HQ5110XLC冷板式冷藏汽车改装设计
47页 24000字数+说明书+开题报告+4张CAD图纸
HQ5110XLC冷板式冷藏汽车改装设计开题报告.doc
HQ5110XLC冷板式冷藏汽车改装设计说明书.doc
冷板.dwg
副车架.dwg
总装图.dwg
车厢.dwg
摘 要
随着我国高速公路的迅猛发展,公路冷藏车运输越来越显示出其快速发展的趋势。因为运输的集装化及环境保护意识的提高,货物运输不仅要求其运输的快捷安全,而且要求被运输货物的质量能保鲜。因此对冷藏车的生产与应用有了更高的要求。
本次改装设计的冷藏汽车总质量为10吨,制冷温度为-5℃,续航时间为4小时,是在一汽集团生产的CA1103P9K2LE型底盘的基础上改装设计的,主要包括制冷装置、隔热车厢和副车架的设计。本次设计采用非独立式冷板制冷的制冷方式,配合地面制冷机组使用,减轻了整车质量,隔热车厢选择分片式,用车厢底板直接做副车架,制造工艺简单并且节约成本,满足了中短途运输中对经济性和实用性的双重需求。
关键词:专用车设计;冷藏汽车;冷板;制冷量;隔热车厢;副车架
ABSTRACT
With the rapid development of our country's highway, the transports of highway refrigerator trucks have showed their rapid development trend. Because the requirement of containerized shipment and the conscious of environmental protection, the cargo transport requires rapidness, safety and the quality of the goods must be retained freshness. So the production and application of refrigerator trucks have higher requirements.
This design based on CA1103P9K2LE chassis from FAW with the 10,000kg total mass, -5℃ the lowest degree and 4 hours maximum endurance. This design includes refrigerated equipments, insulation carriage and sub-frame. This design uses the independent type of cooling-plate for refrigeration with the help of the ground refrigeration unit to reduce the weight with full equipments. Using choose subdivision type as insulated body and using platform floor as sub-frame doesn’t only make process sample but also save the cost. And it also can satisfy short distances transportation’s requirement of economy and usefulness.
Keyword: Special Vehicle Design, Refrigerated Vehicles, Cooling-plate, Cooling Capacity, Insulation Carriage, Sub-frame
目 录
摘要I
AbstractII
第1章 绪论1
1.1课题研究的目的与意义1
