тел.: +7 (919) 240-00-00
www.телескопический-погрузчик.рф
Каталог

Бункеры и самотечный транспорт

Вспомогательные устройства: бункеры и спуски, скатные доски, лотки и трубы применяют в цепи других транспортирующих меха­низмов при комплексной механизации производственного процесса (кормоцех, зерноочистительный ток, зернохранилище, сельскохо­зяйственные машины). На практике важно управлять при заданном ритме процесса скоростью транспортирования и выгрузки сыпучих грузов средства­ми самотечного транспорта и бункерами: кормораздача, смешива­ние материалов, переработка и очистка и т. п.  

Бункеры
Бункеры — емкости различных форм и назначения, по конст­рукции различают простые и составные. Простые бункеры бывают призматические, клиновидные, пирамидальные, цилиндрические, конусные и параболоидные. Бункеры небольшой вместимости и высоты делают в виде про­стых. В сельскохозяйственном производстве чаще применяют бун­керы призматической, клиновидной или цилиндро-конической фор­мы. Бункеры параболической формы наиболее благоприятны для  последующего обеспечения производства; По назначению различают бункеры: сборочные, или резервные, в которые груз поступает непрерыв­но, а выгружается периодически; выполняют роль накопителей для последующего обеспечения производства; распределительные, заполняемые грузом периодически при не­прерывной выгрузке (бункер сеялок, зерноочистительных машин, в кормоцехах); погрузочные, или пересыпные, наполняемые по мере поступле­ния материала и разгружаемые в зависимости от вместимости транспортных средств; хранилища, используемые для хранения продукта с разгрузкой и загрузкой по мере необходимости. Вместимость бункера определяется ритмом технологического процесса, вместимостью и частотой подачи транспортных средств. Для гарантии непрерывности процесса устанавливают дополни­тельные уравнительные бункеры (компенсаторы). Бункеры различают самостоятельные и встроенные, а по режи­му — непрерывного и периодического действия. Достоинство бункерных устройств — разгрузка самотеком. Наиболее распространенным материалом для бункеров служат листовая сталь, железобетон и дерево. Имеются бункеры, собирае­мые из проволочной сетки, обтянутой внутри плотной материей. Отверстия для истечения груза (круглые, квадратные, прямо­угольные и щелевидные) делают в днище или в стенке бункера. Каждый бункер имеет затвор для регулирования или прекра­щения выпуска груза. При связных грузах (силос, соломенная сечка, кормосмеси, влажное зерно) бункеры снабжают побудите­лями истечения в виде шуровочных отверстий, ворошилок, питате­лей, вибрационных устройств, продувки воздухом. 

Основы теории и расчета бункера
Процесс истечения грузов из бункеров сложен и до сих пор со­ставляет предмет исследования. Истечение груза зависит от физико- механических свойств, состояния поверхностей частиц груза и бун­кера, геометрических размеров и формы бункера и отверстия и др. В работе бункера различают: заполнение; начало истечения соответствует переходному периоду; установившееся истечение при постоянном и переменном уровне; выгрузка. Наибольший интерес представляет процесс установившегося истечения, который имеет два вида — нормальный и гидравличе­ский; при определенных условиях возможен смешанный вид исте­чения. При нормальном истечении (рис. 85, а и б) движение материа­ла происходит в пределах определенного канала, расположенного над выходным отверстием. Весь остальной материал при этом остается в покое. Этот вид истечения наблюдается у более связ­ных грузов. При гидравлическом истечении (рис. 85, в) весь материал, на­ходящийся в бункере, приходит в движение при начале выгрузки. Питание истечения происходит за счет обрушения материала в зо­не над выходным отверстием; эту зону называют объемом об­рушения. Такой вид истечения возможен для грузов с малым ко­эффициентом внутреннего трения при угле наклона боковых сте­нок бункера б, на 5... 10% большем угла естественного откоса груза. Нормальная эксплуатация бункеров достигается правильным выбором геометрических параметров: угла наклона стенок б, раз­мера выходного отверстия. На связных грузах возможно заклини­вание массы материала, а на зернистом и кусковом грузах — сводообразование (рис. 85,г).


Рис. 85. Схемы истечения из бункеров: а и бнормальное истечение; в — гидравлическое истечение; г — сводообразование.


