【導讀】成本，運輸效率高。隨著我國石油行業(yè)的進一步發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，城。計、取力器、防波板、罐體支承裝置的設計。保證了罐體和罐體支承座的連接。最后對整車性能進行了分析，應用CAD軟件建立整。車裝配、罐體總成及相關零件模型。課題研究的目的及意義··································································1. 課題的國內外研究現(xiàn)狀············································&

　　

【正文】 3 )rA D L D??? （ ） 式中 ： 0D —— 罐體外徑， 0D ＝ 2020mm； 0L —— 為罐體總長， 0L ＝ 5556mm。 則 22 0 0 0 ( 5 5 5 6 0 . 3 2 0 0 0 ) 4 9 . 1 8 mrA ?? ? ? ? ? ? 安全泄放量 sW 5 0. 10 1 kg/sW ? ? ??? 根據(jù) 《壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程》 及《鋼制壓力容器 》 的規(guī)定安全閥的最小排氣面積 A的計算公式為 ： 27 .6 1 0sWA MCKp ZT??? （ ） 式中 ： C—— 是氣體特性系數(shù) ,查《壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程》附件五有關規(guī)定選取取337； K—— 安全閥額定泄放系數(shù) ,按《壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程》附件五第二節(jié)有關規(guī)定中選取 ； P—— 設計壓力， P＝ ； Z—— 壓縮系數(shù)，其中蒸汽在工作溫度和壓力下的壓縮系數(shù) Z?？筛鶕?jù)高鴻華主編《壓力容器安全技術 問題》選取 Z 為 ； T—— 液化石油氣絕對溫度，按設計壓力 323K 選?。? 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 17 M—— 分子量，取介質的平均分子量 44。 222 1 0 3 6 . 5 4 1 7 3 9 . 1 4m m447 . 6 1 0 3 3 7 0 . 7 1 . 7 70 . 6 7 3 2 3A???? ? ? ? ? A411F25安全閥的排氣面積計算 211 4dA ?? （ ） 式中 1d —— 是 A411F25安全閥的排氣孔直徑 48mm。 則 2 21 48 m m4A ? ??? 液化氣體運輸車罐體頂部應裝設安全泄放裝置， 根據(jù)《液化氣體汽車罐車安全監(jiān)察規(guī)程》 ， 選取 A411F25 內裝式安全閥，使用溫度 ≤150，適用混合石油氣，液氮，液氨，丙烯，丙烷等介質。 主要材料見表 。 表 A411F25主要零部件材料 零件名稱 材料 閥體，閥蓋 碳素鋼體 閥瓣，閥桿 鉻不銹鋼 密封面結合 PTFE/硬質合金 彈簧 優(yōu)質鉻釩鋼 人 孔 設計選型 根據(jù) 《 液體氣體運輸車 》 罐體上至少應設置一個公稱直徑不小于 450 mm的人孔，儲運易燃、易爆、毒性程度為中度以上危害介質的運輸車應在氣液相口處設置緊急切斷裝置 。 以 《 鋼制壓力容器設計手冊 》 和 《 JB58597》 為標準依據(jù)，結合罐體公稱直徑，選取水平掉蓋對焊法蘭入孔。 