仓栅式汽车的结构与设计

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1、第六章 仓栅式汽车的结构与设计,山东建筑大学 车辆教研室,第一节 散装粮食运输车的结构与设计,仓栅式汽车是指具有仓笼式或栅栏式结构车厢的车辆。 用于运输散装颗粒食物或饲料、畜禽等货物。 散装粮食运输车、散装饲料运输车为仓笼式汽车，牲畜运输车、家禽运输车、养蜂车等为栅栏式汽车。,山东建筑大学,散装粮食运输汽车的结构与设计,散装粮食运输汽车按其车厢型式可分： 敞开式车厢 封闭式车厢两种。,山东建筑大学,自卸式散装粮食运输车厢体结构与设计,自卸式散装粮食运输车车厢结构有： 敞开式： 拦板三面开启三面倾卸式 拦板三面开启后卸式 后栏板开启后卸式 与普通自卸汽车车箱相比有以下特点： 车箱拦板高，车箱容积

2、大，保证相应的载重量。 车箱拦板比普通自卸汽车拦板薄，从而自重降低，载货量增大。 车箱开启拦板边沿装有密封装置，从而保证运输过程中不会发生泄漏现象。,山东建筑大学,自卸式散装粮食运输车厢体结构与设计,封闭式 罐式料仓式 立罐式 卧罐式 厢式料仓式,山东建筑大学,自卸式散装粮食运输车厢体结构与设计,卧罐式,封头是封闭筒体两端的零件。封头的型式一般包括球形、椭球形和碟形三种。,山东建筑大学,自卸式散装粮食运输车厢体结构与设计,多仓式罐体有两种型式，即贯通式和封闭式。,山东建筑大学,车门密封装置,车厢设计的关键部位是侧门、后门、顶门的密封，一般采用橡胶密封条，保证运输过程中不会发生粮食洒漏和泼洒现象

3、。,山东建筑大学,自卸机构,由自卸杆系机构、液压系统、倾卸取力装置和自卸辅助装置等部分组成，结构及设计与普通自卸汽车的自卸机构基本相同。 进行散装粮食运输汽车自卸机构的设计时，车厢最大自卸倾角大小的选择与普通自卸汽车有所区别，应由装载粮食的堆积角确定。 粮食的流动性较好，下滑角均在37左右。因此，散装粮食运输车自卸倾角应大于40，通常选择45左右。,山东建筑大学,第二节 散装饲料运输汽车的结构与设计,设计要求： 运输和装卸过程中，不能破坏饲料的混合比。 有足够的卸料能力，其剩余必须满足有关标准规定。 卸料过程中，各环节的卸料能力、输送能力必须互相匹配，避免发生饲料堵塞。 罐体应具有足够的强度、

4、刚度和耐磨性。,山东建筑大学,机械式螺旋输送散装饲料运输车,机械式螺旋输送卸料方式结构简单、紧凑，工作可靠，维修方便，成本低廉。,但工作平稳性较差，传动噪声大而且当物料堵塞时易损坏驱动机构。,山东建筑大学,仓罐结构,罐体设计 罐体容积根据汽车额定装载质量确定罐体的理论容积，根据罐体的横截面形状和尺寸，计算罐体的实际容量 V，罐体设计时应满足：VVe 。 排料孔饲料从罐体底部排料孔排出其侧壁倾斜角度应满足下列要求：,罐体侧壁板的水平倾角,饲料对罐壁的静摩擦角,山东建筑大学,排料孔水力半径的设计,排料孔水力半径直接关系到饲料流出时是否在排料孔起拱，破坏卸料的连续性。为了避免起拱，排料孔的尺寸应满足

5、： F：考虑了饲料颗粒尺寸影响的排料孔面积(cm2) l：对应于上述排料孔面积的周长(cm)。 图中圆形排料孔其水力半径为R(Da)2 D：排料孔本身的直径(cm) a：饲料典型颗粒尺寸(cm)。,山东建筑大学,罐壁压力,当罐体中充满饲料时罐壁受到饲料的作用力如图。 在罐壁的上部(直壁部分)罐受到的压力为： 在罐壁下部的倾斜部分，罐壁压力为：,山东建筑大学,螺旋输送卸料机构,由螺旋机构、转弯传动装置、起伏装置和移动活门机构组成。 螺旋机构由底部螺旋机、垂直螺旋机和卸料螺旋机构组成。 作用是通过螺旋机构的旋转推进作用，将仓罐中的饲料输送到一定距离和高度，完成卸料工作。 螺旋机构的螺旋面型有实体面

