一种易燃液体罐式运输车罐体的设计

殷大根，李鸿，苟海成，冯鹏

（陕汽淮南专用汽车有限公司，安徽 淮南 232000）

1 绪论

随着细分行业的发展，运输行业对专用车的要求越来越细，易燃液体罐式运输车是危险品运输汽车的一种，专门用来汽油、柴油等易燃液体的运输，介于危险品运输市场的特殊性，易燃液体运输车对车辆的安全性、可靠性等各方面性能都有严格的要求。罐体是罐车的核心部件，为确保罐式车在运输过程中的安全，在罐车设计中需要根据运输介质对罐体装载容积、外形尺寸、罐体截进行确定，同时对设计压力进行计算校核，最后对确定的罐体的进行强度校核[1-3]。

1.1 罐体设计的条件确定

（1）选用陕汽三轴二类底盘，型号为 SX5256GYYM J469，驱动形式6×2，最大总质量为25000，底盘的整备质量为7150kg，双前轴最大载荷7500kg+7500kg，后轴最大载荷11500kg可利用长度7400mm，轴距1800mm+4600mm。

（2）根据市场调研需求，确定该车辆运输介质为汽油。汽油的物化特性如下：易燃（在空气中爆炸极限1.3%-6.0%）、熔点＜-60℃，沸点70℃-200℃、饱和蒸汽压：0.00732MPa（50℃时）、密度：0.7×10³kg/m3

（3）根据市场调研情况，确定罐体材质都选择为 304不锈钢（国际牌号06Cr19Ni10）（抗拉强度极限值屈服强度，断后延伸率，50℃时的许用应力

1.2 罐体容积的设计计算及其截面确定

根据底盘车架的可利用长度，罐体长度设计为7400mm，经与同类型罐体的比较，并根据经验初步测算，可计算出罐体总质量约为m1=4050kg。

额定载质量：

根据汽车新产品鉴定试验技术工作组【080222-1】号通知的要求[4]

式中：

V1——是罐体外形理论计算容积

V2——是有效容积

由以上公式带入V（额定载容积），可得出：

根据底盘可利用长度，初步设计罐体外形如图 1所示：

图1 罐体外形示意图

根据外形示意图计算容积为：

通过CAD模拟设计得出截面如图 2所示：

图2 罐体截面图

1.3 罐体设计压力和计算压力确定

根据 GB 18564.1—2006中对罐体设计压力和计算压力选取的规定：

（1）罐体的设计压力取下列工况的较大值：

a）设计温度时应考虑介质的封罐压力和饱和蒸汽压之和；

b）充装、卸料时的操作压力。

（2）罐体的计算压力应取下列情况的最大值：

a）设计温度时介质的饱和蒸汽压与封罐压力，其等效压力应不小于0.035MPa；

b）盛装50℃时饱和蒸汽压不超过0.01MPa的介质，其计算压力应按下列原则确定：

——采用重力卸料的，应取罐体底部装运介质的1.8倍静态压力或两倍静态水 压力的较大值；

——采用压力充装或压力卸料的，应取充装压力或卸料压力较大值的1.5倍。

d）附录 A中罐体设计代码第二部分已给定最小计算压力的数值时，其计算压力应下列原则确定：

对装运 50℃时饱和蒸汽压超过 0.011MPa，但不高于0.075MPa的介质，计算压力应取充装或卸料压力大值的1.31倍，且取其与0.15MPa的较大值；

对装运 50℃时饱和蒸汽压大于 0.0751MPa-，但不低于0.1MPa的介质，计算压力应取充装或卸料压力较大值的1.31倍，且取其与0.41MPa的较大值。

（1）罐体设计压力的确定计算如下

P—卸料时工作压力

根据 GB 18564.1-2006中5.4.17.2中规定罐体设计压力不低于0.036MPa；

综上所述，即设计压力为：

（2）罐体计算压力的确定计算如下：

P3--载荷产生的等效压力之和

1.4 罐体厚度选择计算及其强度校核计算

（1）罐体设计计算温度确定

根据GB 18564.1—2006中5.4.5，设计温度选取50℃。

（2）当量直径的确定：为了方便计算把不规则的罐体截面积转换成等面积的圆形时的圆的直径。

（3）罐体材质：筒体与封头的材质都选择为304不锈钢（国际牌号06Cr19Ni10）（抗拉强度极限值，屈服强度，断后延伸率，50℃时的许用应力

（4）焊接接头系数：焊接接头系数是指对接焊接接头区域的强度与母材强度的比值。用来反映由于焊接缺陷、焊接材料和焊接残余应力等因素导致的焊接接头强度被降低的程度，是综合反映焊接接头力学性能的一种方式（取φ=0.85）。

（5）罐体厚度计算如下：

表1 罐体厚度计算

表中：C1——腐蚀欲量（取0.3mm）

C20——筒体加工减薄量（取0mm）

C2——封头加工减薄量（取0.3mm）

C3——钢材负偏差（取0.3mm）

结论：罐体采用304不锈钢T4的材料制作，符合强度要求。

（6）开孔补强计算

（7）罐体组合截面模量校核

按照空心圆柱体截面模量的计算方法，罐体的截面模量为：

根据国标 GB 18564.1—2006中规定罐体的组合截面模量不低于104mm3，在本罐体的截面设计模型的计算中没有考虑车架、防波板、罐体外部支撑等辅助支撑对罐体的加强作用，因此组合截面模量远高于2.68×107mm3，因此满足国家设计标准要求。

1.5 本章小结

本章根据第二章选定的二类底盘基本数据及其市场调研需求，对罐体的容积和外形尺寸进行了计算，得出罐体设计截面的 S=3.336m2，并对罐体截面进行确定，通过对罐体设计压力计算理论设计压力 P=0.036MPa，再结合罐体实际计算罐体实际压力得出，实际压力大于理论设计压力P=0.036MPa，可满足压力要求；同时结合罐体当量直径、罐体材质、焊接接头系数、罐体厚度、开孔补强以及罐体组合截面模量校核几个方面对罐体强度进行分析均可满足设计要求。