hq5160g-lpg运输罐车改装设计毕业论文.doc

本科学生毕业设计HQ5160GLPG运输罐车改装设计系部名称：汽车与交通工程学院 专业班级： 车辆工程07-10班 学生姓名： 魏国兵 指导教师： 赵雨旸 职 称： 副教授 黑 龙 江 工 程 学 院二一一年六月The Graduation Design for Bachelors DegreeModification Design on HQ5160GLPG Transport TankerCandidate：Wei GuobingSpecialty：School of Automobile and Transportation EngineeringClass：07-10Supervisor：Associate Prof. Zhao YuyangHeilongjiang Institute of Technology2011-06Harbin黑龙江工程学院本科生毕业设计摘 要液化气石油罐车能够装载运输液化石油气，完成装卸任务，使用方便，节约运输成本，运输效率高。随着我国石油行业的进一步发展，人民生活水平的不断提高，城市对于液化石油气的需求量越来越大，研究液化气石油运输对国民经济的发展有着重要的意义。本课题以液化气石油罐车为具体研究对象，文中介绍了液化气石油罐车的发展现状，对汽车底盘进行选型及总体布置，对其罐体进行设计计算，其中包含人孔、液位计、取力器、防波板、罐体支承装置的设计。利用止推板和连接支架对罐体总成与二类底盘进行了连接并固定，通过焊接方法保证了罐体和罐体支承座的连接。最后对整车性能进行了分析，应用CAD软件建立整车装配、罐体总成及相关零件模型。关键词：LPG；压力容器；二类底盘；罐体；改装设计IABSTRACTStone tanker capable of carrying transport gas liquefied petroleum gas, to complete loading and unloading tasks, easy to use, saving transport costs, transport efficiency. With the further development of Chinas oil industry, the continuous improvement of peoples living standards, urban demand for increasing liquefied petroleum gas, liquefied petroleum transportation of the development of the national economy is significant The topics to liquefied gas tanker as our research object stone, the paper describes the development of liquefied gas tanker stone status, selection of vehicle chassis and the overall layout, design and calculation of their tanks were, which contains the entry hole, safety valve, taking Force, anti wave plate, the tank landing gear design. Use of the thrust plate and bracket on the tank with the two types of chassis were always connected and fixed by welding to ensure the tank and the tank bearing in connection. Finally, the analysis of vehicle performance, application CAD software to establish vehicle assembly, tank assembly and related parts