Nmexpertiza.ru

НМ Экспертиза
15 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Формула для расчета угла естественного откоса

Способ определения угля естественного откоса сыпучего материала и устройство для его осуществления

Номер патента: 1506263

Текст

СООЗ СОВЯТСКИКСОЦИАЛИСТ ЕСКИРЕСГУБ ЛИК 5/24 С 01 И 33/24(504 С ГОСУДАРСТВ ПО ИЭОБРЕТЕ ПРИ ГКНТ СС КЫЙ КОМИТИЯМ И ОТКРЫТИЯ РЕТЕНИЯ ТВ сти ог ий аниэ г 80,СР980(54) СПОСО ВЕННОГО ОТ УСТРОЙСТВО (57) Изобр определенириала, в ч ОПИСАНИЕ ИЗ К А ВТОРСКОМЪГ СВИДЕТ(46) 07,09,89, Бюл, У 33 (71) Одесский политехнический тут и Одесский Филиал Всесоюз ститута по проектированию орг энергетического строительства энергострой»(56) Авторское свидетельство У 977923, кл. С О В 5/24, 9Авторское свидетельство СС У 1100491, кл, С 01 В 5/24,Стародубцева А.И Паньшин Практикум по хранению зерна,- Колос, 1976, с,4,5,ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛА ЕСТЕСТОСА СЬП 1 УЧЕГО МАТЕРИАЛА И ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ тение относится к области физических свойств матестности угла естественного 6263 А 1 откоса, С целью повышения точностиопределения в способе, заключающемсяв формировании конуса сыпучего материала путем его свободного паденияиз емкости на плоскость и последующем расчете угла естественного откосапо известному объему материала и радиусу окружности основания образовавшегося конуса, при высыпании материала перемещают точку его обрыва вертикально вверх на величину возрастанияконуса, Устройство содержит емкость1, имеющую выпускное отверстие с отсекающим приспособлением и в нижнейчасти штырем 8 с кольцом 9. Затворвыполнен в виде присовой диафрагмы,а емкость 1 установлена на кронштейне с возможностью перемещения вдольнего посредством винтового механизма 10. Для удобства замера радиусаокружности основания образующегосяконуса на основании нанесены меткив виде концентрических окружностейс центром в точке вертикальной проек-,ции центра выпускного отверстия,2 с,п, ф-лы, 2 илтабл,3 1506263Изобретение относится и областистроительства и инженерной геологии,а именно к опредепению физическихсвойств сыпучих материалов5Цель изобретения — повышение точности определения,На фиг. дана схема устройствадля осуществления способа; на фиг,2то же, вид сверху. 10Устройство .включает емкость 1,установленную на кронштейне 2, наосновании которого нанесены концентрические окружности 3 с обозначением соответствующих им углов естественного откоса сыпучего материала 4.В верхней части емкости 1 установлено отсекающее приспособление,. выполненное в виде противоположно расположенных прорезей 5 и установленного 20в них ножа 6. В нижней части емкости 1 имеется выпускное отверстие сзатвором 7,выполненным в виде ирисовой диафрагмы, Там же вертикальноустновлен штырь 8; на конце которого соосно с центром выпускного отверстия установлено кольцо 9, Внутреннийобъем емкости 1 между отсекающим приспособлением и выпускным отверстиемсоставляет 1 л, Для перемещения и 30фиксации емкости 1 устройство снабжено винтовым механизмом 10.Способ осуществляют следующим образом,В емкость 1 загружают определенное 5количество сыпучего материала (Ч),например 1 л, и затем, открыв затвор7, наблюдают за формированием конусанасыпи, в процессе чего перемещаютточку обрыва материала вертикально Щвверх на величину возрастания конуса,После высыпания всего материала определяют радиус окружности основания конуса насыпи К, а значение углаестественного откоса с определяют цпо формулеЗЧ= агс 8 — ту 954 93При Ч = 1 л и К(СН) у= агсйд — д- э 0 Устройство для осуществления способа работает следующим образом,Винтовым механизмом 10 устанавливают емкость 1 в исходное положение так, что зазор между кольцом 9 и основанием штатива 2 составляет приблизительно 1 см. Из прорезей 5 извлекают нож 6, Диафрагменный затвор 7 приводят в закрытое положение,Емкость 1 загружают сыпучим материалом, В прорези 5 вводят нож 6,При этом происходит отсечение материала объемом 1 л, Затем, полностьюоткрыв диафрагменный затвор 7, наблюдают эа формированием