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SY-025-BY-3 畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 學(xué)生姓名 李 鵬 系部 汽車與交通工程學(xué)院 專業(yè)、班級 車輛工程07—10班 指導(dǎo)教師姓名 李涵武 職稱 副教授 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 □是■否 題目名稱 RL5250GSN舉升式氣卸粉罐汽車改裝設(shè)計 一、 課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義 1.目的和意義 汽車工業(yè)發(fā)展的經(jīng)濟效益不只是汽車本身，而是集中表現(xiàn)在汽車使用和流通的全過程中，隨著汽車工業(yè)的發(fā)展必然是汽車運輸業(yè)的發(fā)展。由于社會對汽車的運物效率和經(jīng)濟性，以及各種功能和性能的要求也越來越高，從而使汽車運輸工具向?qū)Ｓ没l(fā)展成為必然趨勢。 粉罐汽車用于散裝粉狀物料的運輸，如裝運水泥，面粉，滑石粉，煤粉等。粉料散裝運輸可以提高運輸效率，節(jié)約運輸費用，降低產(chǎn)品成本，同時能實現(xiàn)裝運卸貯機械化。 散裝水泥以其顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。已在世界范圍內(nèi)得到迅速發(fā)展，散裝水泥車，每運100萬噸水泥可節(jié)約袋裝紙6000噸，不僅節(jié)約了造紙原料和能源，還節(jié)約了近40萬人勞動力。我國目前水泥產(chǎn)量已突破2億噸，如果像美、日以及歐洲的一些國家，水泥運輸散裝率在90%以上，則每年僅節(jié)約包裝費達50億元以上，技術(shù)和高附加值的專用汽車在提高產(chǎn)值、利潤和節(jié)約外匯方面都有著極其重要的作用。 我國水泥產(chǎn)量居世界首位，但水泥運輸散裝率卻很低，約為33.5%。散裝水泥的比例與水泥工業(yè)發(fā)展速度顯得極不協(xié)調(diào)，與發(fā)達國家散裝水泥相比，相距甚遠。顯然，要加速我國散裝水泥的發(fā)展，除了需要制定有關(guān)的經(jīng)濟政策給予經(jīng)濟扶持外，還要從散裝水泥的工業(yè)技術(shù)方面進行改善和發(fā)展，才能使散裝水泥發(fā)展速度同形勢相適應(yīng)。發(fā)展散裝水泥運輸車也是其中關(guān)鍵一項。 近年來使用的粉罐汽車都是采用氣力卸料的氣卸散裝粉罐汽車，它由六大部分組成，即：汽車底盤、罐體總成、空壓機及空氣管道、卸料管道系統(tǒng)、取力傳動裝置、監(jiān)測儀表及安全裝置等。氣力卸料是將具有一定壓力的壓縮空氣通過罐體底部的流態(tài)化裝置通入罐內(nèi)粉料中，使粉料和空氣混合，呈現(xiàn)流動狀態(tài)，然后打開卸料閥，粉料與空氣混合物在罐內(nèi)外壓力差作用下排出，經(jīng)管道流入地面容器內(nèi)。 罐體是氣卸散裝水泥車裝載水泥的容器，其型狀，流態(tài)化床，有效容積和總?cè)莘e等直接影響著氣卸散裝水泥車的兩個重要專業(yè)性能指標——卸料時間和剩余率。因此，選擇合適的罐體是一項很重要的工作。 使用舉升式氣卸散裝水泥運輸車不僅可以提高水泥裝卸的機械化水平，節(jié)約勞動力，減輕勞動強度，改善工作條件，而且可以減少水泥損耗，降低施工成本，保證水泥質(zhì)量。實踐證明，與袋裝水泥搬動相比，其裝卸效率可提高15倍以上，水泥損失減少約4%，具有明顯的社會經(jīng)濟效益。