6、型和带式面型两种。,山东建筑大学,螺旋机构参数的确定,螺旋直径主要取决于散装饲料运输车的卸料能力,螺旋节距根据螺旋面的型式和螺旋直径的大小来选取。 螺旋转速超过一定值时，物料将会由于受到过大的切向力被抛起，以致无法输送，因此螺旋转速 n有一个界限值 nj 对充填系数 Kd进行验算：,螺旋型式系数,山东建筑大学,转弯传动装置,在螺旋输送卸料机构中设有转弯传动装置改变饲料输送方向和螺旋机构的动力传递。 转弯传动装置安装在底部螺旋机构和垂直螺旋机构之间，其作用是动力的连接和换向，使卸料螺旋悬臂旋转。,山东建筑大学,起伏装置,使套在卸料螺旋轴外的悬臂在垂直面内上下起伏，改变卸料高度。,山东建筑大学,移

7、动活门机构,在各仓的底部均装有移动活门机构，保证饲料顺利进入螺旋槽。,山东建筑大学,功率的计算,水平螺旋机构所需功率： 垂直螺旋机构所需功率： 对于卸料螺旋，由于最大水平倾角可达70，为选取足够大的功率，按垂直螺旋进行计算： 为保证散装饲料运输车的连续卸料，取力器的输出功率P应满足条件：,山东建筑大学,卸料能力的匹配,散装饲料车卸料时，饲料输送经过排料孔、水平螺旋机构、垂直螺旋和卸料螺旋机构。每个环节出口处都有一定的卸料能力。 排料孔卸料能力 N排料孔的数目； F排料孔截面积，(m2)， R排料孔水力半径(m)； 饲料堆积密度(tm3) 排料系数,山东建筑大学,卸料能力的匹配,水平螺旋的卸料能

8、力 n2水平螺旋转速(rmin) D2水平螺旋直径(m) t2水平螺旋的螺距(m) 饲料堆积密度(tm3) Kd充填系数 K倾角系数,山东建筑大学,卸料能力的匹配,垂直螺旋的卸料能力 v3物料的平均提升速度(ms) F 3垂直螺旋的截面积(m2) 饲料堆积密度(tm3) Kd充填系数,山东建筑大学,卸料能力的匹配,卸料螺旋的卸料能力 D4卸料螺旋的直径(m) ； n4卸料螺旋的转速(rmin) 饲料堆积密度(tm3) 为使散装饲料运输车能够连续卸料，卸料能力的匹配应满足下列条件：QlQ2Q3Q4,山东建筑大学,液压式螺旋输送散装饲料运输车,液压式螺旋输送散装饲料运输 车的结构，除驱动方式与机械

9、 式不同外，其余基本相同。,山东建筑大学,增压器式螺旋输送散装饲料运输车,与上述螺旋输送散装饲料 运输车不同的是在螺旋 机构传输中增加了增压器 和增速器，并设有自动调 节仓料量的调节器。,增压器式螺旋输送卸料传动主要机构包括仓罐、旋转送料器、旋风分离器、增压器和吸排气线路等。,山东建筑大学,旋转送料器,旋转送料器适用于流动性良好、磨磋性较小的粉粒或小块状物料，其优点是结构紧凑、维修方便能连续定量供料，有一定程度的气密性。 为保证散装饲料运输车的卸料能力，旋转送料器的叶片格子孔的总容积V应按下式计算：,山东建筑大学,旋风分离器,由旋转送料器输送的高速流动饲料不能直接进入料仓，应通过分离装置使饲料

10、积聚后落入料仓，否则饲料会随着高速气流在仓罐内飞散。旋风分离器是将饲料由高速气流中分离出来的装置。,影响旋风分离器分离效果和压力损失的主要因素是气流进入分离器的速度和分离器的几何尺寸,山东建筑大学,栅栏式汽车总体结构与类型,栅栏式汽车是指汽车车厢采用栅栏结构，主要适用于运输牲畜、家禽。 栅栏式汽车车厢多为两层或三层结构，多层结构的车厢运输效率高，适于长途运送牲畜、家禽。 双层车厢运输车最为常见，根据其第二层车厢底板的结构特点可分为可拆式底板、液压折叠式底板和液压升降式底板三种型式。,山东建筑大学,栅栏式汽车设计要求,栅栏式车厢的栅栏材料应有足够的强度和刚度。 车上各种牲畜运输所需设施应齐全。

11、车厢应有遮烈日、防雨淋设施。 对于可拆装式底板，拆装应方便、省力；对于升降式活动底板，其升降应平稳无卡滞和爬行现象，且举升和下降时左右必须同步，其同步精度应满足有关法规要求。 活动底板锁止装置应安全可靠，不允许在装载和行驶过程中自动脱离锁止状态。,山东建筑大学,栅栏式牲畜运输车基本参数确定,牲畜运输车的基本参数包括： 车厢装载面积 牲畜装载数量 车厢层数 车厢的高度,山东建筑大学,液压升降式活动底板的结构与设计,图示为液压升降式活动底板升降机构，由举升机构、同步机构、锁止机构组成。,山东建筑大学,举升机构,举升机构中最主要的是液压缸的设计。为了使底层车厢有足够的高度，活动底板的上升距离有一定要

