Давление на стенки сосуда сыпучих материалов
На стенки бункера, заполненного материалом, действуют давления от массы материала, которые зависят от физико-механических свойств материала (плотности, влажности, сыпучести), а также от коэффициента трения материала о стенки, способа формирования материала в бункере, формы бункера и др.
Давление на дно бункера
Если материал по своим физико-механическим свойствам близок к жидкости, то вертикальное давление Ру (Па), действующее на дно бункера, близко к гидравлическому
Ру = ,
где h – глубина расположения рассматриваемой точки над уровнем материала, м;
– плотность материала, кг/м3;
q – ускорение силы тяжести, м/с2.
Для материалов хорошо сыпучих в результате действия сил внутреннего трения, а также сил трения материала о стенки бункера давление на дно уменьшается. Это влияние учитывает коэффициент зависания Кз. Тогда
Ру = . Кз.
Коэффициент Кз тем выше, чем большее значение имеет коэффициент бокового распора , который равен Рх / Ру, где Рх- боковое давление в рассматриваемой точке. Так для жидкости и Кз = 1. Для хорошо сыпучих материалов , тогда Кзможно принимать в пределах в пределах 0,8-0,9. Точное определение Кзнаходят по зависимости
К3 = ,где x = ;
f – коэффициент трения материала о стенки бункера;
R0 – гидравлический радиус (отношение площади дна бункера к периметру), м.
При загрузке бункера с большой высоты или возможности образования внутри бункера пустот и затем резкого падения материала давление на дно бункера значительно увеличивается. Это явление учитывает коэффициент динамики Кq. Для бункеров, оборудованных вибраторами, Кq= 1,3 1,5; при загрузке бункера с большой высоты Кq = 1,1 1,4; при зависании материала с образованием пустот Кq = 2.
Давление на дно бункера с учетом всех вышеизложенных факторов
Ру = .Кз . Кq.
Давление на вертикальные стенки бункер
Давление на вертикальные стенки Рx определяется
Рx= Ру .. Кз . Кq. ,
где – коэффициент бокового давления, зависящий от свойств материала и может быть определен экспериментально или по зависимости ( – угол естественного откоса материала).
Давление на наклонные стенки бункера
Для определения давлений на наклонные стенки бункера пользуются теорией сыпучих тел, согласно которой давление в произвольной точке массы следует закону эллипса напряжений, главными полуосями которого является вертикальное давление Ру и горизонтальное Рx. Основываясь на этом полное давление Рп, нормальное Рн и тангенциальное можно определить графическим путем (рис. 2.3).
Рис. 2.3. Схема давлений на наклонную стенку бункера
Возьмем на наклонной стенке бункера точку О, лежащую на кромке выпускного отверстия и определим величину полного давления считая, что бункер заполнен материалом по кромку СD. Приняв точку О за центр, построим на ней эллипс напряжений с модулями осей ОВ = Рx и ОА = РУ. Из точки О проведем перпендикулярно ОD нормаль n и радиусом равным длине ОВ засекаем на n точку Е, а радиусом ОА точку И. Из точек Е и И проводим линии параллельные полуосям до их пересечения в точке К, которая будет лежать на эллипсе напряжений. Отрезок КО представляет собой вектор полного давления в точке О (Рп = КО).
Нормальное и касательное давление Рн = КЛ и = ОЛ. Во всех остальных точках стенки О полное и нормальное давления имеют то же направление, что и в точке О и изменяются по закону прямой линии DM.
Кроме того, полное давление на стену бункера в точке О можно определить аналитически, зная угол наклона стенки бункера
Pп Па,
а нормальные и касательные составляющие
Па,
Па,
где – угол наклона стенки к горизонту.
Шиберные затворы
Шиберные затворы имеют вид плоской задвижки, перемещающиеся в пазах, расположенных по сторонам прямоугольного выпускного отверстия. Приводятся в действие ручным рычажным одно- или двух- реечным механизмом с помощью механического привода или гидропневмоцилиндров. Затворы этого типа применяются для бункеров, работающих на хорошо сыпучих материалах.
Схема затвора с механическим приводом представлена на рис. 3.1. Для затворов больших размеров и воспринимающих большие нагрузки вместо направляющих скольжения применяют роликовые опоры.
Расчет шиберных затворов сводится к определению усилия, необходимого для открытия шибера затвора, которое наибольшее в начальный момент трогания с места.
При открывании затвора по направляющим скольжения действуют следующие силы сопротивления (рис. 3.2).