1.2冷藏车的概述1
1.2.1冷藏车的定义、用途及分类1
1.2.2冷藏车的发展历史2
1.3现代制冷技术的发展与应用3
1.4课题研究的主要内容与技术路线4
1.4.1课题研究的主要内容4
1.4.2课题研究路线4
第2章 冷藏保温汽车的分类及总体布置5
2.1冷藏保温车的制冷方式分析5
2.1.1制冷方式的分类5
2.1.2制冷方式的对比分析5
2.2冷藏保温车的总体结构与布置6
2.3二类底盘的选择8
2.4本章小结10
第3章 制冷装置的设计11
3.1冷藏保温汽车的热工参数11
3.2 隔热车厢平均传热系数计算13
3.3 冷藏汽车隔热车厢的热负荷计算14
3.4冷藏保温汽车的制冷量计算17
3.5制冷剂的选择17
3.5.1制冷剂的分类17
3.5.2冷剂的热力学性能和使用要求20
3.6制冷机组的选择21
3.7小结21
第4章 隔热车厢的设计22
4.1隔热车厢的定义与技术要求22
4.2隔热车厢的结构与型式22
4.2.1隔热车厢的组成22
4.2.2隔热车厢的结构型式22
4.3隔热车厢的结构设计25
4.4车厢门及其他附件28
4.5本章小结30
第5章 副车架的设计31
5.1主车架的加长设计31
5.2副车架的设计31
5.3副车架与主车架的连接32
5.4本章小结33
第6章 整车性能分析34
6.1冷藏车主要参数34
6.2发动机的外特性34
6.3整车性能计算36
6.4本章小结39
结论40
参考文献41
致谢42
附录43
第1章 绪 论
1.1课题研究的目的与意义
随着社会经济的飞速发展,人民生活水平的不断提高,需要应用制冷技术和专用设备来满足有特殊温度要求的货物运输量与日俱增。其中大部分货物属于蔬菜、水果、水产品、肉类等易腐食品,而这些生鲜食品大部分为异地运输,由于运输设备的不完善,贮存方法的不妥当,使得易腐食品的损耗量十分大。运输设备的落后给我国带来了巨大的经济损失,因此应大力开展冷藏车的生产与应用,建立良好的冷链,最大程度的降低经济损失。
针对以上分析,改装设计一辆10吨冷藏车用于短途运输,在经济性和实用性上都有一定的实际意义。
1.2冷藏车的概述
1.2.1冷藏车的定义、用途及分类
(1)冷藏车的定义
冷藏汽车是指既装有隔热结构的车厢,又装备有制冷装置,用来运输易腐或对温度有特殊要求货物的箱式汽车。冷藏汽车适用于长距离、环境温度变化范围较大以及适温范围较窄的易腐货物的冷藏运输[1]。
(2)冷藏车的用途
冷藏运输车能保证在运输过程中使易腐货物始终处于保值所需的较低温度条件,即使之处于冷藏的温度环境中,这就是冷藏运输。冷藏运输是包括产地冷藏库、中转冷藏库、销售冷藏库(柜)以及冷藏运输设备构成的冷藏链中的重要环节,冷藏车对保证货物质量有重大的经济意义。
(3)冷藏车的分类
1)按制冷装置的制冷方式分类
按冷藏保温汽车制冷装置的制冷方式可分为机械冷藏汽车、液氮冷藏汽车、冷板冷藏汽车、干冰冷藏汽车和水(盐)冰冷藏汽车,而保温汽车又可视为无制冷装置的冷藏汽车。
2)按隔热车厢总传热系数K分类
普通隔热型车厢的冷藏汽车 0.4<K≤0.7(W/(㎡·K))
强化隔热型车厢的冷藏汽车 K≤0.4(W/(㎡·K))1.4课题研究的主要内容与技术路线
1.4.1课题研究的主要内容
本次课题所设计的冷藏汽车的总质量为10t、温度为-5℃、巡航时间为4h,主要用于城市以及城乡间的中、短途运输,主要要达到以下两个设计目标:1.考虑到食品运输的分散性,短时间不能聚集很大的运输量,所以设计冷藏车主要以轻型和中型为主,这样可以节约运输成本,更好的为人类生活带来方便,同事也可以节约能源。2.在整车的设计上要力求结构简单、使用、维修方便,并且要求相关配件容易购买,最大程度的降低整车成本。
1.4.2课题研究路线
根据冷藏车的主要结构制定本次设计的技术路线为:
冷藏车的总体布置→制冷装置的设计→隔热车厢的设计→副车架的设计→整车性能分析。第2章 冷藏保温汽车的分类及总体布置
2.1冷藏保温车的制冷方式分析