конуса насыпи, обращая внимание на то, чтобывершина конуса постоянно находиласьна уровне кольца 9Для этого в процессе формирования насыпи корпус 1перемещают с помощью винтового механизма 10 по штативу 2 вверх,После этого визуально устанавливают в пределах какой концентрическойокружности находится основание корпуса, и определяют числовое значение угла ч» естественного откоса материала, обозначенного непосредственно у этой окружности. Причем величина радиусов окружностей (К) иуглов естественного откоса (ц связана функциональной зависимостью 3 ЧК1 Г( таЧПосле внесения полученного результата в соответствующий документ (таблицу, журнал и т,д.) извлекают иэпрорезей 5 нож 6, При этом остаткигруза (находившиеся сверху ножа 6)через выпускное отверстие высыпаютсяиз емкости 1 на конус насыпи.Весь материал удаляют со штатива,подготавливая этим самым устройстводля последующих определений угла ц.В таблице приведены сравнительные результаты определения угла естественного откосаразработаннымспособом с помощью предлагаемого иизвестного способов,В указанной выше последовательности операций определяли угол естественного откоса ц различных сыпучих материалов: корунда, Феррита, цемента, зерна пшеницы, Для сравнения аналогичные измерения проводилиизвестным способом, Обоими способамиопределение Ц каждого материала осуществляли с 25-кратной повторностью.Одновременно регистрировали времяопределения , Полученные данныеобрабатывали методами прикладной статистики, в соответствии с которыми;для каждой серии опытон находили вы-,борочную среднюю (х) и ныборочноесреднее квадратические отклонение (Б).емент и ниде эритроспермум и 60 емя,еделен, мин ме определеное, мин град Врем делеема опреденное мин Г НзеестнЙ 97 7,1 2,09 42,6 3,2 6,9 2,01 352 472 5,4 1,63 3 6 2,Э 2 394 0,1 40,3 реаемый 0,24 30 Э,2 О,6 43,3 012 39 0,19 34,7 0 2 0,26 5Как видно из представленных в таблице результатов, предлагаемый способхарактеризуется большей, чем известный способ экспресностью и точностью,Стабилизация расстояния между точкой отрыва материала и вершиной конуса позволяет повысить экспрессность и точность определения угла, что обеспечивает повышение производительности труда в лабораториях, в которых проводятся массовые определения угла естественного откоса сыпучих материалов, более точно вести расчеть 15 хранилищ (бункеров, складов, элеваторов и т,п.) и подъемно-транспортньм устройств, выполнять специальные работы в строительстве (в том числе дорожном), инженерной геологии. Формула изобретения 1, Способ определения угла естественного откоса сьпучего материала, включающий отбор фиксированного объе ма материала в емкость, вйсыпание его на горизонтальную поверхность с образованием конуса, замер его линейных размеров и определение по полученным результатам угла естественно- ЗО го откоса, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности определения, при образовании конуса точку отрыва материала перемещаютвертикально вверх на величину возрастания конуса.2, устройство для определения угла естественного откоса сыпучегоматериала, включающее емкость с выпускным отверстием, снабженным затвором, кронштейн для закрепления емкости, установленный на горизонтально расположенном основании, и измерительное приспособление, о т л ич а .о щ е е с я тем, что, с цельюповышения точности определения, емкость снабжена отсекающим приспособлением и штырем, установленным внижней части емкости, снабженнымгоризонтально закрепленным нанем кольцом, при этом затвор выполнен в виде ирисовой диафрагмы,а емкость установлена с возможностьюперемещения вдоль кронштейна.3, Устройство по п.2, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что измерительное приспособление выполнено в виденанесенных на основании концентрических окружностей с центром в точкевертикальной проекции центра выпускного отверстия на основание,тынов орректор М. Мак с имишинец о-полиграфическое предприятие, г. Укгород, ул. Проектная,водс Заказ 5417/41 Тираж 683 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-ЗБ, Раушская наб д. 4/5