表 ，具體圖形參照 CAD圖紙。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 18 表 人 孔主要尺寸 gP gD wdS? 1d D 1D A d 1H 2H b 1b 2b 25 500 530 500 730 660 416 48 340 227 48 54 56 液位計設計選型 在罐體的水平中心面上 ,罐體前封頭中心 ,裝設一個液位計。液位計必須靈敏準確，結構牢固，操作方便 。 UQZ3 系列浮球液 位計是用于直接指示各種敞開或承壓容器內液位高度的指針式儀表。該儀表與工業(yè)設備上常用的玻璃板液位計相比較，它不怕破裂，示值更為清晰，尤其適用于對玻璃管壁有粘滯作用的油污類液體介質或者有毒有害的介質的直接指示。儀表屬純機械結構，故在易燃易爆場所工作時，具有本質安全性。適應于對黃銅、鋁、不銹鋼 等材質有較強腐蝕作用的介質。 選取的 UQZ3 浮球液位計精確度達到 2%，適應環(huán)境溫度 25 到 +55℃ 之間，介質溫度 ≤120℃ ， 安裝形式為側裝式 法蘭連接 。 UQZ3 液位計 結構如圖 ， 技術 參數(shù)如表 。 圖 UQZ3 型液位計 表 UQZ3 型 技術 參數(shù) 型 號 介質密度 （ g/cm3） 量程 （ m） 測量 方式 介質壓力 （ MPa） 浮球直徑 （ mm） 安裝法蘭 適用范圍 UQZ3 ≥ 、 滿度 ≤ Ф200 ZG3/4 錐管陽螺紋 液化石油氣專用 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 19 溫度計的選取 液化石油氣汽車罐車在充裝與運輸過程中，由于溫度對罐體內壓力的升降具有決定作用，對溫度的控制較壓力更嚴格。所以需要安裝一個表盤式壓力指示溫度計，測量范圍應在 40℃ ～ 60℃ ，通過溫度計連接管將其安裝在閥門箱內。 選取由 上海涌緯自控成套設備有限公司 生產(chǎn)的 型號雙金屬溫度計，精度等級 ，固定螺紋式安裝固定方式。 雙金屬溫度計可直接測量液體，氣體和蒸汽的溫度，具有無汞害，指示清晰，堅固，耐震。儀表全部采用不銹鋼材料， 具有良好的防水，耐腐蝕性能。 雙金屬溫度計是由繞制成環(huán)性彎曲狀的金屬片組成。一端受熱膨脹時，帶動指針旋轉。廣泛應用于石油，化工，冶金，紡織食品等工業(yè)?？梢灾苯訙y量各種過程中的 80到500 范圍內液體蒸汽和氣體介質溫度。 罐體防波板設計 防波板的作用是減弱罐體內的液體由于汽車行駛引起的沖擊和振蕩，以提高汽車行駛平穩(wěn)性。根據(jù)《液化氣體 罐體安全規(guī)程》罐內應設置防波板，每個防波板的有效面積應大于罐體橫斷面積的 40%，防波板的安裝位置，應使上部弓形面積小于罐體橫斷面積的 20%。防波板與罐體的聯(lián)接應采用牢固的結構，防止產(chǎn)生裂紋和脫落。每個防波板容積一般不大于 3 m3。 防波板與罐體的聯(lián)接應采用牢固的結構，為了拆卸方便，一般采用螺栓緊固在與罐體相焊的角鋼圈上。 根據(jù)罐體的體積和罐體總長及直徑，選用 5塊防波板，間距從車頭方向分別為 1040mm， 869mm， 869mm， 869mm， 1040mm。圖 。 