在目前我國木材資源匱乏，能源緊張的情況下，推廣使用舉升式氣卸散裝水泥運輸車有著十分重要的現(xiàn)實意義。 隨著我國水泥行業(yè)的飛速發(fā)展，舉升式氣卸散裝水泥車得到了廣泛應(yīng)用,水泥散裝事業(yè)得到了蓬勃發(fā)展，但是散裝水泥車的卸料速度直接影響著運輸效率，能源節(jié)約，汽車壽命以及經(jīng)濟效益。改進散裝水泥車的卸料速度是我們所要迫切解決的問題。 2.研究現(xiàn)狀 專用汽車一詞在國外大致起始于20世紀50年代。二戰(zhàn)結(jié)束后，歐美各國經(jīng)濟逐步發(fā)展，為了縮短作業(yè)時間，提高作業(yè)效率，實現(xiàn)各類專項作業(yè)的機械化合單機化，出現(xiàn)了各類專項作業(yè)車輛，隨著汽車工業(yè)的發(fā)展和交通、物流業(yè)的發(fā)展，社會對汽車的運輸效率、經(jīng)濟性提出了越來越高的要求，汽車的專用化趨勢越來越明顯。隨之誕生了很多專業(yè)車輛，罐式汽車業(yè)就是其中的一種。灌式汽車中分為液化氣體運輸車、粉粒物料運輸車和混凝土攪拌運輸車。而我們今天要研究的是粉粒物料運輸車。 隨著中國城市的不斷發(fā)展，工程建設(shè)需要大量的水泥，而水泥的運輸、卸料問題使人們頭疼，而此時舉升式氣卸散裝粉粒物料運輸車解決了水泥的裝、運、卸、貯的問題。既提高了運輸?shù)男剩?jié)約運輸費用，又降低了成本。進入二十一世紀，汽車工業(yè)不斷發(fā)展前行，對專用車市場也在不斷發(fā)展中。(1)專用車重型化趨勢。近年來，國外專用汽車的產(chǎn)量明顯以重型居多，其原因主要是重型專用汽車經(jīng)濟效益好和重型車功率大、強度高，有中、小型專用車無法替代的優(yōu)點。隨著物流的龐大和公路的高級化，以及特殊作業(yè)的需要，重型專用汽車在國外得到迅速發(fā)展。如德國的散裝水泥車噸位均在15t以上：比利時莫爾(MOL)公司近年花費相當(dāng)大的人力、物力從事動50~70t的大型掛車用牽引車的研究和生產(chǎn)。比利時的大型粉罐車也已進行系列化生產(chǎn)，裝載容積為30~60立方米。(2)散裝水泥車的列車化趨勢。為了提高散裝水泥車的卸料能力，國外進行了卓有成效的流態(tài)化元件研究，使卸料速度達到1.5~1.8t/rnin（國產(chǎn)散裝水泥車現(xiàn)行指體是1.0~1.3t/min），為提高遠距離散運經(jīng)濟效益，散裝水泥車的列車化正在成為令后的發(fā)展趨勢。據(jù)報導(dǎo)，澳大利亞的公路運輸已普遍使用拖帶雙節(jié)掛車、甚至三節(jié)掛車的汽車列車，1994年，澳大利亞一家掛車制造廠使用麥克（Mack）8×4牽引車，拖掛29節(jié)掛車，列車總長429m，有效載質(zhì)量500t，發(fā)動機功率3675kw，每節(jié)掛車均為三軸式，雙軸結(jié)構(gòu)前轉(zhuǎn)向架和三聯(lián)式后軸。(3)一車多用化的趨勢。為提高專用汽車的適應(yīng)性，以滿足各種特殊需要，有趨勢表明國外正在謀求專用汽車的一車多用化，使專用車功能由單一向多功能發(fā)展，如1990年日本昭和飛機公司推出了多用途廂式專用汽車，該車車廂為二重結(jié)構(gòu)設(shè)計，裝備了散裝貨物用的傳送帶，既能一般貨運又可運輸散裝物料。(4)專用底盤專業(yè)化趨勢。日本豐田等大汽車公司的專用底盤均已實現(xiàn)系列化、專業(yè)化生產(chǎn)，近年來，國外不少汽車廠專門從事專用汽車底盤生產(chǎn)，尤其重視專用底盤的系列化、專業(yè)化生產(chǎn)，滿足專用車的特殊需要。