Усилие открывания определяется
Р = (Р1 + Р2) .К3.
Учитывая, что Р1 = Ру. а . в . f1 и Р2 = (Ру. а . в + mш. q). f2, получим
Р = [Ру. а . в . f1 + (Ру . а . в + mш . q) . f2] . K3,
Рис. 3.1. Схема шиберного затвора
1 – металлоконструкция; 2 – опорный ролик; 3 – шибер;
4 – рейка; 5 – вал; 6 – зубчатое колесо
Рис. 3.2. Схема действия сил на шибер
Р1 – сила сопротивления от трения материала по шиберу;
Р2 – сила сопротивления в направляющих шибера
где mш – масса шибера, кг;
f1 и f2 – коэффициенты трения материала по шиберу и шибера по направляющим;
q – ускорение силы тяжести;
Ру – вертикальное давление, действующее на затвор, Па;
К3 – коэффициент запаса, учитывающий возможность перекоса и заедания затвора, К3 = 1,25-1,5.
При движении шибера по направляющим качения усилие открывания (рис. 3.3.)
Р = (Р1 + Р3 + Р4.) . К3,
где Р3 – сопротивление качению шибера по ролику,
Р3 = Р . а . в . К,
где К = 0,01-0,012 – коэффициент сопротивления качению стали по стали;
Р4 – сопротивление трения в оси ролика, которое определяется
Р4 = (Ру. а . в + mш . q) . f3,
где f3 – коэффициент трения в оси ролика;
d – диаметр оси, м;
D – диаметр ролика, м.
Скорость открывания затвора
,
где t – время перемещения затвора в крайнее положение, с.
Мощность, затрачиваемая на перемещение затвора
Вт
Рис. 3.3. Схема действия сил на ролик
Секторные затворы
Секторные затворы делятся на односекторные и двухсекторные (челюстные). Простой секторный затвор (рис. 3.4, а) представляет собой сектор 1, вращающийся на пальцах, закрепленных на боковых стенках корпуса 2, который имеет квадратное сечение и крепится к отверстию бункера. Управляется с помощью гидравлических или пневматических цилиндров 3, а также механической передачей. Такие затворы применяются преимущественно в бункерах для хорошо сыпучих материалов с мелкими и средними кусками.
Челюстной затвор состоит из двух секторов или челюстей 1 (рис. 3.4, б), которые соединены между собой зубчатыми секторами 2, находящимися в зацеплении. Обе челюсти открываются и закрываются одновременно. Челюстные затворы лучше приспособлены для частых открываний и закрываний бункеров и регулирования подачи материала.
При расчете секторного или челюстного затвора учитывается, что наибольший момент необходимо приложить в начале открывания затвора. Суммарный момент сопротивления складывается из потерь на трение в цапфах или подвесках М1 и от трения материала о сектор М2.
Рис. 3.4. Схема затворов: а – секторный, б – челюстной
М = М1 + М2.
Момент М1 = F1. = (Ру. а . в + mc. q) . fц. Н.м,
где F1 – сила трения в цапфе, Н;
Р у – давление, действующее на затвор, Па;
mc – масса сектора, кг;
fц – коэффициент трения в цапфе;
dц – диаметр цапфы, м;
а и в – размеры выпускного отверстия, м.
Момент
М2 = F2. R = Ру. а .в . f1. R,
где F2 – сила трения материала о сектор, Н;
f1 – коэффициент трения материала о сектор;
R – радиус вращения сектора, м.
Усилие, необходимое для открывания секторного затвора
Р = М / R Н.
Лотковые затворы
Применяются для различных по крупности материалов, из-за чего они нашли широкое применение. Рабочим органом лоткового затвора является шарнирно закрепленный под выпускным отверстием лоток (рис. 3.6). При закрытом положении затвора лоток 1 находится в горизонтальном положении. При перемещении лотка относительно шарнира О на угол больший угла естественного откоса материала, последний скользит по дну лотка и удаляется из бункера. Кроме этого с увеличением угла наклона лотка соответственно увеличивается скорость движения материала и его производительность. Подъем и опускание лотка осуществляется с помощью пневмо или гидроцилиндра, связанных с проушиной 2. Для уменьшения нагрузок на привод в затворе имеется противовес 3.
Расчет затвора сводится к определению усилия Р, необходимого для подъема лотка с находящимся на нем материалом.
