散裝物料運(yùn)輸車罐體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及焊接工藝優(yōu)化畢業(yè)論文

1、散裝物料運(yùn)輸車罐體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及焊接工藝優(yōu)化摘 要隨著現(xiàn)代物流業(yè)的發(fā)展，節(jié)能、高效、環(huán)保的散裝物料運(yùn)輸車（散裝水泥運(yùn)輸車）得到了較快的發(fā)展。本文通過(guò)對(duì)散裝物料運(yùn)輸車罐體的工作原理進(jìn)行分析研究，針對(duì)其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和焊接工藝現(xiàn)狀提出具有一定工程應(yīng)用價(jià)值的工業(yè)生產(chǎn)優(yōu)化方案。本文首先從散裝物料運(yùn)輸車的應(yīng)用特點(diǎn)出發(fā)，設(shè)計(jì)了滿足工程應(yīng)用的相應(yīng)罐體結(jié)構(gòu)，并選擇實(shí)用經(jīng)濟(jì)的材料Q235A作為其基本材料，罐體結(jié)構(gòu)采用圓筒加橢圓形封頭結(jié)構(gòu)，罐體焊縫采用縱向布置。具有較大容積比且能有效簡(jiǎn)化通體制造工藝。針對(duì)目前散裝物料運(yùn)輸車生產(chǎn)的散裝物料運(yùn)輸車的罐體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和焊接工藝現(xiàn)狀，分析其存在的問(wèn)題與不足，找到問(wèn)題的關(guān)鍵所在，根據(jù)散裝

2、物料運(yùn)輸車的工作原理，結(jié)合利用所學(xué)的材料力學(xué)、焊接工藝學(xué)、金屬學(xué)與熱處理以及機(jī)械設(shè)計(jì)制造工藝知識(shí)分別對(duì)其進(jìn)行研究分析，提出合理的處理方法以及具體的優(yōu)化方案，經(jīng)實(shí)際分析和現(xiàn)場(chǎng)試運(yùn)行狀況比較，發(fā)現(xiàn)該優(yōu)化方案實(shí)用性強(qiáng)，能有效提高整車效率，質(zhì)量保證更完善，具有一定的工程應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：罐體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),焊接工藝,焊縫布置BULK MATERIAL TRUCK TANK STRUCTURAL DESIGN AND WELDING PROCESS OPTIMIZATIONABSTRACTWith the development of modern logistics industry, energy sav

3、ing, efficient, environmentally friendly materials in bulk tank truck (bulk cement truck) have seen significant development. KEY WORDS: tank structural design, welding process, welding arrangement 目錄摘 要ABSTRACT目 錄前言1第1章 罐體形狀與外部結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)31.1 散裝水泥車的工作原理及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖31.2 罐體及封頭設(shè)計(jì)31.2.1 罐體形狀設(shè)計(jì)確定41.2.2 封頭形狀的選定4第2章

4、罐體內(nèi)部?jī)?nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)72.1 氣室的設(shè)計(jì)72.2 隔艙板設(shè)計(jì)72.2.1 隔倉(cāng)板設(shè)計(jì)的理論分析82.2.2 隔倉(cāng)板設(shè)計(jì)的計(jì)算公式11第3章 流化床的設(shè)計(jì)143.1 流化床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)143.1.1 邊滑板設(shè)計(jì)143.1.2 氣體分布板的設(shè)計(jì)143.1.3 流態(tài)化元件的設(shè)計(jì)153.2 流化床各結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算163.2.1 罐體部分邊滑板以及氣體分板尺寸計(jì)算163.2.2 氣室各部分流板尺寸計(jì)算173.2.3 邊滑板及氣體分布板支撐的計(jì)算183.2.4 封頭部分滑板的尺寸計(jì)算19第4章 罐體各結(jié)構(gòu)部分的材料選定及設(shè)計(jì)214.1 罐體結(jié)構(gòu)的選材214.1.1 罐體壁厚的設(shè)計(jì)224.1.2 罐體壁厚度的

5、公式計(jì)算234.2 封頭材料的選擇23第5章 罐體焊縫布置工藝優(yōu)化245.1 罐體焊縫布置工藝現(xiàn)狀245.2 罐體焊縫方向改變的可行性分析25 筒體承壓狀態(tài)下鋼板的受力分析255.2.2 設(shè)備可行性分析265.3 罐體制作的新老工藝對(duì)比265.3.1 罐體制作新老工藝對(duì)比26 罐體制作新老工藝對(duì)比分析26第6章 罐體焊接工藝工藝優(yōu)化316.1 罐體變形量大原因分析316.1.1 罐體制作新老工藝對(duì)比316.1.2 焊接變形種類326.2 罐體焊接變形原因分析及優(yōu)化方案336.2.1 罐體變形原因分析336.2.2 控制鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的原則與方法336.2.3 具體改進(jìn)方案34結(jié)論35謝 辭36

6、參考文獻(xiàn)37外文資料翻譯39前言散裝物料運(yùn)輸車（氣卸散裝物料車）是運(yùn)輸并能氣卸散裝物料（例如水泥）的專用汽車。它是在定型汽車底盤(pán)上裝置一個(gè)散裝物料密封容器及附件和一臺(tái)空氣壓縮機(jī)。目前國(guó)內(nèi)散裝物料運(yùn)輸車九成以上是針對(duì)散裝水泥運(yùn)輸設(shè)計(jì)，所以本文亦主要針對(duì)散裝水泥而設(shè)計(jì)。故在此以散裝水泥運(yùn)輸為例說(shuō)明其工作原理：空壓機(jī)以汽車發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力，壓縮空氣使流態(tài)化床上的水泥流態(tài)化，并在一定壓力下通過(guò)管道將水泥輸送到一定高度和水平距離的水泥塔內(nèi)。使用氣卸散裝水泥車不僅可以提高水泥裝卸的機(jī)械化水平節(jié)約勞動(dòng)力，減輕勞動(dòng)強(qiáng)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(shí)踐證明，與袋裝水泥搬動(dòng)相比，

7、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(huì)經(jīng)濟(jì)效益。在目前我國(guó)木材資源貧乏，能源緊張的情況下，推廣使用氣卸散裝水泥車有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。推廣散裝水泥利國(guó)利民,其益處之多已被越來(lái)越多的人所共識(shí)。氣卸散裝水泥車是供應(yīng)散裝水泥的主要運(yùn)輸工具,其質(zhì)量的優(yōu)劣對(duì)于能否推動(dòng)散裝水泥的發(fā)展,延長(zhǎng)車輛的使用壽命,降低油耗和提高運(yùn)輸效率及經(jīng)濟(jì)效益具有直接的影響,所以優(yōu)化散裝水泥車的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),提高散裝水泥車的性能指標(biāo),是加速散裝水泥發(fā)展的重要一環(huán)。卸料速度和剩余率是氣卸散裝水泥車的兩個(gè)專業(yè)性能指標(biāo)。機(jī)械工業(yè)部部標(biāo)規(guī)定,在垂直高度15m ,水平距離5m的條件下卸料,平均卸料速度不小于1.1t/