(5)新材料、新技術(shù)和微電腦的應(yīng)用趨勢。近年來，國外專用汽車廠家逐步重視新材料、新技術(shù)在專用汽車上的應(yīng)用，如采用GRP（玻璃纖維增強塑料）替代金屬材料制造冷藏車廂體，具有強度高、質(zhì)量輕、壽命長等優(yōu)點，應(yīng)用日趨廣泛。在國外，微電腦的應(yīng)用正滲透到所有產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，專用汽車也不例外。微電腦已廣泛用于發(fā)動機控制、自動變速、專用裝置動力傳遞、電器故障診斷等方面．使專用汽車的使用價值逐漸擴大，技術(shù)性能明顯提高。 隨著人們對大量粉粒物料運輸?shù)男枨蠛凸返母油晟啤Ｈ藗冃枰苎b載更多的，運輸更安全的，卸料更環(huán)保的大型罐體。這時人們發(fā)明了“罐式集裝箱”。這種箱體可用于裝運有毒有害、易燃易爆、腐蝕性的危險性以及無危險性的液態(tài)、“氣態(tài)”和固態(tài)粉粒狀散貨。而這種罐箱可使散裝物料的運輸倉儲和分撥享受到經(jīng)濟、便捷、環(huán)保、安全等諸多好處，與傳統(tǒng)的鐵桶包裝、散裝船和鐵路槽車相比，它真正實現(xiàn)了裝箱地到卸料地的無中間環(huán)節(jié)的直達，無貨物的跑冒滴漏，因此使污染和貨物的物流消耗及漏損降低到最低。歸納起來，罐箱作為一種先進的運輸工具，與傳統(tǒng)的裝載運輸方式相比，具有安全可靠、運輸靈活、快捷方便、經(jīng)濟實用、綠色環(huán)保等方面的優(yōu)勢。目前，罐箱在歐美等發(fā)達國家的使用己經(jīng)非常普及，并在多個國家實現(xiàn)了法定強制使用。在我國，雖然其使用還不到15年，尚屬起步階段，但由于其難以抗拒的優(yōu)勢，近年來發(fā)展非常迅猛。罐箱的使用在某種程度上標志著一個企業(yè)、地區(qū)乃至國家的物流、環(huán)保和運輸管理水平。國內(nèi)市場需求現(xiàn)狀及未來預(yù)測我國使用罐式集裝箱尚處于起步階段，但隨著化工行業(yè)內(nèi)外貿(mào)易的迅猛發(fā)展，為了與國際接軌，運輸必將由小楠包裝更換成罐箱。國內(nèi)許多化工企業(yè)均很關(guān)注罐箱的造價、性能，一些企業(yè)已經(jīng)或準備購買，以擴大出口市場份額。另外，隨著國家對基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投入和環(huán)保要求的日益提高，市場對裝運散裝物料的罐箱也呈現(xiàn)旺盛的需求。隨著我國西部大開發(fā)，石油、天然氣以及其他豐富的資源也將產(chǎn)生巨大的上、下游產(chǎn)品運量，在我國內(nèi)陸運輸及國際運輸?shù)募b箱化浪潮中為罐箱的市場帶來良好前景。 雖然我國的專用車工業(yè)的起步比較晚，但是我們有著無比巨大的市場，有了這個巨大的市場，我相信我們國家的專業(yè)車工業(yè)發(fā)展早晚都會超過歐美等發(fā)達國家。粉罐汽車由汽車底盤、罐體總成、空壓機及空氣管道、卸料管道系統(tǒng)、取力傳動裝置、監(jiān)測儀表及安全裝置等六大部分組成。氣力卸料是將具有一定壓力的壓縮空氣通過罐體底部的流態(tài)化裝置通入罐內(nèi)粉料中，使粉料和空氣混合，使粉料流化態(tài)，并且在罐內(nèi)壓力下排出。近年來使用的粉罐汽車都是采用氣力卸料的氣卸散裝粉罐汽車；少數(shù)粉罐車按用戶要求，采用液壓或簡單的舉升卸料結(jié)構(gòu)。粉料顆粒的運送，多靠自重從罐體底部錐形口卸出，或是將罐體舉升30°以上，顆粒靠自重向下滾滑，從罐尾卸出。 