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HD5180GSN散装水泥运输车改装设计【汽车类】【4张CAD图纸】

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HD5180GSN散装水泥运输车改装设计

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HD5180GSN散装水泥运输车改装设计论文.doc

任务书.doc

外文翻译--专用汽车的发展状况.doc

多孔板1.dwg

多孔板2.dwg

整车装配图.dwg

目录.doc

罐体装配图.dwg

摘要I

AbstractII

第1章 绪论1

1.1 本课题研究的目的和意义1

1.2 气卸粉罐车的现状和趋势2

1.2.1 举升式粉罐汽车3

1.2.2 立式粉罐汽车3

1.2.3 卧式粉罐汽车4

1.2.4 斗式粉罐汽车4

1.3 本课题研究的主要内容与路线4

第2章 方案的选择与分析6

2.1 罐体型式的选择6

2.2 二类底盘的选择6

2.3 卸料装置的选择7

2.3.1 卸料方式分类7

2.3.2 空气压缩机选择也布置方案7

2.3.2 出料装置方案的选择7

2.4 二类底盘选型8

2.5 取力器的选择9

2.6 取力器布置方案选择9

2.7 本章小结10

第3章 总布置以及参数的确定11

3.1 总体布置的原则及布置图11

3.2 整车参数的确定11

3.3 取力器基本参数确定11

3.4 本章小结12

第4章 罐体的设计13

4.1 罐体的材料选择13

4.2 罐体尺寸的确定13

4.3 流态化装置的设计13

4.3.1 流态化装置的构造14

4.3.2 流态化元件选择14

4.3.3 流态化元件压紧方式的确定15

4.3.4 多孔板的设计15

4.4 罐体机构尺寸的设计16

4.4.1气室结构的设计16

4.4.2中央气室部分的设计16

4.4.3 气化板宽度的设计16

4.4.4 流板倾斜角度及气化层倾斜角度的设计16

   4.5 流板结构尺寸的设计17

4.5.1 中央气室部分流板尺寸计算18

4.5.2 OO截面至AA截面处流板尺寸计算18

4.5.3 AA截面至BB截面处流板尺寸计算19

4.5.4 封头部分流板尺寸设计19

4.6 罐体厚度的确定19

4.6.1 罐体的最小厚度19

4.6.2 厚度附加值20

4.7 封头设计21

4.8 流态化主要参数的设计21

4.9 罐体容积近似计算23

4.10 罐体支承座设计25

4.10.1 支承座的截面形状及尺寸26

4.10.2 支承座的前端形状及安装位置26

4.10.3 罐体支承座的固定27

4.11 本章小结28

第5章 气卸及熟料装置的设计29

5.1 空压机选择29

5.2 熟料管设计30

5.2.1 输料管内径和气流速度的确定30

5.2.2 输送系统的压力损失30

5.2.3 流态化元件压力损失的计算32

5.3 进料装置设计32

5.4 出料装置、卸料软管及泄压装置的确定33

5.4.1 出料装置33

5.4.2 卸料装置33

5.4.3 泄压装置34

5.5 气压控制系统的设计34

5.6 本章小结35

第6章 整车性能参数的设计36

6.1 动力性计算36

6.1.1 发动机的外特性36

6.1.2 汽车的行驶方程式37

6.1.3 动力性评价指标的计算42

6.2 燃油经济型计算44

6.3 气卸散装水泥运输车稳定性计算45

6.4 本章小结46

结论47

致谢48

参考文献49

附录150

     通过调研与分析,并结合本次改装设计的特点,选用东风系列底盘相对较合理。确定东风CA1189P4K2L11T8底盘作为本次高压清洗汽车的底盘,其主要技术参数见表2-2所示:

  表2-2 底盘技术参数列表

  底盘型号CA1189  整备质量(Kg)  8950

  发动机CA6DF2  额定载质量(Kg)  16758

  轴距(mm)4725+1350厂定最大设计总质量(kg)  8950

车架前悬/后悬1255/1858  规格(mm)6800×2140×2395

接近角/离去角24/29.5  轮胎规格  11.00R20

2.5 取力器的选择

   气卸散装水泥运输车上的专用设备—空气压缩机,是以汽车底盘自身的发动机为动力源,经过取力器取力来驱动的。由于在设计变速器时已经考虑了动力输出,因而在变速器的左侧或右侧留有标准的取力器接口。

2.6 取力器布置方案选择

   专用车取力总布置方案决定于取力方式。常见的取力方式如图2-3所示。

   从发动机前端取力的特点是采用液压传动,适合于远距离输出动力。固此种取力方式常用于由长头式汽车底盘改装的大型混泥土搅拌运输车。

   从飞轮后端取力的特点是取力器不受主离合器影响,传动系统与发动机直接相连,取力器到工作装置距离短、传动系统简单可靠、取出的功率大、传动效率高。这种方案应用较广,如平头式汽车改装的大、中型混泥土搅拌车等。

   从变速器轴取力的布置方案又称变速器上置式方案。此种方案将取力器叠置于变速器之上,用一惰轮与轴常啮合齿轮啮合获取动力,固需改制原变速器顶盖。此方案应用很广,如自卸车、冷藏车、垃圾车等一般都从变速器上端取力。

   从以上方案中选着用发动机飞轮后端取力。

          第1章  绪论

1.1  本课题研究的目的及意义

   汽车工业发展的经济效益不只是汽车本身,而是集中表现在汽车使用和流通的全过程中,汽车工业的发展必然带动汽车运输业的发展。由于社会对汽车的运物效率和经济性,以及各种功能和性能的要求也越来越高,从而使汽车运输工具向专用化发展成为必然趋势。

   粉罐汽车用于散装粉状物料的运输,如装运水泥,面粉,滑石粉,煤粉等。粉料散装运输可以提高运输效率,节约运输费用,降低产品成本,同时能实现装、运、卸、贮机械化。

   散装水泥以其显著的经济效益和社会效益,已在世界范围内得到迅速发展。散装水泥车每运100万吨水泥可节约袋装纸6000吨,不仅节约了造纸原料和能源,还节约了近40万人的劳动力。我国目前水泥产量已突破2亿吨,如果像美、日以及欧洲的一些国家,水泥运输散装率在90%以上,则每年仅节约包装费达50亿元上,技术和高附加值的专用汽车在提高产值、利润和节约外汇方面都有着极其重要的作用。我国水泥产量居世界首位,但散装率却很低,约为33.5%。散装水泥的比例与水泥工业发展速度显得极不协调,与发达国家散装水泥相比,相距甚远[1]。显然,要加速我国散装水泥的发展,除了需要制定有关的经济政策给予经济扶持外,还要从散装水泥的工业技术方面进行改善和发展,才能使散装水泥发展速度同形势相适应。发展散装水泥运输车也是其中关键一项。

   近年来使用的粉罐汽车都是采用气力卸料的气卸散装粉罐汽车,它由六大部分组成,即:汽车底盘、罐体总成、空压机及空气管道、卸料管道系统、取力传动装置、监测仪表及安全装置等。气力卸料是将具有一定压力的压缩空气通过罐体底部的流态化装置通入罐内粉料中,使粉料和空气混合,呈现流动状态,然后打开卸料阀,粉料与空气混合物在罐内外压力差作用下排出,经管道流入地面容器内[2]。

   罐体是气卸散装水泥车装载水泥的容器,其流态化床,有效容积和总容积等直接影响气卸散装水泥车的两个重要专业性能指标——卸料时间和剩余率[3]。因此,选择合适的罐体是一项很重要的工作。