8、min,剩余率不大于0.4%。換言之,優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的是為了最大限度地提高卸料速度和降低剩余率。實(shí)際上,衡量一個(gè)水泥車的專業(yè)性能指標(biāo)的高低,可以在卸料時(shí)通過(guò)壓力表這個(gè)“窗口”加以判斷,如果卸料時(shí)穩(wěn)壓時(shí)間越長(zhǎng),降壓時(shí)間越短,說(shuō)明最佳卸料狀態(tài)的時(shí)間長(zhǎng),卸料性能指標(biāo)高,反之卸料性能指標(biāo)就低。罐體是氣卸散裝物料車盛裝物料的容器，其形狀、流態(tài)化床、有效容積和總?cè)莘e等直接影響著氣卸散裝物料車的兩個(gè)重要專業(yè)性能指標(biāo) 卸料時(shí)間和剩余率，因此，罐體設(shè)計(jì)是一項(xiàng)非常重要的工作。而合理科學(xué)的焊接工藝是實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)性能的必要條件。因此，罐體設(shè)計(jì)以及焊接工藝的制定是一項(xiàng)非常重要的工作。本文針對(duì)目前國(guó)內(nèi)散裝物料運(yùn)輸車設(shè)計(jì)工藝

9、現(xiàn)狀，展開(kāi)廣泛調(diào)研，對(duì)散裝物料運(yùn)輸車的罐體的隔倉(cāng)板進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),計(jì)算出最合理的隔倉(cāng)板高度，使卸料速度和剩余率均得到明顯改善；對(duì)罐體的焊縫布置進(jìn)行優(yōu)化，由原來(lái)環(huán)縫布置改為縱縫布置，提高罐體直線度，調(diào)高生產(chǎn)效率；在流化床設(shè)計(jì)方面，將支撐和邊滑板合為一體，減少焊接工作量，提了高生產(chǎn)效率?？偠灾?國(guó)產(chǎn)散裝水泥車制造業(yè)起步晚,發(fā)展慢,與國(guó)外一些發(fā)達(dá)國(guó)家相比存在著很大的差距,誠(chéng)望同行業(yè)間多多開(kāi)展技術(shù)交流,加強(qiáng)合作,潛心研究，共同發(fā)展,為我國(guó)散裝水泥事業(yè)的發(fā)展提供優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和優(yōu)良的服務(wù)。第1章 罐體形狀與外部結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)1.1 散裝物料車的工作原理及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的散裝物料車主要由汽車底盤(pán)(東風(fēng)

10、153系列，東風(fēng)前四后八，天龍前四后八，解放前四后八和福田前四后八等底盤(pán))、罐體總成、管路系統(tǒng)及傳動(dòng)裝置等組成，工作動(dòng)力從汽車變速箱中引出，通過(guò)取力器傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)空壓機(jī)，產(chǎn)生的壓縮空氣經(jīng)控制管路進(jìn)入氣室內(nèi)，使罐內(nèi)粉粒物料產(chǎn)生流態(tài)化現(xiàn)象。當(dāng)壓力達(dá)到0.196Mpa時(shí)，打開(kāi)出料蝶閥，實(shí)現(xiàn)卸料。罐體總成主要由筒體、加料口、流態(tài)化床、出料管總成、進(jìn)氣管及其它附件組成，如圖1-1所示。罐體為直筒圓柱式結(jié)構(gòu)，能實(shí)現(xiàn)埋弧焊接，筒體采用45mm鋼板卷制而成，兩端采用56mm厚標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭，具有整體強(qiáng)度高、剛性好、承壓好、使用性能好等特點(diǎn)。罐體為單倉(cāng)兩氣室式結(jié)構(gòu)，罐內(nèi)流化床寬度與布置的合理，能有效的縮短卸料時(shí)間

11、、提高罐體的容積利用率，降低了?；衣?；在罐體頂部開(kāi)有兩個(gè)進(jìn)料口，打開(kāi)進(jìn)料口人孔蓋一方面可以向罐內(nèi)加料，另一方面在罐內(nèi)需要檢修時(shí)方便人員進(jìn)出。圖1-1 罐體總成1.筒體2.加料口3.出料管總成4.流態(tài)化床5.進(jìn)氣管1.2 罐體及封頭設(shè)計(jì)1.2.1 罐體形狀設(shè)計(jì)確定罐體的結(jié)構(gòu)主要有立式罐和臥式罐二大類。立式罐往往是將兩個(gè)流化罐裝在普通汽車上，由于其重心較高，裝載量較少所以目前已不采用；臥式罐一般是將一個(gè)圓柱形罐體橫臥在普通汽車上，由于其重心較低，裝載容量大，對(duì)于汽車來(lái)說(shuō)，載荷布置合理，所以被廣泛采用。臥式罐又分斜臥式罐體和平臥式罐體。斜臥式罐體具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容積利用率高、卸料快及殘留量低等優(yōu)點(diǎn)。但

12、存在著重心還是較高、罐體長(zhǎng)度受車輛允許高度的限制等缺點(diǎn)，所以，僅在裝載量為左右的中型車上使用較多平臥式罐體因其直徑參數(shù)在車輛允許的寬度和高度上可以得到最合理的選擇，在長(zhǎng)度參數(shù)上則可根據(jù)直徑和車輛允許的載荷確定，且能滿足車輛的載荷分配要求。因此，平臥式罐體在小型和大型散裝水泥輸送車上應(yīng)用最為廣泛。 封頭形狀的選定目前汽車生產(chǎn)單位封頭主要外購(gòu)，風(fēng)頭形狀主要有平底封頭、蝶形封頭、橢圓形封頭、球形封頭，結(jié)合散裝粉粒物料運(yùn)輸車的具體情況（主要考慮增大有效容積和減小應(yīng)力），將碟形封頭和橢圓形封頭作為待選對(duì)象。碟形封頭又稱帶折邊的球形封頭（見(jiàn)圖1-2），由幾何形狀不同的三個(gè)部分組成：中央是半徑為的球面，與筒

13、體連接部分是高度為的圓筒體（直邊），球面體與圓筒體由曲率半徑為r的過(guò)渡圓?。ㄕ圻叄┧B接，碟形封頭在舊式容器中采用較多，現(xiàn)已被橢圓形封頭所取代。圖1-2 碟形封頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖橢圓形封頭是中低壓容器中使用得最為普遍的封頭結(jié)構(gòu)形式，它一般由半橢球體和圓筒體兩部分組成（見(jiàn)圖1-3）。半橢圓體的縱剖面中線是半個(gè)橢圓，它的曲率半徑是連續(xù)變化的。橢圓形封頭的深度取決于橢圓長(zhǎng)短軸之比（即封頭直徑與封頭深度的兩倍2h之比）。橢圓長(zhǎng)短軸之比越大，封頭深度越小。標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭的長(zhǎng)短軸之比為2，即封頭深度為其直徑的1/4。圖1-3 橢圓形封頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖其具體比較如下：橢圓形封頭是由半個(gè)橢球面和短圓筒組成，直邊段的作用是避免

14、封頭和圓筒的連接焊縫處出現(xiàn)經(jīng)向曲率半徑突變，以改善焊縫的受力狀況。由于封頭的橢球部分經(jīng)線曲率變化平滑連續(xù)，故應(yīng)力分布比較均勻，且橢圓形封頭深度較半球形少的多，易于沖壓成型，是目前中低壓容器中應(yīng)用較多的封頭之一。蝶形封頭是帶折邊的球面封頭，由球面體、過(guò)渡環(huán)殼和短圓筒三部分組成，從幾何形狀看，蝶形封頭是一不連續(xù)曲面，在經(jīng)線曲率半徑突變的兩個(gè)曲面連接處，由于曲率的較大變化而存在著較大邊緣彎曲應(yīng)力。該邊緣彎曲應(yīng)力與薄膜應(yīng)力疊加，使該部位的應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他部位，故受力狀況不佳。但過(guò)渡環(huán)殼的存在降低了封頭的深度，方便了成型加工，且壓制蝶形封頭的剛模加工簡(jiǎn)單，使蝶形封頭的適用范圍較為廣泛。另外還有半球形封頭

