乳胶基质运输车储存罐体及输送系统设计.pdf
2 8 爆破器材 E x p l o s i v eM a t e r i a l s 第4 4 卷第l 期 d o i 1 0 .3 9 6 9 /j .i s s n .1 0 0 1 遗3 5 2 .2 0 1 5 .0 1 .0 0 7 乳胶基质运输车储存罐体及输送系统设计来 迟洪鹏李鑫查正清龚兵 北京矿冶研究总院 北京,1 0 0 1 6 0 [ 摘要]为了更好地发展现场混装乳化炸药技术,设计了车载乳胶基质存储罐体,分别对选材、结构、厚度、防波 板及与底盘的连接方式进行了计算和设计。采用大容量专用储存罐,实现了有限空间内的大容量储料,加装防波 导流板,减少了乳胶基质运输过程中的冲击和来回的流动。采用底螺旋输送加螺杆泵作为输出设备,对乳胶基质 的输送系统进行了设计,可以使黏稠的乳胶基质干净顺畅地输送到其他设备。通过对乳胶基质运输车关键部分存 储罐体及输送系统的设计,解决了乳胶基质专用运输车储料、出料等技术问题。提高了运输车的工作效率。 [ 关键词] 乳胶基质;罐体;运输车;输送系统 『分类号] T D 2 3 5 .2 1 引言 在欧美等发达国家。现场混装炸药所占比例高 达9 5 %以上。乳胶基质采用集中大规模制备,远程 配送至全国各地的方式实现炸药现场混装[ 1 引。澳 大利亚奥瑞凯 O d c a 公司利用运输车进行远程配 送散装炸药年产量达1 0 0 多万吨,实现了乳胶基质 的大规模生产,跨地区、跨国界远程分级配送[ 2 引。 这种主要依托大型矿山建立一个乳胶生产基地,采 用乳胶基质远程配送,向周边辐射的方式的优越性 主要体现在如下几个方面可规模化生产散装炸药, 成本减小;实现柔性化生产,配方可灵活调整;机械 化、自动化程度更高,更安全、高效[ 2 ] 。 目前.我国现场混装炸药占比只有1 0 %左右。 远低于发达国家的水平[ 2 ] 。主要采用一点一站的 方式,此种方式无法实现资源有效地共享利用.安全 性也不能更好地得到保障。随着现场混装乳化炸药 技术的发展,集中制药、远程配送模式的兴起,乳胶 基质能够长距离、大范围运输就需要开发大产能专 用乳胶基质运输车。我国相关此类的乳胶基质运输 车研制工作较少.乳胶基质配送使用的运输工具主 要是装药车.而没有专用的乳胶基质运输车[ 4 ] 。装 药车装载量少、运输成本高,并且车载系统较多,远 距离运输乳胶基质会加速车辆系统的折旧[ 5 ] 。 本文成功研制了适用于通用四轴货车底盘的乳 胶基质储存罐体及输送系统,解决了乳胶基质的远 程配送问题,为集中制备、远程配送模式的发展提供 了技术保证。 1车载乳胶基质储存罐体设计 1 .1 乳胶基质储存罐体的选材 乳胶基质储存罐体采用5 0 8 30 铝合金板加工 制作,铝合金材料5 0 8 3O 的有关参数见表1 。存储 罐体材料采用铝合金材料.最大的优势在于其长期 的经济效益。铝合金的密度相对较小,整车的燃油 经济性更好高速公路的计质量收费政策,使铝合金 罐体的轻质量更经济。此外,铝合金罐体还有耐腐 蚀性良好、寿命长、维修成本低、长久保持光亮美观、 回收价值高、能量吸收性能好等优势。 表1 铝合金材料5 0 8 3O 的参数 T a b .1P a r a m e t e r so fa L l u m i n u ma l l o y m a t e r i a l5 0 8 30 铝合金的抗腐蚀性相对不锈钢还是差些,但铝 合金表面形成的致密氧化膜 A 1 ,O , ,可防止进一 步的腐蚀,作为乳胶基质的存储罐体能够满足要求。 乳胶基质在长时间运输过程中.对恒温有一定 的要求。所以罐体可以采用3 层保温设计外层采 用铝合金、中间采用聚氨酯保温材料、内层采用耐腐 蚀性更好的不锈钢薄板做内衬。另外,可在罐体内 部安装温度传感器以便实时监测乳胶基质的温度, 从而满足乳胶基质的保温要求。提高运输车的环境 来收稿日期2 0 1 4 0 7 .1 7 基金项目国家高技术研究发展计划 8 6 3 计划 资助项目 2 0 l l A A 0 6 0 4 0 5 作者简介迟洪鹏 1 9 8 3 一 ,男,博士,主要从事矿山机械与工程爆破的研究。E m a i l h o n 印∞g c h i 1 6 3 .c Ⅲ 万方数据 2 0 1 5 年2 月乳胶基质运输车储存罐体及输送系统设计迟洪鹏,等 2 9 适应能力。 