设计计算书

HRT5250GYY型运油车设计计算书沾化瑞通专用车制造有限公司2014年5月1、前言近年来，随着国民经济的蓬勃发展，对专用汽车的需求越来越大，作为运输原油等流动性物质的运油车的使用越来越多，对运油车性能的要求也在提高，容量大，质心低、造型美观、安全可靠的运油车市场不断扩大。

为满足这一需求，我公司开发了弘瑞通牌HRT5250GYY 型运油车。

该车采用椭圆形作为油罐截面形状，罐体的有效容积为17.3m3。

2、设计要求及参数确定根据中华人民共和国国家标准GB18564.1—2006《道路运输液体危险货物罐式车辆…第一部分《金属常压罐体技术要求》（一下简称国标），产品严格按照国标要求从材料使用，罐体设计，安全附件选用等各部分，进行了详细的计算，力争改装后的HRT5250GYY型运油车在整车行驶、安全、制动等各方面达到设计最佳要求，其性能参数如下所述：2.1运油车设计的一般要求2.11选用国家发改委公告的载货汽车定型底盘，该底盘发动机排放达到Ⅲ标准的要求.且备有技术资料和产品合格证等质量证明文件。

2.1.2罐体材料和外购件应符合有关标准规定，并有供应商提供的合格证明，装配时应选用经检验合格的零部件。

2.1.3罐体设计时，应根据底盘、罐体和附件等参数，计算整车在空载和满载两种工况下的轴载质量，且不大于底盘允许的总质量。

2.2运油车整车设计的基本性能2.2.1运油车的额定容量：16.69m3，有效容量17.3 m32.2.2运油车的总质量不得超过原汽车底盘允许的总质量，前后轴载应符合GB1589的要求。

2.2.3运油车的制动性能、操纵性和稳定性应符合GB7258的规定。

2.3运油车罐体及其附件2.3.1运油车罐体形状的选择应符合所运介质的要求，并尽量降低汽车的质心。

罐内应设置横向防波板，必要时应设置纵向和水平防波板，运油车罐体的膨胀空间按照下式计算，不应小于3%，大于10%。

膨胀空间=（有效容量—额定容量）/额定容量×100%2.3.2根据产品的实际要求和GB18564.1—2006的规定，人孔盖的设置应有呼吸阀、安全缷放装置。

2.3.3运油车罐体底部应装有能在紧急状态下使切断槽自动断开的气动海底阀。

2.3.4呼吸阀用以调节罐内、外压差。

当罐内压力高于外界压力6~8Kpa 时，出气阀应打开；当罐内压力低于外界压力2~3Kpa时进气阀应打开。

使罐内、外气体相通。

当罐内压力与外界压力差在2~6Kpa时，呼吸阀处于关闭状态，使罐内保持适当压力，以免油料的挥发浪费。

当遇到意外情况油罐倾倒时，呼吸阀中防溢流挡块自动密封通道，防止因油料外泄发生危险。

2.3.5罐体总成应能承受36Kpa空气压力，不得有渗透和永久变形。

2.4运油车的泵油系统可靠性要求：a.平均无故障时间T b不低于60h；b.平均连续工作时间Tc不低于4h；c.可靠性应不小于92%。

2.5安全性2.5.1运油车应具有防止和消除静电起火的安全装置。

2.5.2发动机排气管应位于驾驶室前方并安装火星灭火器，与油罐及泵油系统距离不得小于1.5m.2.5.3侧标志灯和后视廓灯要按照GB4785的要求设置，侧标志灯每侧3只（共6只），后视廓灯2只。

2.6罐体选用材料采用碳素钢Q235—A。

2.7尺寸参数整车外形尺寸（mm）：（长×宽×高）9400×2500×3200罐体有效容量（L）：17300罐体外形尺寸（mm）：（长×长轴×短轴）6400×2380×1510 轴矩（mm）：4350+1300轮矩（mm）：（前/后）1940/1860前悬/后悬（mm）：1250/25002.8质量参数整备质量（Kg）12280（底盘7460）额定载质量（Kg）：13525总质量（Kg）：250002.9性能参数最高车速（km/h）：80罐体的设计压力Ps（Mpa）：0.036其选取依据：依据罐体卸料时的操作压力为罐体的设计压力即：Ps=0.036Mpa。

罐体的计算压力Pj（Mpa）：0.036其选取依据：依据国标要求及运载介质，由附录A选取罐体设计代码为LGBF，其中G为计算压力。

由于本产品采用重力卸料，应取罐体低部装运介质的两倍静态压力或两倍静态水压力的较大值：Pj=2pgh=0.036Mpa。

运载介质：汽油根据以上的设计要求与基本性能参数，进行方案设计和技术设计。

3、整车结构分析与计算3.1底盘选择东风牌EQ1250GZ4DJ3型号是东风汽车有限公司已上公告的产品（ID：2357783），在此载货底盘的基础上，将侧置排气管改为前置开发了弘瑞通牌HRT5250GYY型运油车。

底盘采用YC6J190—30型号广西玉柴机器股份有限公司生产的YC6A240-40型发动机，达到排放国家第四阶段标准。

其性能可靠，操纵方便，外形美观，载重量13.5吨，符合用户的要求。

3.2功能及结构型式的确定本产品功能是作为运输原油等流动性物质的油罐车。

根据功能和底盘型号，对整车进行结构布局如图1所示：图一本车选用截面为椭圆形的罐体，用U型螺丝、止推板与底盘车架连接，为使外观整洁、美观，将管路规范设计，外观标志符合GB13392 《道路运输危险货车标志》的要求。