Заявка

ОДЕССКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ, ОДЕССКИЙ ФИЛИАЛ ВСЕСОЮЗНОГО ИНСТИТУТА ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ОРГАНИЗАЦИИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО СТРОИТЕЛЬСТВА «ОРГЭНЕРГОСТРОЙ»

МОРОЗОВ ВЛАДИМИР ГЕОРГИЕВИЧ, ДУБИНЧУК ЮРИЙ НИКОЛАЕВИЧ, БИРЮКОВ БОРИС НИКОЛАЕВИЧ, НАРЕМСКИЙ НИКОЛАЙ КОНСТАНТИНОВИЧ, МОРОЗОВА ИРИНА ВЛАДИМИРОВНА

1.10. Угол естественного откоса

Угол естественного откоса или угол покоя – э то угол между плоскостью основания штабеля и образующей, который зависит от рода и кондиционного состояния груза. Угол естественного откоса – максимальный угол наклона откоса гранулированного материала, не обладающего сцеплением, т. е. свободно текучего материала. Рыхлые и пористые навалочные грузы имеют больший угол покоя, чем твердые кусковые грузы. С увеличением влажности угол покоя растет. При длительном хранении многих навалочных грузов угол покоя за счет уплотнения и слеживаемости возрастает. Различают угол естественного откоса в покое и в движении. В покое угол естественного откоса на 10 – 18° больше, чем в движении (например, на ленте транспортера).

Читать еще:  Расчет откосов при разработке котлована

На практике данными о величине угла естественного откоса пользуются при определении площади штабелирования груза, количества груза в штабеле, объема внутритрюмных штивочных работ, при подсчете величин давления груза на ограждающие его стенки, при расчетах остойчивости судов, учитывающих перемещение груза при крене судна, а также при расчетах погрузочно-разгрузочных и транспортирующих устройств.

Справочные данные об углах естественного откоса для одних и тех же насыпных грузов в разных источниках иногда существенно отличаются друг от друга, так как замеры углов производятся различными методами и при разном исходном состоянии исследуемого материала. Например, для пшеницы величина угла естественного откоса, по данным различных авторов, изменяется от 16 до 38°, для углей – от 30 до 45°, для рудных концентратов – от 25 до 50°, для некоторых видов руд – от 30 до 45° и т.д.

Величина угла естественного откоса груза зависит от формы , размера , шероховатости и однородности грузовых частиц, влажности массы груза, способа его отсыпки , исходного состояния и материала опорной поверхности .

Применяются различные методы определения величины угла естественного откоса; к числу наиболее распространенных относятся способы насыпки и обрушения .

Экспериментальное определение сопротивления сдвигу и основных параметров груза производится обычно метода-

ми прямого среза , одноосного и трехосного сжатия .

Испытания свойств груза методами прямого среза применимы как к идеальным, так и к связным сыпучим телам. Метод испытания на одноосное (простое) сжатие – раздавливание применим только для оценки общего сопротивления сдвигу связных сыпучих тел при условном допущении, что во всех точках испытываемого образца сохраняется однородное напряженное состояние. Наиболее надежные результаты испытаний характеристик связного сыпучего тела дает метод трехосного сжатия , позволяющий исследовать прочность образца груза при всестороннем сжатии.

Определение угла естественного откоса мелкозернистых веществ (размеры частиц менее10 мм) производится с помощью « наклонного ящика ». Угол естественного откоса в этом случае– угол, образованный горизонтальной плоскостью и верхней кромкой испытательного ящика в тот момент, когда только начнется массовое осыпание вещества в ящике. Размеры ящика: длина 600 мм, ширина 400 мм, высота 2000 мм. С помощью угломера измеряют угол между верхней кромкой ящика и горизонтальной плоскостью с точностью до0,5 ° . Угол естественного откоса рассчитывают как среднеарифметическое из трех измерений и округляют до0,5 ° .

