6. Основы расчета и проектирования

Определение 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 бетой, строительные растворы и т. п.). В этом случае давление на стенки распределяется по гидростатическому закону

где h" -глубина расположения точки приложения давления под уровнем материала;

k_Д- поправочный коэффициент, учитывающий динамичность нагрузки

,

здесь j- наибольшее ускорение вертикальных колебаний бункера).

Ускорение вертикальных колебаний бункеров обычно не превышает 6 м/с². Это значение и следует считать расчетным, если точное значение не известно.

Общее выражение для определения давления на вертикальные стенки бункера имеет вид

где e" -коэффициент, учитывающий вертикальные силы трения насыпного груза о стенки бункера (так называемый коэффициент зависания).

Для определения наименьшего допустимого размера отверстия при хранении в бункере легкосыпучих грузов К. В. Алферовым предложена формула

где А_И- размер стороны квадратного или диаметр круглого отверстия, мм;

k' -опытный коэффициент (для сортированных грузовk'=2,0, а для рядовыхk'=2,4);

а' - наибольший размер типичных кусков (до 300 мм);

j- угол внутреннего трения (для легкосыпучих материалов угол трения равен приблизительно углу естественного откоса; если для данного груза (j>50° то в уравнение подставляютj=50°).

Для расчета ширины прямоугольных отверстий формулу преобразуют следующим образом:

где - отношение сторон отверстия (большей к меньшей).

Рассчитывать размеры выпускных отверстий для кусковых грузов следует по этим же формулам. Из полученных значений следует выбрать большее. Затем выпускное отверстие необходимо проверить на расчетную пропускную способность бункера. При этом следует иметь в виду, что в корытообразных бункерах всегда, даже при большом угле наклона стенок, имеет место нормальный вид истечения благодаря задерживающему влиянию масс насыпного груза, расположенных вблизи плоскости симметрии бункера, рядом с зоной выпуска.

По этим же формулам можно также рассчитывать размеры выпускных отверстий бункеров для плохосыпучих грузов, обладающих начальным сцеплением частиц, при применении вибраторов или других средств для разрушения образующих сводов, действующих во время опорожнения бункеров. В этих случаях в формулы подставляют граничное значение j=50°.

Пропускная способность (т/ч) бункера зависит от скорости истечения сыпучих. Для бункеров непрерывного действия ее находят по формуле

где v– скорость истечения насыпного груза из отверстий бункера, м/с;

r- насыпная плотность груза, т/м³;

w^/- площадь отверстия истечения, определяемая с учетом кусковатости груза, м², для круглого отверстия

,

здесь А_Ии В_И– размеры сторон.

7. Затворы и питатели

Затворыбункеров предназначены для перекрытия выпускного отверстия и выпуска из бункера насыпного груза.

Рис. 31.2. Затворы: а – клапанный; б – секторный; в – челюстной; г – пальцевый; д – цепной; е – плоский; ж – ленточный; и – круглый

Давление на затворы бункеров, содержащих полужидкие материалы, определяют как давление на стенки бункеров. Давление на затворы сыпучих грузов зависит от жесткости конструкции затвора и процесса заполнения бункера, поэтому точный его расчет является сложной задачей.

Среднее давление на горизонтальный затвор (для приближенных расчетов)

где k₀- коэффициент, равный 2 для бункеров, опорожняемых полностью при каждом открывании затвора; 1 - для неопорожняемых полностью бункеров; 1,5 - для бункеров, опорожняемых не при каждом открывании затвора;

- гидравлический радиус выпускного отверстия

Давление на наклонные и вертикальные затворы

где b- угол наклона затвора к горизонту (рис. 31.3);

- коэффициент подвижности насыпного груза,(здесьf- коэффициент внутреннего трения насыпного груза).

Рис. 31.3. Схема для определения давления на затвор

Питатели предназначены для равномерного питания из бункера различных приемных устройств: конвейеров, средств периодического транспорта и т. п.

Рис. 31.4. Питатели: а – ленточный; б – пластинчатый; в – цепной; г –винтовой; д – тарельчатый; е – барабанный; ж – лопастной; з – вибрационный; и – плунжерный; к – маятниковый