粉罐汽車按其罐體型式不同可分為下列四種： （1）.立式粉粒物料運輸車。 立式粉罐汽車的罐體中心線呈鉛垂方向，如圖1.1所示。車輛可載一個或多個立式罐。立式粉罐汽車適用范圍廣，能用于粉料、顆粒料等多種粉粒體物料的散裝運輸。但整車質(zhì)心較高，采用多個罐體時結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本也較高。 圖1.1 立式粉料物料運輸車 （2）.臥式粉粒物料運輸車。 罐體中心線呈水平方向，罐體可以是單個艙，也可分隔兩個艙。若罐體內(nèi)的流態(tài)化床與水平面成一個傾角，稱為內(nèi)傾臥式粉罐汽車，如圖1.2所示。若罐體中心線與水平面成一個不大的傾角，則為外傾臥式粉罐汽車。臥式粉罐汽車具有結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，卸料性能穩(wěn)定和質(zhì)心低的優(yōu)點。但適用性受到限制，一般僅用于流態(tài)化性能較好的粉料散裝運輸。 圖1.2 臥式粉料物料運輸車 （3）.舉升式粉粒物料運輸車。 舉升式粉罐汽車的罐內(nèi)底部通常僅在出料口處設(shè)置流態(tài)化床，卸料時罐體呈傾斜狀態(tài)，粉料在重力作用下自動下滑，集中到出料口處后卸出。所以，罐體內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單，容積效率高，適用范圍廣，常用來裝運流態(tài)化性能差的粉料。但由于增加了舉升機構(gòu)，使用、維修復(fù)雜。如圖1.3所示。 圖1.3 舉升式粉料物料運輸車 二、設(shè)計（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題 1.基本內(nèi)容 改裝設(shè)計一種舉升式氣卸粉罐汽車。總質(zhì)量25000Kg，滿足專用汽車相關(guān)設(shè)計要求。 要求正確進行二類底盤的選擇、主要參數(shù)數(shù)據(jù)齊備、進行二類底盤選型分析、產(chǎn)生具有實踐意義的選型總結(jié)； 要求進行車輛的總體布置，用總布置草圖表達主要底盤部件的改動和重要工作裝置的布置； 要求進行舉升粉罐的詳細設(shè)計，在正確計算的基礎(chǔ)上，完成部部件設(shè)計選型，要求工藝合理、小批量加工容易、成本低、可靠性高； 要求進行氣卸裝置設(shè)計計算選型； 完成總裝配圖，清楚表達設(shè)計。 要求完成整車性能分析計算，以評價和分析整車設(shè)計情況。針對性能分析結(jié)構(gòu)如有必要進行設(shè)計改進。 2.擬解決的主要問題 舉升式粉罐運輸車在裝料和行駛時，罐體中心線處于水平位置，卸料時舉升機構(gòu)將罐體前端升起，成傾斜狀態(tài)。舉升式粉料物料運輸車的罐內(nèi)底部通常僅在出料口處設(shè)置流態(tài)化床，卸料時罐體呈傾斜狀態(tài)，粉料在重力的作用下自動下滑，集中到出料口后卸出。所以，罐體內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單，容積效率高，適用范圍廣，常用來裝運流態(tài)化性能差的粉料，但由于增加了舉升機構(gòu)，使用，維修復(fù)雜。 常用的空氣壓縮機有回轉(zhuǎn)滑片式和擺桿式兩種。回轉(zhuǎn)滑片式具有體積小，排量大等優(yōu)點，但所排出的壓縮空氣含有油氣，須經(jīng)過過濾才能進入罐體氣室。而擺桿式應(yīng)不需要潤滑油來潤滑，故排出的壓縮空氣比較潔凈，對粉料無污染，是一種比較理想的空氣壓縮機。