解放后双桥冷藏汽车改装设计【全套含CAD图纸和说明书】
摘 要 随着改革开放的不断深入 经济建设和人民生活对冷藏汽车的需求越来越来迫切 使用的覆盖面越来越来广泛 需求量也越来越来大 方便灵活的冷藏汽车在我国冷藏 运输中扮演了越来越重要的角色 冷藏保温汽车是冷藏运输用的专用汽车 用来运输 易腐货物和对温度有特殊要求的货物 本 设 计 以 一 汽 解 放 悍 威 J5M 汽 车 二 类 底 盘 为 基 础 改 装 设 计 为 大 型 冷 藏 汽 车 该 车 冷 藏 箱 通 过 焊 接 安 装 在 副 车 架 上 冷 藏 车 厢 既 有 隔 热 保 温 作 用 又 安 装 有 制 冷 机 组 制 冷 满 足 冷 藏 车 的 冷 藏 温 度 4 的 设 计 要 求 运 输 途 中 压 缩 机 通 过 皮 带 由 发 动 机 驱 动 关键词 冷 藏 运 输 冷 藏 保 温 汽 车 专 用 汽 车 隔 热 保 温 制 冷 机 组 I ABSTRACT With the continuous deepening of reform and opening up economic construction and people s growing demand for refrigerated vehicles to pressing to use more and more extensive coverage demand is also growing to large Convenient and flexible in our refrigerated transport refrigerated vehicles play an increasingly important role Refrigerated vehicles are used in special refrigerated transport vehicles used to transport perishable goods and have special requirements on the temperature of the goods The design FAW Hanwei J5M two types of chassis based vehicles modified design for large refrigerated cars car refrigerator mounted by welding on the subframe The role of both thermal insulation cold storage compartment and a refrigeration unit installed refrigeration refrigerated trucks to meet the temperature of 4 refrigeration design requirements Transit through the belt by the engine driven compressor Key words Refrigerated Transport Refrigerated vehicles Special Vehicle Design Insulation Refrigeration unit 黑龙江工程学院本科生毕业设计 目 录 摘 要 I Abstract II 第 1 章 绪 论 1 1 1 改装冷藏汽车的目的和意义 1 1 2 国内外现状及发展前景 2 1 2 1 国内外发展现状 2 1 2 2 冷藏汽车的发展前景 3 1 3 课题主要内容 3 第 2 章 总布置方案及二类底盘参数 5 2 1 整车总布置 5 2 2 二类底盘参数 5 2 3 本章小结 7 第 3 章 车厢设计 8 3 1 车厢尺寸参数的确定 8 3 1 1 车厢外廓尺寸 8 3 1 2 车厢内尺寸 8 3 2 车厢结构与设计 8 3 2 1 车厢骨架结构设计 8 3 2 2 蒙皮的设计 11 3 2 3 隔热车厢的结构型式 11 3 2 4 隔热层材料选择和设计 12 3 3 车厢后门 密封条的设计 13 3 3 1 车厢后门的设计 13 3 3 2 密封条的设计 13 3 4 热平衡计算 14 3 5 本章小结 16 第 4 章 副车架的设计 17 4 1 副车架设计 17 4 2 本章小结 21 第 5 章 制冷机组的选择与布置 22 5 1 蒸汽压缩式制冷装置介绍 22 5 1 1 制冷基本原理 22 5 1 2 制冷剂 23 5 2 制冷系统各装置的选择 27 5 2 1 冷凝器的选择 27 5 2 2 蒸发器的选择 28 5 3 制冷系统各装置的布置 28 5 3 1 冷凝器的布置 28 5 3 2 蒸发器的布置 28 5 4 本章小结 28 第 6 章 锁门机构 29 6 1 车厢门锁 29 6 2 车厢门铰链 29 6 3 本章小结 30 第 7 章 整车性能分析 31 7 1 汽车动力性能分析 31 7 1 1 基本参数的确定 31 7 1 2 汽车的行驶方程式 32 7 1 3 汽车动力性能计算 35 7 2 燃油经济性计算 37 7 3 整车稳定性分析 38 7 3 1 空载质心高度的计算 38 7 3 2 空载侧倾角的计算 38 7 4 本章小结 39 结 论 40 参考文献 41 致 谢 42 附 录 43 0 第 1 章 绪 论 1 1 改装冷藏汽车的目的和意义 冷藏保温车主要用来运输易腐或对温度有特定要求的货物 目前 国内外冷藏保 温车辆朝着多品种 系列化 小批量生产方向发展 科学合理的设计冷藏保温车的制 冷系统 隔热车厢及相关附件 可有效的保证冷藏运输质量 降低能耗 降低运输成 本 提高运输效益 对于需要近距离冷藏运输的货物 小型冷藏保温车轻便 灵活的特 点便能过完成 对于需要远距离冷藏运输的货物 