Рис. 86. Побудители истечения: а — параболоидальной формы; б — механический штанговый; в — механический ротационный; г — скребковый питатель; д — вибрационный; е — пнев­матический (аэрирование).

 

На рисунке 86 показано несколько схем устройств для активиза­ции истечения. Наибольший эффект дает при гранулированных ма­териалах аэрирование, а при связных и липких — вибрируемое днище. Опыты показали хорошую работу бункера (рис. 86, д) со щелевым отверстием на этих гру­зах при угле б наклона днища до частоте ко­лебаний 1440...2800 в ми­нуту, амплитуде колеба­ний 1,5...2,5 мм.

Чтобы избежать обра­зования сводов при исте­чении зерновых и грану­лированных грузов, реко­мендуются размеры от­верстия делать больше сводообразующих: круг­лых квадрат­ных  где b и с — наименьший и наи­больший размеры части­цы груза. Практически все реальные грузы обладают связностью и отли­чаются способностью к истечению от свободно истекающих грузов: песка, проса, семян трав и жидкости.

Скорость истечения.
Характер движения сыпучего тела с оп­ределенной способностью к истечению подобен течению жидкости только при условии ожижения и псевдоожижения материала (вод­ные растворы, аэрированные грузы, подвергнутые вибрации) и при установке стенок бункера под углом  Для определения теоретической скорости истечения груза (см. рис. 85, а) выделим элемент столба высотой  с силой тяжести массы столба Р при площади выходного отверстия F, опуская силы, трения за малостью, тогда из уравнения живых сил

Подставив значение массы  и заменив отношение Р : F = д — напряжение (давление) в поперечном сечении столба груза, получим


где л — коэффициент истечения, учитывающий влияние сил внут­реннего трения, трения о стенки отверстия и т. п. Практические расчеты по формуле (258) можно провести для  двух видов истечения: при нормальном истечении, когда выходное отверстие сравнительно мало с размерами бункера и давление над отверсти­ем относится к виду местных напряжений в грузе, которые значи­тельно меньше гидростатического. Это давление (напряжение) определяют по формуле у = хgгRг, где — зависит от коэффициента внутреннего трения fв, равного для распространенных грузов 1,б.

Подставив значение у в формулу (258), получим

 

Коэффициент истечения л рекомендуется: для хорошо сыпучих, порошкообразных и зернистых грузов — 0,55...0,65; кусковых — 0,3...0,5; пылевидных, влажных порошкообразных и зернистых с содержанием пыли — 0,2...0,25. Величина гидравлического радиуса Rг = F : P — отношение пло­щади отверстия к его периметру — для круглого и квадратного отверстий Rг = 0,25d; для прямоугольного Rг = 0,5ab/(а + b), где а и b размеры сторон; при гидравлическом истечении груз истекает подоб­но жидкости. Приняв среднее гидростатическое давление р= gгH = у и подставив в формулу (258), получим

 

где Н — высота слоя груза, м. Учитывая влияние отношения площадей выходного отверстия и бункера F : fe, получим  

 

где л0 = 0,6...0,7 — коэффициент истечения. Производительность истечения бункера через выходное отвер­стие, расположенное в центре бункера, где kп = 0,8...1,0 — коэффициент производительности, учитывающий влияние уменьшения площади выходного отверстия и рассредото­чения частиц в зоне истечения. Ориентировочно площадь выходного отверстия с учетом умень­шения для круглого отверстия F = 0,785(d — a0)2 и квадратного F= (а — а0)2, где а0 — наибольший размер частицы груза. При расположении отверстий в стенке, у стенки или в углу дни­ща бункера производительность возрастает на 10...20%. Силы и давление, действующие на бункер. Бункеры в процес­се работы испытывают воздействие сил: от массы груза, от собст­венной массы, от дополнительных (внутренних) сил, от неравно­мерной загрузки и от ветровой нагрузки. Эффект воздействия этих сил на бункер  зависит от рода и состояния груза, геометрических размеров бункера и условий работы. В зависимости от этого при проектировании следует рассчитывать прочность стенок бункера, рамы, опорных устройств и, наконец, устойчивость бункера. В бункере от груза действуют нагрузки: начальная — при за­грузке без истечения; переходная — при открытии и закрытии за­слонки (затвора) и рабочая — при установившемся истечении. Под действием этих нагрузок днище и стенки бункера испыты­вают статическое давление по Янсену:

