本刊記者 紀(jì)鵬飛 中航工業(yè)安徽開(kāi)樂(lè)專(zhuān)用車(chē)輛股份有限公司 李卿

立式粉粒物料運(yùn)輸車(chē)因具有運(yùn)輸物料范圍廣——可運(yùn)輸粉狀、顆粒狀物料，以及無(wú)物料殘余的優(yōu)點(diǎn)，在歐洲的散裝物料運(yùn)輸方面廣為使用。在我國(guó)粉粒物料運(yùn)輸車(chē)幾乎都是臥式，立式罐體可謂鳳毛麟角。近幾年國(guó)內(nèi)粉粒物料運(yùn)輸車(chē)闊步進(jìn)入國(guó)際化擴(kuò)張，一些新產(chǎn)品的引進(jìn)也成為罐車(chē)行業(yè)的趨勢(shì)。最近兩年，隨著國(guó)家道路管理的逐步規(guī)范化，粉粒物料運(yùn)輸車(chē)也在多用途發(fā)展，立式粉粒物料運(yùn)輸半掛車(chē)由此成為粉粒物料運(yùn)輸半掛車(chē)的重要發(fā)展方向。

定義

粉粒物料運(yùn)輸車(chē)，指裝備有專(zhuān)用裝置，采用壓縮空氣使粉粒物料流態(tài)化后，通過(guò)管道輸送到一定距離和高度，用于運(yùn)輸散裝粉粒物料介質(zhì)的罐式運(yùn)輸車(chē)。根據(jù)運(yùn)輸介質(zhì)堆積密度不同，分為低密度粉粒物料運(yùn)輸車(chē)、中密度粉粒物料運(yùn)輸車(chē)、高密度粉粒物料運(yùn)輸車(chē)。按罐體結(jié)構(gòu)不同，分為臥式粉粒物料運(yùn)輸車(chē)、立式粉粒物料運(yùn)輸車(chē)、舉升式粉粒物料運(yùn)輸車(chē)。

圖1 立式粉罐半掛車(chē)

立式粉粒物料運(yùn)輸車(chē)指裝運(yùn)介質(zhì)為粉粒物料，罐體為水平柱狀筒體與多個(gè)豎直倒置錐倉(cāng)相貫組合的，錐倉(cāng)與水平面最小夾角大于粉粒物料的安息角，物料依靠重力流動(dòng)到出料口處，使用氣力輸送的卸料方式，用于運(yùn)輸散裝粉粒物料介質(zhì)的罐式運(yùn)輸車(chē)。

圖2 立式粉罐單車(chē)

立式粉罐車(chē)分類(lèi)

按照車(chē)輛類(lèi)型，立式粉罐車(chē)可以分為單車(chē)（如圖1）、列車(chē)、罐式集裝箱三類(lèi)，列車(chē)按照組合形式，可以分為半掛列車(chē)（如圖2）和全掛列車(chē)（如圖3）。由于立式粉罐半掛車(chē)特別適合長(zhǎng)途、高級(jí)公路運(yùn)輸，且具有承運(yùn)量大、車(chē)身長(zhǎng)的特點(diǎn)，縱觀(guān)國(guó)內(nèi)外，立式粉罐半掛車(chē)為主要形式。立式粉罐集裝箱（圖4）多用于碼頭、港口運(yùn)輸，及將立式粉罐集裝箱坐在集裝箱運(yùn)輸半掛車(chē)上或?qū)⒘⑹椒酃尴渥谄桨遄孕栋霋燔?chē)上用于公路運(yùn)輸。

按照罐體材質(zhì)不同，可分為碳鋼、不銹鋼、鋁合金立式粉罐半掛車(chē)。由于立式粉罐半掛車(chē)以運(yùn)輸高檔散裝顆粒狀化工物料為主，鋁合金立式粉罐半掛車(chē)為主要結(jié)構(gòu)。針對(duì)特殊物料，罐體也可做成碳鋼或不銹鋼材質(zhì)。

