田亞芳

(鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學院，河南 鄭州 450052)

隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，人民生活水平的進一步提高，牛奶的消費總量在快速的增長，國內(nèi)對奶罐車的需求必定會有較大幅度的增長。奶罐車在制造以及投入運營運輸液態(tài)食品時，常遇到以下問題:保溫效果較差，剩余率較高，對液態(tài)食品的清洗效果不夠理想。因此研制性能優(yōu)良的奶罐車有著十分重要的意義。

1 主要特點和設(shè)計依據(jù)

1.1 主要特點

1.1.1 奶罐車特點

奶罐車罐體采用進口優(yōu)質(zhì)奧氏體不銹鋼SUS304拋光板制造，設(shè)計精美，堅固耐用。內(nèi)壁所有轉(zhuǎn)角均采用大圓弧過渡并經(jīng)拋光處理，易于清洗。保溫材料采用聚氨酯整體發(fā)泡，保溫性能十分理想，在常溫下，24小時內(nèi)溫升不超過2℃，并具有不松散、不吸潮、無毒等特性。整車及罐體的設(shè)計和生產(chǎn)均嚴格執(zhí)行國家、行業(yè)相關(guān)標準《中華人民共和國食品衛(wèi)生法》和QC/T 23-1992，是鮮奶等液態(tài)食品理想的運輸設(shè)備。

1.1.2 生產(chǎn)工藝特點

1)奶罐車各構(gòu)件的鋼板購進及下料均按照計算機模擬排版圖進行，大大提高了鋼板利用率和勞動效率，同時降低了工人勞動強度。

2)罐體斷面設(shè)計為橢圓形，重心低，行駛穩(wěn)定安全。

3)內(nèi)膽經(jīng)過特殊處理，奶液殘余率低于國家相關(guān)標準。

4)各件采用鎢極自動氬弧焊焊接，質(zhì)量保證，焊縫美觀。

5)奶泵、管、閥件等采用市場上知名廠家產(chǎn)品，符合衛(wèi)生級標準，便于清洗。

6)操作箱頂部有流水槽，能有效地防止雨水進入，體現(xiàn)了人性化設(shè)計。

1.2 主要設(shè)計依據(jù)

奶罐車設(shè)計的主要依據(jù)有:

奶罐車開發(fā)計劃任務(wù)書

JB 2880-1981鋼制焊接常壓容器技術(shù)條件

ZB/T 50005-1989《專用汽車用途代號》

ZB/T 50001-1992《專用汽車定型試驗規(guī)程》

JB 741-1980《鋼制焊接壓力容器技術(shù)條件》

GB 150-1998《鋼制壓力容器》

GB 7258-2004《機動車運行安全技術(shù)條件》

GB 1589-2004《汽車外廓尺寸界限》

QC/T 23-1992《奶罐車》

2 主要技術(shù)參數(shù)

主要技術(shù)指標為:

XKC5080GYSA3型奶罐車長≤7995mm，寬≤2370mm，空載時高≤2810mm，裝備質(zhì)量≤5040kg，滿載質(zhì)量8495kg，直接擋最低穩(wěn)定車速≤30km/h，最高車速≥95km/h，爬坡性能:爬坡度 ≥30%，限定條件下平均使用燃料消耗量≤10L/100km，冷態(tài)制動效能:初速30km/h時制動距離≤10m，制動減速度≥5m/s2，駐車制動坡 20%下應(yīng)能穩(wěn)定，罐體直線段長5650mm，長軸1790mm，短軸1200mm，罐體四周為保溫層，保溫層厚為100mm，此罐為兩倉罐，罐體有效容積4.89m3，進料口直徑500mm，進料口端面離地高2750mm，輸出管中心離地高1550mm，殘余量≤2.5L，罐體和管路系統(tǒng)密封性試驗應(yīng)無滲漏。奶罐車結(jié)構(gòu)簡圖如圖1所示。