1 .2 储存罐体结构设计 乳胶基质储存罐体下部分采用4 5 。倒三角结 构。罐体内部有2 道防波板,把罐体分为前、中、后3 部分。3 部分罐体上方对应各有一个进料口,在罐体 的后下方有一个出料口,如图1 。 图1 乳胶基质存储罐 F i g .1S t o r a g et a n ko fe m u l s i o nm a t r i x 1 .3 储存罐壁厚计算 参考油罐设计标准 G B 5 0 3 4 1 2 0 0 3 £l o .0 0 49 色玉 } 掣 c , c 2 。 1 l 盯j 妒 式中£.为储存介质时壁厚,m m ;p 为乳胶基质密 度,k g /m 3 ;日为罐体高度,m ;D 为罐体直径,m ;[ 盯] ‘ 为设计温度下的许用应力,M P a ;C .为壁板负偏差, m m ;c ,为腐蚀裕量;m m ;妒为焊接接头系数。 存储乳胶基质密度为13 5 0k ∥m 3 ,罐体高度 2 .2 5m ,直径约2 .5m ,采用铝合金设计温度下的许 用应力取1 4 0M P a ,焊接接头系数0 .9 ,壁板负偏差 为0 .1m m ,腐蚀裕量取2m m ,代人各参数值计算罐 体厚度f . 卜o .o ∞9 堕鼍笨笋 0 .1 2 2 .3 6 罐体运输的乳化基质是特殊物料,又存在动载 荷.取安全系数为2 ,因此可以采用罐壁的厚度为6 m m 的铝合金板材 型号5 0 8 30 ,并在前后罐壁采 用加强骨架 图2 ,提高了罐体的强度,以应对车辆 在起步、刹车时的冲击载荷对罐壁的影响。 a 前壁 b 后壁 图2 罐体加强骨架 F i g .2S t r e n 昏h e ns k e l e t o no ft a l l k 1 .4 罐体防波板的结构 液罐车防波板设计在罐体内部,通常有横向、纵 向和水平3 种安装方式[ 6 引。当车辆罐体满载乳胶 基质行驶时,遇急刹车、起步等情况,如果没有防波 板.乳胶基质对罐体的前后罐壁的冲击压力会非常 大[ 7 引,这对罐壁的结构强度要求很高,另外对乳胶 基质的冲击压力也会很大。影响乳胶基质的稳定 性旧] 。采用了防波板,把长的罐体隔开,有效地解 决了冲击压力过大的问题。此外,可在防波板上冲 制出相应的透孔,对乳化基质传导给它的冲击力进 行减压[ 10 I 。另外,在运输过程中,防波板的通透孔 也保证罐体3 部分乳胶基质的液面平衡,防止了车 辆重心的偏移。 防波板应力分析如下 假设防波板是由紧密排列的小条形带组成,互 相之间不受力。各参数假设如下条形带厚度为日, 长度为f ,高度为肌,防波板间离为6 ,条形带变形前 后的夹角为y ,罐体弯曲时的伸长量为△6 ,板材的 弹性模量为G ,液体密度为p ,罐车紧急制动时的最 大加速度为口。 由牛顿定律。在紧急制动时,防波板条形带受到 的最大冲击力F ,为 F l f d 6 p 口; 2 条带和罐体链接部位的力一为 F I 2 s i n y F 2 ; 3 贝0F Z d 6 p Ⅱ/2 s i n y ; 4 由材料力学,可得 F 2 们 盯d 日; 5 由以上两式可以得 盯 f 6 p 口/2 p s i n 7 。 6 根据以上计算可得到应力和各个量之间的关 系防波板应力与存储物料密度、车辆的加速度、防 波板的弹性模量和厚度、罐体宽度和仓容的关系。 防波板的结构设计如图3 所示.采用交错的两 个圆孔通透,罐体下部安装有螺旋输送杆。 图3 中间防波、导流板 F i g .3 M i d d l ea n t i - w a v ep l a t ea n dd e n e c t o r 1 .5 罐体与底盘的连接结构 万方数据 3 0 爆破器材 E x p l o s i v eM a t e r i a l s 第4 4 卷第1 期 非承载式的罐车的罐体与底盘的连接结构主要 有罐角式、底架式及混合式3 种。 罐角式最大的优点是可以有效地减轻自身质 量,但容易导致罐体所受的应力集中。底架式通过 横梁与纵梁焊接形成的二次底架总成与罐体进行焊 接之后再连接到车辆底盘,它可以保证罐体受力均 匀和合理,但此种结构会增加车辆自重。混合式是 罐角式与底架式结合的连接方式。罐体与底盘的连 接结构通常采用的型式是混合式连接。 根据以上设计思想,运输车采用混合连接结构 并加装螺旋弹簧 图4 、图5 ,图5 是罐体与车架大 梁的连接结构。