大中型的冷藏保温车边应运而生 它具 有载重量大 运营成本低等优点 因此 开展本课题的设计与研究有重要意义 据联合国粮农组织估计 目前世界各国农牧业每年生产的各种食品达 30 多亿吨 其中肉 鱼 蛋 奶 水果和蔬菜等易腐食品有 10 亿多吨 这些食品中约有 20 因 运输不当而腐烂变质 我国是农牧业生产大国 肉类 水产类和鸡蛋等产品的产销量 均居世界首位 分别占世界总产量的 25 13 17 98 和 42 85 目前 我国肉类 食品年产量约 5600 万吨 速冻食品 850 万吨 乳制品 800 万吨 还有每年约 4000 万 吨的水产品以及大量的蔬菜都需要冷藏运输 在发达国家 上述产品的冷藏运输率都 已超过 50 其中美国 日本 西欧等国家和地区超过 80 而我国只有 15 相 对于一些发达国家 我国易腐食品的消费水平还不高 而且冷藏运输率偏低 致使每 年约有 100 万吨的水果腐烂变质或贬值处理 捕捞的鱼类每年也有 40 万吨左右烂掉 有关部门估计 我国易腐食品的损耗和浪费每年高达 10 多亿元 随着我国社会经济的飞速发展 人民生活水平不断提高 食品供给对时效和品质的 要求越来越高 尤其对易腐货物输运更是提出所谓的 3T 原则 Time 贮藏和流通 时间 Temperature 相宜的温度 Tolerance 耐贮藏性 冷藏保温汽车的经济意义 在于保证货物的运输质量 避免易腐货物在运输过程中腐烂变质而受到经济损失 食 品的生产 加工 保管 贮藏 运输及销售分配与人民生活密切相关 食品冷藏链的 各个环节都与人民生活休戚相关 据联合国粮农组织估计 目前世界各国农牧业每年 生产食品三十多亿吨 其中易腐食品约占三分之一 这些食品在流通过程中腐烂变质 不堪食用的有 2 3 亿吨 我国人民易腐食品的消费水品并不高 但损耗和浪费也十 分惊人 肉类 水产 禽蛋 水果 蔬菜等每年都有大量腐烂损失 有的是在产地变 质 有的在流通过程中遭受损失 外贸方面也有食品运到口岸后因质量不符要求而被 1 退回内销造成大量经济损失的情况 建立和完善食品冷藏链就能大大减少和基本避免 这类损失 冷藏保温汽车由于适用范围广 机动性强 中转环节和装卸次数少 可实行门对 门运输等优越性而在冷藏运输中占有极为重要的地位 成为食品冷藏链中不可缺少的 运输环节 与其它冷藏运输方式比较 公路冷藏运输的经济效益主要有 运距效益 时间效益 和 运输质量效益 运距效益 是指汽车运输其运距往往小于铁路运输或 水路运输的运距 汽车运输速度比水路快 又不像铁路运输需要多次装卸转运 编组 待运 其送达时间一般都比水路 铁路短 即具有较高的 时间效益 汽车冷藏运输 装卸次数和中转环节少 就减少了易腐货物因装卸和中转贮藏时碰伤及货温升高造成 的损耗 具有十分明显的 运输质量效益 以前人们经常只考虑运价和运输成本 其 实这是远为不够的 还必须考虑货损 送达时间 能耗 投资经济效益等因素 即应 综合考虑运方和货方的利益 更需考虑广泛的社会效益 我国以前常用敞车和篷车类 普通货车来运输易腐食品 包括运输鲜冻鱼肉 不仅造成食品大量腐烂变质 而且使 食品遭到污染 影响食用者的健康 也给国家造成大量经济损失 1982 年我国颁布 了 食品卫生法 明文规定易腐食品的运输条件 这是从法律上肯定了冷藏运输的 重要意义 1 2 国内外现状及发展前景 1 2 1 国内外发展现状 冷藏保温汽车是冷藏运输用的专用汽车 用来运输易腐货物和对温度有特殊要求 的货物 冷藏保温汽车是重要的公路冷藏运输工具 对冷藏保温汽车的基本功能要求 就是在任何外界条件下 均能保持货物在整个运输过程中不致腐败变质 随着改革开放的不断深入 经济建设和人民生活对冷藏汽车的需求越来越来迫切 使用的覆盖面越来越来广泛 需求量也越来越来大 方便灵活的冷藏汽车在我国冷藏 运输中扮演了越来越重要的角色 据预测 2006 2010 年 我国公路冷藏运输的年运 量将从 1767 万吨增加到 2185 万吨 年均增长 7 公路冷藏运输的运量占冷藏货物 运输总量也将从 25 增长到 30 与此同时 我国冷藏汽车的需求量也将大幅增长 中型车将有很大部分被轻 微型和重型车所取代 液氮 二氧化碳 蓄冷板等新型制 冷方式的新能源冷藏车会越来越受欢迎 从市场需求的角度观察冷藏车行业 2002 2008 年 冷藏汽车每年卖出约 4000 多辆 预计最近几年年需求量保持在 4000 至 5000 辆以上 冷藏汽车的需求量年均增长率约在 8 12 之间 专家预测 随着对冷 藏车用途及使用性能的要求越来越多及越来越高 冷藏车的生产朝着多品种 小批量 2 的方向发展已成为必然趋势 中型车将有很大部分被轻 微型和重型车所取代 欧美国家冷藏保温汽车发展较早 目前已成为专用汽车的主要种类之一 美国近 期保温车约占全国载货汽车保有量的 0 8 还有冷藏保温挂车和半挂车 占其总数 的 9 7 法国现有冷藏保温汽车挂车和半挂车占全国运输汽车总数的 1 德国冷藏 保温汽车 半挂车占全国运输汽车总数的 2 英国冷藏保温汽车占全国货运汽车总 数的 2 8 目前日本年产冷藏保温汽车二至三万辆 保有量近九万辆 俄罗斯冷藏 保温汽车约占货运汽车的 2 3 欧美日本冷藏保温汽车结构工艺先进 并十分重视 性能试验 欧洲很早便已建立了冷藏运输工具的试验基地和试验中心 比较著名的有 奥地利维也纳亚森纳尔试验站 意大利的帕多瓦和罗马试验站 德国的慕尼黑试验站 和法国的安东尼试验站 1 2 2 冷藏汽车的发展前景 国内冷藏保温车的保有量约有 40000 辆 但与美国 日本等发达国家相比 明显 不足 上世纪 90 年代初 美国冷藏汽车的保有量为 16 万辆 日本达 12 万辆 目前 国内大量需要冷藏运输的货物还是靠普通车辆运输 所以冷藏保温车市场发展前景广 阔 特别是最近几年各大城市菜篮子工程的启动以及各大食品企业 冷饮企业的速冻 保鲜食品的发展 将促进冷藏保温车辆需求的增长 近些年来 随着人们对环保 安全 