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黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
目 錄
摘要………………………………………………………………………………………Ⅰ
Abstract …………………………………………………………………………………Ⅱ
第1章 緒論……………………………………………………………………………1
1.1 概述…………………………………………………………………………………1
1.2 冷藏車的發(fā)展概況…………………………………………………………………2
1.2.1我國(guó)冷藏汽車的發(fā)展………………………………………………………2
1.2.2我國(guó)冷藏車的生產(chǎn)和技術(shù)概況……………………………………………3
1.3 設(shè)計(jì)主要內(nèi)容………………………………………………………………………4
第2章 冷藏保溫車的分類及布置形式……………………………………………5
2.1 冷藏保溫車的定義與用途…………………………………………………………5
2.2 冷藏保溫車的分類………………………………………………………………5
2.3 冷藏汽車整體布置…………………………………………………………………6
2.4 總體設(shè)計(jì)方案………………………………………………………………………6
2.5 本章小結(jié)……………………………………………………………………………8
第 3章 二類底盤與車架的選擇設(shè)計(jì)………………………………………………9
3.1二類底盤的型號(hào)選擇………………………………………………………………9
3.2主車架的改裝……………………………………………………………………11
3.3副車架的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………12
3.3.1副車架的截面形狀及尺寸…………………………………………………12
3.3.2副車架的前端形狀及安裝位置……………………………………………13
3.3.3 副車架與主車架的連接設(shè)計(jì)………………………………………………13
3.3.4 副車架的強(qiáng)度校核…………………………………………………………14
3.4 本章小結(jié)…………………………………………………………………………15
第 4 章冷藏保溫汽車隔熱車廂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………………………16
4.1冷藏保溫箱的類型與定義……………………………………………………16
4.2隔熱車廂的結(jié)構(gòu)組成…………………………………………………………17
4.3隔熱車廂的結(jié)構(gòu)形式……………………………………………………………17
4.3.1 整體結(jié)構(gòu)隔熱車廂…………………………………………………………17
4.3.2 分片拼裝結(jié)構(gòu)隔熱車廂……………………………………………………18
4.4 車廂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………………………………………………19
4.4.1 隔熱層材料與厚度…………………………………………………………20
4.4.2 隔熱材料的種類……………………………………………………………20
4.4.3 隔熱層厚度…………………………………………………………………21
4．5本章小結(jié)…………………………………………………………………………21
第 5 章 制冷機(jī)組的選擇……………………………………………………………22
5.1 蒸汽壓縮式制冷裝置介紹………………………………………………………22
5.2 隔熱車廂的熱工計(jì)算……………………………………………………………23
5.3隔熱車廂的熱負(fù)荷計(jì)算…………………………………………………………26
5.4 制冷機(jī)組的選擇…………………………………………………………………29
5.5 制冷機(jī)組校核……………………………………………………………………29
5.6本章小結(jié)…………………………………………………………………………31
第6章 整車性能計(jì)算………………………………………………………………32
6.1 冷藏車性能參數(shù)…………………………………………………………………32
6.2 整車動(dòng)力性能計(jì)算………………………………………………………………32
6.3 燃油經(jīng)濟(jì)性的計(jì)算 ………………………………………………………………35
6.4本章小結(jié)…………………………………………………………………………36
結(jié)論………………………………………………………………………………………37
參考文獻(xiàn) ………………………………………………………………………………38
致謝………………………………………………………………………………………39
附錄A………………………………………………………………………………………40
附錄B………………………………………………………………………………………42
黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
第1章 緒 論
1.1 概述
冷藏車是一種將貨物放在專用的車廂里，通過(guò)制冷使其保鮮，從一個(gè)地方運(yùn)輸?shù)搅硪粋€(gè)地方的專用車輛。冷藏車目前廣泛用于畜產(chǎn)品加工制造業(yè)、水產(chǎn)品加工制造業(yè)、果蔬加工業(yè)、速凍食品制造業(yè)、冷凍飲品生產(chǎn)制造業(yè)以及上述各類產(chǎn)品的流通領(lǐng)域。隨著我國(guó)高速公路的迅猛發(fā)展、內(nèi)陸運(yùn)輸?shù)牟粩鄶U(kuò)大，公路冷藏車運(yùn)輸越來(lái)越顯示出其快速發(fā)展的趨勢(shì)。因?yàn)檫\(yùn)輸?shù)募b化及環(huán)境保護(hù)意識(shí)的提高，貨物運(yùn)輸不僅要求其運(yùn)輸?shù)目旖莅踩?，而且要求被運(yùn)輸貨物的質(zhì)量能保鮮。冷藏車已進(jìn)入了一個(gè)迅猛發(fā)展的年代。如何設(shè)計(jì)研究出經(jīng)濟(jì)實(shí)用、高性價(jià)比的冷藏車成為擺在我們面前的課題。目前生產(chǎn)運(yùn)作的冷藏車外型如圖所示：
圖1.1 箱式冷藏車
據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織估計(jì)，目前世界各國(guó)農(nóng)牧業(yè)每年生產(chǎn)的各種食品達(dá)30多億噸，其中肉、魚、蛋、奶、水果和蔬菜等易腐食品有10億多噸。這些食品中約有20%因運(yùn)輸不當(dāng)而腐爛變質(zhì)。我國(guó)是農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)大國(guó)，肉類、水產(chǎn)類和雞蛋等產(chǎn)品的產(chǎn)銷量均居世界首位，分別占世界總產(chǎn)量的25.13%、17.98%、和42.85%。 目前，我國(guó)肉類食品年產(chǎn)量約5600萬(wàn)噸，速凍食品850萬(wàn)噸、乳制品800萬(wàn)噸，還有每年約4000萬(wàn)噸的水產(chǎn)品以及大量的蔬菜都需要冷藏運(yùn)輸。在發(fā)達(dá)國(guó)家，上述產(chǎn)品的冷藏運(yùn)輸率都已超過(guò)50%，其中美國(guó)、日本、西歐等國(guó)家和地區(qū)超過(guò)80%，而我國(guó)只有15%。我國(guó)食品冷凍、冷藏行業(yè)主要分布在畜產(chǎn)品加工制造業(yè)、水產(chǎn)品加工制造業(yè)、果蔬加工業(yè)，速凍食品制造業(yè)、冷凍飲品生產(chǎn)制造業(yè)以及上述各類產(chǎn)品的流通領(lǐng)域。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，到2003年底我國(guó)食品冷凍、冷藏行業(yè)的冷庫(kù)總?cè)萘繉⑼黄?00萬(wàn)噸/次；在我國(guó)涉及到食品冷凍、冷藏的企業(yè)估計(jì)近 20000家；食品冷凍、冷藏業(yè)直接從業(yè)人員約有80萬(wàn)人；我國(guó)速凍食品的產(chǎn)量目前估計(jì)已接近450萬(wàn)噸/年；冷凍飲品的產(chǎn)量今年將突破150萬(wàn)噸。食品冷藏運(yùn)輸技術(shù)是將食品，特別是易腐食品從一個(gè)地方通過(guò)科學(xué)的手段和特殊的運(yùn)輸工具在特別的運(yùn)輸條件下迅速完好的把食品運(yùn)送到另一個(gè)地方的專門技術(shù)科學(xué)的食品冷藏運(yùn)輸對(duì)食品資源的開發(fā)利用，提高食品產(chǎn)、運(yùn)、銷，增加食品產(chǎn)業(yè)的經(jīng)效益，改善和提高人民健康、生活水平具有重要意義。