按照運(yùn)輸介質(zhì)不同，立式粉罐車(chē)又分為散裝水泥運(yùn)輸車(chē)、干混砂漿運(yùn)輸車(chē)、散裝面粉運(yùn)輸車(chē)等。

主要結(jié)構(gòu)

2.1 罐體結(jié)構(gòu)

立式粉罐半掛車(chē)，罐體為直筒加多個(gè)倒置的圓錐組成，制作工藝復(fù)雜，錐倉(cāng)與上部直筒體之間采用圓弧切線(xiàn)過(guò)渡，杜絕了罐內(nèi)的死角存在，有效防止了物料掛壁、堆積現(xiàn)象。根據(jù)使用及容積需求，立式粉罐半掛車(chē)可做成單倉(cāng)、雙倉(cāng)、三倉(cāng)、四倉(cāng)等結(jié)構(gòu)，圖5型立式粉罐半掛車(chē)罐體的特點(diǎn)為前、后封頭為豎直放置，具有容積利用率高、封頭處筒體易于加工的特點(diǎn)。各個(gè)錐倉(cāng)可裝運(yùn)同種物料，也可裝運(yùn)不同物料。例如同一飼養(yǎng)廠(chǎng)養(yǎng)殖不同牲畜，需要不同的飼料，各個(gè)錐倉(cāng)便可裝運(yùn)不同的飼料。錐倉(cāng)之間通過(guò)隔倉(cāng)板完全或非完全隔開(kāi)，一般情況下，錐倉(cāng)之間非完全隔開(kāi)，各錐倉(cāng)僅在裝運(yùn)不同物料的情況下，錐倉(cāng)之間完全隔開(kāi)。圖6為兩倉(cāng)結(jié)構(gòu)立式粉罐半掛車(chē)的B型罐體結(jié)構(gòu)，封頭傾斜放置，具有筒體強(qiáng)度好的優(yōu)點(diǎn)，但存在封頭處筒體不便加工制造、容積利用率低的缺點(diǎn)。

圖4 立式粉罐集裝箱

2.2 車(chē)架

立式粉罐半掛車(chē)的車(chē)架一般為兩段式，采用罐體全承載式結(jié)構(gòu)，分段式車(chē)架可提高罐體與車(chē)架合攏時(shí)的工藝性，降低合攏的難度，同時(shí)可減輕車(chē)架重量，有利于產(chǎn)品的輕量化。前車(chē)架延伸到第一錐的后側(cè)，縱梁呈弧狀非規(guī)則型。后車(chē)架從第一個(gè)隔倉(cāng)板處延伸到后尾，縱梁呈收縮狀態(tài)。為提高前、后封頭處車(chē)架的強(qiáng)度，前后封板做成弧形、且與封頭相切，可提高車(chē)架與罐體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。

2.3 進(jìn)氣管道

立式粉罐半掛車(chē)的進(jìn)氣管道與臥式粉罐半掛車(chē)的基本進(jìn)氣原理一致，通過(guò)主進(jìn)氣管道的止回閥后流經(jīng)各個(gè)錐倉(cāng)。管道上布置的閥門(mén)還有壓力表、安全閥、泄壓閥、各倉(cāng)進(jìn)氣閥等。安全閥調(diào)定工作壓力為0.2MPa，超出壓力時(shí)自動(dòng)排氣，保證罐車(chē)在額定壓力之內(nèi)工作。由于立式粉罐半掛車(chē)錐倉(cāng)數(shù)量較臥式粉罐半掛車(chē)、舉升式粉罐半掛車(chē)多，進(jìn)氣管道的進(jìn)氣分支相對(duì)多些，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，操作也相對(duì)繁瑣些。

