水泥运输车焊缝开裂范文

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近几年，国家城市化进程的加快、城市化改造和城市公共基础设施建设、房地产业的高速增长、工业企业的大量投资项目、散装水泥相关政策等导致了对散装水泥运输车的大量需求。各汽车企业先后开发散装水泥运输车，推向市场。但是各厂家开发的车辆结构大同小异，在车辆使用过程中出现的质量问题也基本相同。其中，罐体开焊为散装水泥运输车最易出现的质量问题。下面从工作原理、结构介绍、工况分析、故障分析、解决措施等方面，分析罐体开焊的原因和解决措施。

1工作原理介绍

图1为散装水泥运输车基本结构示意图。发动机动力经过变速箱、取力器、传动轴输入空压机4，空压机开始工作，输出压缩空气，压缩空气经单向阀3、进气管1路进入气室，观察压力表6显示的罐体内压力，当压力达到0.19MPa时，气体穿过流化元件流速到达一定速度，水泥开始悬浮流化，打开卸料蝶阀5，流化状水泥物料经排料管路排出。当压力大于0.22MPa时，安全阀2自动开启，使仓内压力保持低于0.22MPa。

图1散装水泥运输车基本结构图图2罐体内部结构示意图

1、进气管2、安全阀3、单向阀

4、空压机5、蝶阀6、压力表

2普通散装水泥运输车内部结构

如图2所示，散装水泥运输车罐体内部主要由侧滑料板、多孔板、流化元件（气体分布板）组成，并由滑料板、多孔板、流化元件将罐体分为气室和料室两个部分。料室用来存储散装水泥，气室存储压缩空气，多孔板和流化元件是让气室压缩空气能够进入料室，并同时使空气达到一定速度。滑料板一般与水平面成42度角，使水泥能够自然下滑，滑料板一般为5mm钢板，为整体式。

3工况分析

3.1装料

将散装水泥运输车停于水泥存储塔下，并使车辆进料口与存储塔出料口对正，打开车辆进料口进料，随着罐体内水泥量的增加，水泥对罐体滑料板的压力渐渐增大，当罐体装满水泥，压力增加到最大，然后压力保持不变（压强约为0.14MPa）。如图3所示（红线表示侧滑板受到压力，黑线表示侧滑板变形量）。罐体滑料板的变形也随着压力的增大不断增大，当压力达到最大时，变形量也达到最大，并保持不变。

3.2运输过程

水泥运输时，汽车车轮与地面间的相互作用力在不断地变化着，这些变化与路面形状及其不平度的尺寸、汽车零部件的惯性和弹性特征有关，导致了汽车在行使过程中，发生震动，最终使得罐体中水泥对侧滑板的冲击力不断变化，如图4。由于受力变化，引起了侧滑板形变的不断变化，易导致焊缝疲劳失效。

3.3卸料

空压机工作，向气室内加入压缩气体，气室压力不断增大，当压力达到一定值时，侧滑板、流化床因受到气体压力而向上变形。当压力达到0.19MPa时，打开蝶阀，开始卸料，在此过程，气体压力、货物重力不断变化，侧滑板、流化床变形方向、变形量也不断发生变化（如图5），导致侧滑板、流化床振动和异响。

图3压力、变形随时间变化图4压力、变形随时间变化图5压力随时间变化

4故障分析

散装水泥运输车总是在上述工况中使用，侧滑板、流化床变形和抖动会导致滑料板与罐体连接焊缝、滑料板与多孔板连接焊缝发生疲劳失效，焊缝开裂。焊缝材料的疲劳寿命特性曲线（S-N曲线）如图6所示。

利用UG软件对该结构进行分析。先对散装水泥运输车罐体建模，然后进入UG分析模块，对罐体及内部各部分材料进行设置，再对罐体及内部各部分进行网格划分，设置约束及载荷相关参数，最后进行计算分析。图7为计算分析报告的一部分（滑料板强度分析），可以看出，滑料板与罐体焊接部位，为危险区域，焊缝或滑料板的母材易发生开裂现象。

图6S-N曲线图7滑料板强度分析

焊缝开裂会导致气体不通过多孔板、流化元件而直接进入料室，不能使水泥悬浮流化，水泥输送困难，出料速度减慢，剩余率增大，情况严重的会使车辆失去输送功能。在散装水泥运输车实际使用过程中，罐体内部焊缝开裂也是该类车主要易发生故障之一。

4解决措施

为有效解决焊缝开裂问题，必须消除侧滑板、流化床的变形和抖动。从结构设计的角度考虑，侧滑板、流化床的变形和抖动是因为在同等压力情况下，整体式侧滑板受力面积过大，易发生变形。要消除变形和抖动，必须减小受力面积。故而，将滑料板设计为分体式，由滑料板1、滑料板2、滑料板3组成，如图8、图9所示，滑料板2是“［”形折弯件，先将它定位于罐体内，并焊接，滑料板3是“﹂”形折弯件，将短边与多孔板配合焊接，另一边搭焊于滑料板2上，滑料板1是平板，搭焊于滑料板2、罐体之间。这样，虽然滑料板总受力面积没有变化，但是单个滑料板零件受力面积减小了，不再发生变形，抖动也就消除了，进而解决了罐体内部焊缝开裂的问题。

同样利用UG软件对该结构进行分析。步骤同上。图10为计算分析报告的一部分，可以看出，整个罐体内部结构是安全的，焊缝或滑料板的母材不会发生开裂。

摘要：针对散装水泥运输车罐体内部焊缝开裂的质量问题，从结构原理、工况等角度进行分析，找出出现焊缝开裂根源，提出解决措施。

关键词：散装水泥运输车结构焊接