15、和球冠形封頭：受內(nèi)壓的半球形封頭在均勻內(nèi)壓作用下，薄壁球形容器的薄膜應(yīng)力為相同直徑圓筒的一半，故從應(yīng)力分析來(lái)看，球形封頭是最理想的結(jié)構(gòu)形式。但缺點(diǎn)是深度大，直徑小時(shí)整體沖壓困難，大直徑采用分瓣沖壓其拼焊工作量也較大。半球形封頭常用在高壓容器上.球冠形封頭是部分球面與圓筒直接連接，因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，常用作容器中兩獨(dú)立受壓室的中間封頭，也可用作端蓋。由于球面與圓筒連接處沒(méi)有轉(zhuǎn)角過(guò)渡，所以在連接處附近的封頭和圓筒上都存在相當(dāng)大的不連續(xù)應(yīng)力，其應(yīng)力分布不甚合理。橢圓封頭受力好這是毋庸置疑的;大家一般都選用它，但是在你需要嚴(yán)格控制封頭高度的時(shí)候碟形封頭是一個(gè)不錯(cuò)的選擇，他可以比橢圓封頭的高度小一些到

16、抵消多少根據(jù)尺寸定（比橢圓封頭淺，這里嚴(yán)格控制高度個(gè)人認(rèn)為是比如安裝需要等等，碟形封頭好加工。1 應(yīng)力分布情況：在直徑、壁厚、設(shè)計(jì)壓力相同的條件下各種封頭應(yīng)力分布友好到壞的順序是：半球形、橢圓形、蝶形、錐形、球冠形、平板形。橢圓形封頭的最大應(yīng)力值和與其相連接的圓筒體中的最大應(yīng)力值相等，便于筒體強(qiáng)度設(shè)計(jì)；碟心封頭有兩處連接邊界，受力不及橢圓形。2 金屬消耗量：在相同設(shè)計(jì)條件下，各種封頭的金屬消耗量按下列順序依次增大：半球形，橢圓形，蝶形，平板形，綜上所述，橢圓形封頭綜合性能優(yōu)于蝶形。綜合技術(shù)難度、使用性能以及成本等各方面因素，選定為橢圓形封頭。第2章 罐體內(nèi)部?jī)?nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)2.1 氣室的設(shè)計(jì)臥式

17、單車散裝水泥罐體一般采用兩個(gè)或者三個(gè)氣室的結(jié)構(gòu)，一般是將罐體等分為兩段或者三段，以隔艙板隔開(kāi)，每段有一個(gè)氣室，彼此密閉而不相通。公用同一管道輸送壓縮空氣，進(jìn)氣口之間設(shè)有兩個(gè)閥門(mén)，所以可實(shí)現(xiàn)兩（三）個(gè)氣室單獨(dú)或同時(shí)充氣，以適應(yīng)不同情況，提高效率。如圖2-1所示。1封頭；2罐體縱焊縫；3氣室1；4封頭與罐體對(duì)接焊縫；5氣室2；6隔艙板。圖2-1 雙氣室結(jié)構(gòu)圖2.2 隔艙板設(shè)計(jì)大噸位散裝水泥車圓柱形罐體內(nèi)部設(shè)計(jì)一般采用分倉(cāng)結(jié)構(gòu)形式，倉(cāng)與倉(cāng)之間用隔倉(cāng)板（非全封閉式）隔開(kāi)，以雙倉(cāng)為例，如圖2-2。因此，隔倉(cāng)板結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)就成為罐體設(shè)計(jì)中必不可少的內(nèi)容。但隔倉(cāng)板設(shè)計(jì)并非僅僅出于考慮罐體強(qiáng)度的需要，隔倉(cāng)板

18、設(shè)計(jì)包括以邊滑板和流化床為界的上下兩個(gè)部分，其中，上部分a段的設(shè)計(jì)實(shí)質(zhì)是確定隔倉(cāng)板高度。三艙式罐體與兩艙式罐體原理相同，以兩艙為例，對(duì)適當(dāng)高度的隔倉(cāng)板的功能進(jìn)行分析，并列出隔倉(cāng)板的高度計(jì)算式。圖2-2 隔倉(cāng)板簡(jiǎn)圖 隔倉(cāng)板設(shè)計(jì)的理論分析先分析雙倉(cāng)式罐體采用兩種典型而且簡(jiǎn)單的卸料程序所得出的結(jié)果。程序一：雙倉(cāng)的兩條出料管路分別卸料。兩條出料管路分別卸料指在一個(gè)倉(cāng)先行卸料完成后再卸另一個(gè)倉(cāng)的物料，最后進(jìn)行短暫的清倉(cāng)。設(shè)整個(gè)卸料過(guò)程中前倉(cāng)進(jìn)氣閥一直開(kāi)通（或在需要時(shí)打開(kāi)，結(jié)果一樣）。打開(kāi)后倉(cāng)卸料閥，先進(jìn)行后倉(cāng)卸料作業(yè)，待后倉(cāng)卸料完成后，前倉(cāng)剩余的物料狀況見(jiàn)圖2-3。圖2-3 前倉(cāng)剩余的物料狀況由于卸料過(guò)

19、程雖然是一種氣力輸送過(guò)程，但倉(cāng)內(nèi)的物料沒(méi)有因穿過(guò)流化床的氣流作用而呈氣化或液體狀態(tài)實(shí)際上只有極少一部分物料呈氣化狀態(tài)，并且，由于后倉(cāng)物料的逐漸減少使氣流更易于穿過(guò)氣流阻力較小的后倉(cāng)流化床，所以，前倉(cāng)剩余物料的表面為圖示狀況而非水平面。這致使在隨后關(guān)閉后倉(cāng)進(jìn)氣閥進(jìn)行前倉(cāng)卸料作業(yè)的過(guò)程中，前倉(cāng)一部分物料因穿過(guò)其流化床的氣流的作用流入到后倉(cāng)，形成了圖2-4所示的卸料結(jié)果。圖2-4 分倉(cāng)卸料結(jié)果再分析隔倉(cāng)板a段高度為零時(shí)按程序一進(jìn)行卸料作業(yè)的過(guò)程，便會(huì)得出圖2-5所示的卸料結(jié)果。圖2-5 a段高度為零時(shí)分倉(cāng)卸料結(jié)束狀態(tài)程序二:雙倉(cāng)的兩條出料管路同時(shí)卸料。在此，先選擇隔倉(cāng)板段高度為零的罐體進(jìn)行卸料。根據(jù)

20、流體力學(xué)原理，由于雙倉(cāng)式的罐體的兩條出料管路屬于并聯(lián)管路，在兩條管路同時(shí)卸料時(shí)，其流體在各條管路中的阻力損失相等，即 （式2-1） 式中：質(zhì)量流量（吹卸效率）管路長(zhǎng)度管路直徑設(shè)： 則= （式2-2） 根據(jù)（2-2）式，兩條出料管路同時(shí)卸料時(shí)后倉(cāng)出料管中物料的質(zhì)量流量是前倉(cāng)K的倍。由于這一關(guān)系，便產(chǎn)生了圖2-6所示的卸料結(jié)果。圖2-6 a段高度為零時(shí)雙倉(cāng)同時(shí)卸料結(jié)束狀態(tài)以上介紹的兩個(gè)卸料程序除產(chǎn)生了非理論設(shè)計(jì)確定的剩余物料之外還出現(xiàn)了不是連續(xù)集中卸料的工況，即在開(kāi)始卸料直至后倉(cāng)卸料結(jié)束的過(guò)程中，前倉(cāng)一部分物料陸續(xù)流人到后倉(cāng)，其流入量隨后倉(cāng)物料的逐漸減少而增加。這導(dǎo)致了在后倉(cāng)卸料作業(yè)的結(jié)束時(shí)刻仍然