2.1.1制冷方式的分类[5]
(1)固体制冷
固体制冷的工作原理是利用固体在液化或汽化(升华)时吸热作为制冷方式,通常用的固体有水冰、盐水和干冰。
固体制冷具有制冷设备简单,投资和运行费用低,故障率低,维修费用少,无噪声等优点;但固体制冷也存在着一定的缺点,水冰制冷吸热量较小,车厢内降温有限,而干冰制冷升华易引起结霜,冷却速度慢,时间长,成本较高。
(2)冷板制冷
冷板制冷的原理就是蓄冷剂冷冻后所蓄存的冷量进行制冷。运输前先将厢内冷板中的蓄冷剂进行“充冷”,使其在运输过程中利用冷板中的蓄冷剂融化吸热,使厢内温度保持在运输货物的室温范围内。故冷板又称“蓄冷板”。
冷板制冷的优点是冷藏温稳定,制冷时无噪声,故障少,结构简单,投资费用较低等特点。但其制冷时间有限,仅适用于中、短途公路运输。冷藏汽车的冷冻板,往往被采用与航空等运送珍贵水果、新鲜海鲜等各类保鲜食品。
(3)液氮制冷
液氮制冷就是利用液氮汽化吸热进行制冷。在大气压力下,液氮的沸点为-196℃,汽化潜热为200kJ/kg.氮气的比热为1.05kJ/(kg·℃),因此每千克液氮汽化并升温至-20℃时,所吸收的热量约为385kJ,液氮沸点低,且是制氧副产品,因而得到了较广泛的应用。
液氮制冷装置结构简单、工作可靠,无噪声和污染;液氮制冷量大、制冷迅速,适于速冻。液氮汽化不会使厢内受潮,并且液氮对食品保鲜、防止干耗均有好处。此外,液氮制冷控温精确(±2℃)。但是液氮成本较高,需经常充注,因而推广受到一定限制。同理,其他低温汽化的液态气体,亦可为制冷剂,如液态二氮化碳。
(4)机械制冷机
机械制冷方式有:蒸气压缩式、吸收式、蒸汽喷射等。目前以蒸汽压缩式应用的最为广泛。
2.1.2制冷方式的对比分析
固体制冷成本高,消耗量大,厢内温度难调(干冰),单位质量的吸热量较小,车厢内降温较小,而且盐冰融化后会污染环境、食品、腐蚀车厢和使车厢受潮(水冰或盐冰),故实际应用较少。
液氮制冷也是成本很高,且需要经常充注,实际用的也不是很多。
机械制冷是目前应用最广泛的,主要原因在于制冷机组既能制冷又能加热,扩大了使用范围;厢内温度可实现自控调节,调温精确、可靠,调温范围较宽,能适应各种不同冷藏货物的运输。尽管机械制冷装置结构比较复杂、购置及费用较高,运转噪声较大等问题,但迄今为止,机械制冷仍为一种可靠、有效的制冷方式。
冷板装置本身较重、体积较大,占据了车厢的一定体积,而且充冷一次仅可持续工作8~15h。因此冷板制冷适合于中、轻型冷藏的中短途运输,近几年来,随着能源的环境污染问题日益突出,冷板制冷的应用发展较快,已成为仅次于机械制冷的制冷方式[6]。
综合来看,机械制冷和冷板制冷的应用非常广泛,大约75%~80%的冷藏保温汽车采用这两种制冷方式。但是也不是十全十美,还是有自己的缺点。尽管如此,这两种制冷方式还是被广大用户所认可。究竟采取哪种制冷方式关键还是和实际联系起来,综合考虑。对于此次设计决定采用冷板制冷,主要是考虑以下几个方面:
① 冷板制冷适合于中、短途运输,与本设计思路相符合。
② 冷板制冷价格上相对便宜,维修上也会更方便。
③ 冷板制冷方便安装,采用非独立式制冷方案。可以不用随车带制冷机组,需要依赖地面的制冷机组对其进行“充冷”。综上所述可知:对于距离较长、地面服务设施不全者,宜采用独立式;反之,宜采用非独立式。
冷板冷藏汽车按其车厢内空气流动方式不同,可分为自然对流式和强制通风式两种。自然对流式是依靠厢内空气的温差形成自然对流,促使厢内温度趋于均匀;强制通风式是冷板一端装有风机,强制厢内空气流动,加速厢内温度趋于均匀。要求冷板提供的制冷量取决于箱体的传热系数、箱体容积、厢内所需冷藏温度、环境温度以及保温时间等。冷板设计应考虑其搬运和装卸的方便性,每块冷板的最大质量最好在100kg左右,厚度在50~70mm。对于竖直放置的冷板,因“充冷”时冷板下部先冻结,故设计时,冷板长度应大于高度。
2.3二类底盘的选择