效率和审美等方面要求的不断提高货车厢式 化和厢式车专用化与多功能化的倾向已日见明显 厢式物流车有多种结构 如厢体结 构有硬体的和软体的 有后对开门的和后卷帘门式的 有侧开门的和翼开门的 还有 带液压升降尾板的 其用途也各有不同 由于肉类 速冻食品 冷饮 乳制品及水产 品 蔬菜 鲜果类商品的总产量和运输量的增加 每年对冷藏车 保温车的需求量将 达到 4000 5000 辆 冷藏运输是包括产地冷藏库 中转冷藏库 销售冷藏库 柜 以及冷藏运输设备 等构成的 冷藏链 中的重要环节 冷藏保温汽车对于保证货物质量有着重大的经济 意义 1 3 课题主要内容 改装设计一种冷藏汽车 总质量 25000Kg 满足专用汽车相关设计要求 1 二类汽车底盘选取 2 车厢与底盘连接结构设计 3 车厢设计 1 车厢尺寸参数确定 3 2 车厢结构 4 取力及制冷设计 5 锁门机构设计 4 第 2 章 总布置方案及二类底盘参数 2 1 整车总布置 冷藏汽车系由汽车二类底盘 隔热货厢和制冷 加热 装置组成 汽车底盘的吨 级一般根据装载货物的质量以及隔热车厢的容积确定 机械制冷冷藏汽车的整车布置主要取决于选用的制冷机组结构型式及制冷机组主 要部件 动力装置 压缩机 冷凝器和蒸发器等 的安装位置 按是否自带动力装置 制冷机组可分为独立式 自带动力装置 和非独立式 不带动 力装置 两种 独立式制冷机组的动力装置多采用内燃机或电动机 其中 有的独立 式制冷机组仅有一种动力装置 有的则既装有内燃机又装有电动机 以其中的一种为 主 另一种作为备用 以提高制冷机组的工作可靠性 非独立式制冷机组本身虽无动 力装置 但是可以方便地利用汽车发动机作为动力装置 取出动力方式一般有两种途 径 一种是利用皮带传动 直接从发动机前端取出 另一种是利用变速器的取力窗口 从中间轴或倒挡轴上通过齿轮传动取出 按动力装置 压缩机 冷凝器和蒸发器四大部件安装位置不同 制冷机组又可分 为整体式和分体式两种 四大部件组装成一体 则称整体式 四大部件按其需要分别 安装在冷藏汽车的不同部位 彼此用管道相连 则称分体式 无论是整体式还是分体 式 动力装置总是与压缩机安装在一起 并用皮带传动机构驱动压缩机工作 对于本设计 底盘采用一汽解放 J5M 二类底盘 车厢为整体结构隔热车厢 采用独立 式制冷机组 2 2二类底盘参数 解放汽车底盘型号 CA1253P7K1L11T1E 发动机型号 BF6M1013 26E3 变速器 陕齿 8JS118 传动轴 开式 四根 六个万向节及三套中间支承承 轴管尺寸 108 7mm 前轴 整体式锻压成型 工 字形断面 中间断面 110mm 高 122mm 弹 簧座处落差 100mm 主销中心距 1723mm 5 驱动桥 主减速器从动锥齿轮节圆直径 457mm 锻造桥壳 全浮式半轴 直齿 锥齿轮减速器 主减速比 i0 4 875 车架 纵梁最大断面尺寸 断面高 翼面高 板料厚 320 90 8 5 mm 车架外宽 865mm 车轮 轮胎 轮辋 8 00V 20 轮胎 11 00 20 转向器 循环球整体式动力转向器 缸径 110 传动比 23 制动系 手动调整臂 前后独立双回路气制动 装有快放阀 空气处理单元 制动管路采 用快插接头 四通道 ABS 行车制动器 前后均为气动鼓式 前制动鼓内径 440 后制动鼓内径 410 蹄片宽度 前轮 135 后轮 150 驻车制动器 系统中装有继动阀 活塞式制动缸 手动阀控制 作用于后桥上 空气压缩机 单缸水冷 发动机额定转速时 800kPa 压力下 实际排气量不小 于 380L min 贮气筒 共有三个 两个容积 35L 分别供前桥 后桥制用气 另一个容 积 15L 的驻车及辅助制动供气 辅助制动器 发动机排气制动阀及控制气缸 电磁气动操纵 驾驶室及装备 09 款全浮改脸驾驶室 驾驶室内宽 2 2 米 整体式仪表板及轿车化内饰 三人座 手动式液压举升翻转机构 带预警显示的驾驶室锁紧机构 多功能可调高靠背座椅 靠背角度可调的乘客座椅 均带安全带 中间座椅 装安全带 三档电动刮水器 单 臂式玻璃升降器 卡板式门锁 风窗洗涤器 地毯 冷气 大型球面后视镜 空气混 合型暖风系统 多点喷出式除霜装置 选装空调 电器 仪表 电气系统 整车电气系统 24V 负极搭铁 蓄电池 6 QAW 120D 两只串联 发电机 整体交流发电机 负极搭铁 电压 28V 电流 45A 功率 1kw 起动机 电磁操纵式 电压 24V 最大输出功率 6kw 仪表 组合仪表 6 组合开关 转向信号 变光 刮水器和洗涤器 灯光开关组成 设有转向开 关自动回位装置 起动开关有自锁转向盘的防盗机构及停机装置 功能开关 预热 电气喇叭转化 排气制动 前雾灯 后雾灯 危险警报开关组成 灯光系统 组合式前照灯 含远光灯 近光灯 前转向灯 前位灯 转向辅 助照明灯 前雾灯 组合式后灯 含制动灯 转向信号灯 后位灯和反射器 倒车灯 牌照灯 危险警报灯 后示廓灯 暖风 暖风电动 24V 永磁式 输出功率 85W 刮水器 刮水器电动机 永磁双速直流电动机 电路保护 4 路大功率熔断器及 32 路片式熔断器组成 电路控制 保险丝盒总成 控制盒总成及电源赔点盒总成组成 2 3 本章小结 本章对整体设计方案进行了分析对比 确定了整车结构形式 选定了专用车的二 类底盘 并详细介绍了二类底盘及动力总成的参数 为下一步车厢设计奠定了基础 7 第 3 章 车厢设计 3 1 车厢尺寸参数的确定 3 1 1 车厢外廓尺寸 在满足装载容积及装卸方便的情况下 应尽量减小厢体高度 以降低质心 提高 汽车行驶的稳定性 车厢长 宽 高 9300 2280 2400 mm 3 1 2 车厢内尺寸 车厢组装完成后 车厢内尺寸为 长 宽 高 9100 2080 2200 mm 3 2 车厢结构与设计 车厢底板由 13 根方木作为骨架 车厢前壁 左右侧壁中主骨架通过螺钉与方木联结 顶 板主骨架分别与前壁 左右侧壁焊接在一起 前壁 