   使用气卸散装水泥运输车不仅可以提高水泥装卸的机械化水平,节约劳动力,减轻劳动强度,改善工作条件,而且可以减少水泥损耗,降低施工成本,保证水泥质量。实践证明,与袋装水泥搬动相比,其装卸效率可提高15倍以上,水泥损失减少约4%,具有明显的社会经济效益[1]。在目前我国木材资源匮乏,能源紧张的情况下,推广使用气卸散装水泥运输车有着十分重要的现实意义。

   随着我国水泥行业的飞速发展,气卸散装水泥车得到了广泛应用,水泥散装事业得到了蓬勃发展,但是散装水泥车的卸料速度直接影响着运输效率,能源节约,汽车寿命以及经济效益[3]。改进散装水泥车的卸料速度是我们所要迫切解决的问题。

1.2  气卸粉罐车的现状和趋势

   研究国内外专用汽车的发展,都有一个共同的规律,这就是:随着公路运输的发展,当汽车保有量增大到一定程度时,必然会出现专用汽车,从改装特种军用车开始逐步发展到各国经济领域,成为各国汽车工业的重要组成部分。国外专用汽车的发展概况及未来发展趋势是:底盘生产向专用化方向发展;向大型、重型及半挂汽车列车方向发展;注重专用汽车的经济性;品种日益繁多,分工愈来愈细,并向着精尖产品发展;零部件专业性生产程度不断提高;多品种、系列化、小批量的趋势越来越明显。总之,当前我国专用汽车行业已经从起始阶段进入发展时期,向高层次、高水平、高技术、高效益方向发展的时机已经成熟,我国专用汽车面临一个广阔的发展前景[2]。

   举升式粉罐汽车是专用罐式汽车的一种,目前在我国市场具有一定的需求量,但生产量小,不能满足市场的需求,在国内还处于不成熟阶段。随着我国经济的发展,举升式粉罐汽车的市场需求必定逐渐增加。粉罐汽车是指运输散装粉料,如水泥、煤粉、粉煤灰、滑石粉、面粉等粉料的专用罐式汽车。粉料散装运输可以提高运输效率,节约运输费用,降低产品成本,同时能实现装、运、卸、贮机械化。近年来使用的粉罐汽车都是采用气力卸料的气卸散装粉罐汽车[4]。

   近年来使用的粉罐汽车都是采用气力卸料的气卸散装粉罐汽车;少数粉罐车按用户要求,采用液压或简单的举升卸料结构。粉料颗粒的运送,多靠自重从罐体底部锥形口卸出,或是将罐体举升30°以上,颗粒靠自重向下滚滑,从罐尾卸出。粉罐汽车按其罐体型式不同可分为下列四种:

