Давления на стенки бункера
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 Кз можно принимать в пределах в пределах 0,8–0,9. Точное определение Кз находят 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 = (Р 1 + Р 2) . К 3. Учитывая, что Р 1 = Ру . а . в . f 1 и Р 2 = (Ру . а . в + m ш . q). f 2, получим Р = [ Ру . а . в . f 1 + (Ру. а . в + mш . q) . f 2] . K 3,
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 Р 1 – сила сопротивления от трения материала по шиберу; Р 2 – сила сопротивления в направляющих шибера
где mш – масса шибера, кг; f 1 и f 2 – коэффициенты трения материала по шиберу и шибера по направляющим; q – ускорение силы тяжести; Ру – вертикальное давление, действующее на затвор, Па; К 3 – коэффициент запаса, учитывающий возможность перекоса и заедания затвора, К 3 = 1,25-1,5. При движении шибера по направляющим качения усилие открывания (рис. 3.3.) Р = (Р 1 + Р 3 + Р 4 . ) . К 3, где Р 3 – сопротивление качению шибера по ролику, Р 3 = Р . а . в . К, где К = 0,01–0,012 – коэффициент сопротивления качению стали по стали; Р 4 – сопротивление трения в оси ролика, которое определяется Р 4 = (Ру . а . в + mш . q) . f 3, где f 3 – 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 М 1 и от трения материала о сектор М 2.
Рис. 3.4. Схема затворов: а – секторный, б – челюстной
М = М 1 + М 2.
Момент М 1 = F 1 . = (Ру . а . в + m c . q) . f ц . Н.м,
где F 1 – 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
М 2 = F 2 . R = Ру . а .в . f 1 . R,
где F 2 – сила трения материала о сектор, Н; f 1 – 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; В 1 – 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; G 0 – 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 . В 1, следовательно, сила
Q = B 1 . L . 0,4 . В 1 . = 0,4 . В 12. L. Н. (3.2) Принимая ≈ 0,5 L и коэффициент запаса К = 1,3 получим из (3.1)
Р = Н.
Воспользуйтесь поиском по сайту: ©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|