左右侧壁相互焊接 材质为玻璃钢的副 主骨架铆接在主骨架上 从而组成车厢的骨架结构 车厢的内外蒙皮分别通过铆接安装在辅助 主骨架上 内外蒙皮之间充满聚氨酯泡 沫隔热材料 最后将铝型材包边件铆接在车厢内外的边角上 最后将车门通过铰链安装 在后门框内 3 2 1 车厢骨架结构设计 1 骨架结构 车厢骨架总成由底板的方木以及前壁 左右侧壁中的主副骨架连接而成 矩形木方 截面尺寸为 2080 60 100 钢制主骨架截面尺寸 h c1 c2 b 40 40 64 4 其结 构见图 3 1 辅助骨架截面尺寸 h c b 60 44 4 其结构见图 3 2 各个主骨架之间 通过方形钢管焊接 方形钢管截面尺寸为 32 32 厚度为 4 8 图 3 1 主骨架 图 3 2 辅助骨架 2 前壁骨架 前壁骨架由主骨架 辅助骨架 方形钢管结构组成 长度为 2280mm 高度为 2400mm 骨架下端与底板方木通过螺钉连接 上端与顶板骨架焊接在一起 方形钢管与 左右侧壁焊接 辅助骨架比主骨架短 40mm 便于主骨架与顶板方形钢管的焊接 且辅助 骨架上打有螺钉孔 9 图 3 3 前壁骨架结构 3 左右侧壁骨架 左右侧壁骨架是由主骨架 辅助骨架 方形钢管结构组成 长度为 9300mm 高度为 2400mm 骨架下端与底板方木通过螺钉连接 上端与顶板骨架焊接在一起 方形钢管 与左右侧壁焊接 辅助骨架比主骨架短 100mm 便于主骨架与顶板主骨架的焊接 且辅助 骨架上打有螺钉孔 图 3 4 侧壁骨架结构 4 底板骨架 底板骨架为方木 与副车架横梁相对应 10 图 3 5 底板骨架 3 2 2 蒙皮的设计 蒙皮分别与主骨架和辅助骨架相连 其间形成了填装隔热材料的空间 车厢的外 蒙皮通常采用 0 8 1 5mm 厚的薄钢板 本车选用 1 2mm 的钢板 内蒙皮通常为非金 属材料 本车选用 3mm 的木板 蒙皮与骨架的连接方式通常采用拉铆连接 抽芯铆钉连 接 3 2 3 隔热车厢的结构型式 整体隔热层式车厢 这种结构型式是先以整体骨架型式或以分片拼装型式制成车 厢 预留隔热层空间 然后整体注入硬聚氨脂泡沫 这种车厢的最大特点是它具有完 整的隔热层 车厢的隔热 密封性能好 若是采用现场喷涂发泡工艺 则需先喷涂发泡材料 形成隔热层 取平后装车厢 内蒙皮 整体隔热层式车厢的工艺流程大致如下 车厢外部整体成形 车厢淋雨试验 安装车厢内蒙皮 注入发泡材料 安装厢内 附件 安装车厢后门 注入发泡有两种方法 一为液态发泡 又称 一次发泡法 即将液态聚氨能各 组分机械搅拌 高压喷雾成形 另一种为泡状发泡 又称 二次发泡法 即将聚氨 酯各组分在注入前先进行一定程度的发泡 然后再注入隔热层空腔内发泡定型 由于 发泡工艺分两步进行 因此 第二次发泡时 聚氯酯的膨胀力已降到厢壁蒙皮可以承 受的程度 因而不需大型的夹具 当然 二次发泡工艺较复杂且难掌握 发泡品质也 稍逊色 11 3 2 4 隔热层材料选择和设计 1 对隔热层材料的要求 发泡均匀 密度小 导热系数尽可能小 一般要求在 0 045w m K 以下 对温度变化的稳定性要好 在 40 70 的使用温度范围内 使用性能要满足规 定的要求 具有一定的机械强度 能承受汽车在恶劣道路条件下的振动 冲击而不受损或 变形 吸水性和吸湿性低 耐腐蚀 抗冻性能好 无毒无味 透气性小 隔热材料使用和燃烧时 不得分解出有毒和有害气体 价格低 易成形 可采用充填 浇注 喷涂等工艺形成车厢隔热层 2 隔热材料的种类 目前 普遍应用的隔热材料主要有聚苯乙烯泡沫和聚氨酯泡 沫两种 聚苯乙烯泡沫是以含低佛点液体发泡剂的可发性聚苯乙烯颗粒 经加热预发袍后 在模具中加热成型而得微孔型蜂窝结构的泡沫材料 其物理机械性能见下表 项 目 单 位 指 标 密度 3 cmg 0 03 吸水性 k 0 08 压缩强度 压缩 50 Mpa 2 000 弯曲强度 Mpa 2200 尺寸稳定性 40 70 0 5 导热系数 W m K 0 44 自熄性 s 0 如 R11 R21 R113 R114kpaMP0t 等 用于工作环境温度较高的场合 2 中压中温制冷剂 1 5 2 0 50 0 如 R12 R22 R142 等 得到广泛应用 kpaPt 3 高压低温制冷剂 23 这种制冷剂的冷凝压力 2 0 蒸发器温度 50 如 R13 R14 R23kpaMP0t 等 一般用于复迭式制冷装置的低温制冷部分 二 常用制冷剂 常用制冷剂有氨 氟利昂 碳氢化合物 共沸混合物等 1 氨 氦属于无机化合物类 氨的单位容积制冷量 即压缩机每吸入 l 制冷剂蒸气所3m 产生的冷量 较大 冷凝压力和蒸气压力适中 导热系数大 流动阻力小 不腐蚀钢 铁 能溶于水 对润滑油的溶解度很小 价格低廉 容易取得 但是 氨有强烈的刺 激性臭味 有毒 有燃烧和爆炸的危险性 故在小型制冷装置中很少采用 主要用于 大 中型的制冷装置中 如冷库 空调 车间 商场等用 及工业生产用制冷装置等 无机化合物的代号规定为字母 R 后面第一个数字为 7 后面的数字为该物质的分 子量值 取整数 如氨 NH 为 R717 水为 R718 R 为 Refrigerant 制冷剂 的第一3 个字母大写 2 氟利昂 氟利昂是饱和碳氢化台物的氟 氯 溴衍生物的总称 因此 它的种类繁多 性 质各异 氟利昂的代号规定为字母 R 后的第一个数字为碳原子数减去 1 如碳原子数 是 1 可不写 第二个数字为氢原子数加 l 第三个数字为氟原子数 若还有溴原子 则在第三个数之后写上 B 后面再写溴原子数 下面介绍几种常用的氟利昂制冷剂 1 RI 2 即 R12 是二氟二氯甲烷 即为甲烷的衍生物 它无色 无2ClF 味 无臭 无毒 不燃烧 不爆炸 但是 若在空气中 R12 的浓度超过 30 后 也 会使人窒息 若 R12 的温度达到 400 以上只与明火接触时 会分解出有毒光气 2COl R12 在无水情况下 不腐蚀金属 但含镁量大于 2 的除外 R12 难溶于水 