冷藏车设计本科论文.doc

第1章 绪 论
1.1 我国冷藏车的生产发展现状
目前中国的肉类食品厂有2500多家，年产量1000多万吨，年产肉类5600万吨；速冻食品厂2000多家，年产量超过850万吨；冷饮企业1000多家，年产量1000多万吨；乳品企业1500多家，年产量800万吨；此外还有每年4120万吨的水产品。上述易腐食品的消费逐年增长，乳品企业每年以30%的速度增长，水果、蔬菜销量更大。这些总量超过亿万吨的食品都属于易腐食品，都需要冷藏运输中国高等级公路（含高速公路和一、二级公路）目前已达20.73万公里，等级公路（含三、四级公路）131.59万公里，等级外的还有36.2万公里，公路的密度为17.5公里/百平方公里，其中高速公路已达1.95万公里，列美国之后成为世界第二。到“十五”期末，高速公路的通车里程将达2.2万公里左右，全国南北、东西全部被三纵三横的高速公路贯通。
中国政府有关部门提出的专用汽车五年和十年的发展纲要中要求：“冷藏保鲜货物逐步实现专业化、规范化、现代化，引导道路货运发展第三方服务。”据有关资料，到2005年中国专用汽车保有量将达到275万辆，每年需求量34万辆，原有专用车更新量12万辆，总的需求每年以10%的速度递增，高于普通货车的增长速度。随着中国加入WTO、北京申奥、上海申博的成功，冷藏保温汽车面临历史上难得的发展机遇，政府为了促进冷藏运输的发展，成立了中国冷冻和冷藏食品专业学会，各地相应成立了“冷链办公室”，创办了“三绿工程”，规划了“绿色通道”，各大城市都有菜篮子工程办公室和食品快餐配运中心，有些城市对运输奶类制品、生熟制品的冷藏保温运输车发放了专用的通行证。这些都有利于冷藏保温汽车的发展，从而带动这个行业迅速达到发达国家的水平。
80年代我国生产冷藏汽车（含保温汽车）的生产厂家（包括专业的和兼业的）约十来家，1990年达20多家，1995年增至50多家，2000年达到73家，遍布全国23个省市自治区。这些企业均以生产汽车空调机为主，兼生产冷藏车用制冷机组，产品技术基本上能满足使用要求，但由于产量小，生产规模小，其技术性能。特别是可靠性很难与美国“热王”、开利机组竞争，为我国冷藏车配套的仍居少数。制冷装置是制约我国冷藏车发展的重要因素。
国外冷藏保温汽车发展的现状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央，比较闻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
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”。、
1.2冷藏车在社会经济中显著的作用。
改革开放以后，我国公路冷藏运输的结构也从计划模式向市场模式过渡。⑴原来主要由商业、食品进出口、水产等系统的冷库车队按主管部门调拨和分配计划进行运输，转为自主经营的冷库车队按市场需求进行运输。随着肉、鱼、禽、蛋类食品供大于求，计划供应取消，中长途调拨运输的比例减少，短途分配性运输比例大增；⑵随着我国公路建设的快速发展，公路冷藏运输与铁路、水路相比，其比例不断提高，90年代已占20%，现在已近30%；⑶运输的易腐货物也从原来的冷冻肉、禽、水产占绝大多数，发展到新鲜的肉、禽、水产占相当比例，还有水果、蔬菜、乳制品、冷饮、保健食品等保鲜食品也需用冷藏、保温、保鲜汽车运输；⑷车辆吨位结构发生变化，原来重、中、轻（微）分别占10%、70%、20%，现在则分别占10%、40%、50%；⑸随着对冷藏运输质量要求的提高，冷藏汽车和保鲜汽车的占有率从10%提高到40%。冷藏汽车的用户也从计划经济时的商业、食品进出口、水产部门发展到大型食品商场和菜场，大型连锁超市，食品、乳制品和冷饮生产企业等，还出现了专业从事公路冷藏运输的现代物流企业。随着市场领域的拓展，我国冷藏汽车的保有量也较快增长：1980年约3500辆，1985年约6000辆，1990年约10000辆，1995年约15000辆，至今约25000辆。每年的销售量达4000多辆
1.3 冷藏车设计的特点
冷藏车设计常选用定型的基本型汽车底盘进行设计。设计中要首先了解商用车产品的生产情况、底盘规格、供货渠道、销售价格及相关资料等。然后根据所设计的专用车的特殊功能和性能指标要求，在功率匹配、动力输出、传动方式、外形尺寸、轴载质量、成本等方面进行分析比较，优选出一种基本型汽车底盘作为专用车设计时使用的底盘。
冷藏车设计的主要工作是总体布置和专用工作装置的匹配。既要保证专用功能满足其性能要求，又要尽量不影响汽车底盘的基本性能。在必要时，可适当降低汽车底盘的某些性能指标，以满足实现某些专用车工作装置性能的要求，但是必须保证安全。
冷藏车的制冷方式有固体制冷、液化气体制冷、冷板制冷和机械制冷。在给定的底盘上，通过比较各种制冷方式的优缺点，选择合适的制冷方式。根据制冷在选定制冷方式后，通过比较冷藏车的布置型式，在给定底盘上选择最优的布置型式，最大的发挥汽车的专用功能。同时，还要选择将车厢和底盘进行固定连接，对底盘做适当的改动，以和整车协调。在冷藏车的设计过程中，各个细节的设计要多参考同类车型的设计型式，对各设计型式进行具体的了解，比较分析他们的优缺点，以选择最合适的方案或参照他们的结构型式重新设计合理的结构。比较分析他们的优缺点，以选择最合适的方案或参照他们的结构型式重新设对整车进行动力性、通过性等计算和校核，以确定汽车达到设计要求。