根据国标要求本车安全性能、操纵性能均较为合理。

3.3参数确定额定载质量（Kg）：13525整备质量（Kg）：12280（底盘7460）总质量（Kg）：25000轴荷分配（Kg）：前轴：7000后轴：18000(并装双轴)轴距（mm）：4350+1300轮距（mm）：（前/后）1940、1860整车外形尺寸（mm）：（长×宽×高）9400×2500×32803.3.2整车性能设计计算由整车结构布置以及原底盘的外形尺寸可知，各尺寸如图一所示3.3.2.1各总成重量以及重心位置：如图2所示，利用如下公式得a=∑（m1x1+m2x2+…+mnxn）／∑(m1+…mn),b=l-ahg=∑(m1y1+m2y2+…+mnyn)/∑(m1+…mn)m1—第i个总成的质量，Kg；xi—第i个总成的质心距前轴中心的水平距离，mm；yi—第i个总成的质心距地面的高度，mma—整车质心距前轴中心的水平距离，mm；b—整车质心距后轴中心的水平距离，mm；hg—整车质心轴距地面的高度，mm；l—轴距，mm；底盘：m底盘=7460kg mpb=9980kg l=4700mm以A点为坐标点，由公式得：a=(5400a+9980x+4700)/15380=2257mmhg=1050mm即：m底盘的质心位置（2257，1050）同理，m罐体=2300kg m罐体的质心位置（3830，1700）3.3.2.2整车重量以及重心位置空载：已知m底盘=5400kg m罐体=2300kg mpb=9980kg L=4700mm,可求得整车的稳定性：a=2720mmhg= 1232mm即：整车的稳定性质心为（2720，1232）满载：已知m底盘=5400kg m罐体=2300kgm介质=8100kg mpb=9980kg L=4700mm,可求得整车的稳定性：以m满重心为坐标，根据计算公式得：a=4510mmhg=1425mm即：整车的稳定性质心为（4510，1425）3.3.2.3轴荷分配a=空载：∑m=0 pb=7700×2720/4700=4456kgpa=m空－pb=7700－4456=3244kg轴荷：前轴3244/7700×100%＝42%后轴58%B、满载：∑m=0 pb=10400x4510/4700=9980kgPa=m满－pb=15930－9980=5920kg后轴63%3.3.2.4最大爬坡度a=arcsin[U/(mg)－fr]式中：U为驱动力，U=Mmaxlges/Rstat,其中Mmax为630Nm,Lges为总传动比6.166，总传动效率0.9，Rstat为轮胎的静力半径500mm；fr为滚动阻力系数0.01即：a=21.4%（a[%]=tan ax100）3.3.2.5汽车的滚动阻力、坡度阻力的计算滚动阻力Ff: Ff=magfcosa坡度阻力Fi：Fi=magfsinam a—汽车总质量，kg;a—道路坡度角；f—滚动阻力系数。

本车已知满载时ma=15930kg,当a=00（正常路面）、a=150(上坡)、a=150(下坡)时，三种情况为例计算滚动阻力，f=0.020（f为滚动阻力系数，根据路面的好坏选择，本设计中选择一般沥青路面f=(0.018~0.020)。

a=00时，Ff=magfcosa=magf=15930x9.8x0.020=3122.3NFi=magfsina=0a=150（上坡）时，Ff=magfcosa=15930x9.8x0.020x0.9659=3015.8NFi=magfsina=15930x9.8x0.020x0.2588=808Na=150（下坡）时，Ff=magfcosa=808NFi=magfisna=0汽车的空气阻力、加速阻力计算略。

3.3.2.6整车制动性计算当车辆在水平、坚硬的地面上直线行驶，制动初速度不高时，1）Jmax=gΦ=9.8x0.7=6.86m/s2g=—重力加速度，g=9.8m/s2；Φ—附着系数，Φ=0.70.即当车辆在干燥的水平沥青路面上，其最大制动减速度可达6.86m/s2。

为保证驾驶员的舒适性，减少轮胎的磨损，延长轮胎的使用寿命，除紧急制动外，一般制动减速不应超过4.5m/s2。

2）制动距离理论上最小制动距离Smin=v02/254 Φ，其中v0—为车辆开始制动时初始速度v0=30km/h。

Smin=302/254×0.7=5.06m由驾驶员反应引起的延迟时间t1=0.2sS1=v0t1=30×1000/3600×0.2=1.68m制动距离S=Smin+S1=5.06+1.68=6.74m不超过原车的8m，符合要求。

3）制动时间Tmin=v0/gΦ=30×1000/9.8×0.7×3600=1.215s3.3.2.7整车动力性计算车辆的动力性亦即车辆的牵引性。

影响牵引性的主要因数有：发动机参数、传动系数、空气阻力系数、汽车重量、轮胎形式与尺寸等。

车辆的重量对其动力性有很大的影响，因为除了空气阻力外，所有运动阻力都与重量有关。

根据动力因数公式知，在其他参数不变的情况下，动力因数D与重量G成正比。

D=（pk－pw）/m总D：动力因数；pk：牵引力kg；Pw：空气阻力kg；m 总：车辆总重kg；1）Pk=meikioym/rk 其中：me:发动机最大扭矩，me=630N.m；Ik：变速器传动比，ik=6.968;Io：主传动比，io=5.77；ym：传动效率，ym=0.859rk：车轮半径，rk=500mmPk=meikioym/rk=100×63×6.968×5.77×0.859/500=4351.6kg 2)P w=KFV a2/3.62 其中，K：空气阻力系数，0.06kg·s2/m4F: 汽车的迎风面积，6.5m2;Va: 汽车与空气的相对速度, 14 km/ h。