圖 防波板的與罐體連接示意圖 管路系統(tǒng)設計 設計要求 （ 1）系統(tǒng)能夠完成密封裝卸作業(yè)； （ 2）液化石油氣在管道中的流速不得超過 5m/s； （ 3）應設置氣相平衡裝置，當無氣相平衡時，泵的每分鐘流量應限制在罐體總容積的 %左右； 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 20 （ 4）裝卸時避免高速沖擊； （ 5）監(jiān)測儀表、控制元件應齊全，工作可靠，動作靈活； （ 6）液化石油氣溫度不得超過設計值； （ 7）必須保 證液化石油氣罐車在裝卸作業(yè)中的安全，工作可靠，并且具有多種功 。 管道系統(tǒng)具有自泵裝卸、泵站作用、他泵裝卸、壓差裝卸和自流裝卸等功能。通過操縱不同的閥門，可實現(xiàn)罐車的各種功能 。 自卸裝卸 —— 操作手動泵，打開緊急切斷閥，再打開 5，其余閥關閉，可實現(xiàn)經(jīng)流量計計量裝液；若只打開 4， 其余閥關閉，則實現(xiàn)流量計計量放液。 泵站裝卸 —— 操作手動泵，打開緊急切斷閥，再打開閥 3，其余閥關閉，則不經(jīng)計 量，液體也不經(jīng)本車罐體進行倒罐；打開 4，其余閥關閉，可經(jīng)流量計進行倒罐。 他泵或自流裝卸 —— 操作手動泵，打開緊急切斷閥，打開閥 2 或 5，其余閥關閉，不經(jīng)流量計進行他泵或自流裝卸；若打開閥 5，其余閥關閉，則經(jīng)流量計進行他泵或自流裝卸。管道原理圖見圖 。 圖 管路系統(tǒng)圖 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 21 管路系統(tǒng)的主要部件有緊急切斷裝置、卸壓閥、快裝接頭、管路、壓力測量裝置、流量計、過濾器等。 緊急切斷裝置 罐體液相、氣相出口管道上應分別安裝一套內置式緊急切斷裝置 , 以便在管道發(fā)生大量泄漏時進行緊急止漏。緊急切斷 裝置包括緊急切斷閥、遠控系統(tǒng)以及易熔塞自動切斷裝置 , 要求其動作靈活、性能可靠、便于檢修。遠控系統(tǒng)的關閉操作裝置應裝在人員易于到達的位置 , 如罐車尾部 , 易熔塞自動切斷裝置應設在環(huán)境溫度升高時能自動關閉緊急切斷閥的位置。緊急切斷閥有兩種型式可供選擇 : 一種為機械式 , 如QGJ43－ 25型 , 其遠控操作可通過與緊急切斷閥、事故手柄相連的軟鋼索實現(xiàn)；另一種為液動式 ,如 QGY43F－ 25型 , 其遠控操作可通過手壓油泵與緊急切斷閥、卸壓手柄配套使用來實現(xiàn)。本次設計選擇永嘉縣天虹閥門制造有限公司制造的 QGY43F－ 25槽車緊急切斷閥 。主要參數(shù)見表 ，結構如圖 。 圖 緊急切斷閥 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 22 表 QGY43F－ 25 槽車緊急切斷閥 高溫熔閉溫度 /℃ 75177。5 油缸操作壓力 / MPa ～ 油源介質 13機械油或 2錠子油 緊急切斷時間 / s ≤5 壓力測量裝置 罐體應至少安裝一只壓力表 , 通過壓力表連接管將壓力表安裝在閥門箱內。壓力表的精度等級應不低于 級 , 采用上海宏彤 Y100T 型壓力表 , 表盤的測量范圍為0～ 。在表盤上對應于介質溫度為 40℃ 和 50℃ 的 飽和蒸氣壓處涂以紅色標記 , 以提醒操作者當指針接近此處時應采取措施降壓。 LPG型過濾器 過濾器是安裝在容積式流量計進口端，用來濾清管道中流經(jīng)的液體內的雜質，以保證儀表正常運行。它的主要部件是殼體和過濾筒， LPG 型過濾器是為國產(chǎn)容積式流量計（橢圓齒輪、腰輪、螺旋轉子流量計等）統(tǒng)一設計的管路附件，可以用于多種液體輸送管路中。選用合肥精大儀表股份有限公司生產(chǎn)的 ，主要參數(shù)見表 。 