1.2 冷藏車的發(fā)展概況
歐美國(guó)家較早采用冷藏法來(lái)保持易腐食品的鮮度,逐步建立食品冷藏鏈.20世紀(jì)初,就已產(chǎn)生了冷藏運(yùn)輸工具,第二次世界大戰(zhàn)前鐵路運(yùn)輸在易腐貨物運(yùn)輸中占主導(dǎo)地位.50年代和60年代冷藏車和冷藏船舶發(fā)展較快。70年代以來(lái),冷藏集裝箱發(fā)展迅速。國(guó)際上通常把易腐貨物運(yùn)輸中采用冷藏運(yùn)輸所占比例稱為冷藏運(yùn)輸率,以次來(lái)作為衡量冷藏運(yùn)輸發(fā)展程度的標(biāo)志.歐美日等發(fā)達(dá)國(guó)家冷藏運(yùn)輸率為80-90%；前蘇聯(lián)和東歐國(guó)家為50%；發(fā)展中國(guó)家一般只有10-20%。公路冷藏運(yùn)輸?shù)倪\(yùn)量占冷藏運(yùn)輸總量的比率：歐洲發(fā)達(dá)國(guó)家和日本為60-80%，美國(guó)近年是40-50%；而易腐貨物冷藏運(yùn)輸?shù)闹苻D(zhuǎn)量中公路運(yùn)輸所占比率歐、美、日均占60%以上?？梢?jiàn)，公路運(yùn)輸已取代鐵路運(yùn)輸成為冷藏運(yùn)輸?shù)闹饕绞健Ｌ貏e在中距離和短距離冷藏運(yùn)輸發(fā)揮主體作用，美國(guó)運(yùn)距在500公里以下的冷藏貨物運(yùn)輸基本都是采用公路運(yùn)輸，歐洲國(guó)家則只有國(guó)際聯(lián)運(yùn)才采用鐵路運(yùn)輸。
冷藏汽車已經(jīng)成為專用汽車的重要種類之一。冷藏汽車中叫多采用機(jī)械式制冷方式。用得最多的是箱內(nèi)全自動(dòng)控制的壓縮式制冷機(jī)組，著名的生產(chǎn)廠商和商標(biāo)有美國(guó)西屋公司的“熱王牌”，美國(guó)開利公司，的的超卓公司，意大利的佛羅格公司，日本的三菱公司。近幾年液態(tài)氮和液態(tài)二氧化碳等液態(tài)氣體制冷，畜冷板制冷等新能源在冷藏汽車中也日益得到廣泛的應(yīng)用，而以前曾用國(guó)的干冰（固體二氧化碳）、鹽冰（混有鹽水冰點(diǎn)低與0攝氏度的冰）等制冷方式則逐漸被淘汰。
1.2.1我國(guó)冷藏汽車的發(fā)展
我國(guó)公路冷藏運(yùn)輸是從50年代后期發(fā)展起來(lái)的。當(dāng)時(shí)，外貿(mào)部為運(yùn)輸出口的肉類食品采用蘇聯(lián)“吉爾”載貨汽車改裝冷藏車。60年代后期外貿(mào)部門開始開始布點(diǎn)采用國(guó)產(chǎn)解放冷藏車。隨后，商業(yè)部門也開始確定廠點(diǎn)改裝BW12型（車廂容積為12m3 ）解放冷藏車。60年代后期到70年代初，易腐貨物的冷藏運(yùn)輸發(fā)展較快，為滿足公路冷藏運(yùn)輸?shù)男枰群筮M(jìn)口了羅馬尼亞的“布切爾”牌、匈牙利的“切貝爾”牌中型冷藏車和意大利“菲亞特”牌重型冷藏車。1973年，國(guó)務(wù)院領(lǐng)導(dǎo)指示，我國(guó)應(yīng)自行布點(diǎn)生產(chǎn)冷藏車。80年代是我國(guó)冷藏車發(fā)展最快的時(shí)期。“六五”期間，社會(huì)保有量草擬給500輛增至6000輛，年產(chǎn)量從500輛發(fā)展到1100多輛；七五期間，社會(huì)保有量發(fā)展到11000多輛，年產(chǎn)量發(fā)展到2000輛左右。品種數(shù)已經(jīng)從“六五”初的十余種發(fā)展到幾十種。技術(shù)上也取得了很大的進(jìn)展。70年代我國(guó)生產(chǎn)的冷藏車，其隔熱車廂總傳熱系數(shù)一般為0.8-1W/m2k，通過(guò)技術(shù)引進(jìn)和采用新工藝，到“六五”期間，有些廠的隔熱車廂總傳熱系數(shù)已降到0.4 W/m2k，到“七五”期末，一些先進(jìn)產(chǎn)品已達(dá)到0.3-0.35 W/m2k，接近國(guó)際先進(jìn)水平。車廂漏氣倍數(shù)也大大降低，密封性能有很大提高。湖南岳陽(yáng)制冷設(shè)備總廠，河北襄陽(yáng)漢水車輛空調(diào)設(shè)備總廠，上海新江機(jī)器廠等先后引進(jìn)技術(shù)研制生產(chǎn)關(guān)鍵配套件--制冷機(jī)組。在基礎(chǔ)技術(shù)工作方面，制訂了冷藏車技術(shù)條件，冷藏車性能試驗(yàn)方法，運(yùn)輸用制冷機(jī)組試驗(yàn)方法等專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和部標(biāo)準(zhǔn)。1988年鎮(zhèn)江汽車廠建成具有國(guó)際水平的熱工性能試驗(yàn)室，成為我國(guó)冷藏汽車熱工性能的檢測(cè)中心。
至80年代末，我國(guó)冷藏汽車的社會(huì)保有量約11000輛。主要使用部門為商業(yè)部門的食品，水產(chǎn)等副產(chǎn)品的生產(chǎn)，供銷公司（企業(yè)），近年來(lái)隨改革開放的不斷深入，大，中城市的一些菜場(chǎng)也購(gòu)置了冷藏運(yùn)輸車。我過(guò)冷藏車主要運(yùn)輸對(duì)象是各種肉類和水產(chǎn)，近年來(lái)隨著時(shí)常價(jià)格的逐步開飯，蔬菜和水果的運(yùn)量也在不斷增長(zhǎng)。
由于我果肉類的產(chǎn)地主要在內(nèi)地，而銷地主要早沿海及大城市，牲畜的屠宰季節(jié)性又較強(qiáng)，因而我國(guó)冷藏運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)是季節(jié)性強(qiáng)和流向比較集中。我國(guó)易腐貨物運(yùn)輸主要靠鐵路，公路的運(yùn)量?jī)H占20%左右。近年來(lái)公路冷藏運(yùn)輸率提高較快。我國(guó)公路冷藏運(yùn)輸可分為：產(chǎn)地或大城市或鐵路水路集運(yùn)點(diǎn)的長(zhǎng)途運(yùn)輸以及省間調(diào)拔長(zhǎng)途運(yùn)輸，運(yùn)距500公里左右或者更長(zhǎng)些；中轉(zhuǎn)冷庫(kù)到港口車站打擊省內(nèi)調(diào)拔等中距離運(yùn)輸，運(yùn)距300公里左右。城市冷庫(kù)到市郊或市內(nèi)碼頭的短途運(yùn)輸，運(yùn)距約20-50公里；冷庫(kù)到銷售點(diǎn)的分配性運(yùn)輸，運(yùn)距一般不到20公里。
1.2.2 我國(guó)冷藏車的生產(chǎn)和技術(shù)概況
當(dāng)前我國(guó)冷藏車的生產(chǎn)廠家連同以前生產(chǎn)過(guò)冷藏車的廠家共有20多家。80年代末，90年代初，我過(guò)冷藏出的年產(chǎn)量為1500-2000輛。在冷藏車生產(chǎn)企業(yè)中，屬機(jī)械部門汽車行業(yè)的主要有鎮(zhèn)江冷藏汽車廠、貴州專用汽車廠、濟(jì)南汽車改裝廠等；屬商業(yè)部定點(diǎn)的企業(yè)主要有武漢商業(yè)冷藏汽車廠、馬鞍山冷藏機(jī)械廠、長(zhǎng)春第一鈑金廠等。另外還有蘭州在換用汽車廠、沈陽(yáng)救護(hù)車廠、北京旅行車有限公司、保定地區(qū)汽車廠等等。其中鎮(zhèn)江冷藏汽車廠是我國(guó)最大的冷藏汽車專業(yè)生產(chǎn)廠。
目前我國(guó)冷藏車按所選用的汽車底盤的噸位和按制冷方式等可分為30多個(gè)品種，若按隔熱車廂的結(jié)構(gòu)特征，箱內(nèi)溫度控制范圍等則可進(jìn)一布分為60多個(gè)品種。鎮(zhèn)江冷藏汽車廠，濟(jì)南汽車改裝廠等通過(guò)引進(jìn)國(guó)際先進(jìn)技術(shù)，其新型“三明治“式隔熱車廂的總傳熱系數(shù)（K值）可達(dá)到0.3 W/m2k的國(guó)際先進(jìn)水平。北京天云汽車改裝廠，河南新鄉(xiāng)汽車改裝修配廠等生產(chǎn)的冷藏才和，K值也小于0.4 W/m2k，達(dá)到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定A級(jí)水平。這說(shuō)明我國(guó)冷藏車隔熱車廂的技術(shù)水平已達(dá)到和接近于國(guó)際先進(jìn)水平。
本次設(shè)計(jì)的要求有貨物裝卸要方便可靠、制冷動(dòng)力要與車動(dòng)力一體化、制冷機(jī)要有獨(dú)立的動(dòng)力切斷裝置、制冷效能要盡可能好、能節(jié)省能源并且符合有關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和環(huán)保要求。
1.3 設(shè)計(jì)主要內(nèi)容
本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是2噸冷藏汽車改裝設(shè)計(jì)，產(chǎn)品主要用于短距離的易腐貨物的運(yùn)輸?shù)取?