罐车罐体上的底架通过连接角板进 行连接,在罐角结构中加设螺旋弹簧进行连接,用于 a 罐体整体三维模型 1 , 罐体底架照片 图4 罐体底部连接底架 F i g .4 U n d e I { h m el i n k e dt h eb o t t o mo ft h et a n k 1 一罐体底部支撑板2 一底盘大梁 a 连接结构图 2 b 连接结构照片 图5 罐体与车架大梁的连接结构 F i g .5 “n ks t r u c t u r eo ft a n ka n df h m em i l s 消除因油罐车车架变形而产生的附加应力,并以此 来改善罐体的受力状况。 2 乳胶基质输送系统 乳胶基质专用运输车输送系统主要由底部输送 螺旋、螺杆泵及计量装置等组成,如图6 一图9 所 示。物料输送系统为全液压驱动,由液压马达驱动 物料输送设备,液压马达工作平稳,安全可靠。液压 马达所需高压液压油由变量主油泵供给;主油泵的 动力来源于汽车发动机。通过取力器变速驱动。 10l / 妙妙 少 [ ◇[ 今 、 l 一乳胶箱;2 一底部输送螺旋;3 一螺杆泵 图6 乳胶基质输送示意图 F i g .6 S c h e m a t i cd i a g T a mo fe m I l l s i o n m a t r i xc o n v e y i n g 图7 储存罐底部输送螺旋 F i g .7C o n v e y i n gs p i r a la tt h eb o t t o mo fs t o r a g et a n k I ‘71 6l51 4 l3 1 一出料腔;2 一拉杆;3 一螺杆胶套;4 一螺杆轴;5 一万 向节总成;6 一吸入口体;7 一连节轴;8 一填料器;9 一填 料压盖;1 0 一轴承座;1 l 一轴承盖;1 2 一马达;1 3 一连轴 器;1 4 一轴套;1 5 一轴承;1 6 一传动主轴;1 7 一底座 图8 单螺杆泵结构图 F i g .8 S t m c t u r eo fs i n d es c r e w 图9 底部乳胶输送螺杆泵 F 唔.9C o n v e y i n gs c r e wo fe m u l s i o na tb o t t o m 乳胶基质罐体下部采用倒三角的结构,乳胶基 质由自身重力可以容易地下落到罐体的底部,通过 罐体底部的输送螺旋杆可以把乳胶基质输送到后罐 万方数据 2 0 1 5 年2 月乳胶基质运输车储存罐体及输送系统设计迟洪鹏,等 体的出料口.然后再通过螺杆泵泵送至其他设备。 当出料口螺杆泵不能及时把螺旋杆输送到后罐体的 乳胶基质输送出去的时候。后罐体乳胶基质达到防 波板的通透孔后,便可以回流到中部罐体,中部罐体 的乳胶基质到达通透孔后可以回流到前部罐体,从 而避免了乳胶基质在后部罐体堆积过多。 底部螺旋通过安装在一头的液压马达实现变速 驱动。 螺杆泵的核心部件是偏心螺旋体的螺杆 称转 子 和内表面呈双线螺旋面的螺杆衬套 称定 子 [ 1 1 [ ,如图8 所示。传动可采用连轴器直接传动。 螺杆泵定子和转子的特殊结构形成了密封的容 腔,密封腔内的乳胶基质随着螺杆的转动被连续地 挤出泵体,容积保持不变,压力稳定。基质被推行均 匀流动,内部流速低,不会产生搅动和涡流。 同时在乳胶泵的出口安装有乳胶基质流量计及 压力传感器,可以方便地对输出流量进行记录,并对 系统的压力实时进行检测。 乳胶基质运输车的技术参数见表2 ,车辆外观 照片见图1 0 。 表2 运输车的主要技术参数 T a b .2M a i nt e c h n i c a lp a r a m e t e r so fc a n 百e rt m c k 3 小结 车载乳胶基质储存罐实现了有限空间内的大容 量储料。通过罐体内加装防波、导流板,减少了乳胶 基质在长距离运输过程中的冲击和来回的流动,对 乳胶基质的稳定性起到了很好的保护作用。乳胶基 质输送系统可以使黏稠的乳胶基质干净顺畅地输送 到其他设备。 根据相关规定,乳胶基质运输车目前不允许做 成罐、车分离式。本项目采用整车设计,核载量受到 了影响。从民爆行业发展角度出发,开发满足属于 非危险货物运输的乳胶基质.从而提高单车运输量, 研制半挂车形式的乳胶基质运输车,将核载量提高 至3 0 吨/车以上.可更好地推动乳胶基质的集中制 a 前侧面 罗’.。 