产品设计计算说明书

编号：ZPS-JS-27 9401GYY型铝合金运油半挂车

产品设计计算说明书

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山东三星机械制造有限公司

二0一三年四月

1 产品简介

该车为道路运输三轴半挂式罐式车辆（见图1），运输介质为汽油。罐车的装卸方式为上装下卸。罐体为卧式铝制焊接直筒结构，罐体横截面为椭圆形，罐内设置9块防波板。罐体内径为2482×1982mm ，长度为11530mm ，容积为46.2m 3。罐体的主体材料为铝合金5083，罐体上部设置DN500mm 防爆人孔2个，DN80mm 呼吸阀2个。行走机构采用空气悬挂系统、单胎结构，利用空气悬挂系统独特的变刚度、低振动频率、抗道路凹凸冲击的特性, 能有效隔断路面传递的振动，更加有效地提高了汽车乘坐舒适性、行驶平顺性及操纵稳定性,同时还具有可以减少汽车自重、提高运行速度、减少路面破坏等多项性能。罐体下部设置DN100卸料口1个。罐体前部设置外扶梯，罐体顶部设置操作平台，侧部设置卸料箱，工具箱等。

小备胎

13601360灭

火器

3850

12655

7010

1379

1487

21°

图1 9401GYY 型铝合金运油半挂车简图

2 设计参数的确定

2.1 设计条件

1）三轴半挂式罐式车辆，装卸方式为上装下卸，重力装、卸料； 2）罐体设计代码 LGBF

3）运输介质：汽油。汽油的物化特性：

GB12268 编号1203，类别3；

HG 20660易燃程度：易燃（在空气中爆炸限1.3%~6.0%）；

熔点＜-60℃，沸点70℃~200℃；

饱和蒸气压（绝压）：0.00732MPa （50℃）；

密度γ=0.760x103 kg/m3 (50℃)。

4）主要材质

罐体、封头材质：5083（抗拉强度R m≥275MPa；屈服强度R eL≥125MPa；断后伸长率A≥15%）。

车架材质：6061（抗拉强度R m≥265MPa；屈服强度R eL≥245MPa；断后伸长率A≥9%）。

2.2 半挂车参数的确定

根据GB1589《道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值》要求，三轴半挂车最大允许总质量为40000 kg,经与同类型车的比较分析，可知该车整备质量约为6500 kg, 额定载质量=最大允许总质量40000 kg-整备质量6500 kg=33500 kg。取前悬为1535mm,轴距为7010mm+1360mm+1360mm。根据GB1589《道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值》要求，并装三轴半挂车最大允许最大限值为24000 kg。

轴荷计算如下：

整备质量：G1=6500 kg，设计载质量：G2=33500 kg

最大总质量：G=40000 kg，车架罐体以及附件质量：G01=4000 kg 悬挂质量：G02=2500 kg

通过零部件质量以及位置计算得：

空载时车架罐体以及附件的重心距离后三轴中心距离为：3150mm 货物重心位置至后三轴中心距离为：3400mm 空载时轴荷分配：

牵引销 K 1=2440 kg ，后三轴K 2=4060 kg 满载时轴荷分配： 牵引销 R 1=2440+

8370

3400

33500⨯=16040 kg

则后三轴：R 2=40000-16040=23960≤24000 kg ，（满足要求）

罐体容积：

32

2.4605.1m G V =⨯=

γ

（系数1.05为考虑预留约5%的气相空间）

根据罐体长度尺寸及罐体容积选用截面形状如图2（截面面积A=3.98m 2）

24821982

991

R 1794

R 89

4

R 994R 89

4

R 1794

2.3 当量内直径 当量内直径251.2A

4==π

i D m=2251mm

2.4 罐体设计压力

图2 罐体截面图

罐体设计压力为0.030 MPa

2.5 设计温度

罐体设计温度取50℃（根据GB18564.1-2006中5.4.5）

2.6 罐体计算压力（根据GB18564.1-2006中5.4.3）

1）两倍静态水压力P1

P1=2×H×1×103×9.8=0.0356 MPa

式中：

P1—2倍静态水压力，MPa

H—罐体内高尺寸，H取1.82m

2）介质50℃时饱和蒸气压（表压）P2

P2=0.00732 MPa

3）等效压力P3（等于最大充装质量乘以2倍的重力加速度并除以罐体纵向投影面积的商，并与0.035 MPa比较取较大值）

P3=2×G2×g/(3.14159×D i2/4)= 0.165 MPa＞0.035 MPa

4）罐体计算压力

P c=P2+P3=0.1723 MPa＞P1=0.0356 MPa

故取罐体计算压力P c=0.1723 MPa

2.7 许用应力

罐体材料设计温度下许用应力[σ]t=67 MPa(根据JB/T 4734-2002中表4-1) 2.8 单位容积充装质量

Φv= γt×95% =0.76×95%= 0.722 t/m3

γt—设计温度下介质密度，t/m3

2.9 罐体最大允许充装质量

罐体最大允许充装质量W=Φv× V =0.722×46.2= 33.356t=33356 kg 2.10 焊接接头系数

焊接接头系数ø=0.85（根据JB/T 4734-2002中3.7）

2.11 腐蚀裕量

因铝合金与汽油没有腐蚀，故罐体腐蚀裕量取C1=0mm

2.12 铝板厚度负偏差

铝板厚度负偏差C2=0mm

2.13 罐体加工减薄量

筒体C3=0 mm，封头C3=0.4 mm

2.14 罐体液压试验压力

P t为试验压力，取P t=P c=0.1723 MPa（根据GB18564.1-2006中5.4.17）2.15 罐体气密性试验压力

气密性试验压力取0.036 MPa（根据GB18564.1-2006中5.4.17.3）

3 设计计算

3.1 罐体厚度计算

罐体中筒体及封头的厚度计算见表1

表1 罐体厚度计算表

项目计算公式和结果

筒体计算厚度δδ=[]Φt i c D

P σ2=

85

.0

67

2

2251

1723

.0

⨯

⨯

⨯

=3.403mm