圖1 XKC5080GYSA3型奶罐車結(jié)構(gòu)簡圖

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1 技術(shù)原理

奶罐車主要有汽車底盤、罐體總成和進、排系統(tǒng)等組成。罐體為雙層保溫罐體，上部有人孔和放、注奶裝置，內(nèi)部有清洗裝置等部件。人孔蓋上裝有呼吸閥。副車架與罐體焊在一起，用U形螺栓緊固在汽車車架上，并用定位連接板定位。操作箱用來安置排、吸操作機構(gòu)和放置與奶直接接觸的操作工具。操作箱與外殼制成一體，并位于罐體尾部。排料系統(tǒng)有奶泵、四通球閥、流量計、總閥和連接管道組成。奶泵由電機驅(qū)動，與四通球閥一起完成液奶的吸入、排放、自流、關(guān)閉四個功能。

3.2 罐體設(shè)計

3.2.1 罐體設(shè)計［1］

根據(jù)設(shè)計任務(wù)書要求，選用東風二類底盤:EQ1081GJ12D5，罐體有效容積為:4.89m3。

根據(jù)底盤廠家的外供圖，底盤大梁的有效可用長度為5550mm。所以將罐體總長設(shè)計成5650mm(罐體后伸底盤大梁100mm)，工具箱長度為750mm，保溫層厚度為100mm。

罐體設(shè)計成兩艙，內(nèi)膽為橢圓形，長軸為1590mm，短軸為1000mm，故罐體橢圓形外罩的長軸為1790mm，短軸為1200mm。具體尺寸見圖2所示。

圖2 XKC5080GYSA3型奶罐車罐體簡圖

則罐體容積為:V=π×a×b×L=π×(1590/2)×(1000/2)×(5650－750－300)=5.75m3

罐體的填充率按0.85計算

故罐體有效容積為:5.75 ×0.85=4.89m3

符合設(shè)計任務(wù)書的容積要求。

罐體內(nèi)膽均分兩個倉;每倉下面有一個出奶口，其接口均匯合在罐的尾部，且每個出奶管道均有閥門開關(guān)，最后匯合到一個總出奶口上。

3.2.2 奶罐車清洗系統(tǒng)的設(shè)計［2］

牛奶運輸過程中，與牛奶接觸的罐體表面易產(chǎn)生牛乳污垢。牛奶是一種能使細菌迅速繁殖的理想營養(yǎng)基質(zhì)，牛奶等液體食品在使用之后，如果不及時、徹底地進行清洗，將會使細菌大量繁殖，從而影響產(chǎn)品的衛(wèi)生質(zhì)量，甚至會造成嚴重的后果。所以，液體食品運輸車的罐體在使用之后，必須對其進行徹底地清洗和消毒。

臥式貯罐的噴淋分配器是由法蘭聯(lián)接的直管和半月管組成的分配器，材質(zhì)一般選用無縫碳鋼。直管的長度由臥罐的長度決定，一般不超過臥罐筒體的85%;直管的直徑由所選泵的流量、壓力的大小來決定。噴淋孔應(yīng)均勻分布在直管上，使其能均勻噴射到貯罐的頂部、兩個側(cè)面以及兩端封頭的上半部。

1)噴射孔直徑的選擇計算

噴淋分配器噴射孔的數(shù)量及大小，決定于噴淋清洗的流量和壓力。其計算公式如下:

式中n——噴射孔總數(shù);

Q——流量，m/h。

由以上原則及相關(guān)計算公式計算結(jié)果如下:噴淋頭上孔的直徑為2mm，孔數(shù)量:40個。

3)清洗泵的選擇

清洗用泵流量一般根據(jù)液體在管道內(nèi)的流速以及噴淋孔的數(shù)量選擇，揚程應(yīng)根據(jù)噴淋管內(nèi)的壓力、液體位差、沿程阻力等確定。

噴洗頭的工作原理:噴洗頭在流體流動的作用下通過洗罐器內(nèi)部的渦輪自轉(zhuǎn)系統(tǒng)驅(qū)動洗球均勻定向轉(zhuǎn)動，使洗滌液噴射于罐體的表面而產(chǎn)生扇狀射流，從而對罐體產(chǎn)生強大的沖擊力，達到清洗的目的。

通過對流體通道的特殊設(shè)計，使得清洗管路中的噴淋頭在水壓的作用下自動旋轉(zhuǎn)，克服了以往罐體清洗不夠理想的缺點，保證沖洗力度更大，覆蓋面更廣，清洗干凈、徹底。