b 后侧面 图1 0 乳胶基质运输车整车外观照片 F i g .1 0 E x t e r i o rp h o t o so fe m u l s i o nm a t xt m c k 备、远程配送模式的发展。 参考文献 [ 1 ] 秦虎,龚兵,熊代余,等.地下矿用炸药现场混装技术 的新进展[ J ] .金属矿山,2 0 0 9 9 1 5 2 一1 5 4 ,1 6 4 . Q i nH u ,G o n gB i n g ,x i o n gD a i y u , e ta 1 .N e wa d v a n c e m e n to fs i t em i x i n ga n dl o a d i n gt e c h n i q u ef o ru n d e r g r o u n d m i n ee x p l o s i v e [ J ] .M e t a IM i n e ,2 0 0 9 9 1 5 2 一1 5 4 , 1 6 4 . [ 2 ] 李宏兵.乳胶远程配送系统相关技术研究[ J ] .爆破, 2 叭0 ,2 7 2 8 8 9 1 . L i H o n g b i n g . R e s e a r c ho nr e l a t e dt e c h n i q u e so f l o n g d i s t a n c ed e “v e r y i n g s y s f e m o fe m u l s i o n m a t r i x [ J ] . B l a s t i n g ,2 0 1 0 ,2 7 2 8 8 9 1 . [ 3 ]韦锦初,开俊俊.乳胶基质远程配送及储存技术的探 讨[ J ] .煤矿爆破,2 0 1 l 4 3 5 .3 6 . W e iJ i n c h u ,K a iJ u n j u n .D i s c u s s i o no nt h et e c h n i q u e so f l o n g d i s t a n c ed e l i v e r ya n ds t o m g eo fe m u l s i o nm a t r i x [ J ] . C o a lM i n eB l a s t i n g ,2 0 1 1 4 3 5 3 6 . [ 4 ]龚兵,熊代余,李国仲,等.B c J 多功能装药车的研究与 应用[ J ] .爆破器材,2 0 1 0 ,3 9 3 1 2 .1 4 . 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J o u m a lo fZ h e j i a n gU n i v e r s i t y S c i e n c eA ,2 叭0 ,1 1 5 万方数据 3 2 爆破器材E x p l o s i v eM a t e T i a l s 第4 4 卷第1 期 [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] 3 l ’7 - 3 2 4 . 乐增,江楠,杨卫国.防波板对罐车在制动时的安全稳 定性的影响[ J ] .压力容器.2 0 1 2 ,2 9 4 1 8 .2 2 ,6 . Y u eZ e n g ,J i a n gN a I l ,Y a I l gW e i g I l o .B 枷ei n n u e n c eo n s e c u r i t ra n ds t a b i l i t yi nb r a k i n gp m c e s so ft a n kt n l c k [ J ] . P r e s s u r eV e s s e l ’r e c h n o l o g r ,2 0 1 2 ,2 9 4 1 8 - 2 2 ,6 . 卢军,杨翊仁.平放圆柱体内液体晃动特性及横向受 力分析[ J ] .