21、有一些物料斷續(xù)流入已裸露出來(lái)的出料口理論上，出料口一旦裸露出來(lái)，卸料作業(yè)即告結(jié)束，這使表示卸料狀況的各種特征信號(hào)含混，操作者難以正確判斷并進(jìn)行準(zhǔn)確的操作，最后不得不人為延長(zhǎng)作業(yè)時(shí)間，其結(jié)果是吹卸效率降低，剩余量增加。這一現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是流過(guò)各倉(cāng)出料口的物料在罐內(nèi)并非對(duì)稱和均勻地分布在出料口兩側(cè)的流化床上。對(duì)雙倉(cāng)式罐體而言，因其各倉(cāng)的流化床下面是單進(jìn)氣室結(jié)構(gòu)，只有一條進(jìn)氣管路，它不像普通的單倉(cāng)式罐體，其出料口兩側(cè)的流化床下面對(duì)應(yīng)著兩個(gè)獨(dú)立的進(jìn)氣室和兩條進(jìn)氣管路。所以，雙倉(cāng)式罐體不能通過(guò)進(jìn)氣控制來(lái)平衡每個(gè)倉(cāng)物料的不對(duì)稱和不均勻的分布?，F(xiàn)在，仍選擇程序二進(jìn)行卸料作業(yè)，但需要科學(xué)地設(shè)計(jì)一個(gè)隔倉(cāng)板，以擋住因

22、兩倉(cāng)物料下降速度不同產(chǎn)生料位差而引起的物料流動(dòng)，見(jiàn)原理圖（圖2-7）。此時(shí)，各倉(cāng)的物料相對(duì)于出料口呈對(duì)稱和均勻分布，所以在各倉(cāng)卸料結(jié)束時(shí)，就會(huì)看到特征清楚指示明確的信號(hào)，卸料過(guò)程就會(huì)表現(xiàn)出連續(xù)、集中、流暢的理想情景。圖2-7 隔倉(cāng)板高H時(shí)卸料狀態(tài) 隔倉(cāng)板設(shè)計(jì)的計(jì)算公式設(shè)隔倉(cāng)板高度為已知，罐體裝料均勻，總質(zhì)量為G，那么每個(gè)艙的物料為G/2.如何在時(shí)間t內(nèi)后艙完成G/2的卸料作業(yè)，則： G/2= （式2-3）此時(shí)，前艙卸出的物料為，剩余物料為：=G/2-=- （式2-4）將（式2-1）代入（式2-4） = （式2-5）根據(jù)前面的設(shè)想，令前倉(cāng)剩余物料等于前倉(cāng)H高度平面以下的有效容積V乘以物料的容重p

23、，即 (3) （式2-6）又： （式2-7）將和（式2-6）式代入（式2-7）式 = （式2-8）又罐體有效容積 V=所以： = （式2-9）式（2-9）即為雙倉(cāng)式罐體隔倉(cāng)板理論高度計(jì)算式。從式中可知，隔倉(cāng)板高度與罐體結(jié)構(gòu)和出料管路都有關(guān)。因罐體內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所以需通過(guò)計(jì)算機(jī)求得H值。在實(shí)際的罐體制造過(guò)程中，隔倉(cāng)板高度的取值應(yīng)略大于H值。第3章 流化床的設(shè)計(jì)3.1 流化床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流化床是氣卸散裝水泥車的核心。其結(jié)構(gòu)的合理與否是決定散裝水泥車的卸料速度和剩余量的原因之一。水平固定臥罐式結(jié)構(gòu)的氣卸散裝水泥車罐體總成，一般采用對(duì)稱結(jié)構(gòu)的復(fù)合流化床形式。流化床的整體結(jié)構(gòu)由邊滑板、氣體分布板、流化床、

24、氣室和氣室殼體組成。 邊滑板設(shè)計(jì)滑板的斜面應(yīng)平整光滑。罐體內(nèi)大部分水泥是在重力作用下通過(guò)邊滑板集中于氣體分布板上，然后由在氣體分布板上在氣流作用下形成流態(tài)并進(jìn)入出料管道。一般硅酸水泥的靜止休止角為4045。邊流板的傾斜角必須大于水泥的休止角，一般取為45。氣室的各個(gè)支撐板上有45個(gè)通孔，以保證流化床正常工作，邊滑板與水泥罐的殼體以焊接方式連接，氣體分布板應(yīng)具有良好的透氣性和足夠的強(qiáng)度?，F(xiàn)有的設(shè)計(jì)中邊滑板和邊滑板指是分開(kāi)的，在本文中大膽設(shè)想，將邊滑板和邊滑板支架合為一體，減少焊接工作量的同時(shí)減少成本和焊接變形及應(yīng)力的影響。并且將邊滑板下邊氣室功能取消，僅僅保留氣體分布板下邊的氣室，這樣能夠增大氣

25、室的壓強(qiáng)，提高物料的流態(tài)化程度，進(jìn)而提高卸料速度，經(jīng)實(shí)驗(yàn)對(duì)比卸料速度比原設(shè)計(jì)能提高7%左右。 氣體分布板的設(shè)計(jì)氣體分布板的孔要求均勻分布，孔徑約20mm，孔與孔的間距約2030mm，氣化層上的水泥經(jīng)壓縮空氣流態(tài)化后，流動(dòng)性增加。氣體分布板的周邊應(yīng)留有直徑為8mm、孔與孔間距為2530mm通孔，以用來(lái)固定流化態(tài)元件。增加氣化層的傾斜角度，則水泥的輸送角增大，?；衣蕼p小。但罐體無(wú)效容積增大，罐體質(zhì)心增高，反之，如減小氣化層的角度，則水泥輸送速度減小，罐體有效容積增加。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的散裝水泥車氣化層的傾斜角一般為6 10。氣化板的寬度影響罐體的剩灰率和有效容積，增加氣化板寬度，?；衣试龃螅摅w有效容積增

26、大減小氣化板寬度，?；衣蕼p小，整個(gè)罐體質(zhì)心增高。在設(shè)計(jì)中還需考慮所選用透氣層的規(guī)格寬度。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的散裝水泥車，氣體分布板短邊寬度一般在500600mm之間，氣體分布板以焊接方式連接在滑板上，氣體分布板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下圖3-1圖3-1 氣體分布板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 流態(tài)化元件的設(shè)計(jì)流態(tài)化元件（俗稱帆布）用壓條緊固在多孔板上，要求流態(tài)化元件既具有良好的透氣性，又能產(chǎn)生一定的壓力差。流態(tài)化元件是流化床的一個(gè)重要組成部分，是氣卸散裝水泥車的一個(gè)關(guān)鍵性部件，技術(shù)要求高，生產(chǎn)難度大。據(jù)說(shuō)日本川西特種車輛廠花了10年的時(shí)間專門(mén)研制流態(tài)化元件，最后使平均卸料速度提高到2tmin剩余量幾乎為零。由此可見(jiàn)，要使我們的散裝水泥車上