1.2.1举升式粉罐汽车


内容简介:
哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 本课题研究的目的和意义11.2 气卸粉罐车的现状和趋势21.2.1 举升式粉罐汽车31.2.2 立式粉罐汽车31.2.3 卧式粉罐汽车41.2.4 斗式粉罐汽车41.3 本课题研究的主要内容与路线4第2章 方案的选择与分析62.1 罐体型式的选择62.2 二类底盘的选择62.3 卸料装置的选择72.3.1 卸料方式分类72.3.2 空气压缩机选择也布置方案72.3.2 出料装置方案的选择72.4 二类底盘选型82.5 取力器的选择92.6 取力器布置方案选择92.7 本章小结10第3章 总布置以及参数的确定113.1 总体布置的原则及布置图113.2 整车参数的确定113.3 取力器基本参数确定113.4 本章小结12第4章 罐体的设计134.1 罐体的材料选择134.2 罐体尺寸的确定134.3 流态化装置的设计134.3.1 流态化装置的构造144.3.2 流态化元件选择144.3.3 流态化元件压紧方式的确定154.3.4 多孔板的设计154.4 罐体机构尺寸的设计164.4.1气室结构的设计164.4.2中央气室部分的设计164.4.3 气化板宽度的设计164.4.4 流板倾斜角度及气化层倾斜角度的设计164.5 流板结构尺寸的设计174.5.1 中央气室部分流板尺寸计算184.5.2 OO截面至AA截面处流板尺寸计算184.5.3 AA截面至BB截面处流板尺寸计算194.5.4 封头部分流板尺寸设计194.6 罐体厚度的确定194.6.1 罐体的最小厚度194.6.2 厚度附加值204.7 封头设计214.8 流态化主要参数的设计214.9 罐体容积近似计算234.10 罐体支承座设计254.10.1 支承座的截面形状及尺寸264.10.2 支承座的前端形状及安装位置264.10.3 罐体支承座的固定274.11 本章小结28第5章 气卸及熟料装置的设计295.1 空压机选择295.2 熟料管设计305.2.1 输料管内径和气流速度的确定305.2.2 输送系统的压力损失305.2.3 流态化元件压力损失的计算325.3 进料装置设计325.4 出料装置、卸料软管及泄压装置的确定335.4.1 出料装置335.4.2 卸料装置335.4.3 泄压装置345.5 气压控制系统的设计345.6 本章小结35第6章 整车性能参数的设计366.1 动力性计算366.1.1 发动机的外特性366.1.2 汽车的行驶方程式376.1.3 动力性评价指标的计算426.2 燃油经济型计算446.3 气卸散装水泥运输车稳定性计算456.4 本章小结46结论47致谢48参考文献49附录150第1章 绪论1.1 本课题研究的目的及意义汽车工业发展的经济效益不只是汽车本身,而是集中表现在汽车使用和流通的全过程中,汽车工业的发展必然带动汽车运输业的发展。由于社会对汽车的运物效率和经济性,以及各种功能和性能的要求也越来越高,从而使汽车运输工具向专用化发展成为必然趋势。粉罐汽车用于散装粉状物料的运输,如装运水泥,面粉,滑石粉,煤粉等。粉料散装运输可以提高运输效率,节约运输费用,降低产品成本,同时能实现装、运、卸、贮机械化。散装水泥以其显著的经济效益和社会效益,已在世界范围内得到迅速发展。散装水泥车每运100万吨水泥可节约袋装纸6000吨,不仅节约了造纸原料和能源,还节约了近40万人的劳动力。我国目前水泥产量已突破2亿吨,如果像美、日以及欧洲的一些国家,水泥运输散装率在90%以上,则每年仅节约包装费达50亿元上,技术和高附加值的专用汽车在提高产值、利润和节约外汇方面都有着极其重要的作用。我国水泥产量居世界首位,但散装率却很低,约为33.5%。散装水泥的比例与水泥工业发展速度显得极不协调,与发达国家散装水泥相比,相距甚远1。显然,要加速我国散装水泥的发展,除了需要制定有关的经济政策给予经济扶持外,还要从散装水泥的工业技术方面进行改善和发展,才能使散装水泥发展速度同形势相适应。发展散装水泥运输车也是其中关键一项。近年来使用的粉罐汽车都是采用气力卸料的气卸散装粉罐汽车,它由六大部分组成,即:汽车底盘、罐体总成、空压机及空气管道、卸料管道系统、取力传动装置、监测仪表及安全装置等。气力卸料是将具有一定压力的压缩空气通过罐体底部的流态化装置通入罐内粉料中,使粉料和空气混合,呈现流动状态,然后打开卸料阀,粉料与空气混合物在罐内外压力差作用下排出,经管道流入地面容器内2。罐体是气卸散装水泥车装载水泥的容器,其流态化床,有效容积和总容积等直接影响气卸散装水泥车的两个重要专业性能指标卸料时间和剩余率3。因此,选择合适的罐体是一项很重要的工作。使用气卸散装水泥运输车不仅可以提高水泥装卸的机械化水平,节约劳动力,减轻劳动强度,改善工作条件,而且可以减少水泥损耗,降低施工成本,保证水泥质量。实践证明,与袋装水泥搬动相比,其装卸效率可提高15倍以上,水泥损失减少约4%,具有明显的社会经济效益1。在目前我国木材资源匮乏,能源紧张的情况下,推广使用气卸散装水泥运输车有着十分重要的现实意义。随着我国水泥行业的飞速发展,气卸散装水泥车得到了广泛应用,水泥散装事业得到了蓬勃发展,但是散装水泥车的卸料速度直接影响着运输效率,能源节约,汽车寿命以及经济效益3。改进散装水泥车的卸料速度是我们所要迫切解决的问题。1.2 气卸粉罐车的现状和趋势研究国内外专用汽车的发展,都有一个共同的规律,这就是:随着公路运输的发展,当汽车保有量增大到一定程度时,必然会出现专用汽车,从改装特种军用车开始逐步发展到各国经济领域,成为各国汽车工业的重要组成部分。国外专用汽车的发展概况及未来发展趋势是:底盘生产向专用化方向发展;向大型、重型及半挂汽车列车方向发展;注重专用汽车的经济性;品种日益繁多,分工愈来愈细,并向着精尖产品发展;零部件专业性生产程度不断提高;多品种、系列化、小批量的趋势越来越明显。总之,当前我国专用汽车行业已经从起始阶段进入发展时期,向高层次、高水平、高技术、高效益方向发展的时机已经成熟,我国专用汽车面临一个广阔的发展前景2。举升式粉罐汽车是专用罐式汽车的一种,目前在我国市场具有一定的需求量,但生产量小,不能满足市场的需求,在国内还处于不成熟阶段。随着我国经济的发展,举升式粉罐汽车的市场需求必定逐渐增加。粉罐汽车是指运输散装粉料,如水泥、煤粉、粉煤灰、滑石粉、面粉等粉料的专用罐式汽车。粉料散装运输可以提高运输效率,节约运输费用,降低产品成本,同时能实现装、运、卸、贮机械化。近年来使用的粉罐汽车都是采用气力卸料的气卸散装粉罐汽车4。近年来使用的粉罐汽车都是采用气力卸料的气卸散装粉罐汽车;少数粉罐车按用户要求,采用液压或简单的举升卸料结构。粉料颗粒的运送,多靠自重从罐体底部锥形口卸出,或是将罐体举升30以上,颗粒靠自重向下滚滑,从罐尾卸出。粉罐汽车按其罐体型式不同可分为下列四种:1.2.1举升式粉罐汽车举升式粉罐汽车的罐内底部通常仅在出料口处设置流态化床,卸料时罐体呈倾斜状态,粉料在重力作用下自动下滑,集中到出料口处后卸出。所以,罐体内部结构简单,容积效率高,适用范围广,常用来装运流态化性能差的粉料。但由于增加了举升机构,使用、维修复杂。如图1-1所示。1.2.2立式粉罐汽车图1-1 举升式粉罐汽车立式粉罐汽车的罐体中心线呈铅垂方向,如图1-2所示。车辆可载一个或多个立式罐。立式粉罐汽车适用范围广,能用于粉料、颗粒料等多种粉粒体物料的散装运输。但整车质心较高,采用多个罐体时结构复杂,制造成本也较高。