主要設(shè)計(jì)步驟如下：
(1) 根據(jù)所需求的噸位選用合適的二類底盤；
(2) 進(jìn)行隔熱車廂的設(shè)計(jì)；
(3) 進(jìn)行制冷機(jī)組的選擇設(shè)計(jì)。
第2章 冷藏保溫車的分類及布置形式
2.1 冷藏保溫車的定義與用途
冷藏保溫汽車是指裝有冷凍或保溫設(shè)備的廂式貨車，用來(lái)運(yùn)輸易腐或?qū)囟扔刑囟ㄒ蟮呢浳铩?
在運(yùn)輸過(guò)程中，使易腐貨物或?qū)囟扔刑囟ㄒ蟮呢浳锸冀K處于保質(zhì)所需要的較低的溫度條件，即使之處于冷藏的溫度環(huán)境中，這就是冷藏運(yùn)輸。冷藏運(yùn)輸是包括產(chǎn)地冷藏庫(kù)、中轉(zhuǎn)冷藏庫(kù)、銷售冷藏庫(kù)（柜）以及冷藏運(yùn)輸設(shè)備等構(gòu)成的“冷藏鏈”中的重要環(huán)節(jié)，冷藏保溫汽車對(duì)于保證貨物質(zhì)量有著重大的經(jīng)濟(jì)意義。
2.2 冷藏保溫車的分類
1、按有無(wú)制冷裝置分類
按是否裝有制冷裝置分為冷藏汽車和保溫汽車。裝有隔熱車廂且裝有裝有制冷裝置的汽車成為冷藏汽車。裝有隔熱車廂而未裝任何制冷或加熱裝置的汽車稱為保溫汽車。
我國(guó)冷藏保溫汽車的使用單位和車輛管理部門，習(xí)慣將冷藏汽車和保溫汽車統(tǒng)稱為冷藏車。日本等國(guó)則分為保冷汽車、冷藏汽車和冷凍汽車。保冷汽車即保溫汽車；冷藏汽車又稱高溫冷藏汽車，適用于運(yùn)送冷藏溫度為-15℃以下的冷凍食品。歐美各國(guó)習(xí)慣于將保溫汽車、機(jī)械冷藏汽車和一般冷藏汽車并列為冷藏保溫汽車的三大類，《新國(guó)際制冷辭典》就將冷藏保溫汽車分為保溫汽車、冷藏汽車和機(jī)械冷藏汽車。
2、按制冷裝置的制冷方式分類
按冷藏保溫汽車制冷裝置的制冷方式可分為機(jī)械冷藏汽車、液氮冷藏汽車、冷板冷藏汽車、干冰冷藏汽車和水（鹽）冰冷藏汽車，而保溫汽車又可視為無(wú)制冷裝置的冷藏汽車。
3、按專用設(shè)備的功能分類
按冷藏保溫汽車隔熱車廂的總傳熱系數(shù)分為強(qiáng)化隔熱型和普通隔熱性。
機(jī)械冷藏汽車制冷裝置在環(huán)境溫度為30℃時(shí)，廂內(nèi)溫度可以調(diào)控范圍分為6級(jí)(表2.1)。
表2.1 箱內(nèi)溫度可控范圍級(jí)別
級(jí) 別
A
B
C
D
E
F
調(diào)控范圍(℃)
12~0
12~-10
12~-20
≤ 2
≤-10
≤-20
非機(jī)械制冷裝置的冷藏車在環(huán)境溫度為30℃時(shí)，可以保持的車廂溫度分為3級(jí)(表2.2)。
表2.2 按制冷溫度級(jí)別
級(jí) 別
A
B
C
保持溫度(℃)
≤ 7
≤-10
≤-20
裝有加熱裝置的冷藏汽車，按加熱裝置可使車廂內(nèi)溫度升至12℃以上，且至少保持12℃時(shí)的前提下，所允許的環(huán)境溫度分為2級(jí)(表2.3)。
表2.3 加熱環(huán)境溫度
級(jí) 別
A
B
環(huán)境溫度(℃)
-10
-20
2.3冷藏汽車整體布置
冷藏汽車是由汽車二類底盤、隔熱貨廂和制冷（加熱）裝置組成。汽車底盤的噸級(jí)一般根據(jù)裝載貨物的質(zhì)量以及隔熱車廂的容積確定。
機(jī)械制冷冷藏汽車的整車布置主要取決于選用的制冷機(jī)組結(jié)構(gòu)型式及制冷機(jī)組主要部件(動(dòng)力裝置、壓縮機(jī)、冷凝器和蒸發(fā)器等)的安裝位置。
按是否自帶動(dòng)力裝置，制冷機(jī)組可分為獨(dú)立式(自帶動(dòng)力裝置)和非獨(dú)立式(不帶動(dòng)力裝置)兩種。獨(dú)立式制冷機(jī)組的動(dòng)力裝置多采用內(nèi)燃機(jī)或電動(dòng)機(jī)。其中，有的獨(dú)立式制冷機(jī)組僅有一種動(dòng)力裝置；有的則既裝有內(nèi)燃機(jī)又裝有電動(dòng)機(jī)，以其中的一種為主，另一種作為備用，以提高制冷機(jī)組的工作可靠性。非獨(dú)立式制冷機(jī)組本身雖無(wú)動(dòng)力裝置，但是可以方便地利用汽車發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力裝置。取出動(dòng)力方式一般有兩種途徑：一種是利用皮帶傳動(dòng)，直接從發(fā)動(dòng)機(jī)前端取出；另一種是利用變速器的取力窗口，從中間軸或倒擋軸上通過(guò)齒輪傳動(dòng)取出。
按動(dòng)力裝置、壓縮機(jī)、冷凝器和蒸發(fā)器四大部件安裝位置不同，制冷機(jī)組又可分為整體式和分體式兩種。四大部件組裝成一體，則稱整體式；四大部件按其需要分別安裝在冷藏汽車的不同部位，彼此用管道相連，則稱分體式。無(wú)論是整體式還是分體式，動(dòng)力裝置總是與壓縮機(jī)安裝在一起，并用皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)工作。
本設(shè)計(jì)采用非獨(dú)立式制冷裝置，壓縮機(jī)采用發(fā)動(dòng)機(jī)前端皮帶直接驅(qū)動(dòng)，這樣只要發(fā)動(dòng)機(jī)工作，制冷機(jī)組就可以工作，能更好地實(shí)現(xiàn)制冷動(dòng)力與車動(dòng)力一體化。
2.4總體設(shè)計(jì)方案
1、尺寸參數(shù)參數(shù)的確定
尺寸參數(shù)主要是指汽車的車輛長(zhǎng)、車輛寬、車廂尺寸、前懸和后懸。
(1) 車輛長(zhǎng)、寬、高
外廓尺寸直接影響汽車的總體布置和結(jié)構(gòu)尺寸、質(zhì)量分配和各種使用性能。一般情況下，在保證基本性能和結(jié)構(gòu)布置允許時(shí)，應(yīng)該盡可能地減小軸距。汽車軸距減小，將可以減輕汽車的自身質(zhì)量，提高質(zhì)量利用率，充分發(fā)揮汽車的動(dòng)力性和通過(guò)能力。但過(guò)小的軸距將會(huì)影響運(yùn)動(dòng)中的質(zhì)量分配，使汽車的制動(dòng)性和操縱穩(wěn)定性變壞。軸距的選定有一個(gè)認(rèn)識(shí)的過(guò)程，一般是通過(guò)類比的方法，考慮到專用設(shè)備的安裝和使用，初選一個(gè)數(shù)值，再對(duì)汽車的各種使用性能進(jìn)行計(jì)算以及其他相關(guān)尺寸的確定后，在綜合選定一個(gè)滿意的數(shù)值。對(duì)于專用汽車特殊性，選取汽車軸距時(shí)，也一定考慮所設(shè)計(jì)汽車的使用性。
一般說(shuō)來(lái)，在標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定極限尺寸下，降低汽車的的高度，將降低汽車的質(zhì)心，對(duì)汽車的各種使用性能都有好處。
本設(shè)計(jì)中車輛的長(zhǎng)、寬、高的尺寸是：4140mm1530mm2290mm。
(2) 車廂尺寸
汽車的車廂尺寸主要指的是車廂的內(nèi)部尺寸，即車廂內(nèi)部有效裝載容積。車廂尺寸對(duì)汽車的質(zhì)量分配而帶來(lái)的汽車使用性能的變化十分顯著。設(shè)計(jì)時(shí)必須引起足夠的重視。考慮車廂的裝載能力，對(duì)于貨車必須根據(jù)所載貨物的平均容積質(zhì)量以及所設(shè)計(jì)汽車的裝載能力，對(duì)于客車則依據(jù)人體的平均質(zhì)量以及由人體工程學(xué)做推薦的乘坐空間。本設(shè)計(jì)中的車廂根據(jù)所裝載貨物的特點(diǎn)設(shè)計(jì)了半封閉的車廂，為了防止所裝載的貨物會(huì)對(duì)環(huán)境進(jìn)行二次污染。
(3) 前懸和后懸