Рис. 3.6. Схема лоткового затвора
Для расчета затвора принимаем следующие обозначения:
В – сторона квадрата выпускного отверстия, м;
В1 – ширина лотка, м;
L – длина лотка, м;
hср – средняя высота загрузки лотка, м;
– плотность материала, кг/м3;
q – сила тяжести одного погонного метра лотка, Н;
Q – сила тяжести сыпучего материала на лотке, Н;
G0 – сила тяжести контр груза, Н;
– плечи сил, м.
Рассматривая действие сил относительно оси поворота О получим
Н. м. (3.1)
Среднюю высоту загрузки лотка по его длине можно с запасом считать hср = 0,4 . В1, следовательно, сила
Q = B1.L . 0,4 . В1. = 0,4 . В12 . L . Н. (3.2)
Принимая ≈ 0,5L и коэффициент запаса К = 1,3 получим из (3.1)
Р = Н.
Рекомендуемые страницы:
Воспользуйтесь поиском по сайту:
Источник
Опреде-пение давления на стенки бункеров. Давление груза на стенки бункера зависит от свойств груза и конфигурации бункера. Наиболее просто его определить для грузов, по свойствам близких к жидкостям (например, жидкий бетон, строительные растворы и т. п.). В этом случае давление на стенкн распределяется по гидростатическому закону [c.382]
Давление на стенки бункеров. Давление, производимое на стенки бункеров содержащимся в них грузом, зависит от свойств этого груза и конфигурации бункера. [c.292]
Давление на стенки бункера, оказываемое содержащимся в нем грузом, зависит от формы и размеров бункера и свойств груза. Согласно теории сыпучей среды это давление рассматривается как результат сползания призмы a d (рис. 140, а) по поверхности обрушения d, расположенной под углом Р к горизонтальной плоскости. В случае вертикальных стенок и горизонтальной свободной поверхности идеально сыпучего груза поверхность d принимается [c.244]
Давление на стенки бункера и затворы [c.455]
Формулы (16.8 ) и (16.9) дают довольно близкие к измеренной действительной величине значения давления на стенки бункеров р при относительно небольшой их глубине. Для глубоких бункеров эти формулы дают преувеличенные значения р, так как не учитывается трение внешних слоев груза о стенки бункера. Расхождение с действительной величиной давления в этом случае получается тем больше, чем больше глубина бункера, поэтому для специальных глубоких бункеров (силосов) эта формула неприменима. [c.456]
Давление насыпного груза на затворы может определяться подобно давлению на стенки бункера. Если Р – площадь поперечного сечения выпускного люка, то давление на затвор [c.460]
Давление насыпного груза на затворы может определяться подобно давлению на стенки бункера. Если F – площадь поперечного сечения выпускного люка, то сила давления на затвор Р = Рр, где р – давление насыпного груза. [c.442]
Давления, действующие на стенки и дно, определяются по тем же формулам, что и для прямоугольных бункеров. Стальные бункеры рассчитываются как тонкостенные сосуды. Деформация стенок сосудов, имеющих форму тел вращения и подверженных внутреннему давлению, обусловливается главным образом их растяжением и в небольшой мере изгибом. В силу этого деформацией изгиба при расчёте пренебрегают. [c.1106]
В силосах и бункерах боковое давление на стенки составляет от 0,3 до 0,6 вертикального давления. Наибольшее боковое давление возникает при их быстром заполнении. [c.444]
Знание величины объемного веса груза необходимо для определения производительности транспортирующих устройств и давления на стенки и выпускные отверстия бункеров. [c.18]
В бункерах для хранения угля достигается улучшение движения груза нри помощи так называемой воздушной смазки. Стенки бункера закрываются панелями с отверстиями в виде жалюзи и в панели нагнетается воздух под давлением около 150 мм вод. ст. Панели разбиваются па секции, которые можно включать последовательно по мере заполнения бункера. [c.428]
Гидравлическое истечение происходит при выпуске из бункера сильно аэрированного насыпного груза, насыщении насыпного груза влагой, придающей ему вид суспензии, а также при интенсивной вибрации груза, когда максимальные ускорения превосходят некоторое критическое значение, соответствующее нарушению постоянства бокового давления груза на стенки бункера. [c.379]
Давление сыпучих грузов на стенки бункеров зависит от сил внутреннего трения и сцепления частиц груза. При расчете давления сыпучих грузов на стенки бункеров исходят из следующих допущений [c.382]