 

где Н и D — соответственно высота насыпного груза и диаметр бункера; л = (2...4)kctgц — коэффициент в показателе экспо­ненты. Величина kc, характеризующая сыпучесть груза, зависит от го­ризонтального р и вертикального рh давлений. Ее подсчитывают по формуле

 

где ц1 — угол естественного откоса материала. Для бункеров малой высоты Н давление на стенки можно опре­делять приближенно: p = у = kcгH (263) Эпюра статического давления на стенки бункера, подсчитанного по формулам (262) и (263), показана штриховой линией на рисун­ке 87, б. В условиях начала и установившегося истечения величина дав­ления в различных элементах бункера и распределение его изменя­ются. Теоретическая интерпретация процесса перераспределения давления представлена сплошной линией. На рисунке видно, что в зоне перехода цилиндрической части в коническую давление рез­ко возрастает до ртах. Опыт подтверждает повышение давления при установившем­ся истечении, но реальные условия действия его приводят к сгла­живанию эпюры, что видно на рисунке 87, в. Увеличение давления на стенки при истечении по сравнению с давлением, определяемым по формуле (262), является общим мнением исследователей, но абсолютные величины зависят от свойств груза и условий проведе­ния опытов. В дополнительное давление входит составляющая от динамики образования и последующего разрушения свода. Величина этого давления 30...40% от полного среднего давления при установив­шемся истечении. Скорости загрузки бункера и истечения из него груза не ока­зывают заметного влияния на давление на стенки. ГОСТ рекомендует вести расчет наиболее нагруженных поясов бункера на удвоенное статическое давление, определяемое по формулам (262) и (263). При эксцентричном положении отверстия (рис. 88) давление на стенки возрастает: для квадратного бункера pe = е1p;            е1 = A0 + 2e/(A0 + e);     для круглого pe = е2p;            е2 = (рD + 8e)(рD + 4e);     Таким образом, эксцентрично расположенные отверстия созда­ют условия для возникновения моментов, действующих в верти­кальной плоскости. Они могут возникать и вследствие неравномер­ной укладки груза в бункере, например силоса в башне. Во всех случаях боковые силы дополнительно нагружают стенки и могут способствовать опрокидыванию установки. Устойчивость, например, силосной башни (см. рис. 87,2) можно проверить, составив уравнение моментов относительно точки О возможного опрокидывания:

 

где gQe —момент от эксцентрично расположенного центра опо­ры массы силоса на дно при эксцентриситете; W — сила от ветровой нагрузки; gG — сила тяжести башни и фундамента. Практически плотность силоса колеблется в зависимости от глубины заложения: от величины насыпной массы свежего силоса до 960... 1000 кг/м3. Картина неравномерного распределения силоса по плотности показана на рисунке 87, г. Затворы. Перекрытие выпускных отверстий и регулирование истечения груза осуществляются затворами. Затворы (рис. 89) бывают плоские, секторные и лотковые. Привод в действие затворов бывает ручным и механическим. При ручном приводе для облегчения используют реечные и винто­вые механизмы. Усилие, необходимое для открывания плоского затвора, долж­но быть больше силы трения, возникающей на поверхности за­твора: Q ≥ Pвf и Q ≥ Pгf


Рис. 87. Эпюры давления на стенки и нагрузки в бункерах: а — схема бункера; б — давление (теоретическое); в — давление при истечении (по П. Н. Платонову); г — к расчету устойчивости силосной башни.



Рис. 88. к расчету эксцент­риситета расположения от­верстия в бункере.



Рис. 89. Схемы затворов: а — плоский; б — секторный; в — лотковый.


Рис. 90. К расчету скорости движения на на­клонном спуске: а — простой спуск (склиз); б — комбинированный; в — график скоростей в зависимости от длины и формы спуска: 1 — циклоидальный; 2 — цилиндрический; 3 — параболический; 4 — прямолинейный.


Металлический бункер конструк­ции ВИЭСХ, навешиваемый на авто­погрузчик, позволяет быстрее выпол­нять транспортные погрузочно-разгрузочные работы благодаря загрузке и разгрузке бункера самотеком на необходимой высоте.  