3.2.3 人孔裝置及排氣裝置設(shè)計

XKC5080GYSA3型奶罐車罐體有前后互不相通

式中d——噴射孔徑，mm;

P——噴射壓力，kgf/cm;

Q——流量，m/h;

n——噴射孔數(shù)量;

c——孔徑系數(shù)，常為1.1 ～1.3;

v0——流速，m/s。

2)噴射孔數(shù)量的計算的兩個艙組成，每個艙各有一個人孔，每個分孔蓋上各裝一個呼吸閥。人孔主要由人孔座和人孔蓋組成。人孔蓋由人孔蓋圈、頂蓋、固定壓板、橡膠密封圈、壓環(huán)等組成，橡膠密封圈被壓環(huán)用螺栓螺母固定在固定壓板上。人孔蓋一端通過轉(zhuǎn)銷固定在人孔座的支耳上，使人孔蓋可以繞轉(zhuǎn)銷旋轉(zhuǎn)開關(guān)。在人孔蓋關(guān)閉后，另一端通過轉(zhuǎn)鎖壓緊，這樣橡膠密封圈可以貼合在承蓋圈上，罐體內(nèi)有壓力后，在壓力的作用下使橡膠圈與承蓋圈貼合得更緊，實現(xiàn)自密封。呼吸閥能根據(jù)罐內(nèi)氣壓的大小自動調(diào)節(jié)，并與大氣保持平衡。其作用是防止罐體變形。本項目中設(shè)計的呼吸閥除了以上功能外，并能防止灰塵、飛蟲、雨水等的污染。

操作箱頂部有流水槽，能有效地防止雨水進入，體現(xiàn)了人性化設(shè)計。

3.3 副梁的設(shè)計

在專用汽車設(shè)計時，為了改善主車架的承載情況，避免集中載荷，同時也為了不破壞主車架的結(jié)構(gòu)，一般多采用副梁過渡。根據(jù)滿載后底盤彈簧鋼板的變形量，將副梁設(shè)計成前高后低式，與底盤裝配連接后形成了整個罐體前部微高式。改進設(shè)計后，克服了奶罐車殘余率較高的缺點。這種結(jié)構(gòu)保證了液態(tài)奶能夠徹底排放，殘余率最低。

3.4 保溫層用聚氨酯發(fā)泡制作工藝［3］

奶罐車的罐體四周為100mm厚的保溫層，此罐為兩倉罐。罐體采用聚氨酯整體發(fā)泡，不僅可以得到良好的保溫性能，而且可以增強罐體的強度。

為克服奶罐車保溫性能較差的缺點，本項目采用在通常的黑料、白料中增加了發(fā)泡添加劑，使聚氨酯發(fā)泡材料的密度均勻適中，加上各種化工原料的合理配比，使得聚氨酯能夠快速而穩(wěn)定地填充到各個死角，不僅使罐體在常溫下24小時溫升不超過2℃，保溫性能更加可靠，而且保證了罐體外罩和內(nèi)膽之間的連接強度。

3.5 罐體液面檢測裝置

在罐體的水平中心面上，在罐體后封頭中心裝設(shè)一個液位計，YWJ25－A型旋轉(zhuǎn)管式液位計。液位計必須靈敏準確，結(jié)構(gòu)牢固，操作方便，精度等級不低于2.5級，并在表盤上標記出刻度與容積的對應(yīng)關(guān)系和最高安全液位。

4 性能檢測及應(yīng)用推廣情況

該產(chǎn)品經(jīng)機械工業(yè)專用汽車檢測中心檢測，各項技術(shù)指標符合汽車國家標準GB 7258-2004的規(guī)定。經(jīng)過西安鴻瑞速凍食品有限公司和商丘市暢達物流等多家用戶試用表明，該車性能優(yōu)良，具有廣闊的市場前景。

［1］王維昌.液罐車罐體尺寸和載液量的優(yōu)化配合［J］.九江職業(yè)技術(shù)學院學報，2002，(4):28 －29.

［2］張水成，王沂，張世卿.食品工廠設(shè)備清洗系統(tǒng)CIP的原理與發(fā)展前景［J］.中國農(nóng)學通報，2006，(6):91 －94.

［3］趙潤寬，李世明.大型澆注成型法存在的缺點及預防措施［J］.專用汽車，2004，(6):30 －31.