表 工作壓力 /MPa 工作溫度 /℃ 0~ 120 材質 耐蝕鋼 過濾網(wǎng) 不銹鋼絲網(wǎng) 連接法蘭標準 JB/T79～ 821994 流量檢測裝置 管路系統(tǒng)的設計采用帶流量計不帶液泵的管路系統(tǒng)。選用合肥精大儀表股份有限公司生產(chǎn)的 LCE 型鑄鋼橢圓齒輪流量計。 密封裝置 設計該罐體管路的密封裝置采用墊圈查《機械設計手冊》選擇公稱壓力為 ，耐油石棉橡膠墊，可用介質為油品、油氣、丙烷等。 罐體校核 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 23 罐體壓力試驗 試驗要求 在完成罐體設計的時候要用超壓（超過設計壓力）試驗的辦法全面考核容器的強度、承壓能力和致密性。壓力 試驗的方法分為水壓試驗和氣壓試驗兩種。在 GB 150標準中要求壓力表的量程在試驗壓力的 2 倍左右為宜，但不應低于 倍和高于 4 倍的試驗壓力。 水壓試驗壓力的確定，查《 壓力容器 設計手冊》 內壓容器試驗壓力 ，公式為： ? （ ） 式中 ： p—— 設計壓力，為 。 則 1 .2 5 1 .7 7 2 .2 1rp ? ? ?MPa 在進行 水壓試驗進行測試合格后，以 進行氣壓試驗不得有泄漏 。 液壓 試驗 罐體的設計材料為 16MnR， 16MnR 鋼制容器在做水壓壓試驗時，液體溫度不得低 15℃ ；試驗時容器頂部設排氣口，充液時將容器內的空氣排盡。試驗過程中，應保持容器外表面的干燥。試驗時壓力應緩慢上升，達到 試驗壓力后，保壓時間不少于 30min。然后將壓力降至規(guī)定試驗壓力的 80％ ， 。并保持足夠長的時間以便對所有焊接接頭和連接部位進行檢查。如有滲漏，修補后重新試驗。液壓試驗完畢后，應將液體排盡并用壓縮空氣將內部 吹干。 氣壓試驗 氣壓試驗所用氣體應為干燥、潔凈的空氣、氮氣或其他惰性氣體。氣壓試驗時，介質溫度不得低于 15℃ 。 氣壓試驗時壓力應緩慢上升，至規(guī)定壓力的 10％ ，且不超過 時保壓 5min。然后，對所有焊接接頭和連接部位進行初次泄漏檢查，如有泄漏，修補后重新試驗。初次泄漏檢查合格后，再繼續(xù)緩慢升壓至規(guī)定試驗壓力的 50％ ，其后按每級為規(guī)定試驗壓力的 10％ 的級差逐級增至規(guī)定的試驗壓力。保壓 10min 后將壓力降至規(guī)定試驗壓力的 87％ 。并保持足夠長 的時間后再次進行泄漏檢查。如有泄漏，修補后再按上述規(guī)定重新 試驗 。 罐體的焊接 焊接接頭分類和焊條的選擇 罐體的主要受壓部分的焊接接頭分為 A、 B、 C、 D 四類： （ 1）圓筒部分的縱向接頭、各類凸形封頭中所有拼焊接頭以及嵌入式接管與筒體對接的接頭，均屬 A 類焊接接頭； 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 24 （ 2）殼體部分的環(huán)向接頭、長頸法蘭與接管連接的接頭，均屬 B 類焊接接頭； （ 3）法蘭與接管非對接連接的接頭均屬 C 類焊接接頭； （ 4）接管、人孔、凸緣、補強圈等與簡體連接的接頭均屬于 D 類焊接接頭。 一般根據(jù)焊接接頭的型式和焊縫無損探傷檢驗的要求選取。據(jù)規(guī)定罐體上所有的對接接頭均 采用雙面焊的全焊透結構形式，并且要求進行 100 的無損探傷 。 根據(jù)罐體材料的種類化學成分，力學性能以及采用的焊接方法等進行綜合性考慮，以合理地選擇焊接材料。采用手工電弧焊時，對三類壓力容器宜選低氫堿性焊條，以提高焊接接頭的塑性、韌性和和抗裂性．如對 l6MnR鋼鋼板宜選用 E5Ol5。