model. Keywords: LPG； Pressure Vessels；the second Chassis；Tank；Design ModificationsII目 录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1课题研究的目的及意义11.2课题的国内外研究现状11.3设计的主要内容与技术路线3第2章 整车总体方案设计52.1专用汽车设计特点52.2二类底盘的选型72.3罐体型式的选择82.4整车参数确定92.4.1尺寸参数92.4.2 质量参数92.5 本章小结10第3章 罐体设计及校核113.1 罐体设计113.1.1 设计压力确定113.1.2 设计温度确定113.1.3 罐体材料123.1.4 罐体公称直径123.1.5 罐体厚度确定的123.1.6罐体封头确定133.1.7罐体尺寸确定133.2 罐体附属装置设计选型153.2.1 安全阀设计选型153.2.2 入孔设计选型173.2.3液位计设计选型173.2.4温度计的选取183.2.5 罐体防波板设计183.2.6 管路系统设计193.3 罐体校核223.4 罐体的焊接233.4.1 焊接接头分类和焊条的选择233.4.2 罐体的焊接方法233.5 本章小结24第4章 附件设计254.1 罐体支承座设计254.1.1 支承座的前端形状及安装位置254.1.2 罐体支承座的固定254.2 取力器的选择264.2.1 取力器布置方案264.2.2 取力器型号的选定294.2.3 取力器基本参数的确定294.3 本章小结30第5章 整车性能分析315.1 汽车动力性能分析315.1.1 基本参数的确定315.1.2 汽车的行驶方程式325.1.3 汽车最高车速的确定345.2 燃油经济性计算355.3 整车轴荷分配计算365.4整车稳定性分析375.4.1空载质心高度的计算375.4.2空载侧倾角的计算375.5本章小结38结论.39参考文献40致谢.41附录.42附录A外文文献原文.42附录B外文资料中文翻译.48黑龙江工程学院本科生毕业设计第1章 绪 论1.1 课题研究的目的及意义汽车工业发展的经济效益不只是汽车本身，而是集中表现在汽车使用和流通的全过程中，随着汽车工业的发展必然是汽车运输业的发展。由于社会对汽车的运物效率和经济性，以及各种功能和性能的要求越来越高，从而使汽车运输工具向专用化发展成为必然趋势。LPG罐车是专用罐式汽车的一种，能够装载运输液化石油气，完成装卸任务，使用方便，节约运输成本，使用该汽车节约运输包装成本，运输效率高。随着我国石油行业的进一步发展，人民生活水平的不断提高，城市对于液化石油气的需求量越来越大，LPG运输罐车的作用也随之成为人民生活的城市中必备的专用车辆，市场前景十分广阔。1.2 课题的国内外研究现状随着我国高等级公路的快速建设，公路货运和客运运输方式的数量和质量要求也在不断变化，运输工具的专业化已成为必然趋势，从而促进了专用汽车的迅速发展。目前，世界上主要发达国家专用汽车的保有量和产量占到了载货汽车的一半以上，专用汽车运输占公路货运量的比例一般也在70左右。为了适应市场的需求和企业发展，我国先后有十几家专用汽车厂与国外的企业进行了合资或技术引进。在专用汽车产品的种类和品种上，近几年我国有了较快的发展，尽管我国专用汽车技术水平有了较大的进步，但一些技术含量高、附加值高的产品主要还依赖进口。专用汽车的专用功能是由专用工作装置来实现的，其性能好坏也就决定了专用汽车功能的发挥。目前我国专用汽车的专项功能与国外同类产品的技术水平差距还很大，主要反映在专用工作装置的性能差异上。因此，无论是液压举升装置、进料卸料装置、制冷保温装置、机械作业装置、测量计量装置、自动控制装置、安全防护装置以及构成各种工作装置的泵、缸、阀、仪表等，还是装载不同货物的厢体和罐体等，都需要大力发展，并且要在技术创新和技术发明上有所突破，不断增大专用工作装置的高新技术含量，加速提高我国专用汽车的技术水平。在专用汽车的家族中，LPG罐车的社会保有量不算大。上世纪70年代末期，随着液化石油气开始成为工业和居民生活的燃料，LPG罐车制造业开始了从无到有的历程。早期的LPG罐车车型比较简单，仅有单车和活动式(平板车加卧罐)两种。