【正文】 采用止推板、連接支架有效的保證了罐體總成與半掛車之間橫向和縱向的固定。采用辛卜生（ simpson）原理對罐體的有效容積進行了準確的計算，該原理簡單而便于操作計算。本設(shè)計結(jié)合課題的需要設(shè)計了一款承載水泥為 20t 噸的氣卸散裝水泥車。我國水泥產(chǎn)量居世界首位，但散裝率卻很低，約為 %。 48 結(jié) 論 散裝水泥以其顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。 圖 61 向穩(wěn)定性的臨界狀態(tài)圖 本章小結(jié) 本章對氣卸 散裝水泥運輸車的動力性以及穩(wěn)定性，燃油經(jīng)濟性等整車性能進行了計算。 右圖為側(cè)向穩(wěn)定的臨界狀態(tài)，有： m a x 2 . 1a r c ta n a r c ta n 2 92 2 1 . 9Bh? ? ? ???? 式中 B—— 輪距 (m） ； 所以汽車的縱向穩(wěn)定性得到保證。若整車的重力作用線正好通過支承點，則車輛處于臨界的傾翻狀態(tài)，此時的坡度角稱為最大傾翻穩(wěn)定角 max? 。初步估算出質(zhì)心的高度 h=。當氣卸散裝水泥運輸車的總布置基本完成后（見總裝配圖），即可對該車的質(zhì)心位置進行計算。 對氣卸散裝水泥運輸車，不僅要對運輸狀態(tài)進行穩(wěn)定性計算，對作業(yè)狀態(tài)的穩(wěn)定性也應進行計算，如汽車在高速轉(zhuǎn)彎和急剎車的過程中，就有縱向或側(cè)向失穩(wěn)的可能性。 隨著車速的不同，各檔位燃油消耗量也不同，下面來計算一下汽車在直接檔時經(jīng)濟速度 (40～ 50km/h） 下的燃油消耗量，代入式 (618） 得 0 ?? ???? rviin age (r/min） 由式（ 619）得 )( 20 aDag de AvCgfmii rT ?? ?? 46 eT 20 . 5 2 0 ( 2 7 4 5 0 9 . 8 0 . 0 0 8 6 0 . 7 6 . 2 0 5 0 ) 1 4 9 . 94 . 8 7 5 1 0 . 8 9 0 . 8 8? ? ? ? ? ? ?? ? ?Nh） ，在利用下式計算百公里燃油消耗量 sQ （ L/100km）： rgTiiQ eegs ?36720? (620） 式中 ?—— 燃油的重度， N/L。 所以得到該車的最大爬坡度 maxi 為： max maxi tg??? （ 3）計算最高車速 maxv 將直接檔的 A、 B、 1C 和 2C 值代入下 式，可得該車的最高車速 maxv ，即： 2m a x ()2B k C Dv A? ? ?? = ? ? 0 ( ) ? ? ? ? ? ???km/h 45 燃油經(jīng)濟性計算 氣卸散裝水泥運輸車的等速百公里油耗可以根據(jù)發(fā)動機的負荷特性或萬有特性來計算。 （ 1）計算最大加速度 maxj 散裝水泥運輸車在水平地面的加速度計算公式可由式 (612） 變化而得，有： 21 2 01 ()aj A V B V C C f k vm? ??? ? ? ? ??? (615） 散裝水泥運輸車在某一檔位加速過程中的最大加速度可由 ()j f v? 的極值點求出，令： 21 ( 2 )adj A v B k Cd v m?? ? ?=0 得到極值點的車速 0v 為 20 2B kCv A??? (616） 以 (616） 式代入 (615） 式中，可得汽車在該檔時的最大加速度為： 44 221 2 0 4 4 2 7 4 5 0B k C DC C f AA ????? ? ? ??? ??? (617） 由上式可以計算出各檔位的最大加 速度的值如表 所列。 43 表 64 各檔位的系數(shù) A、 B、 C C2 和 D 值 檔位 A B 1C 2C D 1 2 3 4 5 6 r 式 (712） 是汽車直線行駛時的驅(qū)動力和行駛阻力的平衡方程式，式 (614）則反映了汽車在克服外界及其他阻力之后所具備的加速能力，由此可計算出評價車輛的動力性指 標。低檔時取上限，高檔時取下限。 