乳胶基质运输车储存罐体及输送系统设计分析

吴桂华

（深圳市金奥博科技股份有限公司， 广东 深圳 518052）

引言

乳胶基质对于生产制作现场混装炸药具有重要的作用，乳胶基质的制作需要依靠大规模的集中制备才能够实现，因而在实际生产现场混装炸药时，需要将乳胶基质远程运输到混装炸药的生产现场。而由于乳胶基质具有一定的危险性，保证乳胶基质的远程运输安全是非常重要的。对乳胶基质运输车储存罐体输送系统设计进行分析，能够为提高运输车的工作效率和质量提供一定技术改进和系统设计思路。

1 乳胶基质运输车储存罐体设计

1.1 乳胶基质储存罐体的选材

在考虑乳胶基质储存罐体选材的过程中，首先需要考虑乳胶基质的性质。由于乳胶基质是用于制作现场混装炸药的基本材料，以现场混装炸药的生产标准为依据，乳胶基质需要满足以下几个方面的要求：

1）乳胶基质本身需要超过三个月的储存期限，才能够用于远程运输，以确保乳胶基质的稳定性。

2）基于民爆行业的发展，现阶段对于现场混装炸药的生产需求也越来越高，对于乳胶基质的运输既要满足大容量的空间运输需求，又要保证整个运输过程的安全。在整个运输过程中，要保证罐体的环境条件和运输稳定性，避免罐体内的乳胶基质出现雷管、摩擦等情况，影响到乳胶基质的安全性。

3）乳胶基质能够在常温下呈现出较低的黏度，才符合炸药的生产标准。

对于远程运输来说，乳胶基质本身的稳定性会对运输安全产生重要的影响，乳胶基质的稳定性受工艺、配方、乳胶基质粒子大小以及外相材料黏度等方面的影响[1-2]。因而在选择用于制作乳胶基质储存罐体的材料时，可以选用5083O 的铝合金板作为加工制作的主要材料。5083O 的铝合金板由铝合金材料组成，密度为2.7 g/cm3，抗拉强度为275～350 MPa，屈服强度超过125 MPa，延伸率超过15%，具有良好的抗腐蚀性能。铝合金密度较小，在运输中也能够大大提高整车的燃油经济性。尽管与不锈钢材料相比，铝合金的腐蚀性要差一些，但铝合金在应用后能够通过生成致密氧化膜，防止罐体发生进一步的氧化，因而更能够满足乳胶基质储存罐体的设计和应用要求。考虑到包括乳胶基质在内的各种需要远程运输材料可能具有的腐蚀性和危险性，应用铝合金材料还能够以其良好的抗腐蚀性能和较低的维修成本来减轻在乳胶基质罐体制作和维护方面消耗的成本，延长运输车的使用寿命。

1.2 乳胶罐体结构设计

在对储存罐壁厚进行计算的过程中，还需要考虑到乳胶基质本身在运输过程中也会产生动载荷，在确定整个罐体的安全系统等级为2 之后，可以将5083O的铝合金板厚度设置为6 mm。与此同时，在设计制作罐体的过程中，为了能够增加罐体的强度质量，可以在储存罐的前后罐壁上应用加强骨架，减少乳胶基质本身的动载以及运输车辆在起步和刹车时对罐体质量造成的影响。

1.3 罐体防波板结构

防波板是罐体结构设计中的重要内容，考虑到基质性质以及运输量大小等方面的不同，对于防波板的设计安装方式也存在一定的差异。当前能够应用于液罐车防波板设计的安装方法，以横向、纵向和水平三种方法为主。对于乳胶基质的运输车辆来说，不仅车辆自身在启动和刹车时产生的惯性会影响到罐体内乳胶基质的稳定性，乳胶基质自身产生的冲击力，也会影响到乳胶基质整体的运行安全。在运输车罐体内部安装防波板，能够减少在发生这种情况时乳胶基质对运输车辆前后罐壁产生的冲击压力，保障运输安全[4]。由于冲击压力对乳胶基质的运输安全产生影响，对于罐壁结构的强度设计要求也要比一般的液罐车更高。考虑到乳胶基质传导给防波板的冲击力，并且能够在安装防波板的前提下，保障罐体内三个部分的乳胶基质能够始终保持液面平衡，因此，要在防波板上留有一定的透孔，在减弱冲击力的同时，也能够维持乳胶基质的液面平衡。为了能够让防波板更好地达到保障运输安全的作用，在选择安装防波板之前，要对防波板在罐体实际运输过程中可能产生的应力情况进行分析。