12、求，因此液压缸的工作行程较大。在这种情况下，当液压缸推力大于某一极限值时，液压缸产生纵向弯曲，出现不稳定现象。因此，必须对液压缸的稳定性进行校核计算。 液压缸稳定性计算方法： 非等截面计算法 等截面计算法,山东建筑大学,同步回路,为了保证活动底板可靠的上升和下降，避免卡死现象，四个举升液压缸必须保持运动同步，因而具有同步回路系统。主要类型有以下几种。 分流集流阀同步回路 同步缸同步回路 液压马达同步回路 齿轮式同步分流阀同步回路,山东建筑大学,分流集流阀同步回路,该回路系统简单经济，同步精度可达2一5，可以满足牲畜运输车技术条件中所规定的同步误差不超过4的要求。,山东建筑大学,同步缸同步回路,

13、同步缸同步回路有串联式和并联式两种：,山东建筑大学,液压马达同步回路,液压马达同步回路由三组马达组构成，每组由两个液压马达组成，构成“Y”字型的同步回路。该回路系统的同步精度取决于同组液压马达每转排油量之差以及液压马达的容积效率。 通常采用容积效率高的柱塞式液压马达。液压马达同步回路的同步精度较高，但系统的造价也较贵。,山东建筑大学,齿轮式同步分流阀同步回路,齿轮式同步分流阀与一般齿轮式液压马达结构相似，主要区别在于：齿顶密封面和油的卸荷槽的加工精度要求较高。 相当于四个齿轮液压马达刚性地串在一起，同轴转动，并将高压油分成较均匀的四股排出。 同步误差与每转排量之差、容积效率有关 其制造精度要求

14、较高 同步误差约为4左右。,山东建筑大学,锁止机构,当活动底板升至要求高度，仅靠液控单向阀长时间地将活动底板支撑在该位置，既不安全也不可靠。因此，必须采取定位锁止装置。 活动底板锁止机构有： “T”形销式 棘轮式,山东建筑大学,“T”形销式锁止机构,对于牲畜运输车来说，“T”形锁止销的强度关系到所载牲畜的安全。“T形销使用中可能出现纵向销杆的拉伸破坏和纵、横向销杆联接处的剪切破坏。因此，应分别进行强度校核。 拉伸强度条件： 剪切强度条件： 假设每个锁止销的载荷相等,山东建筑大学,棘轮式自动锁止机构,棘轮式自动锁止机构主要由调节螺钉、异形棘轮、限位块、棘轮轴等组成。 棘轮通过棘轮轴随活动底板在液

15、压缸的作用下垂直上升和下降；棘轮绕棘轮轴左右旋转。,山东建筑大学,棘轮式自动锁止机构工作过程,山东建筑大学,棘轮式锁止状态的种类,对于结构对称的异形棘轮，如果它的长、宽和斜面倾角一定，棘轮的形状就唯一确定了。如果棘轮形状和安装位置不同，两种不同的锁止状态 第一种锁止状态的条件 第二种锁止状态的条件,山东建筑大学,棘轮式锁止可靠性,棘轮与限位块两接触点 A、B之间的垂直距离 h可以作为锁止可靠性的一个评价指标。h愈大则锁止愈可靠。第一种锁止状态下：,设计时为确保锁止可靠性，应使 hhmin， hmin应根据给定条件确定。,山东建筑大学,锁止机构的受力分析,山东建筑大学,棘轮的强度校核,当载荷作用

16、于棘轮齿时，棘轮齿的应力状态类似于变截面悬臂梁，其任一截面上作用有压应力、剪应力和弯曲应力，并且越往齿顶处，压应力和剪应力越大。因此，为了保证足够的强度，齿顶处必须有一定的宽度。,和,由,求出危险截面的位置,山东建筑大学,液压折叠式活动底板,双层半挂牲畜运输车液压折叠式活动底板原理图,山东建筑大学,登坡板的结构与设计,登坡板的长度,钢丝绳的拉力： 当登坡板接地端刚离开地面时由登坡板的力矩平衡条件：,式中,在选用钢丝绳时，应使,山东建筑大学,登坡板的结构与设计,卷筒(或滑轮)的直径 滑轮或卷筒直径愈小，钢丝绳的弯曲变形愈大。为了提高钢丝绳的使用寿命，卷筒或滑轮的最小直径应满足下列条件： 登坡板提升时所需功率 ：,山东建筑大学,