取 DC =， DA =? = 2m ， 則空氣阻力可以由下式計算： D DF C A v? =? ? 2v = 2v (610） （ 5）加速阻力 jF 加速阻力是汽車加速行駛時所需克服的慣性阻力，有： jaF m j?? (611） 式中 j—— 汽車加速度 (m/ 2s ） ； ?—— 傳動系統(tǒng)回轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)。 表 62 各種路面條件下 f 的測量結(jié)果 路面類型 F 良好的瀝青或混泥土路面 ～ 一般的瀝青或混泥土路面 ～ 碎石路面 ～ （ 3） 坡道阻力 iF 專用汽車上坡行駛時，整車重力沿著坡道的分力為坡道阻力，其計算公式為： sin 2 6 9 0 1 0 siniaF m g ???? (68） 只要知道坡道的角度就能計算出坡道阻力。 對于 型輪胎，查表得 0f = k= 此時滾動阻力系數(shù)可以表示為： 0 .0 1 1 0 .0 0 0 2 2fv?? 則滾動阻力為： cosfaF m gf ?? =? ( ? ） ? 27450cos? fF =(+） cos? (67） 只要知道汽車的坡度角就能計算出滾動阻力。下表為部分路面條件下 f的測量結(jié)果。 滾動阻力系數(shù) f 取決于輪胎的結(jié)構(gòu)型式及氣壓、路面條件 等因數(shù)。 （ 2）滾動阻力 Ff 專用汽車的滾動阻力 fF 由下式計算 ： cosfaF m gf ?? (66） 式中 am —— 專用汽車的總質(zhì)量，滿載時為 27450kg； ?—— 道路坡度角（ 176。 （ 1） 驅(qū)動力 tF 專用汽車在地面行駛時受到發(fā)動機的限制所能產(chǎn)生的驅(qū)動力 tF 與發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)矩 eT 的關(guān)系為： e g otdT i iF r ??? (65） 式中 gi —— 變速器某一檔得傳動比如表 61 所列。 9549 emp pPT n? 1629 5 4 9 9 5 4 9 6 7 2 . 62300emp pPT N mn? ? ? ? ?。 工程實踐表明，可用二次三項式來描述汽車發(fā)動機的外特性，即 2e e eT an bn c? ? ? (61） 式中 eT —— 發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)矩 (N﹒ m） ； en —— 發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)速 (r/min） ； a、 b、 c——待定系數(shù)。外特性一般有三種獲得方法，即由發(fā)動機廠家或汽車底盤制造廠家提供，直接由發(fā)動機臺架試驗測出或由經(jīng)驗公式擬合。這里重點介紹整車的動力性、經(jīng)濟性和穩(wěn)定性等主要性能的計算。最后對出料、卸料裝置以及氣壓控制系統(tǒng)進行了設(shè)計。圖 53 為氣壓控制系統(tǒng)工作示意圖。當罐內(nèi)氣壓達到輸送散裝水泥粉料所需要的壓力 (196Kpa） 時，打開卸料閥進行卸料； 卸料結(jié)束后，關(guān)閉卸料閥，打開放氣閥，放出罐內(nèi)剩余的壓縮空氣。 1濾芯； 2卡箍； 3卸壓管； 4卸壓球閥 圖 52 卸壓裝置示意圖 氣壓控制系統(tǒng)的設(shè)計 氣卸散裝水泥車的液 壓系統(tǒng)的作用是對卸料過程進行控制，以實現(xiàn)卸料的平順性、可靠性、安全性。卸壓時罐內(nèi)的氣體通過濾芯經(jīng)卸壓管、球閥排出，而粉料被過濾不能排出，以免污染空氣。 35 卸壓裝置 卸壓裝置的用途 是：裝料前或卸料后，打開卸壓球閥排放罐內(nèi)剩余的壓力空氣；若卸料過程中出現(xiàn)故障，應用卸壓裝置排氣卸壓后再進行修理。 O 型橡膠密封圈置于快速接頭的圓槽中。 本設(shè)計選擇上吸式出料裝置。它的基本結(jié)構(gòu)特點是：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。 