Судовой метод определения угла естественного откоса вещества используют при отсутствии«наклоняемого ящика». В этом случае угол естественного откоса– это угол между образующей конуса груза и горизонтальной плоскостью. Образец испытуемого вещества высыпают так, чтобы образовался начальный конус. Затем оставшуюся часть очень осторожно высыпают с высоты нескольких миллиметров на вершину конуса так, чтобы форма конуса была симметричной. Угол измеряется в четырех точках на уровне полувысоты конуса, расположенных вокруг конуса с шагом 90 ° . То же повторяется с двумя другими пробами. За величину естественного откоса принимают среднее арифметическое двенадцати измерений, округленное до 0,5 ° .

Практика производства замеров углов естественного откоса в натурных условиях показывает, что их величина несколько изменяется в зависимости от метода отсыпки груза (струей или дождем), массы исследуемого груза, высоты , с которой производится экспериментальная отсыпка.

Для определения угла естественного откоса в условиях порта рекомендована следующая методика. Зерно из бункера объемом 2 м 3 высыпается с высоты2,5 м через отверстие400х400 мм на ровную бетонную или асфальтированную площадку. Под углом естественного откоса понимается среднее арифметическое значение углов наклона к горизонту образующих зернового конуса, измеренных с четырех его сторон. Практическое использование методики показало, что она успешно может быть применена для сухих насыпных грузов со сравнительно однородными частицами ограниченного размера, а для увлажненных и крупнокусковых грузов пользоваться этим методом затруднительно из-за зависания материала. Поэтому для производства отсыпки груза при определении угла естественного откоса более целесообразно использовать ленточный или скребковый транспортер , обеспечивающий сбрасывание груза с высоты 2,5 м.

Угол естественного откоса можно определить и другим способом . Например, зерно насыпается в ящик с размерами 400х400х1000 и отверстием 300×400, расположенным внизу одной из стенок. После открытия задвижки зерно высыпается в отгороженный двумя стеклянными стенками лоток. Угол наклона поверхности зерна к горизонту принимается за угол естественного откоса a .

Для быстрых измерений удобен способ Мооса , при котором зерно насыпают в прямоугольный ящик со стеклянными стенками размерами 100х200х300 мм на 1/3 его высоты. Ящик осторожно поворачивают на90° и измеряют, угол между поверхностью зерна и горизонтальной(после поворота) стенкой. Опыты проводят при всех указанных способах по 3 раза.

В лабораторных условиях для определения углов естественного откоса используют приборы различных систем, общим недостатком которых является возможность производства экспериментов только с грузами, меющими относительно небольшие и однородные грузовые частицы.

Наиболее распространенными методами определения угла естественного откоса в лабораторных условиях являются следующие.

1. В ящик прямоугольной формы размером 10х20х30 мм (или больше) насыпают исследуемый материал так, чтобы свободная его поверхность была горизонтальной, а затем осторожно поворачивают его на угол45 или 90° и после прекращения осыпания груза определяют угол естественного откоса a с помощью транспортира или путем замера высоты h и длины L заложения откоса и вычисления тангенса угла a (tg a = L/h)

2. Диск диаметром 10 см (или больше), имеющий вертикальный тарированный стержень, опускают в стеклянную банку и засыпают исследуемым материалом. Затем диск плавно вынимают. Высота оставшегося на диске конуса материала показывает величину угла естественного откоса, значения которого нанесены на стержне.

3. В воронку с диаметром трубы 5 мм (или больше, в зависимости от гранулометрического состава материала) осторожно засыпают исследуемый материал, и затем воронку медленно поднимают по мере образования конуса груза. Полученный таким образом конус замеряют угломером с четырех сторон и среднее значение принимают за величину угла естественного откоса исследуемого материала.

Вне зависимости от метода определения угла естественного откоса каждый опыт необходимо проводить не менее трех раз для получения наиболее характерных средних значений.

1.11. Объемно-массовые характеристики грузов

К объемно-массовым характеристикам грузов относится масса , линейные (габаритные) размеры , удельные объемы . Все грузы принимают к перевозке по массе или по счету мест .

Штучные грузы принимают счетом мест с указанием их массы. При сдаче груза получателю судно не несет ответ-

ственности за его массу, если число мест соответствует числу, указанному в документах, а тара и упаковка находятся в хорошем состоянии.