2.4 出料管道

立式粉罐半掛車(chē)的出料管道可采用上出料方式或下出料方式，各有優(yōu)缺點(diǎn)。上出料方式的優(yōu)點(diǎn)為罐體容積利用率高、裝載量大，重心低、車(chē)輛行駛穩(wěn)定，出料管道及出料蝶閥便于安裝、維護(hù)；缺點(diǎn)是卸料后稍有殘余，在運(yùn)輸面粉的情況下殘余量約20kg/6錐倉(cāng)，停段時(shí)間再運(yùn)輸?shù)那闆r下，需對(duì)料倉(cāng)進(jìn)行清理（由于錐倉(cāng)的流化床面積小，清理十分方便）。下出料方式的優(yōu)點(diǎn)為物料殘余量低，可實(shí)現(xiàn)物料的零殘余；缺點(diǎn)為容積利用率低、裝載量小，重心高、車(chē)輛行駛穩(wěn)定性差，出料管道及出料蝶閥不便于維護(hù)。由于下出料結(jié)構(gòu)的出料管道需考慮離地間隙及避免與橋軸、分泵干涉等因素，下出料結(jié)構(gòu)出料管道的設(shè)計(jì)及生產(chǎn)制造難度系數(shù)要大些。

2.5 流化元件

圖5

立式粉罐半掛車(chē)罐體錐倉(cāng)底部的流化元件起到將空氣或其它氣體與散裝物料混合的作用，將混合的空氣或其它氣體與散裝物料達(dá)到一種擬流體的狀態(tài)（稱(chēng)為氣-固兩項(xiàng)流），在壓力差的作用下通過(guò)卸料管道輸送到物料塔內(nèi)或指定位置。目前常用的流化元件有錐形帆布式流化床及料斗助吹器，錐形帆布式流化床已實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，而料斗助吹器仍需要從國(guó)外進(jìn)口。

卸料

3.1 卸料操作

卸料時(shí)通過(guò)罐體頂部的人孔或通過(guò)負(fù)壓抽吸系統(tǒng)將粉粒物料裝進(jìn)罐內(nèi)，加入到額定裝載量后，關(guān)閉頂部的人孔蓋。以6倉(cāng)立式粉粒物料運(yùn)輸半掛車(chē)卸料操作說(shuō)明為例介紹。

（1）檢查所有人孔蓋，確認(rèn)處于正常關(guān)閉狀態(tài)；打開(kāi)罐頂進(jìn)氣閥，并確認(rèn)其他所有閥門(mén)均處于關(guān)閉狀態(tài)；接通進(jìn)氣軟管和卸料軟管；

（2）開(kāi)啟氣源總開(kāi)關(guān)，觀(guān)察罐體壓力表，當(dāng)壓力升至0.2MPa時(shí)，依次開(kāi)啟助吹閥、第6倉(cāng)進(jìn)氣閥、第6倉(cāng)卸料閥，開(kāi)始第6倉(cāng)卸料（此時(shí)可適當(dāng)調(diào)整罐頂進(jìn)氣閥開(kāi)啟度，使其開(kāi)啟約1/3處）；

（3）觀(guān)察壓力表，當(dāng)表值明顯下降或卸料軟管抖動(dòng)、聲音明顯變化時(shí)，說(shuō)明第6倉(cāng)卸料完成，依次關(guān)閉第6倉(cāng)進(jìn)氣閥、第6倉(cāng)卸料閥、助吹閥；然后開(kāi)啟第5倉(cāng)進(jìn)氣閥；

圖6

（4）當(dāng)罐車(chē)壓力表壓力再次升至0.2MPa時(shí)，依次開(kāi)啟助吹閥、第5倉(cāng)卸料閥， 第5倉(cāng)卸料閥；當(dāng)壓力表值明顯下降或卸料軟管抖動(dòng)、聲音明顯變化時(shí)，說(shuō)明第5倉(cāng)卸料完成，依次關(guān)閉第5倉(cāng)進(jìn)氣閥、第5倉(cāng)卸料閥、助吹閥，然后開(kāi)啟第4倉(cāng)進(jìn)氣閥；

（5）按照上述步驟依次進(jìn)行第4倉(cāng)卸料、第3倉(cāng)卸料、第2倉(cāng)卸料、第1倉(cāng)卸料，直至第1倉(cāng)卸料完成；