图1-2 立式粉罐汽车1.2.3卧式粉罐汽车罐体中心线呈水平方向,罐体可以是单个舱,也可分隔两个舱。若罐体内的流态化床与水平面成一个倾角,称为内倾卧式粉罐汽车,如图1-3所示。若罐体中心线与水平面成一个不大的倾角,则为外倾卧式粉罐汽车。卧式粉罐汽车具有结构简单,操作方便,卸料性能稳定和质心低的优点。但适用性受到限制,一般仅用于流态化性能较好的粉料散装运输。 图1-3 卧式粉罐汽车1.2.4斗式粉罐汽车斗式粉罐汽车的罐体由中心线呈水平位置的直圆筒或长方筒和与中心线垂直的锥筒组合而成,如图1-4所示。斗式粉罐汽车通常不设置流态化床,利用粉料的重力自动卸料。所以,具有结构简单,适用范围广,剩余量少,罐内易于清扫等优点。 图1-4斗式粉罐汽车随着我国水泥行业的飞速发展,散装水泥车新产品的开发也显得迫切需要,气卸散装水泥车将成为散装水泥车市场上新的宠儿6。1.3 课题研究的主要内容与技术路线本课题研究的主要内容有:(1)通过初步确定载重来对二类底盘进行选型;(2)重点对罐体进行设计,其中包含对罐体材料选择,罐体内部流化板,多孔板的设计;(3)对气卸及输料装置进行设计;(4)对整车性能进行分析,看其是否合理;(5)对罐体总成内部各元件的连接,及罐体总成与车架之间的连接进行研究。本课题研究的主要技术路线如图1-5所示。罐体总成的设计气卸装置设计方案选择二类底盘选择整车性能的确定气卸粉罐车图1-5 技术路线第2章 方案的选择与分析2.1 罐体型式的选择粉罐汽车按其罐体型式不同可分为立式粉罐汽车、卧式粉罐汽车、举升式粉罐汽车和斗式粉罐汽车7。立式粉罐汽车的罐体中心线呈铅垂方向,车辆可载一个或多个立式罐。立式罐汽车适用范围广,能用于粉料、颗粒料等多种粉粒物料的散装运输。但整车质心教高,采用多个罐体时结构复杂,制造成本较高。卧式粉罐汽车是目前使用最为广泛的一种罐式车型。其特点是罐体中心线呈水平方向,罐体可以是单个仓也可以分隔两个仓。若罐体内的流态化床与水平面成一个倾角,称为内倾卧式粉罐汽车。若罐体中心线与水平面成一个不大的倾角,则为外倾卧式粉罐汽车。卧式粉罐汽车仅在出料口处设置流态化床,卸料时罐体呈倾斜状态,粉料在重力作用下自动下滑,具有结构简单,操作方便,卸料性能稳定和质心低的优点,但适用性受到限制,一般仅用于流态化性能较好的散装粉料运输。举升式粉罐汽车罐体内部结构简单,容积效率高,适用范围广,常用来装运流态化性能差的粉料,但由于增加了举升机构,使用,维修复杂。斗式粉罐汽车通常不设置流态化床,利用粉料的重力自动卸料,具有结构简单,使用范围广,剩余量小,罐内易于清扫等优点。但该型汽车整车质量较大,制造成本也比较高,经济性较差。综上所述,本设计中选择双锥内倾卧式粉罐,如图2-1所示。 图2-1 双锥内倾卧式粉罐结构图2.2 二类底盘的选择本次设计所选的二类底盘为CA1189P4K2L11T8型就可满足其相关要求,第三章将对其技术参数做详细介绍。2.3 卸料装置的选择2.3.1卸料方式分类卸料方式可以分为气卸和自卸两种。气卸式就是利用空气压缩机向罐体内吹入压缩空气,使罐内的粉料迅速流态化,当罐内压力达到一定值的时候,打开卸料阀,粉料随着气流流出,实现卸料。自卸式是利用粉料的自身重力进行卸料,这个过程依靠液压系统来实现。卸料前,液压系统将罐体举升到某一高度,然后打开卸料口,粉料在自身重力作用下实现卸料。液压系统的布置难度较大,自身质量较大,卸料对稳定性要求比较高。对于卧式罐体,气卸式卸料更为便利,所以本设计选用气卸式卸料系统。2.3.2空气压缩机选择及布置方案1、空气压缩机的分类 常用的空气压缩机有回转滑片式和摆杆式两种。回转滑片式具有体积小,排量大等优点,但所排出的压缩空气含有油气,须经过过滤才能进入罐体气室。而摆杆式应不需要润滑油来润滑,故排出的压缩空气比较洁净,对粉料无污染,是一种比较理想的空气压缩机。因此选择摆杆式空气压缩机。2、空气压缩机的布置方案空气压缩机工作所需要的动力通过取力器获得。取力器的布置方案将在第三章作详细的阐述。这里初步定为取力器从变速器侧端取力,以驱动空气压缩机运转。空气压缩机固定在汽车驾驶室与罐体之间的车架上,具体位置见整车结构图。2.3.3出料装置方案的选择出料装置有上吸式和下排式两种形式:本次设计采用上吸式出料装置。(1)下排式出料装置具有结构简单,维修方便,节约罐体有效容积等优点,但易产生堵塞。它的基本结构特点是:出料口开设在罐体下部中央的多孔板和罐体壳上,与出料管的一端焊接。(2)上吸式出料装置具有卸料平顺,吸嘴高度可以调节,不易产生堵塞等优点,目前应用较广。如图2-1所示。2.4 二类底盘选型专用汽车性能的好坏对专用汽车性能影响很大,通常专用车辆采用的基本底盘按结构分可分为二、三、四类底盘,而该水泥运输车是在二类底盘的基础上进行改装设计。所谓二类底盘,就是指在基本型整车基础上去掉货厢。专用汽车底盘的选择主要是根据专用汽车的类型、用途、装载质量、使用条件、专用汽车的性能指标、专用设备或装置的外形、尺寸、动力匹配等决定,目前,80%以上的专用车辆采用二类底盘进行改装设计。采用二类汽车底盘进行改装设计工作重点是整车总体布置和工作装置设计,对底盘仅作性能适应性分析和必要的强度校核,以确保改装后的整车性能基本与原车接近。目前国内市场上底盘的种类多、品种全,如解放、东风、红岩等系列底盘性能好,价格便宜,市场保有量大,选用的底盘也多为这些系列的产品。一般专用改装车辆在选用底盘时不但要根据专用汽车的类型、用途、装载质量、使用条件、专用汽车的性能指标进行考虑,还从适用性、可靠性、先进性、方便性等方面进行比较分析,表2-1是常用二类底盘的性能对比列表:表2-1 底盘性能对比列表解放东风红岩适用性适用于各类载重货车及专用汽车特殊功能的要求适用于各类载重货车及专用汽车特殊功能的要求适用于各吨位载重货车的改装设计要求以及部分专用车辆的特殊要求可靠性工作可靠,出现故障的几率少,零部件有足够的强度工作性能好,故障率低,零部件要有足够的强度和寿命性能可靠,出现故障率低,各部件要有足够的强度先进性动力性、经济性、行驶平顺性及通过性等基本性能指标和功能方面达到同类车型的先进水平动力性、经济性、操纵稳定性等基本性能指标和功能方面达到同类车型的先进水平动力性、经济性、行驶平顺性及通过性等基本性能指标和功能方面达到同类车型的先进水平方便性安装、检查保养和维修方便,结构紧凑安装、检查保养和维修方便,结构紧凑安装、检查保养和维修方便,结构紧凑价格较便宜比较便宜便宜供货来源市场拥有量多市场拥有量多市场拥有量较多吨位各种吨位车型各种吨位车型轻、中型载货车型通过调研与分析,并结合本次改装设计的特点,选用东风系列底盘相对较合理。确定东风CA1189P4K2L11T8底盘作为本次高压清洗汽车的底盘,其主要技术参数见表2-2所示:表2-2 底盘技术参数列表底盘型号CA1189整备质量(Kg)8950发动机CA6DF2额定载质量(Kg)16758轴距(mm)4725+1350厂定最大设计总质量(kg)8950车架前悬/后悬1255/1858规格(mm)680021402395接近角/离去角24/29.5轮胎规格11.00R202.5 取力器的选择气卸散装水泥运输车上的专用设备空气压缩机,是以汽车底盘自身的发动机为动力源,经过取力器取力来驱动的。由于在设计变速器时已经考虑了动力输出,因而在变速器的左侧或右侧留有标准的取力器接口。2.6 取力器布置方案选择专用车取力总布置方案决定于取力方式。常见的取力方式如图2-3所示。从发动机前端取力的特点是采用液压传动,适合于远距离输出动力。固此种取力方式常用于由长头式汽车底盘改装的大型混泥土搅拌运输车。