第2章 冷板式冷藏车结构简介

随着城市的发展，人们对保鲜保质的食物的要求越来越高，从而对冷藏车的性能要求也越来越高。冷板式冷藏车应运而生，它满足在城市之中或城乡之间的小批量、快速、保鲜保质的运输同时成本也比较低。
冷板式冷藏车是利用冷板蓄冷在运输前将冷板中的蓄冷剂冻结蓄冷，在运输过程中，冷板红的蓄冷剂融化而不断吸收热量制冷，是车厢内的温度保持在适温范围内。
冷板式冷藏车的特点结构简单、使用方便、易于操作维修，投资和运营费用低，运输时没有噪音和污染，适用于中短途运输。
2.1 总体布置的原则
（1）质心高应满足GB7258—87的规定，车厢在静态空载条件下，侧倾稳定角不能小于35。
（2）改装后最大总质量不应超过原车型的允许最大总质量，轴载质量不应超过原车型最大轴载质量的3%。
（3）厢体应有足够的内部高度和宽度，以便装卸作业及集装容器的运输。在原二类底盘的基础上，决定厢体长度的主要因素是前后轴荷分配，为了不改变原底盘性能，厢体长度应以接近原车厢长度为宜；决定厢体宽度的主要因素是底盘轮距、使用要求及法规限宽；决定厢体高度的主要因素是改装后的质心高度（该高度直接影响汽车的翻倾稳定性）和法规限高。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。
目前，国内冷板式冷藏车车厢外形基本上仍是直角长方形。这种外形的优点是工艺简单，生产方便等，但是随着汽车平均车速的不断提高，这种外形已愈来愈不适应现代高速运输的要求。因此，车厢造型除了满足工艺要求，美观大方等以外，还应在不断降低车厢外轮廓的空气阻力系数方面给予重视。
2.2 车厢与底盘的连接方式
车厢与底盘的连接实际上就是将车厢底架纵梁紧固在副车架的纵梁上。一般同时采用角铁连接与传统的U型螺栓连接，以提高连接的可靠性。角铁连接如图2.1所示。为避免出现装配后连接而产生间隙（图2-1（c）），紧固前，上下角铁之间应有合适的间隙（图2-1（a））；紧固后保证连接面紧密贴合（图2-1（b））。
如果不加注意，将会导致应力集中，影响车厢的使用寿命。

（a）紧固前 （b）紧固后 （c）没有留间隙时的情况
图2-1车厢底架与汽车纵梁连接角铁及装配
通常，连接用U型螺栓的直径D≥16mm，螺栓安装间距以1000～1500mm为宜，U型螺栓的长度应在设计时根据底盘纵梁、车厢纵梁和中间缓冲垫三者高度之和确定。为了，连接牢固与改善受力情况，一般应在连接部位的底盘纵梁和车厢纵梁槽钢开口内加撑衬木，在靠近消声器处因温度较高，为安全起见，应该撑钢板，如图2-2所示。