因此選擇擺桿式空氣壓縮機。 目前，改裝專用汽車選用的底盤主要是二類或三類底盤，也有為某些專用汽車設(shè)計的專用底盤。專用汽車底盤選型的好壞對專用汽車性能影響很大。汽車底盤的選擇或設(shè)計專用車底盤主要根據(jù)專用汽車的類型、用途、轉(zhuǎn)載質(zhì)量、使用條件、專用汽車的性能指標、專用設(shè)備或裝備的外形尺寸、動力匹配等來決定。 總體布置的任務(wù)是正確選定整車參數(shù)，合理布置工作裝置和附件，使取力裝置、專用工作裝置、其它附件與所選定的汽車底盤構(gòu)成相互協(xié)調(diào)和匹配的整體，達到設(shè)計任務(wù)書所提出的要求，布置時應(yīng)按照以下原則： (1) 盡量避免變動汽車底盤各總成位置； (2) 盡量滿足專用工作裝置性能的要求，充分發(fā)揮專用功能； (3) 必須對裝載質(zhì)量，軸荷分配等參數(shù)進行估算和校核； (4) 應(yīng)避免工作裝置的布置對車架造成集中載荷； (5) 應(yīng)盡量減少專用汽車的整車整備質(zhì)量； (6) 應(yīng)符合有關(guān)法規(guī)的要求。 流態(tài)化裝置又稱流態(tài)化，主要由流態(tài)化元件、多孔板、壓板、螺栓等組成，是氣卸粉罐車的重要部分，它直接影響粉罐車的專業(yè)技能。流態(tài)化裝置的作用：一是與滑料板、罐體壁構(gòu)成氣室；二是使壓縮空氣形成微細、均勻的氣流進入粉料中，使粉料流態(tài)化。 流態(tài)化元件的材料分為軟、硬兩類。硬質(zhì)材料雖然剛性好，耐磨，不易受潮，但易破碎，易堵塞，空隙不易恢復(fù)，制造工藝也復(fù)雜，價格高，故很少采用。軟質(zhì)材料有工業(yè)帆布、夾毛氈、滌綸帆布等。它們具有質(zhì)量輕、易安裝、易取得、價格便宜等優(yōu)點。用化纖維經(jīng)過特殊編織的帆布，在我國已有生產(chǎn)，它透氣性好，阻力高，不易受潮。因此可采用有滌綸帆布編織而成的軟質(zhì)流態(tài)化元件。 其他一些問題將會在設(shè)計中進一步解決！ 三、技術(shù)路線（研究方法） 本課題研究的主要技術(shù)路線如圖： 舉升裝置設(shè)計 總體設(shè)計 專業(yè)性能和主要參數(shù)確定 粉罐裝置設(shè)計SSDDDDDSDFSDFSDDFKJNDSK 方案的選擇你 氣卸裝置設(shè)計FDVGDFGDFDF 參數(shù)確定 空氣壓縮機的選擇 完成總裝配圖 二類底盤的選擇 副車架設(shè)計 整車性能分析 進行車輛總體布置 整車設(shè)計修正 完成設(shè)計說明書 四、進度安排 1、調(diào)研、資料收集，完成開題報告 1、2周 2、方案設(shè)計與分析、二類底盤選型（調(diào)研與分析）第3、4周 3、總布置；第5周 4、粉罐裝置設(shè)計計算選型 第6周 5、舉升裝置設(shè)計計算； 第7周 6、氣卸裝置設(shè)計計算選型 第8周 7、輔助系統(tǒng)設(shè)計 第9周 8、完成設(shè)計圖紙 第10、11周 9、整車性能計算分析；整車設(shè)計修正；第12周 10、完成設(shè)計說明書的撰寫 第13、 11、指導(dǎo)教師評閱、設(shè)計修正 第14周 12、設(shè)計審核、修改 第15周、第16周 13、畢業(yè)設(shè)計答辯準備及答辯 第17周 五、參考文獻 [1]畢云龍.散裝水泥罐車的發(fā)展和產(chǎn)品開發(fā)方向[J].武漢：專用汽車雜志.2001，1. 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