前頂式干混砂漿運輸車結(jié)構(gòu)設(shè)計

前頂式干混砂漿運輸車結(jié)構(gòu)設(shè)計

1干混砂漿客車2007年6月6日，文化部、公安部、建設(shè)部、交通部、質(zhì)量監(jiān)督和質(zhì)量保證總局、環(huán)保廳等六個部門聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于在一些城市禁止混合砂漿的通知》（商調(diào)第205號）。這些規(guī)章制度的制定，促進了預(yù)混砂漿經(jīng)營方式的發(fā)展。為了滿足環(huán)境的要求，越來越多的人使用預(yù)混砂漿。國內(nèi)常用的干混砂漿運輸車主要有兩種結(jié)構(gòu)，一種是與粉粒物料運輸車結(jié)構(gòu)相同的普通氣卸式，該結(jié)構(gòu)是在粉粒物料車的基礎(chǔ)上加大流化床和側(cè)滑板的角度改進而來的。該結(jié)構(gòu)極易產(chǎn)生離析現(xiàn)象，同時還有殘留率高、卸料時間長、消耗氣量大等缺點，普通氣卸式干混砂漿運輸車示意圖如圖1所示；另一種是液壓舉升氣懸浮錐體料倉缷料系統(tǒng)，該結(jié)構(gòu)卸料時利用液壓油缸將罐體舉起，使物料集中在罐體錐體部位，此時氣浮卸料裝置將砂漿流化在錐體底部局部范圍內(nèi)，壓縮氣體對物料逐層剝落、流化，同時形成二次混合，最后砂漿經(jīng)管道快速卸出，避免了砂漿因長時間的攪拌產(chǎn)生離析。此結(jié)構(gòu)耗氣量小，殘留率接近為零，同時由于加裝了剩料清理裝置，實現(xiàn)了快速清理余料，有效地解決了運輸余料不能清除而造成混料的問題，保證了干混砂漿的質(zhì)量。液壓舉升氣懸浮錐體料倉缷料系統(tǒng)干混砂漿運輸車如圖2所示。對比以上兩種結(jié)構(gòu)可知，前頂式干混砂漿運輸車結(jié)構(gòu)較優(yōu)，將成為干混砂漿物流發(fā)展的必然趨勢。下面將對前頂式干混砂漿運輸車結(jié)構(gòu)設(shè)計進行介紹。2前混干燥車的結(jié)構(gòu)介紹前頂式干混砂漿運輸車主要由罐體總成、副車架總成、卸料系統(tǒng)、進氣系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)等部分組成。2.1整車總成簡圖設(shè)計時，首先應(yīng)確定產(chǎn)品的各項技術(shù)參數(shù)，根據(jù)承載質(zhì)量初步確定罐體外形尺寸和底盤，確定罐體的質(zhì)心位置，滿足干混砂漿在運輸過程中底盤前后軸載荷的合理分配，并為舉升油缸留出足夠的安裝空間，然后確定罐體舉升鉸接支點，再確定舉升油缸和后支腿的安裝位置，整車總成簡圖如圖3所示。設(shè)計時應(yīng)注意罐體舉升角度應(yīng)大于物料的安息角，根據(jù)表1可以得出合理的罐體舉升角度應(yīng)在46°～50°的范圍內(nèi)。2.2罐體結(jié)構(gòu)設(shè)計罐體總成由直筒、橢圓封頭、球形封頭、圓臺體、氣室封頭等部件組成。與流態(tài)化粉粒物料車相比，罐體內(nèi)部沒有側(cè)滑板結(jié)構(gòu)，只在氣室封頭處設(shè)計有圓形流態(tài)化裝置，但該裝置的面積較小，主要用于產(chǎn)生一定混合比的固氣二相流。