（a）内加撑衬木 （b）内加撑钢板
图2-2连接用衬板形式与安装
2.3 制冷装置形式的选择
根据冷板制冷装置可分为独立式和非独立式两种。
(1) 独立式冷板制冷装置
独立式冷板制冷冷藏车，在车厢内除装有冷板外，还装有对冷板充冷的制冷机。制冷机的外接电源接线箱布置在底盘车架纵梁上方。独立式冷板制冷装置不需要外界的制冷设备，仅需使用地面上的电源就可以将冷板内的蓄冷剂冻结充冷。
(2) 非独立式冷板制冷装置
非独立式冷板制冷冷藏车，冷板在车厢内一般竖直放置，车内没有制冷机组，它需要依赖地面上的制冷设备向冷板充冷。而冷板在车厢内的布置形式与所需的冷板的数量有关，如需要一块冷板，则采用前置式；如需二块或四块，则采用侧置式；如需三块或五块，则采用前、侧置，但顶置式冷板会提高整车的质心高度，故很少采用。
冷板式冷藏车是厢式货车的一种，厢式货车一般是在二类货车底盘的基础上，安装一个独立封闭的车厢而成。
2.4 隔热车厢分类
冷板式冷藏车的隔热车厢的结构形式分为整体结构和分片拼装结构。
(1) 整体结构隔热车厢
该车厢是在一般车厢基础发展而成的传统结构，在骨架交汇处，一般焊接加强板，以增加整体强度和刚度。
这种结构形式先以整体骨架形式制成车厢，预留隔热层空间，然后整体注入硬聚氨酯泡沫材料。其最大优点是具有完整的隔热层，车厢的隔热，密封性能好，缺点是硬聚氨酯泡沫材料注入不均匀，导致隔热性不均。
(2) 分片拼装结构
分片拼装隔热车厢的结构特点是：将六大组成部分（顶板、底板、左右侧壁、前壁、后壁）和门分别采用聚氨酯或聚乙烯泡沫材料制成各自独立的厢壁隔热层，然后利用合适的连接方式（如铆接、粘接、螺纹连接或嵌合连接加铆接），将各片拼装完整的车厢。
2.5 断热桥结构形式的选择
由低热阻材料相连的车厢内外壁所构成的热流区称为“热桥”。尽管热桥面积只占车厢面积的2%—5%，但对车厢总传热系数的影响却很大。
设计断然桥的目的就是阻断热桥，排除出现内外蒙皮直接与金属零件相连。为此，将骨架分为两类，即以承载为目的的主骨架和以断热为目的的辅助骨架。断热桥结构分为（1）分片拼装活隔热车型断热桥，采用金属骨架与蒙皮连接， 而在两边的金属骨架之间用辅助骨架相连。（2）整体骨架式的隔热车厢断热桥，采用主骨架与外蒙皮相连，辅助骨架与内蒙皮相连接，为了提高车厢隔热壁的强度，防止货物撞坏内蒙皮，通常在内表面上固接一层厚5～15mm的胶合板。（3）复合板隔热车厢断热桥，其主、辅骨架分别于内、外蒙皮相连接，连接的方式是采用低泡聚氨酯胶粘。
2.6 车厢门形式的选择
隔热车厢门在装卸作业时，是冷藏货物的进出通道，而在运输途中它又是厢壁的一部分。因此，车厢门应满足以下要求：开启自如、装卸方便、关闭可靠、密封良好，具有适度的强度、刚度和预期的使用寿命，此外，车厢门开启度还应符合交通法规。
车厢门结构形式很多，可以从不同角度进行分类。按其安装位置分为后门、侧门或顶门；按厢门开启角度分为90°小开门、180°中开门、270°打开门；按开启的车厢门数分为单门式、双门式；按厢门开启方式分为铰链式、折叠式、卷帘式、拉移式和反冲式。还有由几种不同形式的车门组合而成的复合式车厢门。
2.7 本章小结
本章从总体上，介绍了冷板式冷藏车的车厢与副车架的连接方式、制冷分类、隔热车厢的分类和结构特点、断热桥的基本结构类型和车厢门的形式。还有冷板式冷藏车的功能和性能，还有相关的设计时应注意的事项。