Ряд насыпных и навалочных грузов, например все хлебные грузы, принимается и сдается судном с проверкой массы груза. Взвешивание производят на автоматических весах. Сравнительно малоценные навалочные грузы(уголь, руда, соль и т. п.) принимают к перевалке обычно без взвешивания – с указанием массы по заявлению отправителя или с определением массы груза по осадке судна. В любом случае массу насыпных и навалочных грузов проверяют по осадке судна, для чего может привлекаться специальный сюрвейер и если она расходится с массой, заявленной отправителем или установленной путем взвешивания на автоматических весах, вносятся соответственные отметки в грузовые документы.

Груз, правильно сформированный и увязанный в пакеты, принимают по количеству пакетов, без пересчета мест внутри них. Но в случае нарушения увязки его принимают и сдают как обычный тарно-штучный груз – по числу мест.

Контейнеры принимают и сдают по количеству, номерам и наружному осмотру с проверкой целостности пломб. Контейнеры с повреждениями кузова, которые открывают доступ к содержимому, а также с нарушенными или неясными пломбами или без них на судно не принимают.

Читать еще:  Ушла меня оставила под откос

Таким образом определение массы груза производится для:

© генеральных грузов: 1. Счетом мест и умножением на стандартную или трафаретную массу. Трафаретная масса – определенная взвешиванием в пункте отправления, нанесения на тару (бирку) и указанная в документах. 2. Взвешиванием.

© навалочных грузов: 1. Счетом количества грейферов и умножением на среднюю массу груза в грейфере. 2. Взвешиванием 3. По разности водоизмещения до и после грузовых работ (см. лаб. раб. 3).

Удельный объем места (Uм) – объем который занимает 1 т груза в пространстве (Uм = Vм / Mм).

Удельный складочный объем (Uскл) – средний объем который занимает 1 т груза на складе (Uскл = Vшт / å Mм). Удельный погрузочный объем (U) – средний объем который занимает 1 т в грузовом помещении судна (U = W /

Для практических расчетов Uскл и U применяются соответственно коэффициенты укладки(Кукл) и трюмной укладки (Ктр). Коэффициент укладки можно определить по формуле Кукл = Vшт/ å Vм, для расчетов принимается равным 1,15. Коэффициент трюмной укладки рассчитывается для каждого рода груза и каждого грузового помещения по формуле Ктр =W/ å Vм. Для расчетов были определены средние значения Ктр в зависимости от линейных размеров груза и от расположения грузового помещения, на основании которых были построены графики зависимости(см. лаб. раб. 1). Таким образом, получим: Uскл = К скл × Uм; U = Ктр × Uм.

2. Генеральные грузы

2.1. Ящичные грузы

К ящичным относятся грузы в деревянных и фанерных ящиках и обрешетках, а также в картонных коробках, которые имеют правильную геометрическую форму параллелепипеда (рис. 5, рис. 6).

Ящики деревянные (или дощатые) при их большом разнообразии(по форме, размерам, назначению и пр.) можно разделить на 2 основных типа: плотные и решетчатые . Они наиболее надежно предохраняют содержимое от агрессивного влияния внешней среды. Изготавливаются их древесины различных пород(сосны, ели, липы, лиственницы, осины и др.), размеры и толщина досок зависит от особенностей перевозимых в них продуктов(товаров, изделий).

Плотные ящики часто изнутри выстилают пергаментом или иным подобным материалом, используются различные упаковочные материалы. Такие ящики обычно применяются при перевозке ценных (или бьющихся ) грузов, не требующих интенсивного воздухообмена.

Решетчатые ящики (полуящики) обычно используются при перевозке свежих плодоовощных грузов, требующих интенсивного воздухообмена и хорошей аэрации грузовых мест в процессе перевозки и хранения.

Невысокие ( мелкие ) ящики – ящики из дерева или картона, высотой 15 – 25 см, применяются для укладки в них фруктов или ягод, наиболее чувствительных к механическим повреждениям (сдавливанию и пр.).

Лотки – вид полуящиков небольшой высоты, имеющие специальные, выступающие за верхний габарит, треугольные бруски по углам, на которые они и устанавливаются при штабелировании. Используются при перевозке отдельных

Расчет угла внутреннего трения бетона — для чего нужен показатель?