罐體內(nèi)的干混砂漿首先被罐體舉升至設(shè)計角度，再利用重力流至后端錐體部分，此時向氣室封頭處充氣，則流態(tài)化裝置產(chǎn)生一定混合比的固氣二相流，當罐內(nèi)壓力達到0.2MPa后，打開卸料閥即可卸料。在進行罐體設(shè)計時要對以下幾點特別注意：a.后部球形封頭與圓臺的相貫。罐體后部球形封頭與氣室上的圓臺相切如圖4所示，若過渡處不合理易出現(xiàn)積料，嚴重時會產(chǎn)生離析，導(dǎo)致殘留率過大，同時還要注意圓臺在罐體舉升后與水平面的夾角大于物料的安息角，避免造成物料的積存。b.氣室封頭處流態(tài)化裝置的設(shè)計。氣室封頭處流態(tài)化裝置的設(shè)計是干混砂漿流態(tài)化的關(guān)鍵，該部分流化床為圓臺形，圓臺錐度設(shè)計應(yīng)合理，圓臺表面均勻設(shè)計透氣孔，并鋪設(shè)流態(tài)化元件，用壓板將流態(tài)化元件固定牢固。壓縮空氣進入氣室封頭下部，透過流態(tài)化元件，生成高壓氣旋，在該位置對干混砂漿逐層剝落、流化，同時形成二次混合，經(jīng)管道快速卸出。氣室結(jié)構(gòu)簡圖如圖5所示。c.前部舉升油缸上部鉸支座的設(shè)計。此處封頭為薄弱點。前部舉升油缸上部鉸支座設(shè)計在封頭前部位置，此處封頭需加強強度，避免鉸支座處封頭被撕裂，鉸支座封頭內(nèi)外均增加加強腹板及加強筋，如圖6所示。2.3副框架整體副車架主要起緩沖作用，可以改善底盤的承載情況，避免底盤車架集中受力，由于副車架結(jié)構(gòu)與自卸車類似，此處不再贅述。2.4干混砂漿離析檢驗與普通粉粒物料車相比，該卸料系統(tǒng)增加了取樣桶總成，如圖7所示，用于卸料前對干混砂漿進行取樣，檢驗干混砂漿是否離析。當罐內(nèi)壓力達到0.2MPa后，打開取樣桶控制閥，同時外接專用取樣袋，即可接出介質(zhì)，檢驗干混砂漿的混合情況。2.5進氣回轉(zhuǎn)裝置總成進氣系統(tǒng)是前頂式干混砂漿運輸車的重要組成部分，進氣系統(tǒng)的合理設(shè)計對卸料速度的影響很大。進氣系統(tǒng)的管道連接應(yīng)過渡圓滑，以減少氣體壓力的損失。同時應(yīng)設(shè)計有助吹閥，其開度需根據(jù)輸送情況調(diào)節(jié)，既要保持較高的干混砂漿與壓縮空氣混合比，又能保證管道不堵塞，使輸送速度最快。管道總成如圖8所示。進氣系統(tǒng)管道一部分通向氣室封頭下的氣室，空壓機產(chǎn)生的壓縮氣體由管道進入氣室，透過圓形流化裝置，與干混砂漿形成固氣二相流，經(jīng)管道快速卸出。為了避免通向氣室的管道因罐體舉升產(chǎn)生干涉而損壞或變形，此處設(shè)計了進氣回轉(zhuǎn)裝置總成，需要注意的是進氣管道與罐體進氣口的銜接不能出現(xiàn)管道異常變形，否則會導(dǎo)致供氣不足或配件損壞。進氣系統(tǒng)的另一部分管道從罐體上部進入罐內(nèi)，卸料完成后，打開掃罐閥門便于快速清理余料。2.6保證罐體直徑干混砂漿運輸車適合采用前頂式液壓舉升結(jié)構(gòu)，由于前頂式結(jié)構(gòu)只占用部分前部空間，可以保證罐體直徑的最大化。