并且随着温度的降低 溶解度也变小 若在 Rl2 中溶有水时 会产生冰塞现象 水结冰 堵塞膨胀阀和管道 因此 规定 R12 的含水量不得超过 0 0025 以质量计 含水的 R12 会腐蚀金属 R12 易容于矿物油 能与润滑油以任何比例互相溶解 会在蒸发器的内壁上 形成油膜 影响传热 并使润滑油变稀 还能溶解多种有机物质 能使一般橡胶制的 密封件膨胀 引起泄漏 而要采用丁腈类橡胶制的特殊橡胶制品 R12 又极易从微细 24 小缝渗透 引起泄漏 不易发现 Rl2 是我国目前广泛应用的制冷刑 主要用于中小型制冷装置 如冰箱 冷 藏箱 冷柜 空调器 小型冷库等 2 R22 CHF Cl R22 即二氟一氯甲烷 它无色 无味 不燃烧 不爆炸 2 毒性比 R12 稍大 R22 中水的溶解度比 R12 大 能部分溶解于润滑油 且随温度的降低而减 小 对有机物质的腐蚀比 R12 更强 渗透泄漏更容易 它的单位容积制冷量比 Rl2 大 40 60 在双级 压缩制冷系统中可达 50 80 的低温 3 R13 CF Cl R13 是三氟 氯甲烷 它无毒 比 R12 更为安全 且在低3 温下的蒸气密度很小 在一个大气压下的蒸发温度为 81 5 凝固点为 180 Rl3 不易溶解水 与 R12 具有相似的性质 与润滑油互不溶解 所以在管壁 易产生油膜 影响传热效果 故在制冷系统中应设置油分离器 对金属不腐蚀 据研究 释放到大气中的卤代烃中的氯原子和溴原子会消耗同温层的臭氧 同温层中臭氧的减少会使辐射到地球表面的紫外线增加 氟利昂是国际制冷业界对卤 代烷这一类物质的统称 它包括氯氟烃 氢氯氟烃和氢氟烃 这三者对大气臭氧层的 破坏程度有不同 氯氟烃能循环消耗臭氧 寿命又长 故国际制冷业界正在用氢氟烃 取代氯氟烃 3 混合共沸制冷剂 混合共沸制冷剂是由两种或两种以上不同物质按一定比例组成 也称共沸溶液 其代号规定为在 R 后的第一个数字用 5 后面再接上标志不同种类的二位数字 如表 5 1 表 5 1 混合共沸制冷剂 代 号 R500 R501 R502 R503 R504 组成工 质 R12 R152a R22 R12 R22 R115 R23 R13 R32 R115 质量比 7 38 26 2 75 25 48 8 51 2 40 1 59 9 48 2 51 8 正常蒸 38 3 45 6 88 7 25 发温度 凝固温 度 158 8 临界温 度 105 0 90 2 19 5 临界压 力 2cmN 454 3 445 3 混合共沸制冷剂的性质与原单一物质不同 可以获得更有利的热力性质 它们在 一定的压力下蒸发时能保持恒定的蒸发温度 并且气相与液相的组成成分相同 保持 不变 如用 R500 代替 R12 可使制冷量增大 17 18 用 R502 代替 R22 制冷量 增大 5 30 并且排气温度约比 R22 低 10 25 4 碳氢化合物 碳氢化台物制冷剂有烷烃类的甲烷 乙烷 丙烷和丁烷 链烯烃类的有乙烯 丙 烯 丁烯等 由于其燃烧性和爆炸性都较强 又是石油化工厂和天然气液化工厂的原 料或半成品 故只用于这些工厂的制冷装置中 烷烃类的代号规定与氟利昂相同 如甲烷为 R50 乙烷 R170 丙烷 R290 但丁 烷不按上法 而规定为 R600 异丁烷为 R601 烯烃类的代号规定在 R 后写 1 接着 再写的数字与氟利昂的方法相同 如乙烯为 R1150 丙烯为 R1270 5 制冷剂选用原则 在蒸发温度和冷凝温度设定情况下 蒸发压力不要过低 以免外界空气渗入系 统 冷凝压力不要太高 一般不超过 16MPa 单位容积制冷量要大 可以提高制冷效果 应无味 无毒 不燃烧 不爆炸 化学稳定性强 在正常工作条件下不起化学变化 不与水或润滑油起化学作用 不腐蚀金属 价格低 容易获得 本车选用的制冷剂为氟里昂 R134a 其物理性质如下 分子量 102 03 沸点 26 1 冰点 103 0 临界温度 101 1 临界压力 Mpa 4 07 26 饱和液体密度 30 g cm3 1 207 液体比热 30 KJ kg 1 51 溶解度 水中 25 0 15 全球变暖系数值 GWP 0 29 临界密度 g cm3 0 512 沸点下蒸发潜能 KJ kg 215 0 5 2 制冷系统各装置的选择 5 2 1 冷凝器的选择 制冷装置中 冷凝器的功用是将压缩机排出的高温 高压和过热的气态制冷剂 凝结成为液态 以便供系统循环使用 根据冷却方式的不同 冷凝器有壳式 套管式 风冷式 喷淋式和蒸发式等多种 船用的冷凝器几乎都采用卧式壳管式冷凝器 这是 由于这种冷凝器制造简便 结构紧凑 造价低廉 清洗方便 且能受较高的压力 车 用冷凝器均为风冷式本次设计采用空气冷却式冷凝器 空气冷却式冷凝器 此冷凝器又 称风冷式冷凝器 它是制冷剂在管内 空气在管外 通过管壁进行换热 使制冷剂冷 凝 由于空气对管壁的传热系数远小于水对管壁的传热系数 所以风冷式冷凝器换热 效率较低 而且换热面积大 体积亦大 风冷式冷凝器按其气流流动方式 又分为自 然对流式和强迫对流两种 自然对流式冷凝器是靠温差而引起的空气自然流动起冷却 作用的 其冷凝管可布置在钢板上或焊在钢丝网上 这种冷凝器适用于小型制冷机 如电冰箱等 制冷剂蒸汽在管内冷凝 空气在管外横向流过 为使结构紧凑 这种冷 凝器一般制成长方体型 本车选用的冷凝器为 CARRIER 公司的 SUPRA 950 型冷凝器 其制冷量为 6 1KW S UPRA 多 温 系 列 是 专 为 城 市 冷 藏 配 送 卡 车 而 设 计 的 独 立 式 制 冷 机 组 机 组 本 身 配 备 专 用 的 发 动 机 无 需 汽 车 发 动 机 驱 动 5 2 2 蒸发器的选择 蒸发器的功用在与将北冷却介质的热量传递给制冷剂 在蒸发器中 液态制冷剂 在低压 低温下蒸发吸热 而北冷却物质或载冷剂 空气或水 则放出热量 温度降 低 蒸发器按其结构特点分为壳管式 盘管式和表面式等 