从飞轮后端取力的特点是取力器不受主离合器影响,传动系统与发动机直接相连,取力器到工作装置距离短、传动系统简单可靠、取出的功率大、传动效率高。这种方案应用较广,如平头式汽车改装的大、中型混泥土搅拌车等。 从变速器轴取力的布置方案又称变速器上置式方案。此种方案将取力器叠置于变速器之上,用一惰轮与轴常啮合齿轮啮合获取动力,固需改制原变速器顶盖。此方案应用很广,如自卸车、冷藏车、垃圾车等一般都从变速器上端取力。从以上方案中选着用发动机飞轮后端取力。2.7 本章小结本章确定了整车总体设计方案,即为设计一种采用摆杆式空气压缩机和上吸式气卸式装水泥运输改装车。通过比较立式粉罐汽车、卧式粉罐汽车、举升式粉罐汽车和斗式粉罐汽车的罐体的结构特点选定双锥卧式罐体。取力方式分类发动机取力变速器取力传动轴取力分动器取力从前端取力从飞轮后端取力从轴取力从中间轴末端取力从取力从倒档齿轮取力 图2-3取力器布置结构图第3章 总布置以及参数的确定3.1 总体布置的原则及布置图总体布置的任务是正确选定整车参数,合理布置工作装置和附件,使取力装置、专用工作装置、其它附件与所选定的汽车底盘构成相互协调和匹配的整体,达到设计任务书所提出的要求,(图3-1为气卸粉罐车整车结构图)布置时应按照以下原则:(1)尽量避免对汽车底盘各总成位置的否定;(2)应满足专用工作装置性能的要求;(3)装载质量,轴荷分配等参数的估算和校核;(4)应避免工作装置的布置对车架造成载荷集中;(5)应尽量减少专用汽车的整车整备质量,提高装载质量;(6)应符合有关法规的要求。 图3-1 气卸粉罐车整车结构图3.2 整车参数的确定初步选定的装载质量为16t,由上述列表可知整备质量为8950kg,对于汽车总质量以座位数为2个,按65kg每人算,经计算可知总质量为25080 kg。3.3 取力器基本参数确定取力器实质上是一种单级变速器。其基本参数有取力器总速比、额定输出转矩、输出轴旋向以及结构质量等。CA1189P4K2L11T8系列汽车取力器有PT012/252 、PT012/263、PT012/264、PT012/273等30几种型号。其总速比(发动机转速与取力器输出转速之比)有1.06、0.892、1.253、1.199等多种配比。其额定输出扭矩有210Nm、170Nm、100Nm和392Nm 等。输出旋向均为与发动机旋向相反。结构参考质量为12 kg、12.5kg。本设计选用取力器型号为PT012/264,其总速比为1.253。3.4 本章小结本章对二类底盘及其参数做了详细介绍,初步确定了整体布置图,并确定了整车的质量参数和尺寸参数。最后确定了取力方式和以及完成了对取力器的选择。本章的独特地方之一增设了一柴油机作为气泄动力源,采用了用发动机取力提供外接。第4章 罐体的设计4.1 罐体的材料选择普通碳素钢的机械性能好,有足够的强度、韧性和良好的工艺性,价格便宜,是目前制作罐体的最常用的材料。本设计中的罐体部分采用普通碳素钢Q235为制作材料。4.2 罐体尺寸的确定卧式罐体一般是由圆柱体、斜锥体、封头等几部分组成,见图4-1。依据对罐体装载量、罐体整体尺寸的要求,通过试算罐体有效容积,可基本确定罐体的外观尺寸。 图 4-1 罐体结构图4.3 流态化装置的设计粉料的流态化是使粉料变成具有流动特性的过程,流态化装置是完成上述过程的必要部件,是完成气卸粉料罐的核心。它能使粉料在气体自下而上的作用下,穿过粉料层,使之像沸腾的液体一样,排出罐体。流态化装置又称为流化床。4.3.1流态化装置的构造双锥内倾式罐体所采用的复合型流态化装置的结构如图4-2所示。它由滑板、支承架、多孔板、流态化元件、压板等组成。滑料板与罐体构成气室壳体,多孔板置于其上构成气室。滑料板与罐体的母线平行,多孔板向罐体的出料口倾斜。流态化元件被压条压在多孔板上,用螺栓将压板、流态化元件和多孔板三者固定在一起。这样便形成了完整的流态化装置。1-罐体;2-滑料板;3-支承架;4-流态化装置;5-多孔板;6-流态化元件;7-压板;8-螺栓图4-2 复合型流态化装置图4.3.2流态化元件选择流态化元件是流态化装置的核心,它对粉料的流态化有极其重要的的影响。目前,流态化元件有软、硬两类。硬质流态化元件是用陶瓷、粉末冶金、烧结塑料等制成的。它具有很好的刚性,不需要多孔板支撑,且不易受潮和堵塞,耐磨性好。但他易破碎,制造工艺复杂,价格较高,目前还很少采用。软质流态化元件的材料有棉织帆布、化纤帆布、毛织物等。多层棉织帆布以及帆布夹毛毡曾被广泛的用来制作流态化元件。近年来,涤纶等合成纤维的应用越来越广泛。干燥的棉织帆布透气性好,但容易受潮,导致透气性下降;表面粗糙,卸料结束后布层上残留的水泥较多;耐磨性差、易破损,国外已经很少采用。涤纶等化纤织物制成的流态化元件韧性和抗拉强度高、表面光滑,且不易受潮,使用寿命长,是一种比较理想的流态化元件。因此可采用有涤纶帆布编织而成的软质流态化元件。4.3.3流态化元件压紧方式的确定气卸粉罐车的软质流态化元件多采用压板直接压紧的方式:即使用螺栓穿过压板及软质流态化元件压紧在多孔板上。4.3.4多孔板的设计多孔板的作用是支承流态化元件及其上面的粉料,保证压缩空气均匀穿过。多孔板与水平面的夹角一般取粉料静态安息角的三分之一,常取1015,此角度越大,卸料速度越快,但角度过大,容器的空间利用率越小。根据经验,选择该角度为10。多孔板常采用4mm厚的钢板制造,上面均匀分布直径为2030mm的孔,孔距大小与孔数多少以有利于均匀布气、支承强度和节约钻孔工时来确定。多孔板沿罐体全长布置,图4-3为多孔板结构示意图。 (孔的直径为20mm,孔距为50mm) 图4-3 多孔板结构示意图 4.4 罐体内部结构的设计4.4.1气室结构的设计 采用两个气室的结构,即中央气室和两侧的气室。中央气室位于罐体的中间部位(出灰口设置于中央气室处),设置单独管道对中央气室供给压缩空气,该结构两侧气室相通,结构对称公用同一管道输送压缩空气。4.4.2中央气室长度的设计中央气室的长短影响剩灰率和罐体的有效容积。增加中央气室的长度,剩灰率会相应的增加,罐体有效容积增加,减小中央气室的长度剩灰率降低,罐体有效容积减小,整个罐体质心增高,依据实践经验确定该散装水泥车罐体的中央气室的长度为460mm。4.4.3气化板宽度的设计 气化板的宽度影响罐体的剩灰率和有效容积,增加气化板宽度,剩灰率增大,罐体有效容积增大,减小气化板宽度,剩灰率减小。整个罐体质心增高,国内生产的散装水泥车气化板宽度一般在500600mm 之间,这里取气化板宽度为600mm。4.4.4流板倾斜角度及气化层倾斜角度的设计罐体内大部分水泥是在重力作用下通过流板集中于透气层上,然后由透气层输送到出料口,一般硅酸水泥的的静止休止角为4045。流化板的的倾角必须大于水泥的休止角,一般取45。气化层上的水泥经压缩空气流态化后,流动性增加,增加气化层的倾斜角,则水泥的输送角增大,剩灰率减小,但罐体无效容积增大,罐体质心高。反之如果减小气化层的角度,则水泥输送速度减小,罐体有效容积增加。国内生产的散装水泥车气化层的倾斜角度为610,这里取10。4.5 流板结构尺寸的设计在罐体的圆柱体、斜锥体等部分上,每一处的横截面均为圆形(图4-4)。截面内流板尺寸按以下公式计算。 图4-4 罐体截面几何图 (4-1) (4-2) (4-3) (4-4) (4-5) (4-6) (4-7)4.5.1中央气室部分流板尺寸计算 由m m m 取m 将数值代入公式(4-1)(4-7) 可得: m;m; m4.5.2OO截面至AA截面处流板尺寸计算在OO截面和AA 截面间选取若干截面计算出各截面处流板折边的高度b和流板的长度e,结合图4-5进行计算,计算出的相关尺寸见表4-1。 