Термин «угол внутреннего трения бетона» используется для обозначения откоса между материалом и ровной поверхностью (например, о сталь). На результаты влияют сразу несколько факторов: тип вещества, влажность, шероховатость плоскости и вес. Значение берут из таблиц или высчитывают по формуле. Определение показателя выполняется в лабораторных или в полевых условиях.

  1. Что это такое?
  2. Зачем рассчитывают?
  3. Коэффициент
  4. Определение

Что это такое?

Угол внутреннего трения также называют углом естественного откоса.

Под этим термином подразумевают наклон, который образуется между материалом и горизонтальной поверхностью (например, стали). Это характеристика, которая используется во время строительных работ, обозначает сопротивление сдвигов по грунту. Когда используют это обозначение, имеют в виду максимально возможные углы наклона бетона. У разных стройматериалов результат колеблется приблизительно между 15 и 43 градусами. На показатели трения влияет тип грунта: сухой он, влажный или твердый. Обозначается символом φ. Этот фактор зависит и от таких условий содержания бетона:

Показатели естественного откоса зависят от ряда факторов, среди которых вес вещества и влажность.

  • тип материала;
  • сопротивление поверхности;
  • веса вещества;
  • влажности;
  • шероховатости плоскости.

Зачем рассчитывают?

Это значение обязательно учитывается во время строительства. Высчитывая угол внутреннего трения, можно определить прочность постройки. Этот показатель показывает силу, с которой частицы бетона сцепляются между собой. Угол зависит от коэффициента естественного откоса: чем меньше эти величины, тем больше подвижность изделия. Его вычисление необходимо для расчетов во время работы на стройке, определения плотности постройки и создания откосов, карьеров и насыпей.

Коэффициент

Показатель трения бетона определяется по формуле fsinφ=tgβ. Это обозначает, как угол дилатации равен углу внутреннего трения. Из этого уравнения получают значение — коэффициент трения. Его еще возможно найти по формуле f=tgφ. Это значение постоянно для сухих материалов, так как если пойдет дождь, то на изделие будет дополнительно действовать гидродинамическое давление. Иногда можно не проводить расчеты, а обратиться к таблицам, в которых есть усредненные данные. Но не стоит полностью на них полагаться, лучше самостоятельно рассчитывать все значения перед началом строительных работ. По основным требованиям, показатель трения для бетона равен 37 градусам.

Определение

Чаще используют способ среза материала. При этом выделяют 2 варианта проведения эксперимента: с предварительным уплотнением и без него. Для этого берут несколько образцов. После этого определяют сопротивление бетона и строят график, из которого выводят угол трения. Если расчеты проводят по методу медленного консолидированного среза, то можно определить значение для стабильных веществ, а если быстрого, то для постепенно уплотняющихся образцов.

Вычислить значение можно в полевых условиях. Для этого необходим котлован или откос. При этом используют метод кольцевого среза. При испытаниях создают несколько срезов скважины, в которых сохраняется естественное давление на стенки. Для более точного результата необходимо провести сразу 3 проверки. Кроме этого, можно использовать метод обрушивания бетона. Рабочие используют зондирование для выявления значения φ.

Развертки поверхностей бункеров

Бункером называется специальный резервуар, предназначенный для вмещения и перегрузки сыпучих материалов. Бункеры бывают разнообразной формы. Наиболее распространенные приведены на рис. 1 и 2. Форма бункеров на рис.1, а, б, в, г представляет собой сочетание из форм призмы и пирамид прямой или наклонной.

Рисунок 1

На рис.1, д изображен пирамидальный бункер. Форма бункеров на рис.2, а, б, в — образована сочетанием цилиндра и конуса — кругового (рис.2, а) и эллиптического (рис.2, б, в)

Рисунок 2

На рис.2, г — сочетанием цилиндра и сферы; на рис.2, д изображен конический бункер.

В качестве примера для построения развертки на рис. 3, а дан бункер, форма которого представляет собой прямую усеченную прямоугольную пирамиду.