出料裝置、卸料軟管及卸壓裝置的確定 出料裝置 出料裝置有上吸式和下排式兩種形式，它們各自的特點如下： （ 1）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。 34 1手輪 ； 2絲桿； 7銷； 4裝料口蓋； 5密封圈； 6壓桿； 8罐體； 9裝料口 圖 51 裝料口示意圖 裝料口蓋通過銷與壓桿連在一起，松開手輪即可打開裝料口蓋；蓋上裝料口蓋，把手輪及絲杠扳至壓桿左邊的開口處，旋緊手輪，通過壓桿和銷將裝料口蓋及密封圈壓緊在裝料口座上，裝料口被密封。為了提高進料速度和便于人進入其中維修，可將裝料口選得大些，固取 500mm。 粉罐車上的裝料口有兩個作用：一是裝粉料入罐；二是維修時作為人孔。于是總的壓力損失為： 12 17 3. 98 9. 8H H H? ? ? ? ? 可依據(jù)此選擇空氣壓縮機的排氣壓力為 ?？紤]到使用一段時間后透氣性有所下降，阻力略有增加，選取 2H 值時應略高于實測值。 Hd= 靜壓損失包括固氣二相流與直管壁的摩擦壓力損失 H? ，垂直升高壓力損失 hH 及局部阻力壓力損失 H? ，即： jhH H H H??? ? ? （ 55） 直管中摩擦壓力損失 H? 用下式計算： 2 (1 )2 ggLvHCd? ????? （ 56） 式中 ?—— 摩擦阻力系數(shù)，查有關(guān)手冊，當管道直徑 100d? mm 時，取 ?? ，也可用下式計算： λ =(+） = 式中 K? —— 管道內(nèi)壁系數(shù)，無縫鋼管為 ； L —— 直管長度， 5m； C—— 氣體速度修正系數(shù)，查表得 C=。 22sgvv—— 粉料速度平方與氣流速度平方之比，取 22sgvv=～， ? 值大時取小值。即： 1 djH H H?? （ 53） 式中 1H —— 輸料系統(tǒng)全部壓力損失； dH —— 動壓損失；。 1 21 4( )60 sQvv d ???? （ 52） 式中 1Q—— 在入口處壓力下空氣流量，約等于空壓機的額定流量； s? —— 粉料的密度， ? kg/m3； d—— 粉料管的內(nèi)徑， 100mm； 31 24 (7 . 5 1 . 2 1 0 3 2 0 0 )6 0 3 . 1 4 (0 . 1 )v ? ? ?? ??=()tv? 輸送系統(tǒng)的壓力損失 固氣二相流在管道中經(jīng)過直管、彎管以及閥門等到達出口時有壓力損失。這個能量由罐內(nèi)壓力和氣流速度來提供。 31 輸料管設(shè)計 輸料管內(nèi)徑和 氣流速度的確定 我國氣卸散裝粉料罐式汽車的輸料管直徑一般都采用 100mm，實踐證明是可行的。 該機具有結(jié)構(gòu)獨特、性能可靠、具有體積小、重量輕、耗能低、震動小、排氣量大、維修方便等特點，并具有其它空壓機無可相比的優(yōu)點，既氣缸內(nèi)不需加油潤滑、壓縮空氣純潔無油。 WBK 系列無油擺桿式空氣壓縮機屬容積式中回轉(zhuǎn)類的一種，它通過曲柄搖桿機構(gòu)使轉(zhuǎn)子做 90 度往復擺動，周期性 改變氣缸內(nèi)工作容積。 空壓機選擇 系統(tǒng)需要的輸送空氣量 Q 用下式確定： gvQ Ka ?? ? (m3/min） （ 51） 式中 Ka —— 輸送系統(tǒng)的漏氣系數(shù)， ～ ，取 ； v —— 卸料速度， 310? kg/min； ? —— 固氣二相流濃度，取 70； g?—— 空氣密度， 。 30 第 5 章 氣卸及輸料裝置的設(shè)計 一般對氣力輸送系統(tǒng)的基本要求是：壓縮空氣具有一定的壓力、流量和調(diào)節(jié)二相流濃度的功能；壓縮空氣 不含水、油以及其他的雜質(zhì)；結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠、操作方便、壓力損失小。 圖 411 連接支架結(jié)構(gòu)圖 本章小結(jié) 本章對罐體總成進行了詳細的介紹，包括其材料的選擇，罐體的尺寸的確定，對罐體內(nèi)部結(jié)構(gòu)如流化板、多孔板、流化元件進行了設(shè)計，確定了他們的連接方式，對罐體容積進行了近似計算。圖 41