Diseño y análisis por elementos finitos del cuerpo del tanque del remolque de cemento

1. Diseño de la estructura del tanque

La cisterna del remolque de cemento consta de un cabezal delantero, un cabezal trasero y un empalme de cisterna multiseccional.

En la figura 4, por ejemplo, el tanque de "doble cubeta" está dotado de un ángulo de 13° o 14°, principalmente para cumplir con el ángulo necesario para que el material alcance el estado de fluidificación. Entre ellos, el tanque 1 y el tanque 5 y el extremo del cabezal a tope, la sección transversal del tanque es redonda para facilitar el tope entre el cabezal y el tanque; debido a que la dirección delantera y trasera del tanque tiene una inclinación particular y la anchura del tanque no debe superar los 2,5 m, lo que hace que el resto del cuerpo del tanque entre el diseño de la sección transversal de la sección transversal circular larga, es decir, la sección transversal del cuerpo del tanque consta de cuatro segmentos de arco, la parte superior e inferior de la sección transversal es un arco equidistante, y los dos lados de la sección transversal es un arco central. Los arcos laterales son generalmente tangentes a los arcos superior e inferior.

Restringido por la anchura del método tradicional de diseño de tanques, el espacio en ambos lados del arco superior del tanque no se utiliza completamente, por lo que en la misma longitud, cambiar la forma de la sección transversal del tanque existente, pero todavía puede aumentar el volumen adecuado del tanque.

En la actualidad, la sección transversal de la cisterna de los camiones cisterna nacionales para el transporte de productos petrolíferos adopta la estructura rectangular; en las mismas condiciones de anchura y altura, el área de la sección transversal de la cisterna es mucho mayor que la del remolque de cemento. El área de la sección transversal puede aumentarse en 0,35m2 en consecuencia (Figura 6), y el volumen de la cisterna de nuevo diseño puede alcanzar unos 50m3 para el modelo de doble cubeta de 47m3, por ejemplo.

2. Introducción de la estructura del semirremolque cisterna de polvo

Tomemos como ejemplo el semirremolque cisterna de polvo de doble contenedor (tipo W), el volumen es de 50m3, la masa total es de unos 9250kg, la presión de trabajo de la cisterna de polvo es de 0,2MPa, la placa del cuerpo de la cisterna es de acero T610L de 4mm, para el acero de alta resistencia T610L, el límite elástico del material es ≥500MPa.

Resistencia a la tracción de 550MPa ~ 700MPa, alargamiento ≥ 18%. El semirremolque cisterna de polvo consiste principalmente en el conjunto del cuerpo de la cisterna, el conjunto del bastidor y el mecanismo de desplazamiento, etc., donde el conjunto del cuerpo de la cisterna contiene el cuerpo de la cisterna, el sistema de fluidificación y el dispositivo de refuerzo, etc. La parte inferior del cuerpo de la cisterna está soldada al bastidor y soportada por múltiples travesaños del bastidor y vigas longitudinales izquierdas y adecuadas. El sistema de fluidificación se instala dentro del tanque, y las placas de deslizamiento del sistema de fluidificación están soldadas a ambos lados de la parte inferior del tanque. Hay muchas placas de soporte soldadas en la parte inferior de la placa de deslizamiento, por lo que la deformación del tanque en la parte inferior y la parte superior de la placa de deslizamiento es pequeña.

3. simplificación del modelo de análisis de elementos finitos

El cuerpo de la cisterna está sometido a tensiones locales principalmente en varias condiciones de trabajo como el frenado rápido, el giro rápido y la descarga, entre las cuales el cuerpo de la cisterna está sometido al valor de tensión más excelente cuando se descarga bajo presión, por lo que sólo el cuerpo de la cisterna de la condición de trabajo de descarga necesita ser analizado estáticamente, y el refuerzo interno del cuerpo de la cisterna se optimiza a través del análisis estático.