В процессе наполнения бункера насыпным грузом наблюдается вертикальное перемещение глубоко расположенных слоев материала относительно стенок, так как под давлением верхних слоев происходит уплотнение нижних и возникает упругая деформация стенок бункера. В результате этого на поверхности соприкосновения сыпучего груза со стенками бункера начинают действовать направленные вверх касательные напряжения т (рис. 4.26), воспринимающие частично некоторую долю веса содержимого бункера. В результате этого распределение давлений будет отклоняться от гидростатического закона, и тем сильнее, чем больше глубина погружения по сравнению с поперечным размером сосуда. [c.382]
Рис, 4.26. Схема для расчета давления груза на стенки бункера [c.382]
Общее выражение для определения давления на вертикальные стенки бункера имеет вид [c.383]
При определении давления груза на вертикальные стенки бункера в нижней части [см. формулу (4.96) ] расчетную величину h” находят по-разному для открытых и закрытых сверху бункеров. Открытый бункер может быть загружен с шапкой , (рис. 4.27) в этом случае расчетная высота h” будет больше, чем высота стенок. При загрузке круглого бункера в центральной точке шапка имеет вид конуса и высота h” определяется по формуле [c.384]
Давление связных грузов на вертикальные стенки бункеров меньше, чем давление хорошо сыпучих грузов при равных глубинах засыпки, насыпной массе, коэффициентах внутреннего трения и динамичности, поэтому при небольших значениях Го формулы, приведенные для расчета давления на стенки бункеров хорошо сьшучих грузов, можно использовать и для расчета давления связных грузов с некоторым дополнительным запасом прочности стенок. [c.384]
Давление на затворы бункеров, содержащих полужидкие у.а-териалы, определяют как давление на стенки бункеров. Давление va затворы сьшучих грузов зависит от жесткости конструкции затвора и процесса заполнения бункера, поэтому точный его расчет вляется сложной задачей. [c.390]
Знание веса груза необходимо при определении величины давления на стенки и затворы бункеров, при расчете пневматических и гидравлических перегрузочно-транспортных устройств и в других случаях, когда масса рассматривается как сила тяжести. [c.23]
Полное давление [к/ (н)1, действующее на вертикальную стенку бункера, [c.85]
Наиболее просто давление на стенки определяется для грузов, по своим свойствам близких к жидкостям (например, жидкий бетон, строительные растворы и т. п.). В этом случае давление на стенки распределяется по гидростатическому закону. Для бункеров с такими грузами давление на стенки [c.292]
Поскольку условия работы ленточного питателя сложнее, чем ленточного кон-. вейера, применяют ленту толщиной верхней защитной обкладки не менее 6 мм. Роликоопоры устанавливают чаще, с шагом 300-450 мм, чтобы уменьшить зазоры между неподвижными бортами и лентой и исключить просыпание материала через ее кромки. При загрузке лента питателя не должна испытывать непосредственного давления материала. Чтобы она воспринимала только отраженное давление, выходное отверстие бункера делают наклонным или в его нижней части устанавливают стабилизатор давления. В передней стенке приемной воронки питателя имеется прямоугольное отверстие для выдачи материала с шибером, оснащенным механизмом подъема для регулирования слоя материала на ленте. [c.106]
Давление на боковую стенку бункера определяют из тех соображений, что оно создается массой Q деталей, расположенных в клиновом пространстве между стенкой и плоскостью АВ обрушения, проходящей под углом [c.256]
Подача пара осуществляется прн его температуре 150-160 °С и давлении 0,3-0,4 МПа. Отогревают поверхность материала, прилегающего к боковой стенке бункера на глубину до 4 мм, что позволяет при наклоне бункера в сторону хранилища обеспечить скатывание глыбы материала непосредственно в хранилище. [c.432]
Дробеструйная камера имеет решетчатый пол I, под которым расположен нижний бункер. Отработанная дробь проваливается через решетчатый пол в нижний бункер, стенки которого скошены. Отработанная дробь шнеком 5 подается к ковшовому элеватору. Камера снабжена мощной вытяжной вентиляцией с циклоном для улавливания пыли, расположенном вне здания. Аппарат для очистки 2 подвозится на тележке 3 и устанавливается в горизонтальном положении на решетчатом полу дробеструйной камеры, и рабочий с помощью гибкого шланга через сопло направляет абразивную струю на очищаемую поверхность. При работе дробеструйная камера закрывается. Рабочий должен работать в скафандре, представляющем собой цилиндрический колпак из белой жести, снабженный смотровым стеклом. Для облегчения дыхания рабочего во время работы в скафандр по резиновому шлангу через редукционный клапан подается воздух давлением в 0,1 атм. [c.324]