图4-5 OO截面至AA截面几何图 表4-1 OO截面至 AA流板尺寸 (单位:m)00.11760.04670.2700.888662.256064.732053.47300.97450.60.15290.04669.4700.855463.34065.531051.1300.98210.80.18820.04668.6000.822164.72066.4048.8800.986810.22340.04667.6800.79065.887067.325046.78800.98924.5.3AA截面至BB截面处流板尺寸计算 该段为斜锥体部分,由于斜锥体的水平倾角与气化板的倾角相等。 则 A点即x=1时的点m y-y截面处截面圆的半径AA 截面至BB截面处流板尺寸见表4-2。表4-2 AA截面至BB截面流板尺寸 (单位:m)20.91180.05164.7900.704663.15070.21046.6400.864630.82370.05761.0900.622159.66073.91046.4200.739940.18820.04668.6000.822155.2078.8046.0300.6157根据以上数据可以画出流板的零件图和展开图。4.5.4封头部分流板尺寸设计 封头部分流板折边底线的形状以及流板斜边边缘的形状都为不规则曲线,难以计算。比较简单可行的办法是在试制过程中根据所采用的封头确定其流板各部的尺寸,然后制作成样板进行加工。4.6 罐体厚度的确定4.6.1罐体的最小厚度对于薄壁容器,为了满足制造工艺要求以及运输和安装过程中的刚度要求,根据工程实践经验,规定了不包括腐蚀余量的圆筒最小厚度。对于普通碳素钢,当内径 3800mm时,其最小厚度由以下经验公式确定: (4-8)即有 mm4.6.2厚度附加量罐体的厚度附加量C包括钢板或者钢管的厚度负偏差和腐蚀余量。即 (4-9)当不大于0.25mm,且不超过名义厚度的6%时,可取=0。查有关手册可知,对于普通碳素钢,当钢板厚度在3.84.0mm时,负偏差=0.3mm。腐蚀余量应根据截止的腐蚀性和容器的使用寿命而定。我国钢制压力容器规定:对于碳素钢,取1mm。考虑到散装水泥罐装的是干水泥,腐蚀性较小,取=1.7mm。则有: C=C1 C2 =0.3+1.7=2.0mm因此筒体部分钢板的厚度可选定为: +C=3.6+2.4=6.0mm参考其他椭圆封头式罐体,封头部分的钢板厚度比筒体部分大1mm,即封头部分采用7mm普通碳素钢板。综上所述,罐体选材确定为:筒体部分采用6mm碳素钢板,封头部分采用7mm碳素钢板。4.7 封头设计封头包括半球形、碟形、椭圆形和无拆边球面形等凸形封头,以及锥形封头和平盖等。 椭圆形封头的受力情况好,质量小,国家已经有标准的封头系列,应用最广泛。椭圆形封头是由半个椭球及高度为的直边部分组成。图4-6为椭圆封头各参数示意图。图4-6 椭圆封头参数关系示意图查阅中华人民共和国行业标准GB/T8844-1990异形筒体和封头的规定,可知对于椭圆封头有,即H=370mm同样可以查得与有以下关系,如表4-3所列。表4-3 Di与h关系列表(mm)400450-900900-15001500(mm)406080120=1480mm,处于9001500mm区间内,所以取h=80mm。4.8 流态化主要参数的设计1.流态化床气流速度 (m/s) (4-8)式中 水泥颗粒直径,颗粒真密度,水泥为3200kg/;气体密度,空气取为2.75kg/; 气体的动力粘度,一般取为0.0218Pas;那么水泥的临界流态化气流速度为: m/s2.流态化床面积A 流态化床面积的大小与流态化床结构形式、罐体形式和尺寸、所装粉料的性质有关,其中起主要作用的是粉料的临界流态化速度。故流态化床的面积应满足以下要求: (4-9)式中 Q气体的流量; 粉料临界流态化速度。m2 很显然,流态化床的面积满足要求。3.罐体最大空床截面积对于水泥,=1.85Q式中 Q空气流量 (m3/min)Amax =1.85Q=1.857.5=13.8754.气流速度粉料带出气流速度即粉料开始形成稀相流态化床时的气流速度(大于)。若气流速度达到此值,床层的稳定操作行为将急剧偏离理想行为,导致操作失常。可按下式计算: (m/s) (4-10)式中 g重力加速度,g=9.81m/。水泥的带出气流速度为:5.最小空床截面积最小空床截面积出现在罐体顶部的某一位置,即流态化床顶。在床顶的气流速度不能超过,否则会导致稀相床出现。最小空床截面积可以用下式计算: =0.216m2即最小空床截面积为: =0.216m24.9 罐体容积近似计算罐体由圆柱体,斜锥体及椭圆封头等部分组成,由于罐体的基本结构尺寸,罐体各部分的长度,直径流板尺寸对水平面倾角,气化板对水平面倾角,中央气室长度气室宽度k等以确定。现由这些参数计算罐体的有效容积。罐体纵向每处横截面的形状均为圆形。1.近似计算的理论依据 辛卜生(simpson)公式是近似计算罐体有效容积的理论依据公式如下: 积分 将积分区间n 等分 令 则 (4-11) 给定误差范围D先把积分区间2等分这时辛卜生公式如下: (4-12) 再将积分区间4等分即这时辛卜生公式表示为: (4-13)将公式计算的数值相对比,如果其差值小于给定误差D则公式 (4-11)计算的积分值即可作为积分的值。如果大于给定误差D,就需要对积分区间继续等分,直至求出的数值和上一次求出的数值的差值小于给定误差D为止。这里给定误差D=0.01m3通过实例发现分段计算罐体的有效容积时公式(4-12)所计算结果,其误差小于给定误差D=0.01满足罐体设计要求,因此可利用 (4-14)式中 、各截面的有效面积罐体各段的有效容积之和即为罐体的有效容积。2.求部分斜锥体体积求部分锥体的体积,利用图4-4求解。可得:m2 m2 m2m33.中央气室部分体积求中央气室部分体积,利用如图4-4求解可得:m2 m34.OO-AA之间体积的计算求OO-AA之间体积,利用如图4-4求解可得:V3 =(S00 +4SXX +SAA )=2.8177m3 5.部分封头体积m36.罐体有效体积计算 m3由于水泥密度为1.21.5 t/m313t则罐体的载重量为13t7.扩大容积由于粉料的内摩擦力,进料口的数目、位置等原因,装料时粉料不能充满罐体上部的所有空间;粉料在流态化过程中空隙率要增加,上界面升高,装料时也需要流出这部分空间。在上部流出的空间称为扩大容积,按下式确定: (m3)式中 Ka扩大容积系数,通常取为0.10.2。ka取0.1Vb=Ka=0.113.6=1.36m38.气室容积通过计算可得气室容积m3。4.10 罐体支撑座设计罐体与汽车车架的联接是通过罐体底部的支承座和固定装置来完成的。支承座有整体式和分置式两类,它们都是焊接在罐体的底部,与罐体成一体。通常在焊接处加有补强钢板。由于双锥内倾罐体的形状比较复杂,采用整体式支承座。整体式支承座的纵梁和横梁焊成一体,再与罐体焊在一起。支承座与汽车之间用固定装置联锁。4.10.1支承座的截面形状及尺寸散装水泥运输车罐体支承座的纵梁截面形状一般和主车架纵梁的截面形状相同,多采用如图所示的槽形结构,其截面形状尺寸取决于其所承受的载荷的大小。横梁截面多为L形。图4-7为支承座的纵梁截面形状(按经验公式设计)。图4-7 支承座的纵梁截面形状图4.10.2支承座的前端形状及安装位置 为了避免由于支承座截面高度尺寸的突然变化而引起主车架纵梁的应力集中,支承座的前端形状应采用逐步过渡的方式。可采用的前装形状有四种,U形、角形、L形以及简易形(如图4-8所示)。 