多數(shù)專用汽車在改裝設(shè)計(jì)中，一般都沿用所選底盤的前懸和后懸尺寸，因此，影響汽車的總體尺寸和有質(zhì)量分配所帶來(lái)的各種使用性能的變化主要是汽車后懸與軸距的選取。軸距初定后，后懸增長(zhǎng)將會(huì)減少汽車的前軸的軸載質(zhì)量，從而影響汽車的操縱性，甚至導(dǎo)致后軸的超載。同時(shí)，過(guò)長(zhǎng)的后懸將使汽車的機(jī)動(dòng)性能和通過(guò)性，還有行駛安全性破壞。因此，應(yīng)該在結(jié)構(gòu)許可的范圍內(nèi)盡可能地縮短汽車的后懸尺寸。本設(shè)計(jì)中的車輛的前后懸的具體尺寸是前懸：480mm，后懸：1160mm。
2、質(zhì)量參數(shù)的確定
專用汽車的質(zhì)量參數(shù)包括汽車的最大總質(zhì)量、最大整備質(zhì)量、裝載質(zhì)量以及以及汽車的軸載質(zhì)量分配。汽車最大總質(zhì)量以及軸間分配，直接影響汽車的各種性能。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該參考原來(lái)底盤對(duì)汽車質(zhì)量參數(shù)的要求，合理的加以選取。
(1) 車輛的最大總質(zhì)量
最大總質(zhì)量指汽車裝備齊全，并按照規(guī)定裝滿貨物的總質(zhì)量，其大小對(duì)貨車為總質(zhì)量與貨物質(zhì)量之和，對(duì)于乘用汽車為整車整背質(zhì)量與所有乘員質(zhì)量之和。專用汽車設(shè)計(jì)時(shí)，一般根據(jù)所選擇底盤的承載能力，首先確定汽車的最大總質(zhì)量，以便依據(jù)該數(shù)據(jù)對(duì)汽車各種性能進(jìn)行全面估算。對(duì)于貨車國(guó)內(nèi)外汽車廠家現(xiàn)今大都是以汽車的最大總質(zhì)量作為不同級(jí)別汽車的分類標(biāo)準(zhǔn)。因此，所選擇汽車的最大總質(zhì)量一定要符合國(guó)家的相關(guān)規(guī)定。本設(shè)計(jì)中的車輛的最大總質(zhì)量是1800kg。
(2) 車輛的整車整備質(zhì)量
整車整備質(zhì)量指帶有全部裝備、加滿油料和冷卻水時(shí)空車總質(zhì)量。這一參數(shù)是一個(gè)重要的設(shè)計(jì)參數(shù)，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，它必須不可以少的。當(dāng)汽車處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的時(shí)候，則希望該值越小越好。設(shè)計(jì)時(shí)的原則是既要考慮減少整被質(zhì)量對(duì)汽車的使用性能的好處，以及充分利用好材料，又要充分考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)的可能，在滿足結(jié)構(gòu)和功能的前提下，盡可能地減小它。
本設(shè)計(jì)中車輛的整車整備質(zhì)量是1194kg。
(3) 車輛的裝載質(zhì)量
汽車的裝載質(zhì)量是汽車的一個(gè)和重要的參數(shù)。它直接決定汽車的運(yùn)輸效率。專用汽車設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該結(jié)合整車最大總質(zhì)量，整車整備質(zhì)量的選取，盡可能的增大汽車的裝載能力。
本設(shè)計(jì)中車輛的裝載質(zhì)量是476kg。
(4) 汽車的軸載質(zhì)量
軸載質(zhì)量是整車總質(zhì)量在汽車的各個(gè)軸上的分配值。軸載質(zhì)量分配值直接影響汽車的各種性能以及各軸輪胎的磨損狀況。從汽車的使用性能來(lái)看，考慮到軸輪胎的磨損的均勻性，應(yīng)該將汽車的質(zhì)量均勻地分配給各個(gè)輪胎。
本設(shè)計(jì)中車輛的前后軸軸載質(zhì)量分別是：595kg和599kg。
2.5 本章小結(jié)
本章介紹了冷藏保溫車的定義與用途及其分類。以及本次設(shè)計(jì)中所采用的制冷裝置和布置形式, 本設(shè)計(jì)采用非獨(dú)立式制冷裝置，壓縮機(jī)采用發(fā)動(dòng)機(jī)前端皮帶直接驅(qū)動(dòng)，這樣只要發(fā)動(dòng)機(jī)工作，制冷機(jī)組就可以工作，能更好地實(shí)現(xiàn)制冷動(dòng)力與車動(dòng)力一體化。最后介紹了本次設(shè)計(jì)中的總體設(shè)計(jì)方案。本設(shè)計(jì)中車輛的前后軸軸載質(zhì)量分別是：595kg和599kg。
第3章 二類底盤與車架的選擇設(shè)計(jì)
3.1 二類底盤的型號(hào)選擇
目前，改裝專用汽車選用的底盤主要是二類或三類汽車底盤，也有為某些專用汽車設(shè)計(jì)的專用底盤。汽車底盤的選擇或設(shè)計(jì)專用底盤主要根據(jù)專用汽車的類型、用途、裝載質(zhì)量、使用條件、專用汽車的性能指標(biāo)、專用設(shè)備或裝置的外形尺寸、動(dòng)力匹配等來(lái)決定。
目前我國(guó)對(duì)于常規(guī)的廂式車、罐式車、自卸車等通常是采用二類汽車底盤改裝設(shè)計(jì)。這是目前專用汽車設(shè)計(jì)中選用底盤型式最多的一種。所謂二類汽車底盤，即在基本型整車的基礎(chǔ)上。去掉貨箱。在改裝設(shè)計(jì)的總布置時(shí)，在沒(méi)有貨箱的汽車底盤上，加裝所需的工作裝置或特種車身。采用二類汽車底盤進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)工作的重點(diǎn)是整車總體布置和工作裝置設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)時(shí)若嚴(yán)格控制了整車總質(zhì)量、軸載質(zhì)量分配、質(zhì)心高度位置等，則基本上能保持原車型的主要性能。但是，還要對(duì)改裝后的整車重新作出性能分析和計(jì)算。
對(duì)客車、客貨兩用車、廂式貨車等則通常采用三類汽車底盤改裝設(shè)計(jì)。所謂三類汽車底盤，—般是在基本型車的基礎(chǔ)上，去掉貨箱和駕駛室。近年來(lái)，我國(guó)乘用車發(fā)展很快，對(duì)乘用車使用性能的要求也在不斷提高，再用原來(lái)的三類汽車底盤改裝的客車已越來(lái)越不受歡迎。因此，各類專用客車底盤應(yīng)運(yùn)而生。這些專用客車底盤的基本特點(diǎn)是利用基本型總成，按客車性能要求更新進(jìn)行整車布置，更新設(shè)計(jì)懸架系統(tǒng)。這種底盤不僅在質(zhì)心位置、整車性能特別是平順性方面有很大的變化，而且在傳動(dòng)系統(tǒng)和動(dòng)力匹配、以及制動(dòng)系統(tǒng)等總成方面也有較大的改裝設(shè)計(jì)。
目前在用普通汽車底盤作改裝設(shè)計(jì)時(shí)。把更換了發(fā)動(dòng)機(jī)的底盤，如將汽油發(fā)動(dòng)機(jī)改換成柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。亦當(dāng)作三類底盤處理。
無(wú)論選用二類或三類汽車底盤，很難完全滿足某些專用汽車的性能要求。例如用普通汽車底盤改裝廂式貨車、存在質(zhì)心過(guò)高，軸荷分配不合理的問(wèn)題；改裝消防車，首先是底盤車速就達(dá)不到要求；改裝客廂式專用車，存在平順性差的問(wèn)題。因此，可以這樣說(shuō)，若要使我國(guó)的專用汽車上質(zhì)量、上檔次，一定要開發(fā)出一些具有特點(diǎn)的專用汽車底盤。