Asumiendo que la soldadura entre el cuerpo del tanque y el cuerpo del tanque es fiable para la transmisión de fuerzas y momentos, se puede ignorar la influencia de los factores de fabricación como las tensiones residuales en el proceso de fabricación y los factores de proceso que tienen poco impacto en la estructura general (por ejemplo, pequeñas esquinas redondeadas, chaflanes y soldaduras, etc.), así como el aire comprimido descargado desde el compresor de aire a través de la zona fluidizada durante la condición de descarga. Teniendo en cuenta la disposición simétrica del tanque, sólo se ha modelado y analizado la mitad del tanque superior del sistema de fluidización para ver la tensión y la deformación del tanque de forma más rápida y clara.

4. Análisis por elementos finitos del modelo de tanque reforzado

(1) Análisis del modelo cuando no se instala ningún dispositivo de refuerzo

Cuando no se instala ningún dispositivo de refuerzo en el interior del depósito, el análisis de fuerzas se realiza en la mitad del depósito. Las nubes del análisis (Figura 8 y Figura 9) muestran que la tensión máxima en el tanque es de 580,5 MPa, que se encuentra en el arco lateral superior del tanque; el resto se distribuye en la parte superior y lateral del tanque, y la tensión máxima en la parte superior del tanque es de 310,4 MPa, y la presión máxima en el lateral del tanque es de 536,3 MPa. La deformación máxima del tanque es de 96,1 mm, situada en la parte superior de la sección media del tanque, la deformación máxima del arco lateral superior del tanque es de 60,5 mm, y la deformación máxima del tanque lateral es de 59 mm. Reducir la cantidad de deformación del tanque.

(2) Análisis del modelo cuando se añade el dispositivo de refuerzo

Se añaden dos conjuntos de dispositivos de refuerzo con una estructura de refuerzo transversal en el centro del tanque en las cubetas delanteras y traseras.

El dispositivo de refuerzo consiste en una almohadilla de placa de refuerzo, una placa de refuerzo y un refuerzo de tensión transversal soldado a la placa de refuerzo. La placa de refuerzo tiene forma de anillo y sobresale en el centro para facilitar la soldadura de la riostra transversal, cuyo espesor es de 6 mm, el espesor de la almohadilla de la placa de refuerzo es de 4 mm, y la riostra transversal es una estructura de acero de canal plegado de placa 60×40, cuyo espesor es de 5 mm.

Además, en el almacén delantero y después de la soldadura a tope del tanque del almacén y el tanque del almacén delantero y la cabeza a tope.

El dispositivo de refuerzo está compuesto por una placa de refuerzo y una almohadilla de placa, de las cuales la placa de refuerzo presenta una estructura de anillo, el espesor de la placa de refuerzo es de 6mm, y el espesor de la almohadilla de placa de refuerzo es de 4mm.

Analizando la nube, podemos concluir que la tensión máxima en el tanque se reduce a 499 MPa, que se encuentra en el extremo de la placa de refuerzo en el dispositivo de refuerzo en forma de anillo en la soldadura a tope de las cubetas delantera y trasera; el resto se distribuye en la parte superior del tanque y el arco lateral superior, y la tensión máxima en el tanque lleno es de 240,8 MPa, y el foco máximo en el arco lateral superior es de 357 MPa. La deformación máxima del tanque se reduce a 23,3 mm. Situado en la parte superior de la sección media del tanque, la deformación máxima en el arco lateral superior fue de 12,5 mm y la deformación máxima del tanque lateral fue de 15,1 mm.

Mediante el análisis de elementos finitos de la estructura del nuevo tanque del remolque de cemento y la disposición racional y la optimización del dispositivo de refuerzo interno, el valor de la tensión/deformación en el tanque se redujo en 81,5MPa/72,8mm en comparación con el anterior a la adición del dispositivo de refuerzo. T610L material de resistencia a la tracción y el rango de alargamiento, por lo que el diseño del nuevo tanque de remolque de cemento es factible, puede cumplir con el remolque de cemento en línea con la premisa de los reglamentos, el volumen adecuado del remolque de cemento aumentó en alrededor de 3m3, sino también para cumplir con los requisitos de diseño de tanque de polvo de cada tipo, para satisfacer el mercado personalizado También puede completar los requisitos de diseño para cada tipo de semirremolque de polvo y satisfacer las necesidades individuales del mercado.