水泥運(yùn)輸車(chē)焊縫開(kāi)裂范文

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近幾年，國(guó)家城市化進(jìn)程的加快、城市化改造和城市公共基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、房地產(chǎn)業(yè)的高速增長(zhǎng)、工業(yè)企業(yè)的大量投資項(xiàng)目、散裝水泥相關(guān)政策等導(dǎo)致了對(duì)散裝水泥運(yùn)輸車(chē)的大量需求。各汽車(chē)企業(yè)先后開(kāi)發(fā)散裝水泥運(yùn)輸車(chē)，推向市場(chǎng)。但是各廠(chǎng)家開(kāi)發(fā)的車(chē)輛結(jié)構(gòu)大同小異，在車(chē)輛使用過(guò)程中出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題也基本相同。其中，罐體開(kāi)焊為散裝水泥運(yùn)輸車(chē)最易出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題。下面從工作原理、結(jié)構(gòu)介紹、工況分析、故障分析、解決措施等方面，分析罐體開(kāi)焊的原因和解決措施。

1工作原理介紹

圖1為散裝水泥運(yùn)輸車(chē)基本結(jié)構(gòu)示意圖。發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力經(jīng)過(guò)變速箱、取力器、傳動(dòng)軸輸入空壓機(jī)4，空壓機(jī)開(kāi)始工作，輸出壓縮空氣，壓縮空氣經(jīng)單向閥3、進(jìn)氣管1路進(jìn)入氣室，觀(guān)察壓力表6顯示的罐體內(nèi)壓力，當(dāng)壓力達(dá)到0.19MPa時(shí)，氣體穿過(guò)流化元件流速到達(dá)一定速度，水泥開(kāi)始懸浮流化，打開(kāi)卸料蝶閥5，流化狀水泥物料經(jīng)排料管路排出。當(dāng)壓力大于0.22MPa時(shí)，安全閥2自動(dòng)開(kāi)啟，使倉(cāng)內(nèi)壓力保持低于0.22MPa。

圖1散裝水泥運(yùn)輸車(chē)基本結(jié)構(gòu)圖圖2罐體內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

1、進(jìn)氣管2、安全閥3、單向閥

4、空壓機(jī)5、蝶閥6、壓力表

2普通散裝水泥運(yùn)輸車(chē)內(nèi)部結(jié)構(gòu)

如圖2所示，散裝水泥運(yùn)輸車(chē)罐體內(nèi)部主要由側(cè)滑料板、多孔板、流化元件（氣體分布板）組成，并由滑料板、多孔板、流化元件將罐體分為氣室和料室兩個(gè)部分。料室用來(lái)存儲(chǔ)散裝水泥，氣室存儲(chǔ)壓縮空氣，多孔板和流化元件是讓氣室壓縮空氣能夠進(jìn)入料室，并同時(shí)使空氣達(dá)到一定速度。滑料板一般與水平面成42度角，使水泥能夠自然下滑，滑料板一般為5mm鋼板，為整體式。

3工況分析

3.1裝料

將散裝水泥運(yùn)輸車(chē)停于水泥存儲(chǔ)塔下，并使車(chē)輛進(jìn)料口與存儲(chǔ)塔出料口對(duì)正，打開(kāi)車(chē)輛進(jìn)料口進(jìn)料，隨著罐體內(nèi)水泥量的增加，水泥對(duì)罐體滑料板的壓力漸漸增大，當(dāng)罐體裝滿(mǎn)水泥，壓力增加到最大，然后壓力保持不變（壓強(qiáng)約為0.14MPa）。如圖3所示（紅線(xiàn)表示側(cè)滑板受到壓力，黑線(xiàn)表示側(cè)滑板變形量）。罐體滑料板的變形也隨著壓力的增大不斷增大，當(dāng)壓力達(dá)到最大時(shí)，變形量也達(dá)到最大，并保持不變。

3.2運(yùn)輸過(guò)程

水泥運(yùn)輸時(shí)，汽車(chē)車(chē)輪與地面間的相互作用力在不斷地變化著，這些變化與路面形狀及其不平度的尺寸、汽車(chē)零部件的慣性和彈性特征有關(guān)，導(dǎo)致了汽車(chē)在行使過(guò)程中，發(fā)生震動(dòng)，最終使得罐體中水泥對(duì)側(cè)滑板的沖擊力不斷變化，如圖4。由于受力變化，引起了側(cè)滑板形變的不斷變化，易導(dǎo)致焊縫疲勞失效。