在專用汽車底盤或總成選型方面，一般應(yīng)滿足下述要求：
(1) 適用性
對(duì)貨運(yùn)車用的總成應(yīng)適應(yīng)貨運(yùn)要求，保證貨運(yùn)安全無(wú)損；對(duì)乘用車用的總成應(yīng)適于乘客的需要．達(dá)到乘座安全舒適；對(duì)各種專用改裝車的總成應(yīng)適于專用汽車特殊功能的要求，并以此為主要目標(biāo)進(jìn)行改裝選型設(shè)計(jì)，例如各種取力器的輸出接口等。
(2) 可靠性
所選用的各總成工作應(yīng)可靠，出現(xiàn)故障的幾率少，零部件要有足夠的強(qiáng)度和壽命，且同一車型各總成零部件的壽命應(yīng)趨于均衡。
(3) 先進(jìn)性
所選用的底盤或總成．應(yīng)使整車在動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、制動(dòng)性、操縱穩(wěn)定性、行駛平順性及通過(guò)性等基本性能指標(biāo)和功能方面達(dá)到同類車型的先進(jìn)水平。而且在專用性能上要滿足國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求。
(4) 方便性
所選用的各總成要便于安裝、檢查、保養(yǎng)和維修。處理好結(jié)構(gòu)緊湊與裝配調(diào)試空間合理的矛盾。在選用專用汽車底盤時(shí)，除了上述因素外，還有以下兩個(gè)很重要的方面：一是汽車底盤價(jià)格，它是專用汽車購(gòu)置成本小很大約部分，一定要考慮到用戶可以接受。這也涉及到專用汽車產(chǎn)品能否很快地占有市場(chǎng)、企業(yè)能否增加效益等問(wèn)題。二是汽車底盤供貨要有來(lái)源，要同生產(chǎn)汽車底盤的主機(jī)廠有明確的協(xié)議或合同，無(wú)論汽車底盤滯銷或緊俏，一定要按時(shí)將底盤供貨。
1、 整車整備質(zhì)量
整車整備質(zhì)量在設(shè)計(jì)階段需估算確定，初步估算車的整備質(zhì)量為1194kg。
2、載客量和裝載質(zhì)量
包括駕駛員在內(nèi)載客量為2人，裝載質(zhì)量為476kg。
3、軸荷分配
根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)，商用貨車滿載時(shí)前軸符合為19%~25%，后軸為75%~81%，空載時(shí)前軸負(fù)荷為1%~37%，后軸則為63%~69%。根據(jù)二類底盤的選擇原則，目前市場(chǎng)上應(yīng)用最多的是長(zhǎng)安、東風(fēng)、江淮等品牌。參考資料初選了市場(chǎng)上目前性能較好的一款底盤，長(zhǎng)安專用車二類底盤。具體參數(shù)如表3.1。
表3.1 二類底盤基本參數(shù)
底盤型號(hào)
SC1022DB
成產(chǎn)廠家
重慶長(zhǎng)安汽車股份有限公司
驅(qū)動(dòng)形式
4×2
發(fā)動(dòng)機(jī)功率
39KW
排量
1012ml
發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)
長(zhǎng)安JL465QB
軸距
2500mm
最高車速
98km/h
前懸/后懸
480/1160
額定載質(zhì)量
476kg
輪胎規(guī)格
165/70R13LT,165/70R1379T
彈簧片數(shù)
-/5
前輪距
1290mm
后輪距
1280mm
整備質(zhì)量
1194kg
結(jié)合二類地盤的選取規(guī)則和以上參數(shù)長(zhǎng)安汽車底盤有以下幾個(gè)要點(diǎn)：
1、 長(zhǎng)安汽車4S店分布廣泛維修方便，且配件便宜。
2、 長(zhǎng)安汽車選用長(zhǎng)安JL465QB發(fā)動(dòng)機(jī)，在設(shè)計(jì)滿足要求的情況下，排量更小，經(jīng)濟(jì)性更好。
長(zhǎng)安汽車比其他汽車的額定載重質(zhì)量大，這樣以便設(shè)計(jì)更大空間的冷藏箱
3.2 主車架的改裝
主車架是汽車底盤上各總成及專用工作裝置安裝的基礎(chǔ)，改裝時(shí)受到的影響最大，因此，要特別引起注意主車架是受載荷很大的部件，除承受整車靜載荷外，還要受到車輛行駛時(shí)的動(dòng)載荷，為了保持主車架的強(qiáng)度和剛度，原則上不允許在主車架縱梁上鉆孔和焊接，應(yīng)盡量使用車架上原有的孔。如果安裝專用設(shè)備或其它附件，不得不在車架上鉆孔或焊接時(shí)．應(yīng)避免在高應(yīng)力區(qū)鉆孔或焊接。主車架縱梁的高應(yīng)力區(qū)在軸距之間縱梁的下冀面和后懸的上冀面處。因?yàn)檫@些部位縱梁應(yīng)力較大，鉆孔容易產(chǎn)生應(yīng)力集中。
對(duì)于主車架縱梁高應(yīng)力區(qū)以外的其余地方需要鉆孔或焊接時(shí)，應(yīng)注意以下事項(xiàng)：
(1) 盡量減小孔徑，增加孔間距離，對(duì)鉆孔的位置和孔徑規(guī)范，應(yīng)滿足圖3.1和表3.1的要求。
(2) 嚴(yán)禁在前懸縱梁上翼面、軸距間縱梁下翼面和后懸縱梁上翼面上鉆孔；在縱梁變截面處嚴(yán)禁鉆孔，因?yàn)樵谶@些部位縱梁應(yīng)力較大，鉆孔容易產(chǎn)生應(yīng)力集中。在縱
梁其他部位的翼面，只能在中心處鉆一個(gè)孔。
表3.1 主車架鉆孔的尺寸要求
尺寸
車型
重型車
中型車
輕型車
孔間距/mm
A
>70
>60
>50
B
>50
>40
>30
C
>50
>40
>30
孔徑/mm
Φ
<15
<13
<11
圖3.1 主車架鉆孔的孔徑和孔間距
(3) 嚴(yán)禁焊縫方向與縱梁垂直；嚴(yán)禁將車架縱梁或橫梁加工成缺口形狀。
(4) 車架鉆孔和焊接應(yīng)避開有關(guān)汽車改裝手冊(cè)中的規(guī)定的禁鉆區(qū)和禁焊區(qū)。
本課題中由于主車架與副車架之間的連接選用支架與U型螺栓配合形式，故主車架不用考慮鉆孔，只需考慮焊接的位置得當(dāng)。
3.3 副車架的設(shè)計(jì)
在專用汽車設(shè)計(jì)時(shí)，為了改善主車架的承載情況，避免集中載荷，同時(shí)也為了不破壞主車架的結(jié)構(gòu)，一般多采用副車架(副梁)過(guò)渡。本車在工作中受的彎曲應(yīng)力不是很大。因此，本車副車架所選用的材料為Q235號(hào)鋼板沖壓。
在增加副車架的同時(shí)，為了避免由于副車架剛度的急劇變化而引起主車架上的應(yīng)力集中，所以對(duì)副車架的形狀、安裝位置及與主車架的連接方式都有一定的要求。
3.3.1 副車架的截面形狀及尺寸
專用汽車副車架的截面形狀一般和主車架縱梁的截面形狀相同，多采用如圖3.2所示的槽形結(jié)構(gòu)，其截面形狀尺寸取決于專用汽車的種類及其承受載荷的大小。對(duì)于隨車起重運(yùn)輸車的副車架來(lái)說(shuō)，在安裝起重裝置的范圍內(nèi)，應(yīng)按如圖3.3所示的方式用一塊腹板將副車架截面封閉起來(lái)，以提高副車架的抗扭和抗彎能力。
圖3.2 副車架的截面形狀 1-副車架 2-腹板
圖3.3 加強(qiáng)后的副車架截面形狀
3.3.2 副車架的前端形狀及安裝位置
副車架前端形狀常有三種形狀(見(jiàn)圖3.4)。
對(duì)于這三種不同形狀的副車架前端，在其與主車架縱梁相接觸的翼面上部加工有局部斜面，其斜而尺寸如圖3.4(c)所示：；。
(a)U形 （b）角形 （c）L形
圖3.4 副車架的三種前端形狀
如果加工上述形狀困難時(shí)，可以采用如圖3.4所示的副車架前端簡(jiǎn)易形狀，此時(shí)斜面尺寸較大。
對(duì)于鋼質(zhì)副車架：；。
對(duì)于硬本質(zhì)副車架；；。