此外 根据冷却介质的不 同 还可分为空气冷却和水冷却等 在冷藏运输制冷系统均为表面式空气冷却蒸发器 本车选用的蒸发器为 CARRIER 公司的 MTS1450 型蒸发器 风量为 4000 27 5 3 制冷系统各装置的布置 5 3 1 冷凝器的布置 冷凝器采用前置式 用螺钉固定在车厢前壁的顶端 螺钉为 M12 5 3 2 蒸发器的布置 蒸发器一般布置在隔热车厢内前壁中上方 通过螺钉固定在前壁上 螺钉为 M12 5 4 本章小结 本章是对制冷机组的设计主要是对压缩机 蒸发器和冷凝器的选配 以及对制冷 剂的选择 28 第 6 章 锁门机构 6 1 车厢门锁 车厢后门锁选用的是盈佳金属制品厂的门锁 B 1 重量为 2 4kg 材料为钢 有质量轻 强 度高 锁止方便等优点 门锁通过螺钉将各个部件安装在车门和门框上 其其结构如图 6 1 所示 图 6 1 门锁结构 6 2 车厢门铰链 车厢们铰链采用盈佳金属制品厂的铰链 A 11 重量为 0 75kg 材料为钢 表面镀锌处 理 本车采用 8 个铰链 每扇门 4 个 以保证车门安装的牢固性 其结构尺寸如图 6 2 所示 29 图 6 2 铰链结构 6 3 本章小结 本章介绍了车厢门锁和铰链的选型与安装 30 第 7 章 整车性能分析 7 1 汽车动力性能分析 7 1 1 基本参数的确定 发动机的输出转矩和输出功率随着发动机的转速变化的二条重要特性曲线 为非 线形曲线 工程实践表明 可用而次三相式来描述汽车发动机的的外特性 即 7 1 cbnaTee 2 式中 发动机输出转矩 N m e 发动机输出转速 r min n a b c 待定系数 有具体的外特性曲线决定 根据外特性数值建立外特性方程式 如果已知发动机的外特性 则可利用拉格朗 日三点插值法求出公式中的三个待定系数的 a b c 在外特性曲线上取三点 即 1eT 及 依拉氏插值三项式有1en2Te3n 231312323121 eeeeeeee nnTnT 将上式展开 按幂次高低合并 即可得三个三个待定系数为 31 23132123121 eeeeee nnTnTnTa 23132123121 eeeeee b 2313 22123121 eeeeee nnTnTnTc 在发动机外特性曲线图未知的情况下 可按经验公式拟合外特性方程式 如缺少 所需发动机的外特性 但从发动机铭牌上可以得到该发动机的最大输出功率 及相emP 应转速和该发动机的最大转矩及相应转速时 可用下列经验公式来描述发动机的外特 性 7 2 22 etpteme nnTT 式中 发动机最大输出转矩 N m emT 发动机最大输出转矩时的转速 r min tn 发动机最大输出功率时的转速 r min p 发动机最大输出功率时的转矩 N m T p empnPT950 由公式 7 1 和公式 7 2 可得 222 pttempteptemnTcbnTa 对台架试验数据用修正系数 进行修正 才能得到发动机的使用外特性 按 GB T21404 2008 标准试验中 0 85 0 91 32 7 1 2 汽车的行驶方程式 汽车在直线行驶时 驱动力和行驶阻力之间的关系式 tfwijFF 7 3 式中 驱动力 tF 滚动阻力 f 空气阻力 w 坡度阻力 iF 加速阻力 j 1 驱动力 的计算t 汽车在地面行驶时受到发动机限制所能产生的驱动力 与发动机输出转矩 的tFeT 关系为 7 4 dgetriTF 0 式中 变速器某一挡的传动比 gi 主减速器传动比 0 传动系统某一挡的机械效率 驱动轮的动力半径 dr 发动机外特性修正系数 2 滚动阻力 的计算fF 汽车的滚动阻力 的计算公式为f 7 5 cosgmaf 式中 冷藏汽车的总质量 a 道路坡度角 33 滚动阻力系数 f 3 坡道阻力 的计算iF 汽车上坡行驶时 整车重力沿坡道的分力为坡道阻力 其计算公式为 7 6 singmai 4 空气阻力 的计算wF 汽车的空气阻力与车速 的平方成反比 即v 7 7 2047 ACDW 式中 空气阻力系数 冷藏汽车可取为 0 5 0 9 迎风面积 m 2 可按 A BH 估算 B 为轮距 H 为整车高度 D 5 加速阻力 的计算jF 加速阻力是汽车加速行驶时所需克服的惯性阻力计算公式为 7 8 jaj 式中 汽车加速度 m s 2 j 汽车整备质量 kg am 传统系统回转质量换算系数 的计算公式为 7 9 2021riIagfaW 式中 车轮的转动惯量 kg m 2 wI 发动机飞轮的转动惯量 kg m 2 f 车轮的滚动半径 m r 进行动力性计算时 若 的值不确定 则可按下述经验公式估算 值 wIf 7 10 21gi 式中 0 03 0 05 低挡时取上限 高档时取下限 21 将式 7 4 7 5 7 6 7 7 7 8 代入式 7 3 得 34 7 11 jmAvCfgmricbna aDadge 202 sinco 因为 7 12 rviage37 0 将式 7 10 代入 7 9 中得 7 13 sinco 212 fCBvAjmaa 式中 gmCribBAraadgDd2012307 4 7 1 3 汽车动力性能计算 1 底盘参数 见表 7 1 表 7 2 表 7 1 汽车参数 名称 符号 数值与单位 发动机最大功率 emP192kw 发动机最大功率时的转速 pn2 300r min 发动机最大转矩 emT1000N m 发动机最大转矩时的转速 t 1 400 r min 车轮动力半径 dr0 5425 m 车轮滚动半径 r 0 5425m 主减速比 oi 4 875 汽车列车迎风面积 DA7 67344 汽车满载列车总质量 am25000kg 通常认为静力半径 动力半径 滚动半径相等 表 7 2 变速器比 35 挡位 1 2 3 4 5 6 7 8gi 11 40 7 94 5 63 4 06 2 81 1 96 1 39 1 00 2 动力性计算需要确定的有关参数 