科学技术与工程,2 0 0 9 ,9 1 4 3 9 4 5 .3 9 4 9 . L uJ u n , Y 蚰gY i r e n . C h a r a c t e I i s t i c so f l i q u i ds l o s h i n g a n dt r a l l s v e r s ef o r c ea n a l y s i s “h o r i z o n t a ll i q u i d - 6 l l e d c y l i n d r i c a l t a n k [ J ] . s c i e n c e T e c h n o l o ;Ⅳa n d E n 舀n e e r i n g ,2 0 0 9 ,9 1 4 3 9 4 5 - 3 9 4 9 . 陈志伟.移动式压力容器介质晃动数值模拟及防波装 置研究[ D ] .杭州浙江大学,2 0 0 6 5 5 - 5 6 . C h e nZ h i w e i .N u m e r i c a ls i m m a t i o no fl i q u i ds l o s h i n gi n t 砌s p o r t a b l ep r e s s u r ev e s s e la n dr e s e a r c ho nt h eb 棚e 8 [ D ] .H a n g z h o u z h e j i a n gu n i v e r s i t y ,2 0 0 6 5 5 - 5 6 . [ 1 0 ]刘奎,康宁.罐车转向时液体晃动的仿真分析[ J ] .北 京航空航天大学学报,2 0 0 9 ,3 5 1 1 1 4 0 3 .1 4 0 7 . L i uK u i ,K a n gN i n g .S i m u l a t i o no fl i q u i ds l o s hi nt u m - i n gp r o c e s 8o ft a n kt r u c k [ J ] .J o u m a lo fB e i j i n gu n i v e r - s i t yo fA e r o n a u t i c s 明dA s t r o n 卸t i c s ,2 0 0 9 ,3 5 1 1 1 4 0 3 1 4 0 7 . [ 1 1 ]汪旭光.乳化炸药[ M ] .2 版.北京冶金工业出版社, 2 0 0 8 1 4 7 1 4 9 . w 粕gx u g I l a n g .E m u l s i o nE x p l o s i v e [ M ] .2 n dE d i t i o n . B e i j i n g M e t a l l u r g i c a lI n d u s t r yP r e s s ,2 0 0 8 1 4 7 - 1 4 9 . D e s i g no fS t o r a g eT a I l l 【a n dC 蚰V e y i n gS y s t 哪o fE m l l l s i o nM a t 漱T m c k C H IH o n g p e n g ,UX i n ,Z H AZ h e n g q i n g ,G O N GB i n g B e i j i n gG e n e r a lR e s e a r c hI n s t i t u t eo fM i n i n g M e t a l l u r g y B e i j i n g ,1 0 0 1 6 0 [ A B s T R A c T ] I no r d e rt ob e t t e rd e v e l o pt h et e c h n o l o g yo fs i t em i x e de m u l s i o ne x p l o s i v e s ,av e h i c l e m o u n t e de m u l s i o n m 撕xs t o r a g et 锄kw a sd e s i g n e d .M a t e r i a ls e l e c t i o n ,s t m c t u r e ,t h i c k n e s s ,a n t i - w a v ep l a t ea n dc o n n e c t i o n s 诵t ht h ec h a s s i s w e r er e s p e c t i v e l yc a l c u l a t e d 蛐dd e s i g n e d .Al a r g e - c 印a c i t ym a t e r i a ls t o m g ew