埋弧自動焊時一般按焊材的抗拉強度等級和主體材料的抗拉強度等級相等或相近的原則選取。如 16MnR扳．可選焊絲為 H10MnSi， HMn2， H08MnA。 焊劑為 HJ43l。 罐體的焊接方法 罐體內件和罐體焊接的焊縫 應 避開筒節(jié)間 對接焊縫及圓筒與封頭的對接焊縫。罐體上被補強圈、支承墊板等覆蓋的焊縫，均打磨至與母材齊平。罐體在施焊前，按 JB 4708 的規(guī)定進行焊接工藝評定。焊接工藝評定報告和試樣應保存至該評定失效為止。施焊條件符合 JB/T 4709 的規(guī)定。罐體 A、 B 類焊接接頭的余高查壓力容器焊接手冊 ，見表 所示。焊口結構如圖 所示。 表 A、 B 類接頭焊縫 標準抗拉強度值 Rm540MPa 的鋼材 其它鋼材 單面坡口 雙面坡口 單面坡口 雙面坡口 1e 2e 1e 2e 1e 2e 1e 2e 0～ 10％? 且3mm ≤ 0～ 10％? 且3mm 0～ 10％? 且3mm 0～ 15％? 且4mm ≤ 0～ 15％? 且4mm 0～ 15％? 且4mm 圖 焊口結構圖 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 25 本章小結 在本章 主要 介紹了罐體 設計及校核，并對罐體上的附件及管路進行了設計及選型 ，是整個液化石油氣罐車的設計重點，也是本次設計的重點。在罐體的設計上以最新的《 鋼制壓力容器 》 為標準，對罐體進行詳細設計。 并對罐體上不同接頭采用相應的焊接選擇。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 26 第 4 章 附件設計 罐體支承座設計 罐體與汽車車架的聯(lián)接是通過罐體底部的支 承座和固定裝置來完成的。支承座有整體式和分置式兩類。分置式又分縱梁分置式、橫梁分置式和縱橫梁分置式三種。它們都是焊接在罐體的底部，與罐體成一體。由于雙錐內傾罐體的形狀比較復雜，采用整體式支承座。 支承座的前端形狀及安裝位置 為了避免由于支承座截面高度尺寸的突然變化而引起主車架縱梁的應力集中，支承座的前端形狀應采用逐步過渡的方式?？刹捎玫那把b形狀有四種， U 形、角形、 L形以及簡易形如圖 所示。 圖 支承座前端簡易形狀圖 因為加工 U 形、角形、 L 形前端工藝要求教高，加工困難，為了節(jié)約成本，可以選擇前端簡易形狀，此時斜面尺寸較大。 對于鋼質支承座： 0h =5～ 7mm； 0l =200～ 300mm 可以取 0h =7mm； 0l =210mm。 罐 體支承座的固定 罐體支承座與主車架的連接通常通過連接支架和止推板配合使用的方式來實現(xiàn)。 圖 是止推連接板的結構。連接板上端通過焊接與支承座固定，而下端則利用螺栓與主車架縱梁腹板相連接。止推板的優(yōu)點在于可以承受較大的水平載荷，防止支承座與主車架縱梁產(chǎn)生相對水平位移。相鄰兩個止推連接板之間的距離在 500～1000mm范圍內。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 27 1支承座縱梁； 2止推連接板； 3車架縱梁。 圖 止推連接板的結構圖 連接支架由相互獨立的上下托板組成，上下托板均通過螺栓分別與支承座和主車架縱梁的腹板相固定，然后再用螺栓將上下托架相連接。 由于上下托架之間留有間隙，因此連接車架所能承受的水平載荷較小，所以連接支架應和止推連接板配合使用。圖 是連接支架的結構。 1上托板； 2下托板； 3螺栓。 圖 連接支架結構圖 取力器的選擇 各類專用汽車的專用工作裝置主要