3.3卸料

空壓機(jī)工作，向氣室內(nèi)加入壓縮氣體，氣室壓力不斷增大，當(dāng)壓力達(dá)到一定值時(shí)，側(cè)滑板、流化床因受到氣體壓力而向上變形。當(dāng)壓力達(dá)到0.19MPa時(shí)，打開(kāi)蝶閥，開(kāi)始卸料，在此過(guò)程，氣體壓力、貨物重力不斷變化，側(cè)滑板、流化床變形方向、變形量也不斷發(fā)生變化（如圖5），導(dǎo)致側(cè)滑板、流化床振動(dòng)和異響。

圖3壓力、變形隨時(shí)間變化圖4壓力、變形隨時(shí)間變化圖5壓力隨時(shí)間變化

4故障分析

散裝水泥運(yùn)輸車(chē)總是在上述工況中使用，側(cè)滑板、流化床變形和抖動(dòng)會(huì)導(dǎo)致滑料板與罐體連接焊縫、滑料板與多孔板連接焊縫發(fā)生疲勞失效，焊縫開(kāi)裂。焊縫材料的疲勞壽命特性曲線(xiàn)（S-N曲線(xiàn)）如圖6所示。

利用UG軟件對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。先對(duì)散裝水泥運(yùn)輸車(chē)罐體建模，然后進(jìn)入U(xiǎn)G分析模塊，對(duì)罐體及內(nèi)部各部分材料進(jìn)行設(shè)置，再對(duì)罐體及內(nèi)部各部分進(jìn)行網(wǎng)格劃分，設(shè)置約束及載荷相關(guān)參數(shù)，最后進(jìn)行計(jì)算分析。圖7為計(jì)算分析報(bào)告的一部分（滑料板強(qiáng)度分析），可以看出，滑料板與罐體焊接部位，為危險(xiǎn)區(qū)域，焊縫或滑料板的母材易發(fā)生開(kāi)裂現(xiàn)象。

圖6S-N曲線(xiàn)圖7滑料板強(qiáng)度分析

焊縫開(kāi)裂會(huì)導(dǎo)致氣體不通過(guò)多孔板、流化元件而直接進(jìn)入料室，不能使水泥懸浮流化，水泥輸送困難，出料速度減慢，剩余率增大，情況嚴(yán)重的會(huì)使車(chē)輛失去輸送功能。在散裝水泥運(yùn)輸車(chē)實(shí)際使用過(guò)程中，罐體內(nèi)部焊縫開(kāi)裂也是該類(lèi)車(chē)主要易發(fā)生故障之一。

4解決措施

為有效解決焊縫開(kāi)裂問(wèn)題，必須消除側(cè)滑板、流化床的變形和抖動(dòng)。從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的角度考慮，側(cè)滑板、流化床的變形和抖動(dòng)是因?yàn)樵谕葔毫η闆r下，整體式側(cè)滑板受力面積過(guò)大，易發(fā)生變形。要消除變形和抖動(dòng)，必須減小受力面積。故而，將滑料板設(shè)計(jì)為分體式，由滑料板1、滑料板2、滑料板3組成，如圖8、圖9所示，滑料板2是“［”形折彎件，先將它定位于罐體內(nèi)，并焊接，滑料板3是“﹂”形折彎件，將短邊與多孔板配合焊接，另一邊搭焊于滑料板2上，滑料板1是平板，搭焊于滑料板2、罐體之間。這樣，雖然滑料板總受力面積沒(méi)有變化，但是單個(gè)滑料板零件受力面積減小了，不再發(fā)生變形，抖動(dòng)也就消除了，進(jìn)而解決了罐體內(nèi)部焊縫開(kāi)裂的問(wèn)題。

同樣利用UG軟件對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。步驟同上。圖10為計(jì)算分析報(bào)告的一部分，可以看出，整個(gè)罐體內(nèi)部結(jié)構(gòu)是安全的，焊縫或滑料板的母材不會(huì)發(fā)生開(kāi)裂。

摘要：針對(duì)散裝水泥運(yùn)輸車(chē)罐體內(nèi)部焊縫開(kāi)裂的質(zhì)量問(wèn)題，從結(jié)構(gòu)原理、工況等角度進(jìn)行分析，找出出現(xiàn)焊縫開(kāi)裂根源，提出解決措施。

關(guān)鍵詞：散裝水泥運(yùn)輸車(chē)結(jié)構(gòu)焊接