副車架在汽車底盤上布置時(shí)，其前端應(yīng)盡可能地往駕駛室后圍靠近。
圖3.5為某散裝水泥運(yùn)輸車的罐體、副車架相對(duì)于汽車底盤的安裝位置。在滿足軸荷分配的前提下，其中A不宜過(guò)大，留足空壓機(jī)的位置即可；B為副車架的前端離主車架拱形橫粱的距離，一般在100 mm之內(nèi)；C為固定副車架的前面第一個(gè)U型螺栓距拱形橫梁的距離，一般控制在500~800 mm的范圍內(nèi)。本副車架前端采用U形結(jié)構(gòu)。
圖3.5 副車架的安裝位置 1-上托架；2-下托架；3-螺栓
圖3.6 連接支架
3.3.3 副車架與主車架的連接設(shè)計(jì)
1、止推墊片：連接板上端與副車架相連，下端利用螺栓與主車架縱梁相連。止推墊片的優(yōu)點(diǎn)在于可以承受較大的水平載荷。防止主車架縱梁與副車架產(chǎn)生水平位移。兩個(gè)止推墊片之間的距離為500到1000mm范圍內(nèi)。
圖3.7 止推連接板的結(jié)構(gòu) 圖3.8 連接支架
2、連接支架：連接支架由相互獨(dú)立的上、下托架組成，上、下托架均通過(guò)螺栓分別與副車架和主車架縱梁的腹板相固定，然后在用螺栓將上、下托架相連接。由于上、下托架之間留有間隙，因此連接支架所能承受的水平載荷較小
3、U型螺栓連接：當(dāng)選用其他連接裝置較困難時(shí)，可以采用U型夾緊螺栓，但在車架承受扭轉(zhuǎn)載荷最大范圍內(nèi)不允許使用U型螺栓。當(dāng)采用U型螺栓固定時(shí)，為防止主車架縱梁翼面變形，應(yīng)在其內(nèi)側(cè)襯以木塊，但在消聲器附近，必須使用角鐵做內(nèi)襯。
3.3.4 副車架的強(qiáng)度校核
如果已知車架在危險(xiǎn)工況下，危險(xiǎn)截面的彎矩為，則可計(jì)算出副車架在危險(xiǎn)截面的彎矩，即:
(3.1)
副車架最大彎曲應(yīng)力滿足以下強(qiáng)度條件:
(3.2)
式中： H—副車架截面高度；
M—為橫截面上的彎矩；
W—抗彎截面系數(shù)；
—許用彎曲應(yīng)力。
以上所得出的副車架彎矩計(jì)算和強(qiáng)度校核公式完全可以用于設(shè)計(jì)計(jì)算和指導(dǎo)副車架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
經(jīng)過(guò)計(jì)算，得出：
(3.3)
取疲勞系數(shù)為1.4，考慮到汽車的最差使用條件，取動(dòng)荷系數(shù)為4.7，則最大動(dòng)應(yīng)力為：
縱梁材料Q235的屈服極限需用應(yīng)力：
從計(jì)算結(jié)果可知，本車架能夠安全的承受載荷。
3.4 本章小結(jié)
在本章里介紹了二類底盤的選擇方法，主要選擇長(zhǎng)安汽車底盤其型號(hào)為SC1022DB。又介紹了主車架的改裝要求及與副車架的連接方法，本課題中由于主車架與副車架之間的連接選用支架與U型螺栓配合形式，故主車架不用考慮鉆孔，只需考慮焊接的位置得當(dāng)。副車架的設(shè)計(jì)要求。確定了副車架的斷面形狀、選用材料、前端形式及強(qiáng)度校核。
第 4 章 冷藏保溫汽車隔熱車廂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.1冷藏保溫箱的類型與定義
冷藏箱應(yīng)達(dá)到的技術(shù)要求：
(1) 足夠的強(qiáng)度，可長(zhǎng)期反復(fù)使用。
(2) 適用于一種或多種運(yùn)輸方式運(yùn)送，途中轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)，箱內(nèi)貨物不需換裝。
(3) 具有快速裝卸和搬運(yùn)的裝置，特別便于從一種運(yùn)輸方式轉(zhuǎn)移到另一種運(yùn)輸方式。
(4) 便于貨物裝滿和卸空。
(5) 具有1及其以上的容積。
凡是隔熱的箱壁、箱門、箱底和箱頂，能阻止內(nèi)外熱交換的保溫集裝箱。保溫集裝箱中常見(jiàn)的冷藏集裝箱有耗用冷劑式冷藏集裝箱、機(jī)械式冷藏集裝箱、隔熱集裝箱、氣調(diào)冷藏集裝箱等。
耗用冷劑式冷藏集裝箱：此類冷藏集裝箱的特點(diǎn)是在運(yùn)輸過(guò)程中，不需外接電源或燃料的供應(yīng)等，無(wú)任何運(yùn)動(dòng)部件，維修保養(yǎng)要求低。主要缺點(diǎn)無(wú)法實(shí)現(xiàn)連續(xù)制冷，貯冷劑放冷或消耗必須重新沖冷或補(bǔ)充，較難實(shí)現(xiàn)精確溫度控制，制冷設(shè)備占用空間較大。耗用冷劑式冷藏集裝箱只能適應(yīng)小型冷藏集裝箱的短距離運(yùn)輸。目前耗用冷劑式冷藏集裝箱只有在區(qū)域性短途冷藏運(yùn)輸中尚有使用，而在國(guó)際冷藏運(yùn)輸中已無(wú)使用并有逐步淘汰的趨勢(shì)。
機(jī)械式冷藏集裝箱：根據(jù)GB/T7392—1998的分類，械式冷藏集裝箱是指設(shè)有制冷裝置的保溫集裝箱，制冷/加熱集裝箱是指設(shè)有制冷裝置和加熱裝置的保溫集裝箱。在實(shí)際中，通常把這兩類集裝箱通稱為機(jī)械式冷藏集裝箱。
機(jī)械式冷藏集裝箱裝有制冷裝置，可根據(jù)需要制冷，是冷藏箱的箱內(nèi)溫度控制在所設(shè)定的溫度范圍內(nèi)。機(jī)械式冷藏集裝箱以壓縮式制冷為主，是當(dāng)前技術(shù)最為成熟，應(yīng)用最為廣泛的一種冷藏運(yùn)輸工具。
隔熱集裝箱的特點(diǎn)是箱體本身結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，箱體貨物有效裝載容積高，造價(jià)便宜，適合大批量、同品種冷凍或冷藏在固定航線上運(yùn)輸。缺點(diǎn)是缺少靈活性，對(duì)整個(gè)運(yùn)輸線路上的相關(guān)配套設(shè)施要求高。
隔熱集裝箱在20世紀(jì)70年代前曾經(jīng)是國(guó)際之間冷藏保鮮貨物的主要運(yùn)輸工具之一，隨著80年代后機(jī)械式冷藏集裝箱的大量應(yīng)用，目前隔熱集裝箱已逐步被更為靈活的機(jī)械式冷藏集裝所取代，但在某些穩(wěn)定貨源的航線上仍有使用。
氣調(diào)冷藏集裝箱具有一般機(jī)械式冷藏集裝箱的所有制冷或加熱功能，同時(shí)氣調(diào)冷藏集裝箱裝有一種調(diào)氣設(shè)備，可以產(chǎn)生和維持一種修飾過(guò)的空氣成分，以減弱新鮮果蔬的呼吸量和新陳代謝強(qiáng)度，從而減緩果蔬的成熟進(jìn)程，達(dá)到保鮮的目的。采用氣調(diào)冷藏運(yùn)輸具有保鮮效果好、貯藏?fù)p失少、保鮮期長(zhǎng)和對(duì)果蔬無(wú)任何污染的優(yōu)點(diǎn)。但由于采用氣調(diào)設(shè)備后，技術(shù)要求高、冷藏箱價(jià)格高，并且氣調(diào)在大批量貨物的貯存和運(yùn)輸中更有優(yōu)勢(shì)，因此目前使用還不普遍。
4.2 隔熱車廂的結(jié)構(gòu)組成
冷藏保溫汽車隔熱車廂(以下簡(jiǎn)稱隔熱車廂或車廂)是所有冷藏保溫汽車的重要裝置。作為車廂，它具備廂式汽車車廂的共性，但又要求它具有良好的隔熱保溫性能。因此在結(jié)構(gòu)上就是圍繞如何提高車廂的隔熱保溫性能進(jìn)行設(shè)計(jì)。
