淺析水罐車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

陳晶

摘 要：本文從水罐車的整體設(shè)計(jì)出發(fā)，介紹了各罐體及水罐車主要附件的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，為水罐車的設(shè)計(jì)提供理論參考。

關(guān)鍵詞：水罐車；結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)

水罐車的整體結(jié)構(gòu)為封閉式，一般在其頂部設(shè)置有人孔、進(jìn)液口、安全閥以及通風(fēng)閥等附件。罐車下部還應(yīng)設(shè)置有排液口和各種管路及閥門等，以滿足用戶的使用要求。為了保障車輛的運(yùn)輸安全，特別是防止發(fā)生碰撞或者側(cè)翻等事故后導(dǎo)致各部件的損傷，進(jìn)而發(fā)生罐體介質(zhì)的泄露，在設(shè)置和安裝附件時(shí)，必須保證罐頂各附件的安裝位置要高于罐體頂部，那么在安裝的同時(shí)還應(yīng)配置防護(hù)附件。這樣在發(fā)生側(cè)翻事故時(shí)，罐體才不會(huì)被撞壞。同時(shí)，這些附加的防護(hù)配件必須具備較高的強(qiáng)度和剛度，才能保證罐體的運(yùn)輸安全（一般來說能夠承受兩倍的罐車在滿載時(shí)的總重即可滿足強(qiáng)度的要求）。

1 筒體

筒體是一個(gè)水罐車最主要的部分。它的制作工藝主要是使用卷板機(jī)進(jìn)行卷制。它的直徑根據(jù)水罐車的容積變化而變化，容積越大其直徑也越大。但必須避免為了節(jié)約材料而一味增加罐體的直徑。直徑太大會(huì)導(dǎo)致罐體重心的增高，為水罐車的整體運(yùn)行平穩(wěn)性帶來影響。所以為了保證水罐車的安全運(yùn)輸性能，應(yīng)該適當(dāng)減小罐車的重心高度（通常我們選擇重心高度同水罐車的輪胎接地外寬的比值<0.9）。一般在進(jìn)行水罐車的設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)先選擇好罐體的截面形狀，這個(gè)的選擇的依據(jù)為罐體的重心高度和空間利用率這兩個(gè)方面。最為常用的截面形狀為橢圓形和圓形，其余的還有菱形、橢方形、矩形等。一般運(yùn)輸特殊介質(zhì)的液體時(shí)，最好選擇圓形和橢圓形。這是因?yàn)樗捃囋谶\(yùn)行中，車體帶來的振動(dòng)會(huì)沿著罐體表面?zhèn)鞑ィ瑘A形和橢圓形的罐體能夠更好地讓作用力均勻地分布筒體表面，水罐就不會(huì)因?yàn)榘l(fā)生應(yīng)力集中而造成損害。有棱角的橢方形或矩形罐體很容易把罐體運(yùn)動(dòng)中的振動(dòng)沖擊變?yōu)閼?yīng)力，集中在其棱角部位而逐漸侵害罐體造成安全隱患，隨著時(shí)間的推移很容易帶來水罐的破壞。

2 隔板

在考慮水罐車的罐體裝載量時(shí)，必須要為液體膨脹流出一定的余量（一般為3-10%即可）。這是為了不讓罐體承受液體受熱膨脹而產(chǎn)生的作用力，保證罐體運(yùn)輸安全性。水罐車在運(yùn)動(dòng)中，總會(huì)在各種因素的作用下導(dǎo)致罐體內(nèi)介質(zhì)的晃動(dòng)。如果罐體空余量越大，這種沖擊也越大，帶來的動(dòng)能也隨之增加。也就是說水罐車的重心會(huì)在這種運(yùn)動(dòng)中不停的發(fā)生改變，那么水罐車的各軸荷也會(huì)不斷改變，這給水罐車的運(yùn)行安全性能帶來了一定影響。隔板的設(shè)置很好地解決了這個(gè)問題。隔板的設(shè)置數(shù)量可以按照罐體的容積進(jìn)行適當(dāng)增加。隔板可以把罐體分割成多個(gè)小的空間，可以橫向、縱向或水平安裝。材料可以選取同筒體一致，但是其厚度不能低于筒體的二分之一。為了減少?zèng)_擊，還可以在隔板表面進(jìn)行開孔。開孔后的隔板，要注意其各隔板的重心不要布置在一條線上。如果各隔板的重心在一條線上，會(huì)削弱隔板對(duì)罐內(nèi)液體的防沖擊作用。