第3章 二类底盘的选用与副车架设计
专用汽车是在基本车型上装置专用设备，使其具有专用功能，用于承担专门运输任务或专项作业的汽车。因此汽车底盘的性能就决定了专用汽车的基本性能，对专用功能的发挥有较的大影响。
根据任务书的设计要求，我粗选凯马货车底盘作为我设计的二类底盘。
表3-1 二类底盘主要参数
车型
KMC1041D3
底盘型号及类别ID
KMC1041D3,二类, 1240265
车型主要特征
平头单排驾驶室、动力转向器
空载整备质量(kg)
2085
驾驶室准乘人数
3
整车外形尺寸(mm)
5860*1880*2300
轴距(mm)
3100
前悬/后悬(mm)
1140/1640
轮胎规格
7.00-16,7.50-16
额定载质量(kg)
1230
轮距（前/后）（mm）
1385/1380
钢板弹簧刚度前
1972±143.5N/mm
钢板弹簧刚度后
4856±392N/mm
总质量(轴荷)（kg）
4495(1660/2835)
载质量利用系数
0.87
接近角/离去角°
19/23
最高车速(km/h)
92
后轮胎最外尺寸（mm）
1880
车架外宽（mm）
861
车架可用长度（mm）
4402
质心位置（距前轴中心）（mm）
1880
重心高度（mm）
880

3.1 主车架的设计
主车架是汽车底盘上各总成及专用工作装置安装的基础，改造时受到的影响最大，因此，要特别引起注意。
主车架是受载荷很大的部件，除承受整车静载荷外，还要受到车辆行驶时的动载荷，为了保持主车架的强度和刚度，原则上不允许在主车架纵梁上钻孔和焊接，应尽量使用车架上原有的孔。
如果安装专用设计或其它附件，不得不在车架上钻孔或焊接时，应避免在高应力区钻孔或焊接。主车架纵梁的高应力区在轴距之间纵梁的下翼面和后悬的上翼面处。因此这些部位纵梁应力较大，钻孔容易产生应力集中对于主车架纵梁高应力区以外的其余地方需要钻孔或焊接时，应注意以下事项：
(1)尽量减少孔径，增加孔间距离，对钻孔的位置和孔径规范，应满足孔间距>50mm，孔直径<11mm；
(2)在纵梁翼面高应力区外的其它部位钻孔，只能在中心处钻一个孔；
(3)在纵梁的边、角区域亦禁止钻孔或焊接，距边角25mm处的范围内不准钻孔，距边角20mm处的范围内不住焊接。
3.2 副车架的设计
在专用汽车设计时，为了改善主车架的承载情况，避免集中载荷，同时也为了不破坏主车架的结构，一般多采用副车架过度。
在增加副车架的同时，为了避免由于副车架刚度的急剧变化而引起主车架上的应力集中，所以对副车架的形状、安装位置及主车架的连接方式都有一定的要求。
3.2.1 副车架的结构尺寸
专用汽车副车架的截面形状一般和主车架纵梁的截面形状相同，多采用槽形结构，其截面尺寸取决于专用车的种类及其承受载荷的大小。

A：高度 B：宽度 C：厚度
图3-1槽形副车架

表3.2 副车架尺寸

副车架纵梁
副车架横梁
A(mm)
130
125
B(mm)
80
55
C(mm)
6
6
3.2.2 副车架的前端形状及安装位置
为了避免由于副车架截面高度尺寸的突然变化而引起主车架纵梁的应力集中，副车架的前端形状应采用逐步过度的方式。而一般的过度方式有三种（a）U形、（b）角形、（c）L形。

（a）U形 （b）角形 （c）L形
H：副车架高度 l：开槽长度 h：开槽高度 a：开槽角度 l0：小开槽长度 h0：小开槽高度
图3-2 副车架的三种前端形状
对于这三种不同形状的副车架前端，在其与主车架纵梁相接触的翼面上都加工有局部斜面，其尺寸如图 3-2（c）所示：h0=1mm ；l0=15～20mm。
如果加工上述形状困难时，可以采用如图3-3所示的副车架前端简易形状，此时斜的尺寸较大。
对于钢质副车架：h0=5～7mm；l0=200～300mm
对于硬木质副车架：h0=5～10mm；l0=H
副车架在汽车底盘上布置时，其前端应尽量可能地往驾驶室后围靠近。
如图3-4所示，副车架相对于汽车底盘的安装位置，在满足轴荷分配的前提下，其中A不宜过大，；B为副车架的前端离主车架拱形横梁的距离，一般在100mm之内；C为固定副车架的前面第一个U形螺栓距拱形横梁的距离，一般控制在500～800mm的范围内。