图4-8 支承座前端简易形状图 因为加工U形、角形、L形前端工艺要求教高,加工困难,为了节约成本,可以选择前端简易形状,此时斜面尺寸较大。对于钢质支承座:=57mm;=200300mm可以取 =7mm;=250mm。 4.10.3罐体支承座的固定罐体支承座与主车架的连接通常通过连接支架和止推板配合使用的方式来实现。1.止推连接板 图4-10是止推连接板的结构。连接板上端通过焊接与支承座固定,而下端则利用螺栓与主车架纵梁腹板相连接。止推板的优点在于可以承受较大的水平载荷,防止支承座与主车架纵梁产生相对水平位移。相邻两个止推连接板之间的距离在5001000mm范围内。 1-支承座纵梁;2-止推连接板;3-车架纵梁。图4-10 止推连接板的结构图2.连接支架 连接支架由相互独立的上下托板组成,上下托板均通过螺栓分别与支承座和主车架纵梁的腹板相固定,然后再用螺栓将上下托架相连接。由于上下托架之间留有间隙,因此连接车架所能承受的水平载荷较小,所以连接支架应和止推连接板配合使用。图4-11是连接支架的结构。1-上托板;2-下托板;3-螺栓。图4-11 连接支架结构图4.11 本章小结本章对罐体总成进行了详细的介绍,包括其材料的选择,罐体的尺寸的确定,对罐体内部结构如流化板、多孔板、流化元件进行了设计,确定了他们的连接方式,对罐体容积进行了近似计算。对罐体支承座进行了设计,确定了罐体支承座与罐体,半挂车的连接固定方式。第5章 气卸及输料装置的设计一般对气力输送系统的基本要求是:压缩空气具有一定的压力、流量和调节二相流浓度的功能;压缩空气不含水、油以及其他的杂质;结构紧凑,工作可靠、操作方便、压力损失小。气卸装置包括供气设备(空气压缩机)、供料装置、输料管等组成。5.1 空压机选择系统需要的输送空气量Q用下式确定: (m3/min) (5-1)式中 输送系统的漏气系数,1.11.2,取1.15;卸料速度,1.2kg/min;固气二相流浓度,取70; 空气密度,2.75kg/m3。( m3/min) 固选择Q =7.5 m3/min规格的空压机,型号为WBK-7.5/2型。WBK系列无油摆杆式空气压缩机属容积式中回转类的一种,它通过曲柄摇杆机构使转子做90度往复摆动,周期性改变气缸内工作容积。从而实现连续吸气,压缩与排气。该机具有结构独特、性能可靠、具有体积小、重量轻、耗能低、震动小、排气量大、维修方便等特点,并具有其它空压机无可相比的优点,既气缸内不需加油润滑、压缩空气纯洁无油。具体参数如下:空压机尺寸:670mm472mm450mm;排气公称压力:0.2Mpa;轴功率:28kw;排气量:7.5m3/min。5.2 输料管设计5.2.1输料管内径和气流速度的确定我国气卸散装粉料罐式汽车的输料管直径一般都采用100mm,实践证明是可行的。粉料必须有足够的能量来克服各种阻力,始终维持其悬浮状态到达输料管出口。这个能量由罐内压力和气流速度来提供。输料管入口处的固气二相流速度用下式确定。 (5-2)式中 在入口处压力下空气流量,约等于空压机的额定流量; 粉料的密度,kg/m3;d粉料管的内径,100mm; =16.7m/s5.2.2输送系统的压力损失固气二相流在管道中经过直管、弯管以及阀门等到达出口时有压力损失。它包括动态损失和静态损失两部分。即: (5-3) 式中 输料系统全部压力损失; 动压损失;。 静压损失动压损失用下式计算: (5-4) 式中 空气密度,2.75 kg/m3; 气体速度,16.7m/s; 混合比,取=70。粉料速度平方与气流速度平方之比,取=0.650.85,值大时取小值。这里取=0.70。Hd=19.17KPa静压损失包括固气二相流与直管壁的摩擦压力损失,垂直升高压力损失及局部阻力压力损失,即: (5-5)直管中摩擦压力损失用下式计算: (5-6)式中 摩擦阻力系数,查有关手册,当管道直径mm时,取,也可用下式计算:=1.0(0.0125+0.0011/0.1)=0.0235式中 管道内壁系数,无缝钢管为1.0; 直管长度,5m; 气体速度修正系数,查表得C=0.5。 H =16.23KPa垂直升高的压力损失用下式计算: 式中 垂直升高的高度;Hh=28.18KPa各种局部阻力的压力损失用下式计算: (5-7)卸料阀的局部阻力系数为48,取6;单向阀的局部阻力系数为1.02.5,取局部阻力系数为2,则有: H =110.4KPa于是有 KPa5.2.3流态化元件压力损失的计算流态化元件的压力降取决于流态化元件材料的种类和特性,由实际测量得到。考虑到使用一段时间后透气性有所下降,阻力略有增加,选取值时应略高于实测值。对于纺织品制作的流态化元件可取9.8KPa。于是总的压力损失为:183.78Kpa可依据此选择空气压缩机的排气压力为0.2Mpa。5.3 进料装置设计进料装置由进料口盖、密封圈、锁紧装置和进料口等组成。粉罐车上的装料口有两个作用:一是装粉料入罐;二是维修时作为人孔。装料口的直径大都在400500mm之间。为了提高进料速度和便于人进入其中维修,可将装料口选得大些,固取500mm。图5-1为装料口示意图。1-手轮;2-丝杆;3、7-销;4-装料口盖;5-密封圈;6-压杆;8-罐体;9-装料口图5-1 装料口示意图装料口盖通过销与压杆连在一起,松开手轮即可打开装料口盖;盖上装料口盖,把手轮及丝杠扳至压杆左边的开口处,旋紧手轮,通过压杆和销将装料口盖及密封圈压紧在装料口座上,装料口被密封。这种装料口结构简单,维修方便,使用寿命长。5.4 出料装置、卸料软管及卸压装置的确定5.4.1出料装置出料装置有上吸式和下排式两种形式,它们各自的特点如下:(1)下排式出料装置具有结构简单,维修方便,节约罐体有效容积等优点。但易产生堵塞。它的基本结构特点是:出料口开设在罐体下部中央的多孔板和罐体壳上,与出料管的一端焊接。(2)上吸式出料装置具有卸料平顺,吸嘴高度可以调节,不易产生堵塞等优点,目前应用较广。 本设计选择上吸式出料装置。5.4.2卸料软管卸料软管一般是钢丝骨架或多层夹布的耐油胶管,其两端用卡箍与快速接头相紧密地连接箍紧。O型橡胶密封圈置于快速接头的圆槽中。使用时,先抬起快速接头上的勾柄,带动勾架前移,使两勾钩住快速接头的凸端,然后用力下压勾柄,凸凹两端就紧密连成一体。5.4.3卸压装置卸压装置的用途是:装料前或卸料后,打开卸压球阀排放罐内剩余的压力空气;若卸料过程中出现故障,应用卸压装置排气卸压后再进行修理。卸压管的一端装有多孔圆管,其上套有滤芯,用卡箍箍紧,伸于罐体内部的上方;卸压管另一端伸于罐体外部,装有球阀。卸压时罐内的气体通过滤芯经卸压管、球阀排出,而粉料被过滤不能排出,以免污染空气。图5-2所示为卸压装置。1-滤芯;2-卡箍;3-卸压管;4-卸压球阀图5-2 卸压装置示意图5.5 气压控制系统的设计气卸散装水泥车的液压系统的作用是对卸料过程进行控制,以实现卸料的平顺性、可靠性、安全性。装料时,关闭放气阀、卸料阀和多路阀,开启排气口,打开装料口即可装料入罐;卸料时,关闭装料口及排气口、打开多路阀、操纵动力输出装置来驱动空气压缩机,向罐内充气加压。当罐内气压达到输送散装水泥粉料所需要的压力(196Kpa)时,打开卸料阀进行卸料;卸料结束后,关闭卸料阀,打开放气阀,放出罐内剩余的压缩空气。单向阀的作用是防止在卸料过程中,空压机发生故障时,流态化粉料倒流入空压机内;安全阀的作用是防止空压机的排气压力乃至罐体内的充气压力;多路阀的作用是控制系统同时或单独向两气室充气。图5-3为气压控制系统工作示意图。