為了保證車輛在卸料過程中的穩(wěn)定性，車輛后部需加裝液壓穩(wěn)定支腿。下面從液壓系統(tǒng)參數(shù)的選取、油缸的選取及油箱的設(shè)計三方面進行介紹。2.6.1系統(tǒng)壓力、流量計算需選取的參數(shù)有液壓系統(tǒng)額定工作壓力、系統(tǒng)流量和油泵的排量等。首先選取液壓系統(tǒng)額定工作壓力，液壓系統(tǒng)按自卸車的要求進行配件選用和試驗，常用專用車液壓系統(tǒng)壓力為16～20MPa，此處選擇額定工作壓力P=16MPa，液壓油泵及換向閥的最大壓力不能小于額定壓力的1.25倍，即最大壓力為20MPa。其次計算系統(tǒng)流量，根據(jù)自卸車標準的要求，舉升和降落時間均不超過20s，假設(shè)油缸容積為V，則流量為Q=V/20。最后計算油泵排量，排量q=Q/n×60,n為取力器輸出轉(zhuǎn)速，實際選取時應(yīng)保證油泵規(guī)格大于計算油泵排量。液壓油管的內(nèi)徑和濾清器選擇可根據(jù)系統(tǒng)流量進行選取，此處不再詳細介紹。2.6.2支．0油缸舉升力選取油缸前應(yīng)先計算油缸行程，罐體設(shè)計完成后可得翻轉(zhuǎn)軸中心O至油缸安裝點(A,B)的距離，根據(jù)兩點距離、初始角度和舉升后的角度計算可得油缸行程。油缸行程計算示意如圖9所示。由載質(zhì)量m1，罐體質(zhì)量m2，得到總質(zhì)量m=m1+m2，由于后支撐點為后液壓支腿油缸，故在確定后液壓支腿油缸位置B點后，對A點取力矩，設(shè)舉升油缸到后支腿油缸距離為L，罐體重心到后支腿油缸距離為LB，可得初始舉升力矩，則可根據(jù)公式求得油缸舉升力，受力點示意圖如圖10所示。當舉升到各級油缸行程初始點時，油缸推力及質(zhì)心位置均發(fā)生變化，此時需重新計算舉升力Fj(n)，再由缸徑公式求得缸徑。由于罐體舉升到最大角度時，干混砂漿尚未開始卸料，質(zhì)心位置距離后支腿較近，因此罐體舉升到最大角度且未卸料時即是后支腿支撐力最大的時候，則后支撐力FB=G-FA，單根支腿油缸需要推力為FB/2，支腿油缸應(yīng)選用雙作用油缸，并通過缸徑計算公式求出所需油缸缸徑。實際使用的舉升油缸和液壓支腿油缸的缸徑應(yīng)根據(jù)標準油缸缸徑選取，同時必須大于計算得到的缸徑。后支腿油缸應(yīng)盡量安裝在車輛的最寬處，這樣可提高車輛的穩(wěn)定性，防止車輛側(cè)翻。后支腿油缸必須加裝液壓鎖，確保車輛在卸貨過程中不會因負載過重而自行下落，保證油缸的使用安全。若舉升油缸選用標準系列但超過了所需的行程時，為了保證舉升角度，應(yīng)當增加氣控限位閥或液壓限位閥，且限位閥流量應(yīng)大于系統(tǒng)流量。2.6.3雙過濾形式油箱根據(jù)過濾器的使用情況不同，油箱可分為無過濾、單回油過濾和雙過濾三種情況。不建議選用無過濾的油箱，因為這種油箱結(jié)構(gòu)會使雜質(zhì)反復(fù)進入系統(tǒng)，造成配件過早磨損，甚至直接損壞配件；建議選用雙過濾形式油箱，此結(jié)構(gòu)可保證雜質(zhì)不會反復(fù)進入系統(tǒng)，延長液壓配件的使用壽命。計算油箱容積時，先計算舉升油缸的容積V舉升，再計算后支腿