图3-3 副车架前端建议形状
图3-4 副车架的安装位置

3.2.3 副车架与主车架的连接方式
副车架与主车架的连接常采用如下几种形式：
(1) 止推连接板
图3-4为专用车采用止推连接板的结构形状及其安装方式。连接板上断通过焊接与副车架固定，而下端则利用螺栓与主车架纵梁腹板想连接。止推板的优点在于可以承受较大的水平载荷。相邻两个止推连接板之间的距离在500～1000mm范围内。

1-副车架；2-止推连接板；3-主车架纵梁
图3-5 止推连接板的结构

1-上托架；2-下托架；3-螺栓
图3-6连接支架的结构
(2) 连接支架
连接支架由相互独立的上、下托架组成，上、下托架均通过螺栓分别与副车架和主车架纵梁的腹板相固定，然后再用螺栓将上、下托架相连接，见图3-6所示。由于上、下托架之间有间隙，因此连接支架所能承受的水平载荷较小，所以连接支架应和止推连接板配合使用。一般布置是在后悬架前支座前用连接支架连接，在后悬架支座后用止推连接板连接。
(3) U型夹紧螺栓
当选用其他连接装置有困难时，可采用U型夹紧螺栓，但在车架受扭转载荷最大的范围内不允许采用U型螺栓。当采用U型螺栓固定时，为防止主车架纵梁翼面变形，应在其内侧衬以木块，但在消音器附近，必须使用角铁等作内衬。
3.3取力器的选型
各类专用汽车的专用工作装置主要由汽车发动机提供动力源。取力器就是汽车的一种专用动力输出装置。它从发动机取出部分功率，用于驱动各类液压泵、真空泵、压缩机以及各种专用汽车工作机械。
3.3.1取力器的布置方案的选定
专用车取力总布置方案决定于取力方式。常见的取力方式有发动机取力、变速器取力、传动轴取力、分配器取力等四种。
从发动机前端取力的特点是采用液压传动，适合于远距离输出动力。固此种取力方式常用于由长头式汽车底盘改装的大型混泥土搅拌运输车。
从飞轮后端取力的特点是取力器不受主离合器影响，传动系统与发动机直接相连，取力器到工作装置距离短、传动系统简单可靠、取出的功率大、传动效率高。这种方案应用较广，如平头式汽车改装的大、中型混泥土搅拌车等。
从变速器取力有多种方案，如从中间轴末端取力，从道档齿轮取力，从Ⅱ轴上取力等。但最常见的还是从中间轴齿轮取力，称为侧置式取力，又可分为左侧与又侧布置方案。从变速器轴取力的布置方案又称变速器上置式方案。此种方案将取力器叠置于变速器之上，用一惰轮与轴常啮合齿轮啮合获取动力，固需改制原变速器顶盖。此方案应用很广，如自卸车、冷藏车、垃圾车等一般都从变速器上端取力。
从传动轴取力方案是将取力器设计成一独立结构，设置于变速器输出轴与汽车万向传动轴之间，该独立的专用取力装置固定在汽车车架上不随传动轴摆动，也不伸缩。设计时应使用可伸缩的附件传动轴与其相连，并应注意动平衡与隔振消振。
根据所选二类底盘的特点，本次设计采用从变速器中间轴取力的方式。
3.3.2取力器的型号

取力器实质上是一种单级变速器。其基本参数有取力器总速比、额定输出转矩、输出轴旋向以及结构质量等。
参考同类型车辆，并根据本次冷藏汽车的改装需要，最终选择4205D1-010型号的取力器。它采用的是法兰盘连接方式，其输出旋向与发动机旋向相反，总速比为1.588。
3.4 本章小结
本章主要介绍了二类底盘选用时应注意的事项及取力器的选型，副车架设计时应该遵循的标准，副车架前端为了防止突然地应力集中，所采取的措施。车架纵梁与副车架纵梁的连接方式和分类，还有这些方式的特点和使用应注意的事项。