隔熱車廂是由頂板、底板(地板)、左右側(cè)壁、前壁、后壁(后門框)和門組成。由于要求車廂具有隔熱保溫性，因此它的骨架具有承載與斷熱的雙重功能。其中以承載為目的的骨架稱為主骨架(與一般車廂的骨架作用相同)。這種骨架一般選用強(qiáng)度和剛度較高的金屬(鋼、鋁型材)結(jié)構(gòu)。而以斷熱為目的的骨架，稱為輔助骨架(俗稱“斷熱橋”)。一般選用非金屬材料。常見(jiàn)的有木頭、膠合板、玻璃鋼、工程塑料等，它可裝于主骨架的外側(cè)或內(nèi)側(cè)。車廂的內(nèi)外蒙皮分別與主骨架和輔助骨架相連、其間形成了填裝隔熱材料的空間。因此，主、輔骨架共同完成了隔熱車廂骨架的全部功能。外蒙皮多為平板形，但左、右側(cè)壁外蒙皮常壓成瓦楞形或半圓形，這種具有加強(qiáng)筋的外蒙皮既可增加廂壁強(qiáng)度和剛度，又可增加美觀。為了防止冷凍胴體(整塊凍豬、牛、羊肉等)等貨物撞壞內(nèi)蒙皮，有的車廂還在金屬內(nèi)蒙皮內(nèi)裝有膠合板。內(nèi)外蒙皮常用材料有：鋼板、鋁合金板、不銹鋼板、玻璃鋼板等。一般金屬蒙皮厚度為0.8~1.5mm，非金屬蒙皮厚度為2~3mm。蒙皮與骨架的連接方式通常采用拉鉚連接(即單向膨脹的抽芯鉚釘連接)。
內(nèi)外蒙皮之間的無(wú)骨架空間為隔熱層，期間應(yīng)填充隔熱材料。
4.3隔熱車廂的結(jié)構(gòu)形式
隔熱車廂的結(jié)構(gòu)形式分為整體結(jié)構(gòu)和分片拼裝結(jié)構(gòu)。
4.3.1 整體結(jié)構(gòu)隔熱車廂
整體結(jié)構(gòu)隔熱車廂是先以整體骨架型式或以分片拼裝型式制成車廂，預(yù)留隔熱層空間，然后整體注入硬聚氨脂泡沫。這種車廂的最大特點(diǎn)是它具有完整的隔熱層，車廂的隔熱、密封性能好。
若是采用現(xiàn)場(chǎng)噴涂發(fā)泡工藝，則需先噴涂發(fā)泡材料，形成隔熱層，取平后裝車廂內(nèi)蒙皮。
整體隔熱層式車廂的工藝流程大致如下：
車廂外部整體成形→車廂淋雨試驗(yàn)→安裝車廂內(nèi)蒙皮→注入發(fā)泡材料→安裝廂內(nèi)附件→安裝車廂后門。
注入發(fā)泡有兩種方法：一為液態(tài)發(fā)泡，又稱“一次發(fā)泡法”。即將液態(tài)聚氨能各組分機(jī)械攪拌，高壓噴霧成形。另一種為泡狀發(fā)泡，又稱“二次發(fā)泡法”，即將聚氨酯各組分在注入前先進(jìn)行一定程度的發(fā)泡，然后再注入隔熱層空腔內(nèi)發(fā)泡定型。由于發(fā)泡工藝分兩步進(jìn)行，因此，第二次發(fā)泡時(shí)，聚氯酯的膨脹力已降到廂壁蒙皮可以承受的程度，因而不需大型的夾具。當(dāng)然，二次發(fā)泡工藝較復(fù)雜且難掌握，發(fā)泡品質(zhì)也稍遜色。
4.3.2 分片拼裝結(jié)構(gòu)隔熱車廂
分片拼裝隔熱車廂的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：將車廂的六大組成部分（頂板。底板、左右側(cè)壁、前壁、后壁）和門分別采用聚氨酯或聚苯乙烯泡沫材料制成各自獨(dú)立的廂壁隔熱層，然后利用合適的連接方式（如鉚接、粘接、螺紋連接或嵌合連接加鉚接等），將各片拼裝完整的車廂。
分片拼裝隔熱車廂根據(jù)加工工藝不同，可分為分片拼裝硬聚氨酯注入發(fā)泡式和“三明治”板預(yù)制粘接式兩種。
(1) 分片拼裝硬聚氨酯注入發(fā)泡式
裝配時(shí)，車廂底板裝在車廂底架（副車架）上，前壁、左右側(cè)壁立在底板上并采用鋁型材與車廂底架橫梁螺栓固連，底板后端與后門框采用嵌合緊固。頂板擱在前壁和左右側(cè)壁上并采用鉚接緊固，頂板后端也采用嵌合方式與后門框緊固。車廂內(nèi)各廂壁之間連接處均采用角形鋁材鉚接，并涂以密封膠帶等密封材料。車廂內(nèi)有“T”字形鋁材地板或花紋鋁材地板，以及掛鉤，掛軌、導(dǎo)風(fēng)條、排水管、照明等。車廂裝配后，還須在其拼縫處注入聚氨酯泡沫材料，以增強(qiáng)密封性，減少熱傳導(dǎo)。
分片拼裝式聚氨酯注入發(fā)泡隔熱車廂的工藝流程大致是：零部件制作→各片骨架焊接成型→鉚接內(nèi)外蒙皮→各片單獨(dú)注入聚氨酯發(fā)泡材料形成隔熱層→各片拼裝成車廂（包括后門框）→拼縫注入發(fā)泡材料→安裝廂內(nèi)連接件和附件。
(2) “三明治”板預(yù)制粘接式
“三明治”板拼裝結(jié)構(gòu)被國(guó)內(nèi)越來(lái)越多的冷藏保溫車生產(chǎn)企業(yè)所采用。它不但在冷藏保溫汽車上得到迅速發(fā)展，而且在冷藏集裝箱上也被廣泛采用。
“三明治”板又稱復(fù)合板或夾層板。它是由上、下蒙皮和夾在中間的隔熱材料板組成。蒙皮材料多為鋁板、不銹鋼板等金屬板以及玻璃纖維的工程塑料板。隔熱材料一般選用性能良好的硬聚氨酯泡沫，也可選用硬聚苯乙烯泡沫，還可選用硬聚苯乙烯泡沫和硬聚氨酯泡沫組合成的隔熱層。
“三明治”板制造工藝流程大致如下：
(1) 蒙皮下料、清洗，將蒙皮其中一個(gè)表面打磨粗糙，清除表面雜物，噴涂底漆。
(2) 將一塊已經(jīng)上述處理的蒙皮放入形狀類似無(wú)蓋矩形飯盒的模具內(nèi)，噴漆表面朝上。
(3) 蒙皮上表面滿噴粘膠液。
(4) 放置隔熱材料。
(5) 在隔熱材料的上表面滿噴粘膠液。
(6) 放置上蒙皮，注意將處理過(guò)的蒙皮表面朝向粘膠液。
(7) 真空加壓“三明治”。
(8) 消除壓力、固化
由于“三明治”板沒(méi)有骨架，因此要求隔熱材料具有一定的強(qiáng)度。通常要求隔熱材料的抗壓強(qiáng)度達(dá)400kPa，抗拉強(qiáng)度為600kPa，抗剪強(qiáng)度300600kPa。
各片“三明治”板預(yù)制成型后，先用粘膠劑將其拼裝成車廂，然后在車廂內(nèi)外拼縫出采用鋁型材料將其鉚接成整體。鉚接前應(yīng)將鋁型材和鉚接的廂壁接合面處涂刷丁基橡膠密封。后門框與后壁的連接除采用鉚接方法外，還可采用焊接、螺栓連接等方法。
實(shí)驗(yàn)證明：采用整體骨架式隔熱車廂總傳熱系數(shù)K值和漏氣倍數(shù)L值,均比采用分片拼裝硬聚氨酯注入發(fā)泡結(jié)構(gòu)的車廂低，此外，它還具備以下優(yōu)點(diǎn)：
(1) 具有完整隔熱層。
(2) 廂體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工序簡(jiǎn)便，適合成批和多品種生產(chǎn)。
(3) 車廂斷熱橋設(shè)計(jì)合理。
(4) 車廂隔熱、密封性能好，熱工指標(biāo)可達(dá)國(guó)家專業(yè)指標(biāo)的A級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
但是也存在車廂質(zhì)量重，成本較高的問(wèn)題。
本設(shè)計(jì)采用采用“整體骨架式”制板法。其制作過(guò)程大致如下：先已整體骨架形式制成車廂，預(yù)留足夠隔熱層空間，然后整體注入硬聚氨酯泡沫材料。聯(lián)成一體而完成制板工作。采用這種工藝技術(shù)生產(chǎn)的冷藏、保溫車廂整車強(qiáng)度高，廂體表面平整，整個(gè)車廂隔熱密封性能好。
4.4 車廂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
車廂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)除了要滿足有關(guān)整車的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)以外，還應(yīng)使車廂具有適度的強(qiáng)度和剛度；力求減小自身質(zhì)量，工藝簡(jiǎn)單；系列化、通用化和標(biāo)準(zhǔn)化程度高；具有良好的隔熱性能以及值用、維修和保養(yǎng)的方便性等。
4.4.1 隔熱層材料與厚度
對(duì)隔熱層材料的要求
(1)發(fā)泡均勻、密度??；
(2)導(dǎo)熱系數(shù)盡可能小，一般要求在0.045w／(m·K)以下；
(3)對(duì)溫度變化的穩(wěn)定性要好，在-40~70℃的使用溫度范圍內(nèi)，使用性能要滿足規(guī)定的要求