Самотечный транспорт
Перемещение штучных и сыпучих грузов под действием силы тяжести принято называть самотечным транспортом. Для этого используют спускные устройства, скаты, роликовые и винтовые спуски, а для сыпучих грузов — желоба и трубы.

Спускные устройства — лотки и доски — применяют для пере­мещения штучных грузов. В зависимости от назначения они могут работать в режимах ускоряющего движения груза, с постоянной скоростью или замедлением. Переменное движение достигается применением криволинейных или комбинированных поверхностей спусков: циклоидальных 1 (рис. 90, в), цилиндрических 2, парабо­лических 5, плоских 4. Комбинированный спуск (склиз) (рис. 90, б) составляется из двух наклонных простых спусков; на нем можно получить любые конечные скорости. На рисунке 90,в показаны графики нарастания скорости. При прямолинейном спуске наблюдается большая плавность движения груза, но на него затрачивается больше времени. Несмотря на определенные достоинства криволинейных спусков, в практике их применяют редко. Основным условием безотказного действия спуска является правильный выбор угла наклона в, начальной скорости хн, формы и материала поверхности.

Излишнее увеличение угла подъема спуска может привести к распыливанию и повреждению грузов. Скорость хк в конце спуска определяется из уравнения живых сил (рис. 90,а):

 

По скорости хк ≤ 2м/с (для сельскохозяйственных продуктов) из уравнения (264) можно определить L или Н. Для уменьшения конечной скорости конец спусков (рис. 90, б) делают с меньшим углом в2, а на стыке спусков оформляют плав­ный переход. Снижение скорости можно достигнуть, изготовив поверхность конца спуска из материала с большим коэффициентом трения f2. Тогда, обозначив отношения f2 : f= kf  и h2 : h1 = kh,  после преобразования формулы (264) получим

 

Отсюда можно определить начальную или конечную скорость, угол наклона спуска и т. п. В конструкциях спуска необходимо предусматривать возмож­ности регулирования углов наклона (табл. 21).Скат — устройство, применяемое для перемещения качением грузов, имеющих форму тела вращения, узлов с деталями в виде колес, например, тележек с опорными катками трактора или спе­циальных тележек с узлами.


Таблица 21


Груз

 

 

в при материале поверхности спуска

сталь

дерево

Изделия и тара металлические

25...13°

30...20°

Ящики, корзины, мешки, тюки

34...26°

36...18°

Примечание. Большие значения Р принимают при хн = 0, а меньшие при хн ≥ 0

Роликовые спуски (рис. 91, в) применяют в кормоцехах, скла­дах, цехах ремонтных мастерских для перемещения корзин, тюков, ящиков, бидонов, бадей, узлов и деталей. Сравнительно малое со­противление роликовых спусков позволяет удлинять путь транс­портирования. Расчет сопротивления при транспортировании по роликовому спуску подобен расчетам в ленточных транспортерах. Устойчивое положение груза на роликах обеспечивается соот­ветствующей расстановкой их на расстоянии, равном (шаг) t = (0,3...0,2)lг, где lг — длина опорной поверхности груза. Меньшие значения t выбирают для грузов, не допускающих сотрясений. Меньшие сопротивления перемещению груза получают при более легких роликах и большем диаметре их. Ориентировочно уклон роликового спуска при условии хк = хн определяют по формуле

 

где n — число роликов, на которые опирается груз; Gp и Gr — соответственно масса роликов и груза;fц = 0,001...0,004 и м = 0,02 —соответственно коэффициент трения в цапфе и трения качения груза по роликам; d и Dp — соответственно диаметр цапфы и ролика. Величина вє угла наклона приведена в таблице 22. 

Таблица 22


Транспортируемый груз

вє

Коробки картонные, тюки

3…5є

Ящики деревянные до 110 кг

1,5...2,5є

Ящики стальные, корзины

2,5°

Бидоны молочные

2,5...3,0є

Пакет листовой стали до 70 кг

Мешок с мукой ≈ 60 кг

Пропускная способность роликовых транспортеров, т/ч, опреде­ляется по формуле

 

Скорость перемещения груза

 

Следует учитывать, что первый груз начинает движение при стоящем ролике и соответственно большем сопротивлении переме­щению груза. Последующие грузы поступают на вращающиеся ролики. Подшипники качения в качестве опор роликов дают наимень­шее сопротивление и позволяют делать наименьшие углы подъема транспортера. Однако ролики с подшипниками скольжения из пластмассы проще и дешевле и могут работать во влажной среде. Винтовые спуски (рис. 91, а) применяют для транспортирования штучных грузов по вертикали. Угол подъема спирали винтового спуска должен быть больше угла трения груза по поверхности спуска, т. е. б0>ц. Скорость груза, перемещающегося по винтовому спуску при действии силы тяжести, центробежной силы и сил трения о дно и борт желоба, определяют из уравнения

откуда


 


Рис,. 91. Схемы спусков: а — винтовой; б — каскадный; в — роликовый.