70年代末到80年代初期只有北结、兰石、金重、锦西、大连523厂、淄博客车等少数企业可以生产以CA-10B、H-J162、DFl40货车通用底盘改装的LPG槽车，装载质量510吨；80年代初，国家实行压力容器生产许可证管理，生产液化气体罐车必须取证。截止到1984年，包括最后被批准的航空工业湖北荆门宏图在内，16个企业成为LPG罐车(CR2级)制造厂家，其中北结以其生产规模、技术水平、以及对行业的帮带作用而成为这一新兴行业的排头兵；1985年，北结开始东迁进行改造，给宏图厂、武汉船机厂等军转民企业在LPG罐车市场扩大份额的机会。在其后的岁月中，宏图厂因为自身条件的原因，开始把LPG罐车制造作为生命线产品进行经营，逐步奠定了在这一领域的地位。90年代中期以后，宏图厂、武汉船机厂、哈尔滨建成厂、开平化机厂逐步成为LPG罐车的主要生产企业。到80年代中期，我国汽车还处于起步阶段，可供改装车选择的底盘有限，约束了罐车车型的发展。90年代，斯太尔、罗曼、尼亚兹、克拉兹曼等国外车型开始进入我国市场，各家纷纷采用上述底盘或二类底盘进行改装，LPG罐车品种开始丰富起来，但依然以整车为主，改装后车辆满载总质量止步于26吨。直到进入2l世纪，满载总质量31吨的整车才开始出现。1993年，宏图厂在消化吸收的基础上，首创装载质量20吨，行走机构采用双后轴的半挂车，为LPG罐车从单车占绝对优势转变为以半挂车为主奠定了基础。随着高速公路的发展，半挂车以装载量大的综合优势成为主力车型。近一两年，专用汽车发展环境又有了新的变化，如在政策法规、市场需求特点、供需态势等方面，迫使生产企业不断创新产品、改进工艺、加强战略研究等以获得新的发展。而且我国国民经济的快速持续发展，促进了对包括道路交通在内的基础设施建设投入的不断加大，专用汽车作为其重要的生产资料，需求量逐年增长,国内多项大型建设项目的启动，促进了对工程专用汽车及各类专用货车、汽车列车的市场需求量的大幅度增长。重视区域化的产业集中，优势企业强强联合，形成有较强综合竞争力的规模企业，行业优势资源的重新配置，使得有实力的企业进一步整合行业产品结构，提高专用汽车产品行业生产集中度。专用汽车是汽车行业发展的一个重要方向。世界专用汽车起源于上世纪20年代，70年代后期进入快速发展时期。目前，发达国家专用汽车品种已超过6000个，重、中、轻比例大致为343。发达国家的专用汽车企业普遍具有以下特点：第一，注重产品研发，开发手段先进；第二，生产工艺设备先进；第三，配套体系完善、专业化生产程度高，产品技术含量告；第四，企业规模不大，分工与合作明确，市场规范，竞争有序。而从技术发展的角度来看，体现出以下特点：第一，注重车辆的轻量化。同载质量的专用车，先进国家均比我国的整备质量小；第二，注重环保与节能。发达国家规定企业要对自己的产品报废后造成的污染负责，必须采用环保材料制造。从而使节能和环保成为降低生产和使用成本的必然要求，是商家追逐利润的有效手段。随着世界各国国民经济的增长，公路交通状况的改善，高速公路的迅速发展，对汽车的专业化、高速化、重型化的要求越来越明显，世界各国对专用汽车的需求逐年增加。近年来，专用汽车增长率均大于载货车增长率，各国专用车的产量占载货车产量的比率逐年递增，发达国家尽量以专用车替代载货汽车。目前专用汽车占载货汽车市场的半壁江山。从世界各国专用汽车的技术含量看，专用汽车技术含量比普通载货汽车高，而重型专用汽车属于高技术、高附加值产品，其附加值达40以上。而今，日本、韩国汽车工业发展的道路也是优先发展专用汽车，首先占领国内市场，以国产车替代进口车，世界许多国家也纷纷借鉴。在欧美日等发达国家，专用汽车的拥有量超过载货汽车总量的80。LPG罐体运输车已经形成了系列化和通用化，并且与其他设备形成和谐的配套，完成了整个产品物流链的全自动化。而作为运载工具的LPG运输罐车，为提高运输效率，将向着重型化和大吨位方向发展，并且自动化程度不断提高。由于国外专用汽车公司有着很强的专业分工，并且拥有先进的设计和分析手段，其专用汽车的可靠性极高。目前，罐车的发展状况呈现出如下的趋势和特点：（1）单个罐体向大容量发展。这意味着对罐体的设计、制造、选材、检验等方面提出了一系列新的更高的要求。（2）罐体容积的大型化和操作条件的日益苛刻。许多罐体在使用中不仅需要承受高温、高压，还要承受热疲劳和机械疲劳的联合作用，大大增加了容器的设计难度。