27、一個(gè)臺(tái)階，改進(jìn)流態(tài)化元件的結(jié)構(gòu)是關(guān)鍵。換言之，要提高氣卸散裝水泥車的專業(yè)性能指標(biāo)，研制出能使水泥流態(tài)化效果最佳的帆布結(jié)構(gòu)是關(guān)鍵。棉織物易潮，易破損，易積存污穢，弊多利少，用化纖織物取代之其效果肯定要好得多。值得一提的是，我國(guó)目前采用的流態(tài)化元件已多采用化纖織物。3.2 流化床各結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算 罐體部分邊滑板以及氣體分板尺寸計(jì)算根據(jù)已確定的罐體結(jié)構(gòu)尺寸，以及流化床結(jié)構(gòu)計(jì)算出邊滑板，氣體分布板的尺寸。罐體的每一截面處均為圓形，截面內(nèi)邊滑板尺寸按以下公式計(jì)算 （式3-1） （式3-2） （式3-3） （式3-4） （式3-5） （式3-6） （式3-7）式中 k-邊滑板底邊距離-邊滑板與水平距離的傾角

28、-氣體分布板與水平面的傾角R-罐體的半徑b-截面內(nèi)邊滑板的折邊高度e-截面內(nèi)邊滑板斜邊的長(zhǎng)度圖3-2 流化床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 氣室各部分流板尺寸計(jì)算對(duì)接處的截面。O-O截面至A-A截面間每一處截面圓的半徑均為R0。O-O截面處流板折邊高度b0。流板斜邊長(zhǎng)度e0，已求出。設(shè)截面O-O為距截面A-A距離為X處的橫截面。因流化層的傾斜角度為，則。根據(jù)公式(3-1)-(3-8)可計(jì)算出截面A-A處流板斜邊的長(zhǎng)度ex和流板折邊的高度bx。圖3-3 邊滑板展開(kāi) 圖3-4 邊滑板零件在A-A截面和截面O-O間選取若干截面，并計(jì)算出各截面處流板折邊的高度b和流板斜邊的長(zhǎng)度e。A-A截面處流板折邊高度，和流板斜邊長(zhǎng)度是當(dāng)

29、時(shí)所求出的尺寸值。 邊滑板及氣體分布板支撐的計(jì)算圖3-5 氣體分布板支撐結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖圖3-6 邊滑板支撐由圖3-2可知邊滑板底邊距離k=f，截面內(nèi)邊滑板斜邊的長(zhǎng)度e=s，截面內(nèi)邊滑板的折邊高度b=h，考慮到裝備間隙問(wèn)題，f，s，h均比計(jì)算尺寸小48mm。兩條支撐的弧邊半徑已知可在繪圖軟件上直接繪出。 封頭部分滑板的尺寸計(jì)算封頭部分流板折邊底線的形狀以及流板斜邊邊緣的形狀都為不規(guī)則曲線，難以計(jì)算。比較簡(jiǎn)單可行的辦法是在試制過(guò)程中根據(jù)所采用的封頭確定其流板各部的尺寸，然后制作成樣板進(jìn)行加工。由于罐體內(nèi)氣化板兩側(cè)的流板相對(duì)于罐體中心線對(duì)稱，中央氣室兩側(cè)的流板相對(duì)于罐體中線對(duì)稱，所以設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)只需計(jì)算出罐

30、體一側(cè)的流板尺寸即可。在設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)設(shè)計(jì)進(jìn)入中央氣室和兩側(cè)氣室壓縮空氣的通道。通常是在中央氣室流板折邊以及兩端封頭流板的折邊上開(kāi)孔，以保證壓縮空氣在中間氣室和兩側(cè)氣室暢通無(wú)阻。1封頭中滑板；2封頭邊滑板；3隔艙板；4邊滑板；5邊滑板焊縫;6氣體分布板。圖3-7 流化床平面結(jié)構(gòu)1封頭邊滑板；2封頭中滑板；3隔艙板；4隔艙板筋板；5邊滑板支撐;6氣體分布板支撐。圖3-8 流化床結(jié)構(gòu)截面A第4章 罐體各結(jié)構(gòu)部分的材料選定及設(shè)計(jì)結(jié)合散裝水泥車罐體的工作條件，國(guó)家對(duì)壓力容器設(shè)計(jì)規(guī)范要求，以及散裝水泥車的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)罐體進(jìn)行選材。散裝水泥運(yùn)輸車罐體成裝干粉散裝水泥，對(duì)耐腐蝕性要求不高，可作一般要求。罐體內(nèi)部物

31、料流動(dòng)性大故對(duì)耐磨性有一定要求。又因罐體隨車移動(dòng)，故罐體有應(yīng)具有相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度和沖擊韌性以及塑性。罐體須由鋼板經(jīng)冷卷加工成型，故對(duì)變形性能由要求，最重要的是焊接性的要求。又因罐體正常工作壓力為0.2Mpa，試驗(yàn)壓力最高為0.3Mpa，所以根據(jù)國(guó)家壓力容器的分類標(biāo)準(zhǔn)可知其為移動(dòng)式低壓容器。以下是壓力容器的部分分類標(biāo)準(zhǔn)1 內(nèi)壓容器又可按設(shè)計(jì)壓力（p）大小分為四個(gè)壓力等級(jí)，具體劃分如下：低壓(代號(hào)L)容器0.1MPap1.6MPa；中壓(代號(hào)M)容器1.6MPap10.0MPa；高壓(代號(hào)H)容器10MPap100MPa；超高壓(代號(hào)U)容器p100MPa。2 按安裝方式分類：固定式壓力容器：有固定安裝

32、和使用地點(diǎn)，工藝條件和操作人員也較固定的壓力容器。移動(dòng)式壓力容器：使用時(shí)不僅承受內(nèi)壓或外壓載荷，搬運(yùn)過(guò)程中還會(huì)受到由于內(nèi)部介質(zhì)晃動(dòng)引起的沖擊力，以及運(yùn)輸過(guò)程帶來(lái)的外部撞擊和振動(dòng)載荷，因而在結(jié)構(gòu)、使用和安全方面均有其特殊的要求。4.1 罐體結(jié)構(gòu)的選材罐體的材料選擇既要考慮設(shè)計(jì)安全因素，又要考慮材料的供貨情況，包括材料價(jià)格、制造加工費(fèi)用以及運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用在內(nèi)的總設(shè)備成本。容器殼體的的厚度決定于容器的結(jié)構(gòu)尺寸，設(shè)計(jì)壓力、材料的強(qiáng)度指標(biāo)和結(jié)構(gòu)鋼性的要求等。低合金鋼的輕度指標(biāo)高于碳素鋼，當(dāng)設(shè)計(jì)壓力較小、直徑較大，這時(shí)可能是以剛度控制或是以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為主，這種情況下通常盡量選用普通碳素鋼；當(dāng)設(shè)計(jì)壓力較高，在以

33、強(qiáng)度控制的情況下，根據(jù)設(shè)計(jì)厚度的不同在權(quán)衡考慮選用哪一種鋼材，如使用鋼板厚度在810mm以下時(shí)，則盡量考慮碳素鋼，反之優(yōu)先考慮低合金鋼。由碳素鋼鋼板使用規(guī)則可知應(yīng)選用Q345A熱軋鋼，厚度為34mm。 罐體壁厚的設(shè)計(jì)1 容器圓筒的最小壁厚主要是考慮制造工藝要求以及玉樹(shù)和安裝過(guò)程中的剛度要求，同時(shí)根據(jù)工程實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)確定的，其值不包括腐蝕裕量，規(guī)定如下：（1）對(duì)于碳鋼和低碳合金鋼容器當(dāng)內(nèi)徑3800mm時(shí)，=2/1000mm且不小于3mm；當(dāng)內(nèi)徑3800mm時(shí)，按運(yùn)輸和現(xiàn)場(chǎng)制造、安裝條件確定。（2）對(duì)于不銹鋼容器，=2mm。2 橢圓形封頭、碟形封頭的有效厚度最小值是考慮到在封頭在轉(zhuǎn)角區(qū)域存在著較高的