（6）從前至后依次開(kāi)啟各倉(cāng)進(jìn)氣閥和卸料閥（約5-10秒），同時(shí)關(guān)閉其他倉(cāng)進(jìn)氣閥和卸料閥，進(jìn)行清倉(cāng)作業(yè)；待全部清倉(cāng)完畢，即可關(guān)閉氣源總開(kāi)關(guān)，并打開(kāi)排氣閥，直至壓力表表值為0，卸料結(jié)束。

3.2 卸料原理

粉罐半掛車(chē)的卸料原理為依靠壓縮氣體將裝載在密封罐內(nèi)的物料流態(tài)化后，利用罐內(nèi)外的壓力差將物料卸出的過(guò)程。其核心原理為氣力輸送技術(shù)，氣力輸送是利用氣流的能量在管道中輸送物料的一種輸送方式，分負(fù)壓氣力輸送系統(tǒng)和正壓氣力輸送系統(tǒng)，粉罐半掛車(chē)卸料過(guò)程為正壓輸送過(guò)程。

3.3 卸料性能

根據(jù)QC/T560-2008《散裝水泥車(chē)技術(shù)條件及性能試驗(yàn)方法》規(guī)定，卸料能力的測(cè)試條件為：垂直高度15 m，水平距離5m，在工作壓力為0.2MPa的條件下，平均卸料速度不小于1.2t/min，剩余率不大于0.3%。運(yùn)輸其它介質(zhì)時(shí)的相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)正在制定中，一般要求卸料性能為在垂直高度15m，水平距離5m，工作壓力為0.2MPa的條件下，平均卸料速度應(yīng)不小于1.0m3/min，剩余率應(yīng)不大于0.1%。

3.4 卸料特點(diǎn)

立式粉罐半掛車(chē)與國(guó)內(nèi)目前常用的罐內(nèi)為流化氣帶式的臥式粉罐半掛車(chē)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)。

(1)、由于具有合理的罐體形狀以及先進(jìn)的流化元件，使得卸料殘余率極低，可達(dá)到零殘余，具有卸得干凈的優(yōu)點(diǎn)。

(2)、適用范圍廣，可以輸送流化性能不好的粉狀、顆粒狀物料，如面粉、潮細(xì)粉煤灰、加粒粉煤灰、重質(zhì)純堿、飼料、花崗巖石料、PA66等。

主要用途

物料的散裝化節(jié)省了大量的包裝袋及包裝費(fèi)用；省去了打包、堆包、裝車(chē)、卸車(chē)等多道工序,節(jié)約了大量的人工和成本費(fèi)用；避免了物料在打包、搬運(yùn)及倒包時(shí)的撒漏；消除了袋裝物料在流通過(guò)程中的污染問(wèn)題。由于立式粉罐半掛車(chē)運(yùn)輸物料范圍廣、物料殘余量低，在食品、化工等方面的市場(chǎng)應(yīng)用前景廣闊。目前，立式粉罐半掛車(chē)主要用于運(yùn)輸散裝粉狀、粒狀物質(zhì)，如面粉、淀粉、純堿、飼料、花崗巖石料及各種礦粉或化工原料等，并能運(yùn)用氣力輸送方式將罐內(nèi)粉粒物料排出。

4.1 散裝面粉的運(yùn)輸

面粉是一種由小麥磨成的粉末，按加工精度分為特制一等粉、特制二等粉、普通粉。等級(jí)不同，面粉的顆粒度、堆積密度不同。經(jīng)調(diào)研，個(gè)別面粉廠(chǎng)的面粉采用臥式粉罐半掛車(chē)運(yùn)輸，物料殘余量通?？蛇_(dá)到300～500kg，由于臥式粉罐半掛車(chē)流化床面積大，面粉不便清理，同時(shí)夾雜在流化氣帶之間的面粉難以清理。殘余的面粉在罐體內(nèi)的時(shí)間呆久后容易引起變質(zhì)，對(duì)食品健康存在著極大的危害，而使用立式粉罐半掛車(chē)可實(shí)現(xiàn)面粉的零殘余。