目前,改装专用汽车选用的底盘主要是二类或三类汽车底盘,也有为某些专用汽车设计的专用底盘[8]。汽车底盘的选择或设计专用底盘主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、专用设备或装置的外形尺寸、动力匹配等来决定。
目前我国对于常规的厢式车、罐式车、自卸车等通常是采用二类汽车底盘改装设计。这是目前专用汽车设计中选用底盘型式最多的一种。所谓二类汽车底盘,即在基本型整车的基础上。去掉货箱。在改装设计的总布置时,在没有货箱的汽车底盘上,加装所需的工作装置或特种车身。采用二类汽车底盘进行改装设计工作的重点是整车总体布置和工作装置设计。在设计时若严格控制了整车总质量、轴载质量分配、质心高度位置等,则基本上能保持原车型的主要性能。但是,还要对改装后的整车重新作出性能分析和计算。
对客车、客货两用车则通常采用三类汽车底盘改装设计。所谓三类汽车底盘,—般是在基本型车的基础上,去掉货箱和驾驶室。近年来,我国乘用车发展很快,对乘用车使用性能的要求也在不断提高,再用原来的三类汽车底盘改装的客车已越来越不受欢迎。因此,各类专用客车底盘应运而生。这些专用客车底盘的基本特点是利用基本型总成,按客车性能要求更新进行整车布置,更新设计悬架系统。这种底盘不仅在质心位置、整车性能特别是平顺性方面有很大的变化,而且在传动系统和动力匹配、以及制动系统等总成方面也有较大的改装设计。
目前在用普通汽车底盘作改装设计时.把更换了发动机的底盘,如将汽油发动机改换成柴油发动机.亦当作三类底盘处理。
无论选用二类或三类汽车底盘,很难完全满足某些专用汽车的性能要求。例如用普通汽车底盘改装厢式货车、存在质心过高,轴荷分配不合理的问题;改装消防车,首先是底盘车速就达不到要求;改装客厢式专用车,存在平顺性差的问题。因此,可以这样说,若要使我国的专用汽车上质量、上档次,一定要开发出一些具有特点的专用汽车底盘。
在专用汽车底盘或总成选型方面,一般应满足下述要求[9]:
适用性
对货运车用的总成应适应货运要求,保证货运安全无损;对乘用车用的总成应适于乘客的需要.达到乘座安全舒适;对各种专用改装车的总成应适于专用汽车特殊功能的要求,并以此为主要目标进行改装选型设计,例如各种取力器的输出接口等。
可靠性
所选用的各总成工作应可靠,出现故障的几率少,零部件要有足够的强度和寿命,且同一车型各总成零部件的寿命应趋于均衡。
先进性
所选用的底盘或总成.应使整车在动力性、经济性、制动性、操纵稳定性、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。而且在专用性能上要满足国家或行业标准的要求。
方便性
所选用的各总成要便于安装、检查、保养和维修。在选用专用汽车底盘时,除了上述因素外,还有以下两个很重要的方面:一是汽车底盘价格。二是汽车底盘供货要有来源。
根据本设计所要求的载货量以及本次设计的任务要求,选用二类底盘为设计基础,选用底盘型号为CA1103P9K2LE。参数如2.4所示:
表2.4 底盘参数
企业名称中国第一汽车集团公司
规格(mm)长:6632 宽:2244 高:2558
底盘型号CA1103P9K2LE底盘类型二类
产品名称平头柴油载货汽车底盘产品商标解放牌
燃油类型柴油转向形式方向盘
轴数2轴距(mm)3750
弹簧片数11/7+6轮胎数6
轮胎规格8.25R20轮距(mm)前轮:1800后轮:1800
总质量(kg)10490前排乘客3
最高车速(km/h)99最大爬坡地(°)28
接近离去角(°)18/24前悬后悬1330/1176
整备质量(kg)4200依据标准GB3847-2005,GB17691-2005国Ⅲ
2.4本章小结
本章主要介绍了冷藏汽车的分类以及冷藏汽车的制冷方式,对比分析各种制冷方式的优、缺点和车次设计的设计要求,对本设计中所采用的冷板式冷藏汽车进行了总体布置,并确定了本设计所使用的二类底盘的型号。参考文献
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