При нормальном истечении насыпного груза иа бункера над выпускным отверстием образуется как бы столб движущегося груза и на свободной поверхности груза появляется воронка (рис. 138, а). Поперечные размеры столба движущегося груза не остаются постоянными, так как, развиваясь, они приобретают характер целой зоны, называемой объемом обрушения. В отдельных случаях, когда углы наклона стенок бункера к горизонту превышают так называемый критический угол а > 45° (угол внутреннего трения груза) или когда бункер находится в состоянии интенсивных сотрясений, например при применении вибраторов,, появляется гидравлическое истечение (рис. 138, б). При этой форме истечения груз движется вниз подобно жидкости и свободная поверхность его остается плоской. Гидравлическая форма истечения сопровождается резким повышением бокового давления груза на стенки бункера. [c.242]
Сила трения груза о” стенку бункера, вызванная нормальным давлением на единицу поверхности, определится как fu где – коэффициент трения груза о стенки бункера. В этом случае элементарный слой груза высотой йу будет находиться в равновесии при условии [c.245]
Давление на затворы бункеров следует рассматривать как местное давление, действующее в ограниченной зоне. Вследствие упругих деформаций деталей затвора, которые обычно превышают упругие деформации стенок бункера, частицы груза, расположенные непосредственно над затвором, оседают. При этом по периметру столба груза, расположенного над затвором, проявляются вертикально направленные касательные силы трения и сцепления т (рис. 141). Эти силы воспринимают значительную часть веса груза над затвором, особенно в случаях, когда затвор перекрывает постепенно в процессе истечения. [c.246]
Датчики мембранного типа (рис. 150, б) монтируются в стенках бункера заподлицо с их внутренней поверхностью. Мембрана (резиновая или металлическая) под давлением [c.259]
Рассчитывая глубокие бункера (рис. 158, б), следует учитывать силы трения груза 6 стенки, которые существенно разгружают нижележащие слои груза и изменяют давление на стенки. Допустим, что на некоторой глубине от поверхности груза у вертикальное давление в бункере будет равно Су, тогда на глубине у + dy давление составит а у + day. Сила трения груза о стенку бункера, вызванная нормальным давлением на единицу поверхности, определится как aji, где – коэффициент трения груза о стенки бункера. В этом случае элементарный слой груза высотой dy будет находиться в равновесии при условии [c.281]
Давление на стенки бункера от загруженного в него груза за-виснт от свойств груза (подвижносги его частиц и объемного веса у) и от глубины размещения стенок от уровня груза Н. Как известно из теории сыпучих тел, пренебрегая трением груза о стенки, нормальное давление на вертикальную стенку определяется по формуле (см. фиг. 154, г). [c.301]
В бункерах влажный уголь и торф зависают над выходными отверстиями с образованием сводов и воронкообразных колодцев. Во избежание застревания в бункерах стремятся увеличивать выходное отверстие к питателям, выполнять наклон стенок бункеров около 70°, не допускать проникновения в них воздуха. Кроме того, в нижней части бункеров устанавливают вибраторы, а также применяют пневмообрушение путем подачи через сопла сжатого воздуха с давлением 0,5-0,6 МПа. [c.359]
Сыпучий материал оказывает на затвор меньшее давление, чем вес столба материала над затвором, так как его верхние слои, сползая по нижележащим слоям под некоторым углом обрушения, оказывают давлеше на стенки бункера, а возникающая сила трения уравновешивает часть веса материала. Чем больше глубина бункера, тем большая часть веса уравновешивается силами трения. [c.243]
Мощность электродвигателя N = 2яЯ1 (2/3Q + Р)п = 75.60 1.36-гГ1Ш0 -радиус бункера Q – вес загружаемых изделий f-коэффициент трения изделий о стенки бункера Р – давление изделий на стенки бункера т) – коэффициент полезного действия привода [c.245]
Рассчитывая глубокие бункера (рис. 140, б), следует учитывать силы трения груза о стенки, которые существенно разгружают нижележащие слои груза и изменяют давление на стенки. Допустим, что на некоторой глубине от поверхности груза у вертикальное давление в бункере будет равно тогда на глубине у + йу дав-лснис-еоетавит Ч- Оу [c.245]
Машины непрерывного транспорта Издание 2 (1987) — [ c.382 ]
Источник