近年来，世界各国从确定产品安全可靠性出发，开展了对罐体容器高参数的精心研究和设计，提出了一些新的设计思想和方法，高参数设计是罐体设计的又一个特征。（3）罐体容器使用的钢材种类日益繁多。各种新型钢材的研究取得了很大的进展，液罐车材料要求达到耐腐蚀、耐酸碱、强度高、易焊接等要求。同国外相比，我国半挂液罐车差距主要是，罐体的容量，以及罐体的材料和半挂车支撑车架的结构设计等。提高这方面的设计和制造水平，必要时引进一些零部件，可以促进和提高我国液罐车零部件的发展。可以预见，今后随着我国交通运输事业的发展，半挂液罐车必将取得更大的发展。1.3 设计的主要内容本设计包括以下内容如下：（1）研究LPG运输罐汽车的组成、结构与设计；（2）进行LPG运输罐汽车的总体结构布置； （3）进行二类底盘选择；（4）进行罐体总成详细设计、管路系统设计、辅助装置设计；（5）整车性能计算分析。其中罐体的设计包括筒体的设计、封头的设计、人孔设计、安全阀选择设计、防波板设计、支座设计、管路系统的设计。 其设计的技术路线如图1.1所示。整车总体方案设计课题研究罐体设计及校核附件设计罐体设计罐体实验校核主要部件选择整车性能分析完成所有图纸完成设计说明书 图1.1 设计的技术路线第2章 整车总体方案设计2.1 专用汽车设计特点专用汽车与普通汽车的区别主要是改装了具有专用功能的部分，能完成某些特殊的运输和作业功能。因此在设计上，除了要满足基本型汽车的性能要求外，还要满足专用功能的要求，这就形成了其自身特点，概括如下：（1）专用汽车设计多选用定型的基本型汽车底盘进行改装设计 这首先就需要了解国内外汽车产品，特别是货车产品的生产情况、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汽车的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、购置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汽车改装设计的底盘。能否选到一种好的汽车底盘，是能否设计出一种好的专用汽车的前提。对于不能直接采用二类底盘或三类底盘进行改装的专用汽车，也应尽量选用定型的汽车总成和部件进行设计，以缩短产品的开发周期和提高产品的可靠性。（2）专用汽车设计的主要工作是总体布置和专用工作装置匹配设计时既要保证专用功能满足其性能要求，也要考虑汽车底盘的基本性能不受到影响。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工作装置性能的要求。（3）针对专用汽车品种多、批量少的生产持点专用汽车设计应考虑产品的系列化，以便根据不同用户的需要而能很快的进行产品变型。对专用汽车零部件的设计，应按“三化”的要求进行，最大限度地选用标准件，或选用已经定型产品的零部件，尽量减少自制件。对专用汽车自制件的设计，应遵循单件或小批量的生产持点工的可能性。对专用汽车工作装置中的某些核心部件和总成，如各种水泵、油泵、气泵、空压机及各种阀等，要从专业生产厂家中优选 因专用汽车专项作业性能的好坏，主要决定干这些部件的性能和可靠性。在普通汽车底盘上改装的专用汽车，底盘受载情况可能与原设计不同，因此要对一些重要的总成结构件进行强度校核。（4）专用汽车设计应满足有关机动车辆公路交通安全法规的要求 对于某些特殊车辆，如重型半挂车、油田修井车、机场宽体客车等，应作为特定作业环境的特种车辆来处理。某些专用汽车可能会在很恶劣的环境下工作，其使用条件复杂，要了解和掌握国家及行业相应的规范和标准，使专用汽车有良好的适应性，工作可靠，也要设安全装置。综上所述，专用汽车的设计有其自身的特点和要求，既要满足汽车设计的一般要求同时又要获得好的专用性能。这就要求汽车和专用工作装置合理匹配，构成一个协调的整体，使汽车的基本性能和专用功能都得到充分发挥。由于专用汽车种类繁多、结构复杂、使用面广、开发期短等待点，所以专用汽车设计人员既要具备汽车设计的知识能力同时也要掌握专用汽车各种不同工作装置的原理与设计计算。此外专用汽车设计人员还需要对用户的要求，市场动态有充分的了解，这样设计的产品才能在性能上先进，在市场上适销对路，在使用上满足用户的要求。2.2 二类底盘的选型目前，改装专用汽车选用的底盘主要是二类或三类底盘，也有为某些专用汽车设计的专用底盘。