4.2 散裝花崗巖石料的運(yùn)輸

花崗巖石料為一類(lèi)堆積密度較大、流動(dòng)性差的物料，若使用臥式粉罐半掛車(chē)運(yùn)輸，物料殘余通?？蛇_(dá)1～2t，有的臥式粉罐半掛車(chē)的殘余甚至更多。由于立式粉罐半掛車(chē)采用重力及氣力卸料，也可實(shí)現(xiàn)該類(lèi)物料的零殘余。

4.3 散裝PVC、PA6、PE的運(yùn)輸

PVC（聚氯乙烯)、PA6（聚酰胺6）、PE（聚乙烯）為一類(lèi)顆粒狀的聚合物，廣泛應(yīng)用于制作機(jī)械、汽車(chē)及生活物品。使用立式粉罐半掛車(chē)實(shí)現(xiàn)該類(lèi)物料的裝、運(yùn)、卸，同樣可實(shí)現(xiàn)卸料的零殘余。

立式粉罐半掛車(chē)不僅可用于運(yùn)輸上述粉狀、顆粒狀物料的運(yùn)輸，還可同國(guó)內(nèi)廣泛使用的臥式粉罐半掛車(chē)，用于運(yùn)輸水泥、粉煤灰、膨脹劑、干混砂漿、石粉等。

設(shè)計(jì)要點(diǎn)

5.1 基本要求

（1）尺寸參數(shù)：根據(jù)設(shè)計(jì)的目標(biāo)容積，確定主要包括罐體尺寸、外廓尺寸、軸距、輪距、和掛車(chē)的連接尺寸等。

（2）主車(chē)與掛車(chē)運(yùn)動(dòng)校核：包括前/后回轉(zhuǎn)半徑、半掛牽引車(chē)牽引座承載面高度比半掛車(chē)鞍座結(jié)合面高度高出的數(shù)值。

（3）車(chē)軸數(shù)及型式，以及其他附件的布置。

立式粉罐半掛車(chē)應(yīng)符合GB 1589-2016《汽車(chē)、掛車(chē)及汽車(chē)列車(chē)外廓尺寸、軸荷及質(zhì)量限值》、GB/T 23336-2009《半掛車(chē)通用技術(shù)條件》等標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)的要求。而半掛牽引車(chē)與半掛車(chē)的匹配，則應(yīng)滿(mǎn)足QC/T 912-2013《半掛牽引車(chē)與半掛車(chē)匹配技術(shù)要求》的要求，包括一般要求和機(jī)械連接、電氣連接、結(jié)構(gòu)安全、動(dòng)力性能和節(jié)能環(huán)保等專(zhuān)項(xiàng)要求。相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《粉粒物料運(yùn)輸半掛車(chē)》正在制定中，對(duì)粉粒物料運(yùn)輸半掛車(chē)進(jìn)行了規(guī)范，及對(duì)行業(yè)人員的設(shè)計(jì)、制造等具有一定的指導(dǎo)意義。

5.2 材料

根據(jù)運(yùn)輸介質(zhì)不同，立式粉罐半掛車(chē)的罐體材質(zhì)可選用低合金高強(qiáng)度鋼Q345、T610，不銹鋼304，鋁合金5083、5182等。由于鋁合金具有密度小、強(qiáng)度高的特點(diǎn)，國(guó)內(nèi)近幾年，鎂鋁系列的鋁合金被廣泛應(yīng)用到油品、易燃液體運(yùn)輸半掛車(chē)的罐體上。鋁合金材料在立式粉罐半掛車(chē)的罐體、車(chē)架及整車(chē)上也進(jìn)行了初步應(yīng)用。

5.3 罐體計(jì)算厚度

筒體計(jì)算厚度按下式計(jì)算：

式中：

δ——罐體計(jì)算厚度，單位為毫米（mm）。

Pc——計(jì)算壓力，單位為兆帕（MPa）。

Di——罐體內(nèi)直徑，單位為毫米（mm）。

[Σ]t——設(shè)計(jì)溫度下，罐體材料許用應(yīng)力，單位為兆帕（MPa）。