34、周向壓應(yīng)力，從而對(duì)于很薄的封頭，往往在彈性范圍內(nèi)就可能失去穩(wěn)定而遭到破壞。具體規(guī)定如下：（1）對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭和=0.9，r=0.17的碟形封頭。其有效厚度應(yīng)不小于封頭內(nèi)直徑的0.15%；（2）對(duì)于其他橢圓封頭和碟形封頭。其有效厚度不小于封頭內(nèi)徑的0.30%；（3）當(dāng)確定封頭厚度時(shí)，已考慮了內(nèi)壓力下的彈性失穩(wěn)時(shí)，或是按分析法進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，可不受（1）或（2）的限制。3 各元件最小厚度按GB1511998規(guī)定。圓筒：見(jiàn)第條隔倉(cāng)板：見(jiàn)第.2條 罐體壁厚度的公式計(jì)算綜上可知設(shè)罐體計(jì)壓力為0.2MPa，試驗(yàn)最高壓力為0.3MPa，設(shè)計(jì)溫度為常溫，內(nèi)筒直徑為2400mm2700mm，考慮到罐體的介質(zhì)腐蝕性

35、極小，選腐蝕裕量為1mm，焊縫選用雙面焊對(duì)接焊縫，局部無(wú)限損探傷，焊縫系數(shù)=0.85查GB150表2-1，取許用應(yīng)力=113MPa，計(jì)算厚度按式 = （3-1）= =2.814mm=3.814mm，考慮到鋼板的正負(fù)偏差，故取名義厚度為4mm，檢查沒(méi)有變化，故取名義厚度為=4mm合適。綜合考慮以上各個(gè)因素，初步選定Q345系列鋼材。包括Q345A、B、C、D。Q345A鋼材與Q345B，C，D，E鋼相比而言。低溫沖沖擊的試驗(yàn)溫度高，性能好。含有害物資P，S量比Q345B，C，D，E要高。市場(chǎng)價(jià)格比Q345B，C，D，E要低?？紤]，散裝水泥罐體正常工作情況下，罐體內(nèi)部壓強(qiáng)為0.2Mpa左右，所以選

36、定為4mm厚度的Q345A熱軋軋鋼板。4.2 封頭材料的選擇鑒于封頭生產(chǎn)需要專用的生產(chǎn)設(shè)備，且投入較大。所以專用車生產(chǎn)單位大都選擇外購(gòu)封頭，以降低生產(chǎn)成本，提高效益。封頭可根據(jù)本單位產(chǎn)品需求選擇性價(jià)比較高的封頭生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品。第5章 罐體焊縫布置工藝優(yōu)化5.1 罐體焊縫布置工藝現(xiàn)狀目前，大多數(shù)專用汽車企業(yè)制造的粉粒物料運(yùn)輸車罐體均采用多段環(huán)焊縫連接，即鋼板的軋制方向與罐體的環(huán)向一致（見(jiàn)圖5-1）。參照壓力容器的生產(chǎn)和經(jīng)驗(yàn)，這種環(huán)焊縫罐體受力沒(méi)有問(wèn)題，但罐體外焊縫的焊接卻很大程度上制約著生產(chǎn)效率，并降低了整車的外觀效果。本文介紹了一種焊縫布置的新工藝，即有別于傳統(tǒng)的焊縫排版方式，將環(huán)焊縫改為縱焊

37、縫，使鋼板的軋制方向與罐體的水平方向相同（見(jiàn)圖5-2所示）。現(xiàn)從受力分析、罐體制作的新老工藝對(duì)比等方面分別介紹這種新工藝的特點(diǎn)和優(yōu)越性。圖5-1 罐體焊縫布置老工藝圖5-2 罐體焊縫布置新工藝5.2 罐體焊縫方向改變的可行性分析 筒體承壓狀態(tài)下鋼板的受力分析粉粒物料運(yùn)輸車是利用空壓機(jī)產(chǎn)生0.2MPa的壓縮空氣，將罐內(nèi)的粉粒物料流態(tài)化，然后通過(guò)出料管路輸出。故罐體屬瞬間承壓的低壓容器。盡管瞬間承壓的容器不列為政府監(jiān)督的特種設(shè)備，不過(guò)仍可以參照其相關(guān)規(guī)定及計(jì)算公式對(duì)受力進(jìn)行分析。圖5-3為粉粒物料運(yùn)輸車工作狀態(tài)下筒體的截面受力分布圖。圖5-3 筒體受力分布圖 圖5-4 圓柱上微單元受力截取筒體圓柱

38、上的任一微小單元（如5-4圖），。參考文獻(xiàn)2圓筒應(yīng)力的計(jì)算公式，即 （5-1） （5-2） （5-2）式中為圓筒的計(jì)算應(yīng)力，Mp；為計(jì)算壓力，取=0.2MPa；為圓筒內(nèi)直徑，取=2600mm；為圓筒的有效厚度，取=4.0mm；為設(shè)計(jì)溫度下圓筒材料的許用應(yīng)力，選用Q235-A，取=113MPa;為焊接接頭系數(shù)，因無(wú)須焊縫檢測(cè)，取=0.6將以上各值代入（5-1）、（5-2）式中，得到：=48.99MPa；=67.8MPa。由此說(shuō)明，無(wú)論是環(huán)焊縫還是縱焊縫，筒體應(yīng)力均可滿足設(shè)計(jì)要求。根據(jù)鋼板的生產(chǎn)工藝特點(diǎn)，軋制方向有縱、橫向之分，經(jīng)試驗(yàn)測(cè)定，縱向的強(qiáng)度極限要高于橫向強(qiáng)度極限的左右，所以傳統(tǒng)的焊縫布置

39、是鋼板的軋制方向承受主應(yīng)力（環(huán)向應(yīng)力），非軋制方向承受次應(yīng)力（縱向應(yīng)力）是正確的，不過(guò)鋼板提供的性能指標(biāo)為橫向力學(xué)性能；文獻(xiàn)規(guī)定，對(duì)于縱軋鋼板，當(dāng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有規(guī)定取樣方向時(shí)，應(yīng)在鋼板寬度處切取橫向樣坯。查閱國(guó)內(nèi)外很多涉及容器的法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，都沒(méi)有對(duì)鋼板的使用方向做出規(guī)定，也就是說(shuō)可以任何方向承擔(dān)主應(yīng)力。 設(shè)備可行性分析市場(chǎng)上工藝先進(jìn)，性能穩(wěn)定的大型設(shè)備，如大型縫焊機(jī)和大型卷圓機(jī)均為焊縫方向的改變提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。5.3 罐體制作的新老工藝對(duì)比 罐體制作新老工藝對(duì)比1 老工藝下料卷圓多節(jié)筒體拼接中隔板焊接兩端封頭對(duì)接內(nèi)件對(duì)接內(nèi)焊縫焊接各外環(huán)焊縫焊接各外縱焊縫焊接平臺(tái)、罐口焊接副梁焊接管路安裝透氣布安裝