3 封頭結(jié)構(gòu)

水罐車的整體結(jié)構(gòu)是由筒體與前后兩個(gè)封頭共同構(gòu)成的。這種封頭一般是經(jīng)過壓制或者旋邊機(jī)旋制的，在進(jìn)行加工的過程中封頭的折邊處會(huì)變薄，強(qiáng)度也相應(yīng)會(huì)降低。

為了讓加工后的封頭強(qiáng)度滿足水罐車的整體需要，通常我們選擇封頭的厚度要大于或等于筒體厚度的辦法來保證封頭強(qiáng)度。封頭的常見形式有錐形封頭、橢圓形封頭、圓形封頭、蝶形封頭以及平板型封頭。根據(jù)水罐車的性能要求，可以選擇不同的封頭，其中最為常用的是橢圓形封頭和蝶形封頭，它們以其受力均勻，重量輕的優(yōu)點(diǎn)著稱，在罐車的設(shè)計(jì)中使用的較多。

4 防波板

防波板也是水罐設(shè)計(jì)的重要部分，其作用也是很明顯的。特別是罐內(nèi)的液體粘度小，同時(shí)其液體充裝量為罐體總?cè)莘e的五分之一到五分之四之間時(shí)，罐體的內(nèi)部必須加裝防波板。隔板可以減少罐內(nèi)液體的沖擊力，防波板的安裝不但可以進(jìn)一步減少這種沖擊作用，還能增加罐體的整體強(qiáng)度。防波板的安裝有兩種方式，分別為縱向安裝和橫向安裝。縱向防波板的安裝是沿著罐體的縱軸線方向進(jìn)行的，它的作用就是為了防止液體在罐內(nèi)的左右沖擊。橫向防波板的安裝是沿著罐體的運(yùn)動(dòng)方向垂直布置的，它的作用就是為了防止液體在罐內(nèi)的前后沖擊。為了更好地發(fā)揮其作用，相鄰的防波板圍成的空間容積不得大于7.5m3，同時(shí)間距不得大于1.75m。同時(shí)防波板可以做成可拆卸的型式，也可以同筒體焊接在一起。

5 其它設(shè)計(jì)要點(diǎn)

針對(duì)水罐車的罐體設(shè)計(jì)，除了要滿足以上幾個(gè)附件的設(shè)計(jì)要求外，還應(yīng)遵守以下原則：一是罐體的截面形狀如果不是圓形的，同時(shí)罐體的材質(zhì)為普通鋼材，那么其當(dāng)量直徑（當(dāng)量直徑指的是除去圓形截面的罐體，一般采取和它有著同樣截面積的圓形罐體的直徑進(jìn)行轉(zhuǎn)換計(jì)算，這個(gè)計(jì)算出來的數(shù)值被稱為當(dāng)量直徑）不超過1.8m時(shí)，其罐體的厚度就不得小于3mm。如果當(dāng)量直徑大于1.8m，那么其罐體的厚度就不得小于4mm。二是選取圓形作為罐體的截面形狀，其罐壁厚度不能小于3mm。

6 結(jié)論

水罐車隨著應(yīng)用的廣泛，其設(shè)計(jì)、制造也開始得到了很多重視。本文對(duì)于罐體各部分設(shè)計(jì)要點(diǎn)的總結(jié)，給水罐車設(shè)計(jì)提供了參考。認(rèn)真細(xì)致地研究這些設(shè)計(jì)要點(diǎn)，才能制作出性能優(yōu)良的水罐車，為國家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)更好地服務(wù)，發(fā)揮出水罐車的積極作用。

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