专用汽车底盘选型的好坏对专用汽车性能影响很大。汽车底盘的选择或设计专用车底盘主要根据专用汽车的类型、用途、装载质量、使用条件、专用汽车的性能指标、专用设备或装备的外形尺寸、动力匹配等来决定。常见二类底盘如图2.1所示。图2.1 常见二类底盘汽车底盘一般应满足以下要求：（1）适用性专用汽车底盘应适用于专用汽车的特殊使用功能要求,在此基础上进行改装造型设计；（2）可靠性汽车底盘工作可靠,出现故障的几率要小，零部件要有足够的强度刚度和使用寿命，并且各总成零部件的使用寿命趋于一致；（3）先进性所选汽车底盘,在动力性,经济性，操作稳定性，行驶稳定性及通过性等基本性能指标和功能方面达到同类车型的先进水平，并且满足国家或行业标准；（4）方便性所选底盘要便于改装，检查保养及维修，结构紧凑与调试装配空间合理匹配。目前国内市场上底盘的种类多、品种全，如解放、东风、红岩等系列底盘性能好，价格便宜，市场保有量大，选用的底盘也多为这些系列的产品。底盘性能对比见表2.1。表2.1 底盘性能对比列表解放东风红岩适用性适用于各类载重货车及专用汽车特殊功能的要求适用于各类载重货车及专用汽车特殊功能的要求适用于各吨位载重货车的改装设计要求以及部分专用车辆的特殊要求可靠性工作可靠，出现故障的几率少，零部件要有足够的强度和寿命工作性能好，故障率低，零部件要有足够的强度和寿命性能可靠，出现故障率低，各部件要有足够的强度先进性动力性、经济性、行驶平顺性及通过性等基本性能指标和功能方面达到同类车型的先进水平动力性、经济性、操纵稳定性等基本性能指标和功能方面达到同类车型的先进水平动力性、经济性、行驶平顺性及通过性等基本性能指标和功能方面略低于同类车型方便性安装、检查保养和维修方便，结构紧凑安装、检查保养和维修方便，结构紧凑安装、检查保养和维修方便，结构紧凑价格便宜较便宜便宜供货来源市场拥有量多市场拥有量多市场拥有量较多常见吨位各种吨位车型各种吨位车型轻、中型载货车型经过实际调研和上网搜集各类底盘及其技术参数相关方面的资料，并结合本次改装设计专用车的用途、最大装载质量、使用条件、专用汽车的性能指标、专用设备或装置的外形、尺寸、动力匹配、成本等各方面的综合要求，不难发现，在进行小规模的中、重型载货汽车或专用车辆改装制造时，选用解放系列底盘相对较合理。故本设计中选用一汽解放牌CA1160P9K2L3E底盘。底盘参数见表2.1。表2.1 底盘参数表额定载质量(Kg)10105前轮轮距(mm)1800整备质量（Kg）5600后轮轮距(mm)1800外廓尺寸(mm)900024902775前悬(mm)1330轴距(mm)5050后悬(mm)2620最小离地间隙(mm)237最小转弯直径(m)19最高车速(Km/h)92转向机构准拖挂车总质量（kg）鞍座型号驱动形式24额定功率(2300r/min)132kw最大扭矩(1400r/min)650离合器型式接近角/离去角26/13轮胎规格9.00R20变速器型号CA6T123鞍座最大允许承载质量 发动机型号CA6DE3-18E3、直列四缸、直喷、增压中冷2.3 罐体型式的选择（1）截面为圆形的鞍型支座支承罐体，该结构的优点有罐体制造方便，节省材料；选择合理的鞍型支座高度可以提高罐车的稳定性；罐体受力均匀。（2）截面为椭圆矩形罐体，该结构的优点是椭圆矩形罐车转弯时的横向稳定性随着载油量和油密度的增加而减少。所以椭圆矩形油罐车载油量越多,油密度越大,转弯时越不稳定。但是椭圆矩形罐体制造困难，（3）截面为圆角梯形罐体，该结构的优点是质心低、稳定性好、容积效率高。但是工艺性差，不适合批量生产。（4）结构鹅颈式罐体，该结构的优点是重心相对于半挂直通罐有所降低，稳定性提高；其载质量可以提高。但制造工艺复杂，不易加工。（5）横截面为椭圆罐体，该结构的优点是罐体具有质心低、横向稳定性好、制造工艺简单，但是整车的装载容积不高。液化石油气罐车罐体所承受的压力较大，经上述分析对比选用截面为圆形的鞍型 型支座支承罐体。可以使得罐体受力均匀，载重量大，制造成本合理。2.4 整车参数确定2.41 尺寸参数（1）外廊尺寸外廓尺寸即指整车的长、宽、高，由所选的汽车底盘及工作装置确定，但最大尺寸要满足法规要求。在我国GB158993汽车外廓尺寸的界限中，明确规定，车辆高不超过4m；车辆宽(不包括后视镜)不超过2.5m；外开窗、后视镜等突出部分距车身不超过250mm；车辆长:货车不超过12m，半挂汽车列车不超过16.5m，全挂汽车列车不超过20m。