40、壓力試驗(yàn)。2 新工藝各縱縫焊接卷圓縱縫對(duì)接中隔板焊接兩端封頭對(duì)接內(nèi)件焊接封頭外環(huán)焊縫焊接平臺(tái)、罐口焊接副梁焊接管路安裝透氣布安裝壓力試驗(yàn)。 罐體制作新老工藝對(duì)比分析1 新工藝鋼板采用定尺開(kāi)平板采購(gòu)，省去了下料工序；縫焊機(jī)拼焊是單面焊接雙面成型，省卻了老工藝中的內(nèi)焊縫焊接，效率提高了至少50（見(jiàn)圖5-5）。2 由于鋼板的幅寬不可能完全適應(yīng)各種罐體長(zhǎng)度的需要，總是要在老工藝罐體的一端拼接一小節(jié)筒體，整體外觀效果變差（見(jiàn)圖5-1）。而采用新工藝后，定尺的鋼板使得罐體外觀整潔，而且罐體幾乎沒(méi)有廢料產(chǎn)生，鋼板利用率提高了5%以上，降低了原材料成本。3 為了減少焊接應(yīng)力，承壓容器須避免十字焊縫。傳統(tǒng)工藝多

41、節(jié)筒體拼焊時(shí)，需要不斷吊裝并轉(zhuǎn)動(dòng)筒體，以便各節(jié)筒體縱縫錯(cuò)開(kāi)（見(jiàn)圖5-1），所以勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低；由于施工空間和設(shè)備限制，傳統(tǒng)工藝對(duì)拼接好的筒體內(nèi)焊縫和筒體外縱焊縫只能采用手工焊接，焊接質(zhì)量和外觀質(zhì)量難以保證；而且環(huán)縫對(duì)接的錯(cuò)邊量很難控制，極易超標(biāo)（見(jiàn)圖5-6）。圖5-5 大型縫焊機(jī)焊接筒體圖5-6 多節(jié)筒體對(duì)接而新工藝縱焊縫是在大型縫焊機(jī)上平焊，錯(cuò)邊量幾乎為零，焊好的筒體料片翻面后（見(jiàn)5-7圖）位于筒體外側(cè)，焊縫質(zhì)量和外觀質(zhì)量得到明顯提高。4 傳統(tǒng)工藝由于每節(jié)筒體長(zhǎng)度方向下料的誤差，加上卷圓后的不圓度誤差，以及對(duì)接的錯(cuò)邊量不同，使得多節(jié)圓筒對(duì)焊后的老工藝罐體，直線度會(huì)很差（見(jiàn)5-8圖）。而改

42、為縱焊縫這種新工藝之后，外觀質(zhì)量明顯改善（見(jiàn)5-9圖）。圖5-7 筒體料片翻面圖5-9 縱焊縫罐體圖5-8 環(huán)焊縫罐體5 為了提高鋼板利用率，封頭一般采用兩片或三片拼接，再模壓成型，所以在封頭中部存在一條或兩條對(duì)接焊縫，這條焊縫與筒體對(duì)焊時(shí)，一般位于水平狀態(tài)，并要求兩端封頭焊縫方向一致。而此時(shí)以筒體縱縫為基準(zhǔn)，減少了劃線難度，提高了對(duì)接效率（見(jiàn)圖5-10）。同理，中隔板、導(dǎo)流板等內(nèi)件的定位，反光標(biāo)識(shí)以及噴字的定位等，均能以縱焊縫為基準(zhǔn)施工（見(jiàn)5-11圖和圖5-12）。圖5-10 以縱縫為基準(zhǔn)的封頭定位圖5-11 以縱縫為基準(zhǔn)的內(nèi)件定位實(shí)踐驗(yàn)證，新工藝比傳統(tǒng)工藝要優(yōu)越很多，是值得推薦的一種新型結(jié)

43、構(gòu)。但是，新工藝罐體也存在著一定的弊端，如老工藝罐體的環(huán)焊縫猶如一道道加強(qiáng)筋，使筒體剛度提高。而改為縱焊縫后，兩端封頭和中隔板處的剛度沒(méi)有問(wèn)題，但在進(jìn)氣管路和出料管路開(kāi)孔處，由于受熱變形偶然會(huì)出現(xiàn)凹坑等變形現(xiàn)象。當(dāng)凹坑較淺時(shí)，可以通過(guò)打膩?zhàn)訌浹a(bǔ)，但當(dāng)凹坑深度超出了一定的范圍，膩?zhàn)訒?huì)在罐體受壓和卸壓的交變應(yīng)力下，逐漸成片脫落，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量。此時(shí)如采用鋼板補(bǔ)丁的方式進(jìn)行補(bǔ)救，又會(huì)增加制作難度和工時(shí)，所以這些問(wèn)題還有待設(shè)計(jì)和工藝人員加以解決。第6章 罐體焊接工藝工藝優(yōu)化罐體焊接目前主要存在問(wèn)題是，焊接工藝不夠規(guī)范，導(dǎo)致焊后罐體變形嚴(yán)重以至于第二個(gè)封頭與罐體對(duì)接時(shí)錯(cuò)邊量大，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)接。本章節(jié)將針

44、對(duì)這個(gè)問(wèn)題具體分析原因并提出正確的焊接工藝以解決問(wèn)題。6.1 罐體變形量大原因分析鋼結(jié)構(gòu)離不開(kāi)焊接，焊接必然產(chǎn)生一定量的焊接變形，焊接變形的控制與矯正尤為重要，其焊接的質(zhì)量和生產(chǎn)效率直接影響到鋼結(jié)構(gòu)的建造周期和使用壽命。. 變形原因分析電弧焊是一個(gè)不均勻的快速加熱和冷卻的過(guò)程，焊接過(guò)程中及焊后，焊接構(gòu)件都將產(chǎn)生變形。影響焊接變形最根本的因素是焊接過(guò)程中的熱變形和焊接構(gòu)件的剛性條件。在焊接過(guò)程中的熱變形受到了構(gòu)件剛性條件的約束，出現(xiàn)了壓縮塑性變形，這就產(chǎn)生了焊接殘余變形。1 影響焊接熱變形的因素（1）焊接工藝方法。不同的焊接方法，將產(chǎn)生不同的溫度場(chǎng)，形成的熱變形也不相同。一般來(lái)說(shuō)，自動(dòng)焊比手工焊

45、加熱集中，受熱區(qū)窄，變形較小。CO2氣體保護(hù)焊焊絲細(xì)，電流密度大，加熱集中，變形小。 （2）焊接參數(shù)。即焊接電流，電弧電壓和焊接速度.線能量愈大，焊接變形愈大。焊接變形隨焊接電流和電弧電壓的增大而增大，隨焊接速度增大而減小.在3個(gè)參數(shù)中，電弧電壓的作用明顯，因此低電壓高速大電流密度的自動(dòng)焊變形較小。（3）焊縫數(shù)量和斷面大小。焊縫數(shù)量愈多，斷面尺寸愈大，焊接變形愈大（4）施工方法。連續(xù)焊，斷續(xù)焊的溫度場(chǎng)不同，產(chǎn)生的熱變形也不同。通常連續(xù)焊變形較大，斷續(xù)焊變形最小。 （5）材料的熱物理性能。不同的材料，導(dǎo)熱系數(shù)，比熱和膨脹系數(shù)等均不相同，產(chǎn)生的熱變形也不相同，焊接變形也不相同。 2 影響焊接構(gòu)件剛

