MnL 和 09SiVL(必須是用往復(fù)式扎機(jī)生產(chǎn)的 )、10TiL 和 B510L 鋼板生產(chǎn)，橫梁可以用抗拉強(qiáng)度為 390MPa 的 08TiL 和 B420L 鋼板來生產(chǎn)。 由以上，副車架材料選用載重汽車 橫縱梁的一般選用材料，縱梁采用 16MnL，橫梁采用 08TiL 生產(chǎn)。 副車架對(duì)主車架起到加固作用，其寬度和選用的底盤的寬度相同，高度也相同，長(zhǎng)度在底盤主車架長(zhǎng)度基礎(chǔ)上去掉主車架與車廂之間的距離長(zhǎng)度。其尺寸設(shè)計(jì)如下： 表 副車架尺寸 副車架長(zhǎng)度 /mm 6485 副車架寬度 /mm 865 副車架高度 /mm 237 副車架厚度 /mm 75 本章小結(jié) 本章主要是進(jìn)行副車架的尺寸確定、副車架截面形狀、前端形狀及與主車架連 28 接方式的設(shè)計(jì)。通過以上的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，該奶罐車的改裝設(shè)計(jì)已經(jīng)基本完成 ,還需要進(jìn)一步對(duì) 整車的性能進(jìn)行分析 29 第 7 章 整車性能計(jì)算