第4章冷藏车热工参数

冷藏汽车的热工参数主要指隔热车厢的传热系数、漏气倍数、制冷（加热）装置的制冷（加热）量及厢内所需调温范围。
4.1 隔热车厢传热系数
隔热车厢的传热系数是冷藏汽车最重要的热工参数，是用来衡量车厢隔热性能的综合指标，用下式表示：
（4-1）
式中：——车厢总传热系数(W/〔㎡·K) )；
——单位时间内通过车厢壁的热量(W)；
——车厢内外表面积的几何平均值(㎡)；
——车厢内外平均温度差（K）。
隔热车厢传热系数K主要取决于：
（1）车厢壁的隔热性能（与厢壁结构，隔热材料和隔热层厚度等有关）；
（2）车厢的密封性能（与车厢的结构形式和车门的密封性形式等有关），密封性能越好，其传热系数越小；
（3）车厢外表颜色，车厢外表色彩越淡，其发射光线的能力越强，受热辐射传热越少，车厢传热越少。
在设计隔热车厢时，根据运输的货物、距离与所要求的厢内温度调控范围来选定传热系数。按有关规定，厢内温度调控范围与K值的关系见表4-1。

表4-1 冷藏汽车厢内调控范围及传热系数
冷藏汽车种类

厢内调温范围
传热系数（W/（m2·Ｋ））
等级
内温t0(0C)
外温t0(0C)
强化隔热型
普通隔热型

非机械冷藏汽车
A
≤＋7

+30
≤0.4
0.4～0.7
B
≤－10
≤0.4
—
C
≤－20
≤0.4
—
有加热装置的冷藏汽车
A
－10～＋12
+30～－10
≤0.4
0.4～0.7
B
－20～＋12
+30～－20
≤0.4
—
根据不同的传热系数K，车厢可以分为A、B、C三类，见表4-2，同时规定冷藏车不应采用C类车厢。另外由于冷藏车运输时不断消耗积蓄的冷量，为保持一定运距，应尽可能提高车厢隔热性能，一般取K≤0.4 W/（m2·Ｋ），所以货箱类别选A类。

表4-2 货箱传热系数
货箱类别
A
B
C
传热系数K（W/（m2·Ｋ））
≤0.4
>0.4～0.6
>0.6～0.9

因为我选用的隔热层的填充物为聚苯乙烯材料，根据图4-1所示：取K=0.3 W/（m2·Ｋ）所以隔热材料的厚度为80mm。

图4-1 不同材料厚度与传热系数的关系
4.2 车厢漏气倍数
漏气倍数L是用来衡量车厢的气密性能的指标，漏气是反映单位时间车厢内外空气对流的程度。漏气倍数反映车厢达到的气密性，不同的运输要求对应不同的漏气倍数[10]。它由下式确定：
（4-2）
式中：VL——单位小时内车厢泄漏的空气量，m3/h；
Vx——车厢容积，m3。
按漏气倍数的不同，车厢也可分为A、B、C三类，并规定冷藏车不得采用C类车厢。不同种类车厢的漏气倍数见表4-3。
根据任务书上面的要求我所设计的隔热车厢应为冷藏车厢，结合上面所述，所以我所选用的隔热车厢为A类。

表4-3 漏气倍数
内外压差（Pa）
传热面积（m2）
漏气倍数（h-1）
A
B
C

100±10
＞40
1.2
3.0
4.8
20～40
1.5
3.8
6.0
＜20
2.1
5.3
8.4

车厢的传热面积为F公式：
（4-3）
式中：Fw——车厢外表面积；
Fn——车厢内表面积。
根据设计可知Fw=25.3m2；Fn=21.5m2
所以 F=23.3m2 根据表4-3所示，取L=1.5。
4.3 车厢隔热壁传热系数的计算
(1) 车厢隔热壁的传热过程
隔热车厢各壁板（顶板、底板、左右侧壁、前壁、后门等）均视为隔热壁，可以看作是材质均匀的多层壁，作为只有一个热量方向的单元热流体计算其传热系数。由于车厢隔热壁内外存在一定的温差，故热量从隔热壁一侧的热流体中传至另一侧的冷流体中有三个过程：高温一侧空气中的热量传至高温一侧隔热壁表面；隔热壁内的导热，即热量从隔热壁的高温一侧表面传至低温一侧表面；热量从隔热壁低温一侧表面传至低温一侧的空气中[11]。上述传热过程包含了以导热为主要形式的隔热平壁内部的传热和以对流换热，热辐射为主要形式的隔热平壁边界的传热。
对于均匀平壁，单位时间内通过隔热壁的热量为：
（W） （4-4）
式中：K——隔热壁的传热系数，W/（m2·Ｋ），R表示为隔热壁的传热热阻，m2·K/W；
F——隔热壁的传热面积，m2；
——隔热壁两侧温差，K。
K值反映车厢隔热壁传热的强烈程度，K值越大，传热过程越强烈，在同样的传热面积和车厢内外温差的情况下，传过的热量就越多，隔热性能就越差。反之，K值越小，隔热性能就越好。
(2) 车厢隔热壁内部传热
车厢隔热壁内部的传热形式主要是热传导，若把单位时间和单位面积所通过的热量称为热流密度，用符号q表示，则傅立叶定律可表述为：
（W/m2） （4-5）
式中：——温度梯度，K/m；
——材料的导热系数，W/(m·K)。
式中负号表示热量传递的方向同温度梯度的方向相反，即指向温度降低的方向。导热系数的定义为热流量密度除以温度梯度，及表示物体导热能力的大小，其值与材料的种类有关，金属材料的导热系数最高，液体次之，气体最小。非金属固体的导热系数变化范围较大，数值高的同液体接近，数值低的（如隔热材料）与空气的导热系数具有同一数量级。隔热车厢结构中常用的一些材料在常温压下的导热系数值见表4-4[12]常用材料的导热系数值。