1-空气压缩机;2-放气阀;3-气压表;4-安全阀;5-多路阀;6、7-单向阀;8-卸料阀图5-3 气压控制系统工作示意图5.6 本章小结本章完成了对空气压缩机的选择,确定了输料管的内径和气流速度,计算了输料系统、流态元件的压力损失。最后对出料、卸料装置以及气压控制系统进行了设计。第6章 整车性能参数的设计专用汽车性能参数计算是总体设计的重要内容之一,其目的是检验整车参数选择是否合理,使用性能参数能否满足要求。这里重点介绍整车的动力性、经济性和稳定性等主要性能的计算。6.1 动力性计算6.1.1发动机的外特性发动机的外特性是指发动机油门全开时的速度特性,是汽车动力性计算的主要依据。外特性一般有三种获得方法,即由发动机厂家或汽车底盘制造厂家提供,直接由发动机台架试验测出或由经验公式拟合。由于厂家未能提供外特性的相关参数没,这里采用经验公式计算的方法。工程实践表明,可用二次三项式来描述汽车发动机的外特性,即 (6-1)式中 发动机输出转矩(Nm); 发动机输出转速(r/min); a、b、c待定系数。从发动机铭牌上知道该发动机的最大输出功率(这里为162Kw)及相应转速和该发动机的最大转矩及相应转速,可用下列经验公式来描述发动机的外特性: (6-2)式中 发动机最大输出转矩,为770Nm; 发动机最大输出转矩时的转速,为1400r/min;发动机最大输出功率时的转速2300r/min;发动机最大输出功率时的转矩。 。以上两式联立可得: (6-3)代入数据可以算得 a=1.2025 b= =0.3367 c=770=534.31则发动机的外特性可表示为: =1.2025+0.3367+534.316.1.2汽车的行驶方程式汽车的动力性可由汽车的行驶方程式表示,其计算公式为: (6-4)式中 驱动力(N);滚动阻力(N);空气阻力(N);坡道阻力(N);加速阻力(N)。(1)驱动力专用汽车在地面行驶时受到发动机的限制所能产生的驱动力与发动机输出转矩的关系为: (6-5) 式中 变速器某一档得传动比如表6-1所列。 表6-1 变速器各档传动比档位123456R7.644.7142.9321.8951.33717.01787%87%87%87%87%89%89%主减速器速比,为4.875;传动系统某一档的机械效率;发动机外特性修正系数,国内标准取为0.850.91,取为0.88;驱动轮的动力半径,约等于自由半径,可取为0.520。(2)滚动阻力Ff专用汽车的滚动阻力由下式计算: (6-6)式中 专用汽车的总质量,满载时为27450kg; 道路坡度角(); 滚动阻力系数。滚动阻力系数取决于轮胎的结构型式及气压、路面条件等因数。(1) 当车速在50km/h以下时,可取为常数。下表为部分路面条件下的测量结果。(2) 当车速大于50km/h时,可表达成车速的线性函数,有: 式中 v专用汽车的行驶速度(km/h); 滚动阻力系数中的常数项; k比例系数。 对于10.00R20型轮胎,查表得 =0.011 k=0.00022此时滚动阻力系数可以表示为: 则滚动阻力为: =9.81()27450 =(2044.89+40.898v) (6-7)只要知道汽车的坡度角就能计算出滚动阻力。 表6-2为车速小于50km/h时,部分路面条件下的测量结果。表6-2 各种路面条件下f的测量结果路面类型F良好的沥青或混泥土路面0.0100.018一般的沥青或混泥土路面0.0180.020碎石路面0.0200.025(3)坡道阻力专用汽车上坡行驶时,整车重力沿着坡道的分力为坡道阻力,其计算公式为: (6-8)只要知道坡道的角度就能计算出坡道阻力。(4)空气阻力大量试验结果表明,汽车的空气阻力与车速v的平方成正比,即 (6-9)式中 空气阻力系数,专用汽车可取为0.50.9; 迎风面积(),可按A=BH估算,B为轮距(m),H为整车高度(m)。取=0.7,=2.4803.468=8.6,则空气阻力可以由下式计算: =0.0470.78.6=0.283 (6-10)(5)加速阻力加速阻力是汽车加速行驶时所需克服的惯性阻力,有: (6-11)式中 j汽车加速度(m/); 传动系统回转质量换算系数。可按下述经验公式估算:式中 =0.0030.005。低档时取上限,高档时取下限。可算出各档位的回转质量系数如下表:表6-3 各档位的回转质量系数档位12345671.2971.2511.0931.0381.0181.0081.006将以上各式的值代入行驶方程(7-4),可得: (6-12) 又因 (对子午线胎r =0.97倍的自由半径,为0.513m (6-13) 将式(7.13)代入式(7.12),整理后得: (6-14) D=由此可以算得各档位时的系数A、B、和D值,计算结果如表6-4所列。表6-4 各档位的系数A、B、C1、C2和D值档位1-245.013555.7229299.49-185899.56250.162-57.711353.6918078.25-185899.52329.073-14.04523.6811244.26-185899.5865.864-3.940218.767267.35-185899.5337.555-1.516108.895217.41-185899.5154.476-0.76662.323923.17-185899.578.82r-189.882999.4726910.28-185899.55257.27式(7-12)是汽车直线行驶时的驱动力和行驶阻力的平衡方程式,式(6-14)则反映了汽车在克服外界及其他阻力之后所具备的加速能力,由此可计算出评价车辆的动力性指标。6.1.3动力性评价指标的计算 衡量汽车动力性能的评价指标有三个,即最高车速、最大爬坡度和加速性能。(1)计算最大加速度散装水泥运输车在水平地面的加速度计算公式可由式(6-12)变化而得,有: (6-15)散装水泥运输车在某一档位加速过程中的最大加速度可由的极值点求出,令: =0得到极值点的车速为 (6-16)以(6-16)式代入(6-15)式中,可得汽车在该档时的最大加速度为: (6-17)由上式可以计算出各档位的最大加速度的值如表6.5所列。表6-5 各档位的最大加速度档位134567R1.6221.1350.6790.3750.2060.1061.535(2)计算最大爬坡度将最低档(第一档位)的A、B、和值代入下式得将E值代入下式 12.5所以得到该车的最大爬坡度为: 0.22(3)计算最高车速将直接档的A、B、和值代入下式,可得该车的最高车速,即: =km/h6.2 燃油经济性计算气卸散装水泥运输车的等速百公里油耗可以根据发动机的负荷特性或万有特性来计算。首先根据汽车的行驶车速计算出相应的发动机转速(r/min) (6-18) 然后由汽车在该车速时的行驶阻力计算出发动机的转矩(平坦路面上匀速行驶时,=0,=0) (6-19)根据和的计算值,在万有特性图上查出有效燃油消耗率(g/kwh),在利用下式计算百公里燃油消耗量(L/100km): (6-20)式中 燃油的重度,N/L。汽油可取=6.96N/L7.15N/L;柴油可取=7.94N/L8.13N/L。随着车速的不同,各档位燃油消耗量也不同,下面来计算一下汽车在直接档时经济速度(4050km/h)下的燃油消耗量,代入式(6-18)得(r/min)由式(6-19)得Nm由式(7-21)得 L/100km6.3 气卸散装水泥运输车稳定性计算 由普通汽车底盘改装成的专用汽车,其质心位置均较普通货车为高,其原因是由于副车架或工作装置的布置,使装载部分的位置提高了,因此需对整车的静态稳定性重新进行计算。对气卸
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