在这个分析的过程中，考虑到防波板的实际应用情况，将分析的前提条件设置为防波板本身虽然是由小条形带构成，但相互之间不会受力。依据物理力学知识，在对防波板受到的冲击力情况进行分析时，事先确定的量主要包括防波板条形带的厚度δ、长度L、高度dh，防波板的间隔距离b，防波板条形带变形前后的夹角γ、罐体处于弯曲状态时的伸长量△b，板材的弹性模量G，乳胶基质密度ρ 以及罐体紧急制动时产生的最大加速度a 等。在明确这些信息之后，结合牛顿定律，依据防波板条形带受到的最大冲击力F1=Ldh×bρa，条带与罐体链接部位F1=2F2sinγ，整理得到F2=Ldh×bpa/2sinγ，再依据材料力学原理F2=σs=σdhδ，得到许用应力σ=Lbpa/2δsinγ。依据这些公式可以对防波板应力与储存物料密度、车辆加速度、防波板的弹性模量和厚度等方面之间的关系进行分析。

结合运输车罐体的结构设计要求，对于防波板的设计，也需要能够符合运输车罐体的结构要求。乳胶基质运输车罐体中的防波板包括中间方波和导流板两种类型，需要采用交错的两个圆孔进行通透，并在罐体的下部安装螺旋输送机来满足对防波板的控制要求。

1.4 罐体与底盘的连接结构

对于能够用于基质运输的车辆来说，底盘与罐体之间连接结构的质量，会直接影响到基质运输的质量和效率。结合目前我国能够应用于基质运输的罐车来看，罐体与底盘的连接结构一般分为罐角式、底架式和混合式三种。罐角式尽管能够满足减轻罐体自身重量的要求，但由于整个罐体需要承受的应力比较集中，一定程度上增加了罐体在实际运输中的危险性。底架式需要将二次底架总成与罐体以焊接的方式连接之后，再将其与车辆底盘进行连接，这样虽然能够让罐体的受力均匀，但很容易增加罐车自身的重量。混合式是能够将两种连接方式混合起来进行应用的方法，能够有效弥补两种连接方式在实际应用中存在的缺陷和不足。因此，在对罐体与底盘的连接结构进行设计时，采用混合式的连接结构。在将罐体上的底架借助连接角板连接之后，还要在罐角结构当中通过加设螺旋弹簧的方式进行进一步的连接，提高整个连接结构的稳定性。这样不仅能够及时消除由于车架变形而产生的附加应力，还能够有效改善罐体整体的受力状况。

2 乳胶基质输送系统设计

在确保乳胶基质的运输罐体能够符合乳胶基质的远程运输要求之后，还需要对与之相对应的乳胶基质输送系统进行优化设计。考虑到乳胶基质本身的性质，在对输送系统进行设计时，首先，要确保用于远程运输的乳胶基质自身的产品质量。通过对现有乳胶基质生产技术以及敏化技术、现场混装技术的优化调整，让乳胶基质在输送的过程中尽可能地保持稳定。在乳胶基质的产品质量符合工艺要求的基础上，以降低乳胶基质黏度为主要目标，对生产技术进行改善，用以减少乳胶基质在运输过程中由于黏度过高，导致出现较大阻力，影响运输和生产效率。其次，要结合乳胶基质专用运输车辆的具体型号和相关要求来确定。考虑到当前我国用于乳胶基质运输的车辆类型，输送系统包括底部输送螺旋、基质泵和计量装置三个最主要的装置。围绕着这三个装置，物料输送系统才能够正常运行。物料输送系统一般以全液压驱动的方式运行，由液压马达驱动物料将其输送到设备中。液压马达在实际的应用中，一般采用高压液压油，由变量主油泵供给，而主油泵的动力又来源于汽车的发动机，因此，最终需要应用取力器对其进行变速驱动。

在前面对乳胶基质罐体结构的设计中，由于应用的是倒三角的结构，乳胶基质在重力的影响下，能够直接在罐体底部，借助输送螺旋机将乳胶基质输送到出料口。考虑到出料口处的基质泵没有及时将乳胶基质输送出去的情况，在对输送系统进行设计时，设置一个能够实现乳胶基质回流的装置，即在乳胶基质没有被输送出去，待后罐体中的乳胶基质透过防波板的透孔之后，乳胶基质可以再回流到中部罐体当中，而中部罐体中的乳胶基质也能够借助防波板的透孔回流到前部罐体当中，以此来解决罐体内后部罐体乳胶基质堆积过多的问题。

通过加装防波板来保证输送系统中乳胶基质的稳定性，并对乳胶基质运输车辆整车优化设计，让车辆的荷载量等设计能够符合相关规定要求。此外，还要对乳胶基质本身的生产技术不断调整和改善，才能够更好地提高运输过程的质量安全。

3 结语

做好乳胶基质运输车储存罐体及输送系统的设计，对提高运输车的工作效率和质量具有重要的作用。基于现场混装炸药的生产和发展要求，考虑到我国与发达国家之间在炸药生产方面存在的差距，需要重视以乳胶基质为主的乳化炸药技术的改进和优化，在保证运输安全的同时，提高乳胶基质以及现场混装炸药的应用效率。