表4-4 常用材料的导热系数值
材料名称
密度（Kg/m3）
导热系数 (W/（m·K））

1
密度（Kg/m3）
导热系数 (W/（m·K））
纯铝
2710
236

纤维板
245
0.048
铝合金
2600
162

木屑板
179
0.083
碳钢（C 0.5%）
7840
49.8

松木（垂直木纹）
496
0.15
碳钢（C 1.0%）
7790
43.2

松木（平行木纹）
527
0.35
碳钢（C 1.5%）
7750
36.7

聚苯乙烯泡沫
25～30
0.044
不锈钢
7820
15.2

聚氨酯泡沫
40～60
0.029
软木板
105～437
0.04～0.079

空气
—
0.0259

4.4 均匀平壁导热的计算
车厢内外表面的温度分别保持T1和T4，且T1＞T4。多层平壁各层之间接触良好，没有接触热阻，则分界面接触处不会发生温度骤降，在稳定导热的情况下，平壁释放出的热量和吸收的热量相等，因此，通过各层的热量也必然向等，根据式（4-6）。
（4-6）
式中：R——隔热壁的热阻，
每一层的热量密度为：

（4-7）
将上述各层温差叠加并简化得：
（4-8）

根据设计的数据可得知：
（W/m2）（4-9） （4-9）
根据公式（4-9）所计算的结果，得知单位时间和单位面积所通过的热量及热流密度q为18.12(W/m2)。
4.5 隔热车厢热负荷计算
冷藏车车隔热车厢热负荷的计算是设计、选用制冷装置和加温设备的依据，对于冷藏车而言，隔热车型各种情况下的热负荷计算分述如下。
(1) 通过隔热车厢壁传人车厢的热量Q1。
(4-10)
式中：——车厢外界温度，按使用环境最高温度计算，℃；
——车厢内空气温度，按设计的车内可达最低温度计算，℃。
取=30℃；=-20℃。

(2) 车厢各处缝隙泄漏传入车厢的热量。
(4-11)
式中：——车厢的漏气倍数，h-1 ；
——车厢内空气密度，kg/m3；
V——车厢内空气容积，m3；
C——空气的定压比热容，J/kg·K；
L——水蒸汽的气化凝固热，J/kg；
——车厢外空气的相对湿度，%；
——车厢内空气的相对湿度，%；
——车厢外饱和空气的含湿量，kg/kg(干空气)；
——车厢内饱和空气的含湿量，kg/kg(干空气)。
实际计算时，常用如下经验公式计算

一般隔热车厢，泄漏严重的车厢取。
取=0.1349.5=34.95
(3) 太阳辐射进入车厢的热量。
(4-12)
式中：——车厢外表面受辐射的面积，通常取车厢传热面积的30%～40%，m2；
——车厢外表面受辐射的平均温度，常取=℃；
——每昼夜日照小时数，常取12～16，h。
实际计算时，根据日照情况采用如下公式：
=25.74 W
(4) 开门时传入的热量。
(4-13)
式中：——开门频度系数。运输途中不开门，=0.25；每天开门6次以下，=0 .5；7~12次，=0.75；12次以上，=1.0。
每天开门次数5~6次，=0.75
=0.25×（349.5+25.74）=93.81W
(5) 车厢内照明灯、风机等产生的热量。
(4-14)
式中：——照明灯的功率（W）；
——风机的功率（W）；
——平均每天照明时间（h）；
——风机每天使用时间（h）。
取=100W（1个）
=8h
没有风机，=0
=1/24 (1008+0)=33.33W
冷藏汽车在运输中的制冷热负荷Q应是上述各项热量之和，即