设计的液化气汽车总长度为9000mm，车高为3695mm，车宽为2490mm。（2）轴距轴距影响到车辆总长，最小转向直径、纵向通过半径或纵向通过角、轴荷分配和质量转移系数，也影响到车辆的操纵稳定性和行驶平顺性。综合考虑设计的液化气运输罐车的车轴距5050mm。（3）轮距轮距影响到车辆总宽、横向通过半径、转向时的通道宽度以及车辆的横向稳定性，轮距要与车宽相适应，设计的液化气运输罐车的轮距为1800mm。（4）前、后悬前悬应满足车辆接近角和轴荷分配的要求。前悬与驾驶室、发动机、转向器、前保险杠等总成布置有关。后悬应满足车辆离去角和轴荷分配的要求，同时还要满足有关标准的规定，即对于客车和全封闭厢式车辆，后悬不得超出轴距的0.65倍;对于其它车辆，后悬不得超出轴距的0.55倍，但最长不得超出3.5m。在实际改装过程中，后悬变动比较多。例如对于自卸车，一般要将所选的普通汽车底盘的后悬变短，而对于有些罐式和厢式汽车，则要将后悬加长。设计的液化气石油罐车的前悬为1330mm，后悬为2620mm。2.4.2 质量参数（1）装载质量 汽车的装载质量是指在硬质良好路面上行驶时所允许的额定装载量。对装载质量的确定，首先考虑车辆的用途和使用条件，原则上对于货流大、运距长的运输，宜采用大吨位车辆，以便于提高生产率经济、降低运输成本；而对于货流多变、运距短的运输，宜采用中、小吨位车辆比较经济。其次，装载质量的确定要和行业产品规划的系列相符合，做到在装载吨位上分布合理，以便于专用车产品的系列化、通用化和标准化。对于同一底盘，在设计时应尽量提高装载质量。设计的液化气石油运输罐车的装载质量为7000kg。（2）整备质量 所谓整备质量是指专用汽车带有全部工作装置及底盘所有的附属设备，加满油和水，但未载人和载货时的整车质量。整备质量是一个重要设计指标，对运输型专用汽车的动力性和经济性有很大影响。据估计，载重汽车整备质量减少10%，可使经济性提高8.5%。因此从设计原则上讲，应减少整备质量，尽量采用轻质金属材料和非金属材料，减少原材料消耗，降低制造成本。液化气石油罐车的整备质量为8693kg。（3）总质量 所谓总质量是指专用汽车装备齐全，满载(规定值)货物及乘员时的质量。其计算公式为 （2.1）式中：mp乘员质量kg，按座位数计，65kg/人。对于作业型专用汽车，如起重举升车、高空作业车等，总质量主要由改装后的汽车底盘质量和专用工作装置质量确定，无需考虑装载质量。为了部分弥补专用汽车装载质量的下降，可采用原车底盘允许的最大总质量，合理地利用原车底盘的超载能力。一般最大允许可超过原车型总质量的5%。设计的液化气石油罐车的总质量为16000kg。2.5本章小结本章主要是对整车方案设计进行了分析，为专用车的设计的特点提供了明确指导，通过对比选取了罐体形式及二类底盘，并确定了整车方案中的基本参数。本章内容是设计的初始，为以后的设计提供了重要的基本参数，做好了一定的铺垫。第3章 罐体设计及校核3.1罐体设计罐体主要由圆筒体、封头、防波板、人孔和整体式支承座等组成。在罐体上还设有安全阀、液位计和紧急切断阀等装置。3.1.1 设计压力确定 液化石油气的主要成分是甲烷，丙烷，丁烷和丁烯等。液化石油气罐车是运输液化石油气体或性质相似的其他气体液体混合的专用罐车。混合液化石油气是指50时饱和蒸气压力不大于1.6MPa。国家压力容器安全监察部门对压力容器的设计压力有专门的规定，设计压力的确定查钢制压力容器设计手册选取，见表3.1，常温下盛装液化石油气或混合液化石油气的容器，设计压力p为1.77MPa。表3.1 常见介质设计参数表介质设计压力/MPa液面以下开口罐体腐蚀裕量/mm单位容积充装量/(t/m0)液化石油气50C饱和蒸气压力大于1.6MPa2.16允许10.42其余情况1.77允许10.42丙烯2.16允许10.43丙烷1.77允许10.423.1.2 设计温度确定设计温度是指容器在正常的工作过程中，在相应的设计压力下，设定的受压元件的金属温度。液化石油气体汽车罐车安全监察规程对设计温度有规定。液化气体运输车罐体的设计温度应符合以下要求:（1）罐体结构为裸式的，其设计温度为50；（2）罐体结构有保温层的，其设计温度为介质可能出现的最高工作温度或最低工作温度；（3）罐体设计温度的最低值应考虑环境温度对其影响。