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        一種易燃液體罐式運(yùn)輸車罐體的設(shè)計

        2018-08-29 07:21:14殷大根李鴻茍海成馮鵬
        汽車實(shí)用技術(shù) 2018年15期
        關(guān)鍵詞:蒸汽壓易燃罐體

        殷大根,李鴻,茍海成,馮鵬

        (陜汽淮南專用汽車有限公司,安徽 淮南 232000)

        1 緒論

        隨著細(xì)分行業(yè)的發(fā)展,運(yùn)輸行業(yè)對專用車的要求越來越細(xì),易燃液體罐式運(yùn)輸車是危險品運(yùn)輸汽車的一種,專門用來汽油、柴油等易燃液體的運(yùn)輸,介于危險品運(yùn)輸市場的特殊性,易燃液體運(yùn)輸車對車輛的安全性、可靠性等各方面性能都有嚴(yán)格的要求。罐體是罐車的核心部件,為確保罐式車在運(yùn)輸過程中的安全,在罐車設(shè)計中需要根據(jù)運(yùn)輸介質(zhì)對罐體裝載容積、外形尺寸、罐體截進(jìn)行確定,同時對設(shè)計壓力進(jìn)行計算校核,最后對確定的罐體的進(jìn)行強(qiáng)度校核[1-3]。

        1.1 罐體設(shè)計的條件確定

        (1)選用陜汽三軸二類底盤,型號為 SX5256GYYM J469,驅(qū)動形式6×2,最大總質(zhì)量為25000,底盤的整備質(zhì)量為7150kg,雙前軸最大載荷7500kg+7500kg,后軸最大載荷11500kg可利用長度7400mm,軸距1800mm+4600mm。

        (2)根據(jù)市場調(diào)研需求,確定該車輛運(yùn)輸介質(zhì)為汽油。汽油的物化特性如下:易燃(在空氣中爆炸極限1.3%-6.0%)、熔點(diǎn)<-60℃,沸點(diǎn)70℃-200℃、飽和蒸汽壓:0.00732MPa(50℃時)、密度:0.7×103kg/m3

        (3)根據(jù)市場調(diào)研情況,確定罐體材質(zhì)都選擇為 304不銹鋼(國際牌號06Cr19Ni10)(抗拉強(qiáng)度極限值屈服強(qiáng)度,斷后延伸率,50℃時的許用應(yīng)力

        1.2 罐體容積的設(shè)計計算及其截面確定

        根據(jù)底盤車架的可利用長度,罐體長度設(shè)計為7400mm,經(jīng)與同類型罐體的比較,并根據(jù)經(jīng)驗初步測算,可計算出罐體總質(zhì)量約為m1=4050kg。

        額定載質(zhì)量:

        根據(jù)汽車新產(chǎn)品鑒定試驗技術(shù)工作組【080222-1】號通知的要求[4]

        式中:

        V1——是罐體外形理論計算容積

        V2——是有效容積

        由以上公式帶入V(額定載容積),可得出:

        根據(jù)底盤可利用長度,初步設(shè)計罐體外形如圖 1所示:

        圖1 罐體外形示意圖

        根據(jù)外形示意圖計算容積為:

        通過CAD模擬設(shè)計得出截面如圖 2所示:

        圖2 罐體截面圖

        1.3 罐體設(shè)計壓力和計算壓力確定

        根據(jù) GB 18564.1—2006中對罐體設(shè)計壓力和計算壓力選取的規(guī)定:

        (1)罐體的設(shè)計壓力取下列工況的較大值:

        a)設(shè)計溫度時應(yīng)考慮介質(zhì)的封罐壓力和飽和蒸汽壓之和;

        b)充裝、卸料時的操作壓力。

        (2)罐體的計算壓力應(yīng)取下列情況的最大值:

        a)設(shè)計溫度時介質(zhì)的飽和蒸汽壓與封罐壓力,其等效壓力應(yīng)不小于0.035MPa;

        b)盛裝50℃時飽和蒸汽壓不超過0.01MPa的介質(zhì),其計算壓力應(yīng)按下列原則確定:

        ——采用重力卸料的,應(yīng)取罐體底部裝運(yùn)介質(zhì)的1.8倍靜態(tài)壓力或兩倍靜態(tài)水 壓力的較大值;