=349.5+34.95+25.74+93.81+33.33=537.33W
4.6 制冷机组的选择
4.6.1 制冷机所需制冷量的计算
制冷机的制冷量必须大于制冷热负荷Q，考虑到制冷机的使用寿命和隔热车厢的老化等因素，制冷机的制冷量为；
=
式中：n——安全系数，一般取n=1.3~1.5。
取n=1.4, ==1.4537.33=752.26W
4.6.2 机组选择
本设计采用的是非独立式的冷板制冷方式。这种制冷方式本身不带制冷机组，只需要依赖制冷机组进行“充冷”，用以满足一次运输的制冷需要。根据以上计算所得的结果，利用类比的方法，选取冷板的结构尺寸和与其相配的制冷机组。根据计算的制冷量选取1块冷板，每块冷板可以蓄存的冷量为800W。
冷板的尺寸为：长宽厚（mmmmmm）2000160070,其结构和安装位置见总装配图01所示。
制冷机组选用北京冠海丰汽车空调工贸有限公司生产的型号为DT400型制冷机组。此制冷机组适用于4米车厢的冷藏车，能使冷藏车内厢体内的温度达到-20℃。
表4-5 制冷机组的主要参数
机组型号
DT400
使用温度
-20℃
使用厢体长度或容积
3.72米车厢
环境温度
38℃
压缩机
7L15D
制冷剂
R404A
除霜方式
热气容霜
安全方式
压力控制
备电系统
无
机组结构
分体机组
电源
12V/24V

4.7 本章小结
本章主要是围绕着对隔热车厢的参数计算，如传热系数的计算、漏气倍数的选择等等，这些计算主要是为了计算出冷板式冷藏车所需要的制冷量。然后根据制冷量选择适合这个冷板式冷藏车的制冷机组为冷板冲冷。

第5章隔热车厢结构设计

冷藏车的隔热车厢采用隔热壁板制成，主要由顶板、底板、前壁、后壁、左右侧壁、车门、底架及各种车厢附件组成。装有270°大开门铰链式后门的车厢，后壁仅为后门。
冷藏车隔热车厢是具有一定隔热作用和成长能力的密闭型厢体。以承载为目的的骨架为主骨架，多采用强度和刚度较高的钢、铝型材或用其板材冲压件等，以断热为目的的骨架，称为辅助骨架，即所谓的“断热桥”，常用木材、胶合板、工程塑料、玻璃钢等非金属材料。主骨架多与外蒙皮连接，辅助骨架则与内蒙皮连接。它们之间形成填充隔热材料的空间。主骨架与辅助骨架固连，共同完成骨架的全部功能。在结构设计时应考虑以下要求：具有足够的强度和刚度；自身质量小；制造工艺简单；具有良好的隔热性能和便于维修等。
5.1 隔热车厢的结构形式
隔热车厢的结构形式分为整体式结构和分片拼装结构。
而我设计的隔热车厢的结构形式为分片拼装结构，所以在这里只详细介绍分片拼装结构。
分片拼装隔热车厢的结构特点是：将六大组成部分（顶板、底板、左右侧壁、前壁、后壁）和门分别采用聚氨酯或聚乙烯泡沫材料制成各自独立的厢壁隔热层，然后利用合适的连接方式（如铆接、粘接、螺纹连接或嵌合连接加铆接等），将各片拼装完整的车厢。这种隔热车厢具有隔热性能好、质量轻、强度高、耐腐蚀、使用寿命长、便于修补等优点，是当前比较理想的一种隔热车厢。
分片拼装隔热车厢根据加工工艺不同，可分为分片拼装硬聚氨酯注入发泡式和“三明治”板预制粘接式两种。
（1）分片拼装硬聚氨酯注入发泡式
装配式，车厢底板装在副车架上，前壁、左右侧壁立在底板上并用铝型材与车厢底架横梁螺栓固连，底板后端与后门框采用嵌合紧固。顶板搁在前壁和左右侧壁上并采用铆接紧固，顶板后端也采用嵌合方式与后