Для свободного прохода груза по винтовому спуску его наи­больший радиус определяется из геометрической зависимости

 

где а и b — размеры опорной площади груза; ∆ — гарантийный зазор; r — меньший радиус. Винтовые спуски можно выполнять роликами. Желоба и трубы для транспортировки сыпучих грузов бывают во форме трассы — прямолинейные и криволинейные и по попереч­ному сечению — прямоугольные, угловые, трапециевидные, круглые и полукруглые. Движение сыпучего груза по трубам сопровождается сопротив­лением от трения груза о стенки, от трения частиц между собой и воздушной среды. Сопротивление воздушной среды достигает за­метной величины при транспортировании груза по трубам, распо­ложенным под углом более 50°. Движение материала по лотку называется связанным, если он движется без внутреннего перемещения частиц относительно друг друга. Это движение обеспечивается условием ц < в < ц0 , где ц, в и ц0 — соответственно углы внешнего трения, наклона тру­бы, внутреннего трения.


Рис. 92. Схемы работы лотков:а — ускоряющий при Н0=0; хн=0; в0> в > ц; б — постоянной скорости при в0> в ≥ ц; в — замедляющий при Н0=0; хн >0; в0 ≤ в ≤ ц.

При относительном смещении частиц возникают силы внутрен­него трения. Такое движение, называемое несвязанным, опре­деляется условием в > ц0. Исследования и практика показывают, что устойчивое течение в трубах достигается при несвязанном движении, при котором скорость сыпучего груза не зависит от высоты слоя. Поэтому ре­комендуется угол наклона самотечных труб и лотков назначать большим, чем угол внутреннего трения транспортируемого груза. Практически рекомендуется: для зерна в = 21...27°, при повышен­ной влажности до 45є; для муки, жмыха и отрубей в = 32...48є; для картофеля и корнеплодов в = 30...43°. Желоб или лоток, поработавший в течение 20...30 мин, позво­ляет снизить угол наклона на 25...40%. Потоки грузов на само­теках можно разделить на активные — ускоряющие (в>ц) и за­медляющие движение — самотормозящие (в<ц). Варианты поступления груза на самотеки представлены на ри­сунке 92. При в00 начальная скорость хн и высота Н0 падения мате­риала могут быть равны или больше нуля. В зависимости от соот­ношения основных параметров хн, в, Н0, l, f и f0 самотек может работать в режимах ускорения и торможения. Варьируя парамет­рами, можно определить скорость груза:

 

где е = 1,5...1,65 —коэффициент, зависящий от соотношения работы внешних сил и сил внутреннего трения и формы поперечного сече­ния. Производительность самотечной установки, т/ч, П = 3,6шгхF, где ш — коэффициент заполнения сечения трубы или лотка; для зерна принимается 0,4...0,5, картофеля и корнеплодов 0,3...0,4, от­рубей и муки 0,2...0,3. Чаще этой формулой пользуются для определения площади сечения лотка, желоба или трубы по заданной производительности. При угле наклона в = 36° труба диаметром 200 мм обеспечивает производительность 45 т/ч, а диаметром 450 мм — 350 т/ч. На рисунке 91,б показано простейшее самотечное каскадное устройство для спуска картофеля и клубнеплодов в хранилища.

Во исполнение требований Федерального закона «О персональных данных» № 152-ФЗ от 27.07.2006 г. Все персональные данные, полученные на этом сайте, не хранятся, не передаются третьим лицам, и используются только для отправки товара и исполнения заявки, полученной от покупателя. Все, лица, заполнившие форму заявки, подтверждают свое согласие на использование таких персональных данных, как имя, и телефон, указанные ими в форме заявки, для обработки и отправки заказа.
Хранение персональных данных не производится.