见表 7 3 表 7 4 表 7 3 相关系数的确定 名称 符号 数值 发动机外特性修正系数 0 82 直接挡时传动效率 0 0 89 其他挡时传动效率 0 86 空气阻力系数 DC0 8873of 0 012滚动阻力系数 k 0 表 7 4 旋转质量换算系数 计算结果 挡位 1 2 3 4 5 6 7 8 7 548 4 202 2 635 1 699 1 356 1 145 1 08 8 1 06 0 3 确定发动机外特性曲线的数学方程 根据以上公式可计算出 79 508 1 20256 222pttempteptemnTcbnTa 4 计算各档时的系数 A B C1 C2 和 D 值 见表 7 5 表 7 5 各挡的 A B C1 C2 和 D 值 挡位 A B C1 C2 D 1 1338 385 13774 692 36756 199 245000 19255 61 36 2 397 817 6682 209 25600 370 245000 8892 64 3 161 491 3359 664 18152 404 245000 4595 0 4 60 762 1747 154 13090 366 245000 2349 38 5 20 359 836 935 9060 366 245000 1094 92 6 7 120 407 184 6319 487 245000 511 9 7 2 746 204 790 4481 677 245000 296 54 8 1 255 109 691 3336 701 245000 118 42 5 计算最高车速 当汽车以直接挡行使时有公式 因为 A 0 D 0 求专用汽车的最高车速 为maxv 88km h2 90naxBkCv 因此 满足最高车速要求 6 计算最大爬坡度 maxi 将最低挡 第 挡 的 A B C1 C2 代入下式中 0 2947214CBE 将 E 代入 16 24 20max 1frcsinE 所以得到该车的最大爬坡度 0 2913maxiaxtn 7 计算最大加速度 axj 将各挡的 A D 和 代入 可得到该车在各挡位时的最大加a 2max4 ADj 速度 见表 7 6 maxj 表 7 6 各挡的最大加速度 挡位 1 2 3 4 5 6 7 8 maxj 2s 0 367 0 495 0 496 0 535 0 432 0 321 0 294 0 105 37 7 2 燃油经济性计算 专用汽车的燃油经济性通常用车辆在水平的混凝土或沥青路面上 以经济车速 v 满载行驶的百公里油耗量来评价 百公里油耗 Q 单位 L 100km 可以根据发动机万 有特性来计算 公式为 km h10aUPStPFW 02 189LrbrbQar 由功率平衡方程得 kw 15 2360aDTaAUCfGP km10 7 2LfrbQaTr 式中 P 发动机的有效输出功率 kW 发动机燃油消耗率 192 g kWh eg 传动效率 0 78 T 燃油的重度 柴油可取 7 94 8 13N L 这里取 8 所以 32 795 L 100km Q 故经济性满足设计要求 7 3 整车稳定性分析 行驶稳定是保证汽车安全的一项重要性能指标 因此 设计时要对汽车空载质心 高度和空载侧倾角进行了计算 保证行驶的安全性 7 3 1 空载质心高度的计算 空载时 冷藏车各部件的质量及质心高度见表 7 7 表 7 7 主要部件质量和质心高度 部件名称 质心高度 mm 质量 kg 二类底盘 1 100 7000 38 车厢总成 2300 2000 副车架 1 260 900 其它部件 1100 400 根据表 7 3 各部件的质量和质心高度 可求得冷藏车车质心高度为 1145 05mm 4092700631 h 7 3 2 空载侧倾角的计算 厢式车空载的侧倾角 是评价整车稳定性的重要参数 如图 7 1 所示 图 7 1 厢式车侧倾角 冷藏车空载侧倾角 的计算公式为 arctn 2Bh 式中 B 车轮外侧倾翻点宽度 为 1847mm h 厢式车质心高度 为 1145 05mm 则 38 9 05 14287arctn 空载侧倾角 应大于等于 故设计满足侧向稳定性条件 3 7 4 本章小结 本章对设计的冷藏汽车的整体进行简单的分析 对动力性 经济型 稳定性进行 了计算 在保证满足设计要求的基础上也符合原有底盘的性能参数 本章的计算进一 步验证了 底盘选型和车厢设计的合理性 其主要性能均满足要求 至此本设计基本 完成 39 结 论 本毕业设计是改装设计一款总质量 25 吨的冷藏汽车 在整个设计过程中 根据 专用车小批量生产的特性 遵循尽量缩短生产周期的原则 力求精简结构 降低成本 市场实用性较好 在部件的选择上基本上都使用标准件或市场上可采购到得部件 设 计主要内容包括以下几个部分 1 总布置方案在确定时 在不同的取力方式 车厢种类等方面做了系统的分析对 比 根据其特点做了最终的决定 2 对二类汽车底盘中各项数据进行归纳总结 以及对其性能特点分析和对比 3 车厢设计 车厢的骨架设计到蒙皮的选择 隔热材料的选择 密封性能的保 证 主辅骨架的选择到连接方式的确定 车厢设计作为本次设计的核心内容之一 基 本做到结构合理 选材恰当 连接稳定 4 制冷系统的选型 制冷系统是冷藏汽车的一个重要的方面 选择了开利公司 生产的蒸发器和冷凝器 以达到保证制冷可靠的要求 5 取力的设计 采用蒸汽压缩机从发动机取力 保证了制冷系统稳定的工作 6 整车性能分析 从动力性 经济型 稳定性以及轴荷的重新分配校核 再 次确认本次设计相关设计选型部分合理 由于时间紧迫及设计人员水平有限 本次设计还存在许多不足 若以后有机会进 行设计改型 定将弥补遗憾 40 参考文献 1 徐达 陆锦荣 专用汽车工作装置原理与设计计算 M 北京 北京理工大学出 版社 1998 1 2 王世良 机械制冷冷藏集装箱与运输 M 北京 人民交通出版社 2005 8 