        ——采用壓力充裝或壓力卸料的,應(yīng)取充裝壓力或卸料壓力較大值的1.5倍。

        d)附錄 A中罐體設(shè)計代碼第二部分已給定最小計算壓力的數(shù)值時,其計算壓力應(yīng)下列原則確定:

        對裝運(yùn) 50℃時飽和蒸汽壓超過 0.011MPa,但不高于0.075MPa的介質(zhì),計算壓力應(yīng)取充裝或卸料壓力大值的1.31倍,且取其與0.15MPa的較大值;

        對裝運(yùn) 50℃時飽和蒸汽壓大于 0.0751MPa-,但不低于0.1MPa的介質(zhì),計算壓力應(yīng)取充裝或卸料壓力較大值的1.31倍,且取其與0.41MPa的較大值。

        (1)罐體設(shè)計壓力的確定計算如下

        P—卸料時工作壓力

        根據(jù) GB 18564.1-2006中5.4.17.2中規(guī)定罐體設(shè)計壓力不低于0.036MPa;

        綜上所述,即設(shè)計壓力為:

        (2)罐體計算壓力的確定計算如下:

        P3--載荷產(chǎn)生的等效壓力之和

        1.4 罐體厚度選擇計算及其強(qiáng)度校核計算

        (1)罐體設(shè)計計算溫度確定

        根據(jù)GB 18564.1—2006中5.4.5,設(shè)計溫度選取50℃。

        (2)當(dāng)量直徑的確定:為了方便計算把不規(guī)則的罐體截面積轉(zhuǎn)換成等面積的圓形時的圓的直徑。

        (3)罐體材質(zhì):筒體與封頭的材質(zhì)都選擇為304不銹鋼(國際牌號06Cr19Ni10)(抗拉強(qiáng)度極限值,屈服強(qiáng)度,斷后延伸率,50℃時的許用應(yīng)力

        (4)焊接接頭系數(shù):焊接接頭系數(shù)是指對接焊接接頭區(qū)域的強(qiáng)度與母材強(qiáng)度的比值。用來反映由于焊接缺陷、焊接材料和焊接殘余應(yīng)力等因素導(dǎo)致的焊接接頭強(qiáng)度被降低的程度,是綜合反映焊接接頭力學(xué)性能的一種方式(取φ=0.85)。

        (5)罐體厚度計算如下:

        表1 罐體厚度計算

        表中:C1——腐蝕欲量(取0.3mm)

        C20——筒體加工減薄量(取0mm)

        C2——封頭加工減薄量(取0.3mm)

        C3——鋼材負(fù)偏差(取0.3mm)

        結(jié)論:罐體采用304不銹鋼T4的材料制作,符合強(qiáng)度要求。

        (6)開孔補(bǔ)強(qiáng)計算

        (7)罐體組合截面模量校核

        按照空心圓柱體截面模量的計算方法,罐體的截面模量為:

        根據(jù)國標(biāo) GB 18564.1—2006中規(guī)定罐體的組合截面模量不低于104mm3,在本罐體的截面設(shè)計模型的計算中沒有考慮車架、防波板、罐體外部支撐等輔助支撐對罐體的加強(qiáng)作用,因此組合截面模量遠(yuǎn)高于2.68×107mm3,因此滿足國家設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)要求。

        1.5 本章小結(jié)

        本章根據(jù)第二章選定的二類底盤基本數(shù)據(jù)及其市場調(diào)研需求,對罐體的容積和外形尺寸進(jìn)行了計算,得出罐體設(shè)計截面的 S=3.336m2,并對罐體截面進(jìn)行確定,通過對罐體設(shè)計壓力計算理論設(shè)計壓力 P=0.036MPa,再結(jié)合罐體實(shí)際計算罐體實(shí)際壓力得出,實(shí)際壓力大于理論設(shè)計壓力P=0.036MPa,可滿足壓力要求;同時結(jié)合罐體當(dāng)量直徑、罐體材質(zhì)、焊接接頭系數(shù)、罐體厚度、開孔補(bǔ)強(qiáng)以及罐體組合截面模量校核幾個方面對罐體強(qiáng)度進(jìn)行分析均可滿足設(shè)計要求。

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