i t h i nt I l el i m i t e ds p a c ei sa c h i e v e db yu s i n ga l a 唱e c 印a c i t yd e d i c a t e ds t o r a g et a n k .T h ei n s t a l l a t i o n o fa n t i - w a v ea n dd i v e r s i o np l a t er e d u c e st h ee m u l s i o nm a t r i xs h o c k a n dn o wb a c ka n df o r t hd u r i n gt r a n s p o r t .S c r e wc o n v e y o ra n ds c r e wp u m pa r ei n s t a l l e da tt h et a n kb o t t o ma L st h eo u t p u t d e v i c e .E m u l s i o nm a t r i xc o n v e y i n gs y s t e mw a sa l s od e s i g n e d ,b yw h i c hv i s c o u se m u l s i o nm 撕xc 锄b ec l e a I l e d 蚰dh a I I d i l y c a r T i e do u t p u tt oo t h e rd e v i c e s .B yd e s i g n i n gk e yp a r to fl a t e xm a t r i x 咖s p o r t a t i o nv e h i c l e ,t h es t o r a g et a n ka n dc o n v e y i n g s y s t e m ,t e c h n i c a lp r o b l e m s ,s u c ha ss o l v e dl a t e xm a t r i xs t o r i n ga n dd i s c h a E 西n g ,i ss o l v e d ,a n dt h ee m c i e n c yo ft r a n s p o n v e h i c l ei si m p r o v e d . [ K E Yw 0 R D s ] e m u l s i o nm a t r i x ;t a n k ;c a r r i e rt m c k ;c o n v e y i n gs y s t e m 矿◇、。’。’口o 、。p 。V 2 文摘l 氓n c t e 。毋s \o } } o 1 防水粒状炸药组成 日本专利,J P 2 0 0 26 0 2 9 3 ,2 0 0 2 年2 月2 6 日,共 6 页 日文 这种防水炸药由多孔粒状硝酸铵和微球 m i . c m b a l c o n 组成。多孔粒状硝酸铵用粉状硝酸铵和 聚合物包覆。并在包覆后固化。这种炸药具有和铵 油炸药 A N F O 一样的处理特性。 2 使用直接稀释技术制备超细颗粒炸药的研究 火炸药学报,2 0 0 l ,2 4 4 ,4 6 _ 4 7 中文 介绍了使用直接稀释制备超细颗粒炸药方法的 基本原理。试验了超细太安 P E T N 和黑索今 R D X 的颗粒大小和颗粒大小的分布。 3 诺尼尔管用的高精度M S 延期雷管 北京理工大学期刊2 0 0 1 ,8 3 ,1 6 4 .1 6 6 英 文、 介绍了诺尼尔管 N O N E L 用的高精度M S 延 期雷管 F D G 一1 雷管 。关于F D G .1 雷管的主要方 面,包括结构的选择、延期药、气室的控制、最佳装药 密度、每米诺尼尔管的适宜炸药量、底部点火装药及 主要规格。对F D G 一1 雷管的特性改进作了系统试 验。试验方法是可靠的,它的精度符合使用要求。 4 硝酸铵颗粒的包覆及其吸湿性 火炸药学报2 0 0 1 ,2 4 4 ,2 4 .2 7 中文 硝酸铵颗粒用偶合剂S i .K 和聚合物 聚合物. B 包覆。包覆后,硝酸铵颗粒的吸湿性和结块倾向 能有效地降低。 钟一鹏译自美国化学文摘 V 0 1 .1 3 6 。N o .1 3 1 6 2 0 0 2 万方数据