3 郑殿旺 华学超 专用汽车结构与维修 M 上海 上海科学技术出版社 1997 4 4 刘惟信 汽车设计 M 北京 清华大学出版社 2001 7 5 卜啸华 制冷与空调技术问答 M 北京 冶金工业出版社 机械工业出版社 2000 1 6 Erich Hoepke 著 朱思洪 缪小红译 载货汽车技术 M 北京 机械工业出版社 2009 8 7 陈家瑞 汽车构造 M 北京 机械工程出版社 2004 8 8 冯晋祥 王慧君 专用汽车构造与维修 M 山东 山东科学技术出版社 1996 7 9 马兰 机械制图 M 北京 机械工业出版社 2006 5 10 卞学良 专用汽车结构与设计 M 北京 机械工业出版社 2007 7 11 冯晋祥 专用汽车设计 M 北京 人民交通出版社 2007 1 12 乔维高 专用汽车结构与设计 M 北京 北京大学出版社 2010 9 13 徐灏 机械设计手册 M 北京 机械工业出版社 1991 9 14 韩林 我国冷藏保温车产业现状和市场分析 J 商用汽车 2004 8 15 张国生 冷藏保温运输技术与装备研究 J 中国储运 2009 8 16 韩林 冷藏保温车 专用厢板市场及技术分析 J 商用汽车 2008 1 17 刘枫 厢式货车冷藏保温厢体的改装设计 J 物流科技 2008 31 18 孟帆 李东 冷藏保温车厢体常见的损伤及维修 J 专用汽车 2002 1 41 19 Schrader H Deutsche Lastwagen Klassifer Motorbuch Verlag Stuttart 1997 20 Zomotor A Fahrwerktechnik Fahrverhalten Vogel Buchverlag 2 Auflage 1991 致 谢 本次设计是在齐晓杰老师的悉心指导下进行并最终完成的 在做毕业设计的这一 段时光里 最早拿到设计题目的时候 对冷藏车的改装设计只停留在专用车课程上学到 的那么一点点的认识 齐老师帮助我查找到相关资料 等到阅读完这些以后自己对本次 的设计内容才有了初步的认识和了解 在接下来进行整体设计的阶段 老师时时提醒 并 指导我一步步的深入设计 在我遇到不会的知识的时候老师总是耐心的给我分析 帮助 我解决一个又一个的困难 让我能够对自己做的课题有更深层的理解 再次谢谢齐老 师的细心指导和管教 其次 也要感谢同组的其他同学对我的帮助 当别的同学遇到困难 并且解决以后 总是能分享自己的经验 使得我在遇到相同问题的时候能够迅速的反应 并且顺利的解决 提高了效率 减少了错误的产生 受益良多 小组里的同学在齐老师的教 导下齐心协力 形成了互相帮助的良好氛围 最后我要再次感谢齐晓杰老师给我的极大的帮助 齐老师渊博的学识和严谨的治 学态度让我终身受益 42 附 录 Refrigerated vehicle structure and market potential With the improvement of living standards of society lifestyle changes people need more and more frozen food fresh food milk flowers and large scale food processing enterprises Cold chain logistics has become a buzzword transport industry as low temperature cold chain logistics is an important part of the key equipment refrigerated trucks to ensure that perishable fresh food safety during transport of the key So refrigerated cars and trucks compared to what ordinary special about it Today small give us a brief introduction it Refrigerated trucks from the construction point of view can generally be divided into the chassis envelope insulation refrigeration units of three parts Chassis To be on the highway the car chassis as the basis nature is an essential part Overall refrigerated trucks and trailers are mainly two forms of cycling mainly to see the need and demand for tonnage of cargo loaded selection In the city or county general short distance between the loading of the goods less delivery more choice in light truck chassis and engaged in long distance transport of general traffic is also large heavy trucks will be used in or use the form of semi trailer refrigerated trucks Select the chassis needs atte
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