46、性系數(shù)的因素（1）構(gòu)件的尺寸和形狀。隨著構(gòu)件剛性的增加，焊接變形愈小。（2）胎夾具的應(yīng)用。采用胎夾具，增加了構(gòu)件的剛性，從而減少焊接變形。 （3）裝配焊接程序。裝配焊接程序能引起構(gòu)件在不同裝配階段剛性的變化和重心位置的改變，對(duì)控制構(gòu)件的焊接變形有很大的影響。一般來(lái)說(shuō)，焊接構(gòu)件在拘束小的條件下，焊接變形大，反之，則變形小。 焊接變形種類1 縱向收縮和橫向收縮；在焊縫長(zhǎng)度方向上的收縮稱縱向收縮，而在垂直于焊縫縱向的收縮稱橫向收縮。由于這種收縮，便使焊件發(fā)生了變形。(圖6-1所示) 2 角變形； 3 彎曲變形； 4 波浪變形； 5 扭曲變形。a-收縮變形,b-角變形,c彎曲變形,d波浪邊形,e扭曲變

47、形圖6-1 變形形式示意圖6.2 罐體焊接變形原因分析及優(yōu)化方案 罐體變形原因分析罐體焊縫布置改進(jìn)之后后避免了一部分環(huán)焊縫的影響，但是隔艙板襯板、支撐以及邊滑板的焊接工藝不合理仍舊能夠引起焊接變形。導(dǎo)致封頭與罐體對(duì)接錯(cuò)邊量大。以上焊接工藝的不合理性主要體現(xiàn)在焊接順序的不合理，以致應(yīng)力集中，最終導(dǎo)致罐體變形。 控制鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的原則與方法焊接過(guò)程中的熱變形和施焊時(shí)焊接構(gòu)件的剛性條件是影響焊接殘余變形的兩個(gè)主要因素。根據(jù)這兩個(gè)主要因素可以認(rèn)為焊接殘余變形是不可避免的，即完全消除焊接變形是不太可能的?？刂坪附託堄嘧冃伪仨殢匿摻Y(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)和施工工藝兩個(gè)方面同時(shí)采取措施。在鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上除了要滿

48、足構(gòu)件的強(qiáng)度和使用性能外，還必須滿足構(gòu)件制造中焊接變形最小及耗費(fèi)勞動(dòng)工時(shí)最低的要求。焊接工藝是鋼結(jié)構(gòu)施工中的重要工藝之一。合理的焊接工藝是減少焊接變形，減少應(yīng)力集中的有效方法。為了控制構(gòu)件焊接變形，應(yīng)盡可能采取有效措施，如：將構(gòu)件分為若干小部件與構(gòu)件分段，使焊接變形分散在各個(gè)部件上，便于構(gòu)件變形的控制與矯正；使各部件焊縫的布置與構(gòu)件分段截面中性軸對(duì)稱或接近截面中性軸，避免焊接后產(chǎn)生扭曲和過(guò)大的彎曲變形；對(duì)每一條主要焊縫，盡可能選擇小的焊腳尺寸和短的焊縫；避免焊縫過(guò)分集中和交叉布置；盡可能采用寬而長(zhǎng)的鋼板或能減少焊縫數(shù)量的結(jié)構(gòu)形式，等等?？刂其摻Y(jié)構(gòu)構(gòu)件焊接變形的工藝方法有: 1在無(wú)裝配應(yīng)力強(qiáng)制下

49、進(jìn)行構(gòu)件裝配； 2采用自動(dòng)埋弧焊和其它氣體保護(hù)焊工藝； 3合理選擇焊接規(guī)范參數(shù)和裝配焊接順序； 4盡可能合理運(yùn)用剛性固定法，反變形法。 具體改進(jìn)方案罐體內(nèi)部結(jié)構(gòu)（主要是支撐和滑板）鉚焊結(jié)束后，由兩個(gè)焊接技能接近的工人分別從罐體中線對(duì)稱的位置沿路線1和2以相當(dāng)?shù)乃俣仁┖?，使兩?cè)的應(yīng)力得以抵消，變形量得到有效控制，從而避免過(guò)大變形影響裝配精度。圖6-1 流化床支撐焊接順序示意圖結(jié)論散裝水泥運(yùn)輸車的性能好壞關(guān)鍵在于卸料速度、剩余率以及整車使用壽命，而這三項(xiàng)指標(biāo)能否達(dá)到要求與罐體內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及罐體焊接工藝有很大關(guān)系，本文通過(guò)對(duì)散裝水泥運(yùn)輸車罐體設(shè)計(jì)及焊接工藝的優(yōu)化，得到以下結(jié)論：1 流化床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

50、方面，通過(guò)優(yōu)化改進(jìn)流化床的整體結(jié)構(gòu)，達(dá)到了在增大容積量的同時(shí)減少剩余率的設(shè)計(jì)效果，有效提高整車性能。2 在罐體焊縫布置方面，以縱向焊縫代替單一的環(huán)向焊縫，同時(shí)改進(jìn)罐體焊接工藝，大大提高罐體直線度，有效提高了罐體的焊接質(zhì)量，延長(zhǎng)使用壽命。3 在隔艙板設(shè)計(jì)方面，通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析，得出合理的隔艙板高度能夠有效提高卸料速率3%5%。4 罐體焊接方面，合理調(diào)整流化床支撐焊接順序，使罐體變形能夠到有效控制，減少焊接應(yīng)力，大大降低罐體焊縫開(kāi)裂的概率，提高罐體使用壽命。5 不足之處在于氣體分布板設(shè)計(jì)仍存在較大缺陷，以致卸料速度沒(méi)能夠得到有效提升，存在較大的改進(jìn)空間。謝 辭本文是在崔琦老師的悉心指導(dǎo)下完成的。導(dǎo)師為

51、此次設(shè)計(jì)提出了許多指導(dǎo)性的意見(jiàn)，為說(shuō)論文的撰寫(xiě)、圖紙的修改以及參考資料的查找等提供了許多具體的指導(dǎo)和幫助。在這期間，我深刻感受到了崔老師豐富的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，認(rèn)識(shí)到自身的不足之處還有很多，仍需努力。在臨近畢業(yè)之際，我還要借此機(jī)會(huì)向在這三年中給予我諸多教誨和幫助的各位老師表示由衷的謝意，感謝他們?nèi)陙?lái)辛勤栽培。不積硅步何以至千里，各位任課老師認(rèn)真負(fù)責(zé)，在他們的悉心幫助和支持下，我能夠很好的掌握和運(yùn)用專業(yè)知識(shí)，并在設(shè)計(jì)中得以體現(xiàn)，順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。同時(shí)，在設(shè)計(jì)論文寫(xiě)作過(guò)程中，我還參考了有關(guān)的書(shū)籍和論文，在這里一并向有關(guān)作者表示謝意。我還要感謝同組的各位同學(xué)以及我的各位室友，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的這

52、段時(shí)間里，你們給了我很多的啟發(fā)，提出了很多的寶貴意見(jiàn)，對(duì)于你們的幫助和支持，在此我表示深深的感謝。參考文獻(xiàn)【1】李清華.粉粒物料運(yùn)輸車罐體焊縫布置新工藝專用汽車 2009.0660-61頁(yè)【2】壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程S【3】GB1501998鋼制壓力容器S【4】GB/T29751998鋼及鋼產(chǎn)品力學(xué)性能試驗(yàn)取樣位置及試樣制備S【5】JB/T4746-2002鋼制壓力容器用封頭S【6】崔忠圻，覃耀春金屬學(xué)與熱處理第二版，北京機(jī)械工業(yè)出版 2007 305360【7】高忠民實(shí)用電焊技術(shù)金盾出版社2006年481494【8】陳裕川鋼質(zhì)壓力容器焊接工藝第二版，北京，機(jī)械工業(yè)出版社20073156【9

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