液化石油气的主要成分是甲烷，丙烷，丁烷和丁烯等。液化石油气通常是气体和液体两种状态同时存在，主要成分是含有三个或四个碳原子的碳氢化合物。根据钢制压力容器设计手册，选取设计温度50。3.1.3 罐体材料根据固定式压力容器安全技术监察规程，用于焊接的碳素钢和低合金钢碳素钢，其中各元素成分应满足 C 0.25、P 0.035、S 0.035。选择压力容器常用低合金钢板16MnR。表3.2为16MnR中各元素含量。表3.2 16MnR元素含量元素CSiMnPS含量0.130.190.200.551.201.60 0.025 0.0183.1.4 罐体公称直径本设计的容器的公称直径通常指容器的外径。根据钢制压力容器设计手册，按照表3.3根据罐体的充装量选取公称直径为2000mm的罐体。表3.3 压力容器的公称直径30035040045050055060065070075080090010001100120013001400150016001700180019002000210022002300240025002600280030003200340035003600380040004200440045004600480050005200540055005600580060003.1.5 罐体壁厚确定按GB150钢制压力容器标准，罐体截面为圆形的压力容器壁厚计算公式为 （3.1） 式中：设计压力1.77（MPa）；圆筒体内径2000（mm）； 焊缝成形系数； 壁厚附加量（mm）。钢制压力容器由于采用双面全透的对接焊缝，所以焊缝成形系数=1 （3.2）式中: 钢板厚度负偏差，由表3.4可知=0.8mm；腐蚀裕量,所选材料的速度K0.05mm/a时，取=1.2mm（mm）；与罐体加工方法，材料性质有关。冷卷罐体取=0mm=2mm，所以=12.466mm，根据钢制压力容器设计手册，公称直径为2000mm所对应的=14mm。 表3.4 钢板负偏差值钢板厚度2.02.22.52.83.03.23.53.84.04.55.5负偏差0.180.190.20.220.250.30.5钢板厚度6782526303234364042505260负偏差0.60.80.91.01.11.21.3圆筒体壁厚计算应力用下式校核 （3.3）式中： 设计温度下材料的许用应力。查钢制压力容器设计手册，由于钢板厚度为14mm，16MnR在20200时候的许用应力均为170MPa。由于=142.87MPa170MPa，所以壁厚满足标准。3.1.6 罐体封头确定根据GB150规定采用标准的椭圆形封头，选取椭圆形封头，结构简单，制造容易，价格适宜。椭圆形封头采用长短轴比值为2的标准型封头。 椭圆形封头厚度（mm）用下式表示 （3.4）=11mm,根据相对应的公称直径选封头公称直径为12mm。3.1.7 罐体尺寸确定罐体最大充装质量应按下式计算: （3.5）式中： 罐体最大充装质量，单位为吨(t)，更具实际情况选取为7t； 单位容积充装质量，单位为吨每立方米(t/)。按下列规定确定:值按下列规定确定:（1）罐体结构为裸式的，按介质在设计温度为50时罐体内留有8%气相空间及该温度下的介质密度确定；（2）罐体结构有保温层的，按介质在可能出现最高工作温度时罐体留有80气相空间及该温度下的密度确定；根据钢制压力容器设计手册表3.1所示，为0.42。罐体实际容积，单位为。所以罐体实际容积V=16.67。 （3.6）式中： 罐体实际容积，单位 罐体的长度；封头高度，由表3.5 公称直径为2000mm各参数，可知其值为40mm；封头内径2000mm；封头容积，由表3.5 公称直径为2000mm各参数，可知容积为1.18。由此可知=4476mm。罐体总体尺寸为： （3.7） 式中： 罐体总长；罐筒的长度；封头高度，由表3.5公称直径为2000mm各参数，可知其值为40mm；封头曲面高度，由表3.5公称直径为2000mm各参数，可知其值为500mm；罐体总长=5556mm。罐体尺寸如图3.1所示。555650040图3.1 罐体尺寸参数表3.5 公称直径为2000mm罐体各参数公称直径曲面高度质变高度厚度内表面积容积质量200050040124.571.184383.2 罐体附属装置设计选型3.2.1 安全阀设计选型安全泄放装置就是为了保证压