(4)具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，能承受汽車在惡劣道路條件下的振動(dòng)、沖擊而不受損或變形。
(5)吸水性和吸濕性低，耐腐蝕．抗凍性能好，
(6)無(wú)毒無(wú)味，透氣性小，隔熱材料使用和燃燒時(shí)，不得分解出有毒和有害氣體；
(7)價(jià)格低、易成形，可采用充填、澆注、噴涂等工藝形成車廂隔熱層。
4.4.2 隔熱材料的種類
目前，普遍應(yīng)用的隔熱材料主要有聚苯乙烯泡沫和聚氨酯泡沫兩種。
聚苯乙烯泡沫是以含低佛點(diǎn)液體發(fā)泡劑的可發(fā)性聚苯乙烯顆粒，經(jīng)加熱預(yù)發(fā)袍后，在模具中加熱成型而得微孔型蜂窩結(jié)構(gòu)的泡沫材料。其物理機(jī)械性能見(jiàn)表4.1。
表4.1 聚苯乙烯泡沫物理機(jī)械性能
項(xiàng) 目
單 位
指 標(biāo)
密度
≤0.03
吸水性
≤0.08
壓縮強(qiáng)度(壓縮50％)
MPa
≥2000
彎曲強(qiáng)度
MPa
≥2200
尺寸穩(wěn)定性(-40~70℃)
%
±0.5
導(dǎo)熱系數(shù)
W／(m·K)
0.44
自熄性
s
<2
聚氨酯泡沫隔熱材料是目前應(yīng)用十分廣泛的優(yōu)良隔熱材料，其主要物理機(jī)械性能為：導(dǎo)熱系數(shù)0.03w／(m·K)，抗拉強(qiáng)度2500 MPa，抗壓強(qiáng)度2000 MPa。與鋼板粘接力2900MPa，與膠合板粘接力1400 MPa。
影響聚氨酯隔熱材料導(dǎo)熱系數(shù)的主要因素有；泡沫密度、氣飽直徑、氣泡獨(dú)立率、濕度和溫度等。
隔熱材料在使用過(guò)程中會(huì)發(fā)生老化。因此隔熱車廂在使用6年左右時(shí)問(wèn)就應(yīng)該按有關(guān)規(guī)定重新測(cè)定總傳熱系數(shù)，不符合規(guī)定的則應(yīng)降級(jí)使用。
4.4.3 隔熱層厚度
隔熱層厚度由車廂的使用要求和選用的隔熱材料而定。若選用聚氨酯泡沫隔熱材料，對(duì)于冷藏汽車，其厚度在50~120 mm之間；對(duì)于保溫汽車．其厚度在30~70 mm之間。若選用聚苯乙烯泡沫隔熱材料，其厚度一般比聚氨酯泡沫材料增加20％左右。
本設(shè)計(jì)中頂板和底板采用100mm的保溫板，四壁采用100mm的保溫板。骨架采用焊接形式，內(nèi)側(cè)用角鋼連接，外側(cè)用合金包邊件。
4.5 本章小結(jié)
本章介紹了保溫箱的類型，隔熱車廂的結(jié)構(gòu)組成和形式。設(shè)計(jì)冷藏箱時(shí)所采用的隔熱材料，以及所設(shè)計(jì)的冷藏箱的結(jié)構(gòu)形式。
第 5 章 制冷機(jī)組的選擇
5.1 蒸汽壓縮式制冷裝置介紹
制冷方式一般分為有：機(jī)械制冷、液氮制冷、蓄冷板制冷、干冰制冷和水(鹽)冰制冷等。機(jī)械制冷大都采用蒸汽壓縮式制冷。下面介紹本次采用的機(jī)械制冷裝置。
蒸汽壓縮機(jī)式制冷裝置主要由蒸發(fā)器4、壓縮機(jī)1，冷凝器2和膨脹閥(毛細(xì)管)3等四個(gè)最基本部件組成，部件之間用管道連接成一密封系統(tǒng)(圖5.1)。工作時(shí)，制冷劑在系統(tǒng)中循環(huán)，從蒸發(fā)器中吸收熱量而沸騰汽化，在冷凝器中放出熱量而冷卻，從而產(chǎn)生冷量。
1-冷凝器； 2-膨脹閥； 3-壓縮機(jī)； 4-蒸發(fā)器
圖5.1 蒸汽式壓縮機(jī)原理圖
圖5.1蒸發(fā)器中的制冷劑在非工作狀態(tài)時(shí)，下部是液體，上部為飽和蒸汽，這種狀態(tài)是不穩(wěn)定的，也不與外界進(jìn)行熱交換。當(dāng)壓縮機(jī)抽吸蒸發(fā)器中的蒸氣時(shí)，蒸汽壓力下降，下部液體迅速沸騰汽化，通過(guò)管壁吸收周圍介質(zhì)(空氣)的熱量，風(fēng)扇將低溫介質(zhì)(空氣)吹向車廂內(nèi)，產(chǎn)生對(duì)流，達(dá)到制冷。制冷劑在汽化過(guò)程中也使本身的溫度和飽和蒸汽壓下降，故壓縮機(jī)抽走的是低壓的制冷劑蒸汽。
汽化有兩種形式：在液體表面進(jìn)行汽化，成為蒸發(fā)；在液體表面和內(nèi)部同時(shí)進(jìn)行汽化，成為沸騰。蒸發(fā)器工作時(shí)液體呈沸騰狀態(tài)。通常將蒸發(fā)和沸騰合稱為蒸發(fā)，所以使制冷液體汽化的部件稱為蒸發(fā)器。
低溫低壓的蒸氣被壓縮機(jī)吸入后壓縮成高溫高壓的蒸氣，輸送給冷凝器。
根據(jù)熱力學(xué)第二定律，低溫物質(zhì)(蒸發(fā)器出來(lái)的低溫低壓蒸氣)的熱量不能自動(dòng)地傳遞給高溫物體(周圍介質(zhì)，或空氣或水)，必須要消耗一定的機(jī)械功才能實(shí)現(xiàn)熱量傳遞。所以，壓縮機(jī)就是用來(lái)對(duì)制冷劑作功，并使制冷劑在系統(tǒng)中循環(huán)。
進(jìn)入冷凝器的高壓高溫蒸氣經(jīng)管壁向周圍介質(zhì)(空氣或水)進(jìn)行熱交換，放出熱量，溫度下降，成為高溫(高于外界溫度的飽和溫度)和高壓(冷凝壓力)的液體。這樣狀態(tài)的液體還個(gè)能直接送入蒸發(fā)器．必須再進(jìn)一步使液體降溫降壓。為此，制冷劑要經(jīng)膨脹閥后才進(jìn)入蒸發(fā)器。
膨脹閥的作用是節(jié)流降壓。制冷劑液體經(jīng)過(guò)膨脹閥閥孔時(shí)受到阻力，流量減少；之后，空間又突然增大，壓力降低，少量液體吸熱汽化，溫度亦下降，成為低壓低溫的氣液混合物進(jìn)入蒸發(fā)器。在蒸發(fā)器內(nèi)流動(dòng)、吸熱、汽化。膨脹閥還能控制液體進(jìn)入蒸發(fā)器的流量，使蒸發(fā)器中的蒸發(fā)壓力控制在一定的范圍，從而使車廂內(nèi)維持需要的溫度。所以，膨脹閥又叫調(diào)節(jié)閥或節(jié)流閥。
整個(gè)循環(huán)過(guò)程的熱平衡可用下式表示
(5.1)
式中：Q——向周圍介質(zhì)放出的熱量，W；
——從被冷卻介質(zhì)吸收的熱量，W；
A——單位時(shí)間內(nèi)壓縮機(jī)消耗的機(jī)械功，W。
5.2 隔熱車廂的熱工計(jì)算
1、車廂隔熱壁的傳熱過(guò)程
車廂各壁板(包括頂板，底板、左右側(cè)壁、前壁以及后門等)均視為隔熱平壁(平板)。由于車廂壁板內(nèi)外存在溫度差，因此就必然產(chǎn)生熱傳導(dǎo)現(xiàn)象。當(dāng)熱量從隔熱平壁一側(cè)傳至另一側(cè)時(shí)，一般經(jīng)歷三個(gè)過(guò)程，即；高溫空氣中的熱量傳至高溫一側(cè)平壁表面；隔熱平壁內(nèi)的熱傳導(dǎo)，即熱量從隔熱平壁高溫一側(cè)表面?zhèn)鞯降蜏匾粋?cè)表面；熱量從隔熱平壁低溫一側(cè)表面?zhèn)髦恋蜏匾粋?cè)的空氣中。上述傳熱過(guò)程可以看成是以熱傳導(dǎo)為主要形式的隔熱平壁內(nèi)的傳熱和以對(duì)流換熱、熱輻射為主要形式的隔熱壁面的邊界傳熱。
對(duì)于材質(zhì)均勻的隔熱平壁，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)平壁的熱量Q為：
(5.2)
式中： ——隔熱平壁的傳熱系數(shù)(＝1／R)[]，
R——為隔熱平壁的傳熱熱阻()；
F——隔熱平壁的傳熱面積()；
△T——隔熱平壁的兩側(cè)溫度差(K).
值反映了車廂平壁的傳熱程度，值越大，傳熱過(guò)程越強(qiáng)烈．也就是說(shuō)，在同樣傳熱面積和車廂內(nèi)外溫差的情況下，傳遞的熱量越多，車廂隔熱性能越差；反之，車廂隔熱性能越好。
這里的傳熱系數(shù)選擇最大，室外溫度設(shè)為30℃.廂內(nèi)最低溫度為0℃。
2、車廂隔熱邊界的傳熱
(1) 空氣與隔熱壁表