Рисунок 3

Заданными величинами являются размеры отверстий a, a1 и b, b1 и высота пирамиды h.
Для хорошего опорожнения бункера необходимо, чтобы наименьший угол наклона стенки (грани) бункера к горизонту, в данном случае угол α2, был больше на 5 — 10º угла естественного откоса сыпучего материала в условиях покоя. Чтобы материал не зависал на ребрах бункера, следует определить угол наклона ребер к горизонту θ. Он должен быть несколько больше угла трения материала о стенку бункера.

Для определения величины этого угла, который, очевидно, будет всегда меньше углов α1α2, построена вспомогательная проекция бункера, на которой одно из ребер бункера — ребро EF изобразилось в натуральную величину. Угол наклона θ этого ребра к горизонтальной плоскости и будет искомым. Как видно из чертежа, этот угол может быть рассчитан и аналитически по формулам 1.

Формула 1

Обычно размеры бункера таковы, что его поверхность не может быть выполнена из одного листа, поэтому для его изготовления определяют форму и размеры каждой грани, а затем их соединяют при помощи сварки.

Читать еще:  Дела идут под откос

Боковые грани бункера представляют собой равнобочные трапеции. Их основания заданы и соответственно равны a, a1, b, b1, а их высоты h1 и h2 определяются на фронтальной и профильной проекциях. Для изготовления каркаса бункеров большой ёмкости требуется определение угла γ, например, для размалковки угловой стали, из которой выполняется каркас бункера, см.рис. 3, б.

Этот угол является линейным углом, измеряющим двугранный угол между двумя смежными гранями пирамиды. Он получится, если пересечь грани плоскостью, перпендикулярной их ребру. Его натуральная величина определена на рис. 3 следующим образом. Двугранный угол при ребре EF пересечен плоскостью, перпендикулярной к этому ребру и проходящей через произвольную точку К ребра. Тогда в сечении получится треугольник MNK, причем угол при вершине Ки будет искомым.

На вспомогательной проекции бункера этот треугольник изображен прямой (m’1, n’1) k’1, а треугольник mnk является его горизонтальной проекцией. Для определения натуральной величины угла MKN = γ достаточно расположить прямую (m’1 n’1) k’1 параллельно горизонтальной плоскости, т.е. поставить ее в положение (m’1 n’1) k’0. Тогда угол mkn и будет искомым.

Угол γ может быть рассчитан аналитически по формуле: γ = γ1 + γ2, где углы γ1 и γ2, в свою очередь, определяются из зависимости:

Формула 2

На рис. 4 изображен бункер, поверхность которого представляет собой сочетание кругового цилиндра и эллиптического конуса.

Рисунок 4

Наименьший из углов наклона его образующих к горизонту, в данном случае угол α, должен быть на 5 — 10º больше угла естественного откоса сыпучего материала в состоянии покоя.

Развертка верхней цилиндрической части бункера будет представлять собой прямоугольник размерами πD х h1. Развертка нижней части бункера — усеченного эллиптического конуса с круговым основанием — может быть построена при доступной (см. рис. 4, а) или недоступной (см. рис. 4, б) вершине конуса.

Рисунок 4a

Рисунок 4б

Однако следует заметить, что ввиду больших погрешностей, которые получаются в последнем случае построения развертки, лучше пойти на уменьшение масштаба (но не менее 1:10) и выполнить, если возможно, построение развертки при доступной вершине конуса.

Натуральные длины образующих могут быть определены аналитически по формуле 1 и таблице (см. раздел «переход круга в прямоугольник»).

На рис. 5 приведен бункер корытообразной формы — параболический бункер.

Рисунок 5

Такие бункеры изготавливаются из стальных листов и применяются для кратковременного хранений сыпучих материалов при постепенном их расходовании. Выгрузка материала производится через люки, расположенные в донной части корыта. Один из таких люков изображен на рис. 5. Форма торцовой стенки имеет вид параболы, уравнение которой в функциональной зависимости х/b имеет вид:

Формула 3

Пользуясь вышеприведенным уравнением, можно построить контур торцовой стенки для раскроя материала. Для облегчения вычислительных операций ниже приводится таблица отношений y/h в зависимости от значений x/b:

x/b0,10,20,30,40,50,60,70,80,91,0
y/h0,0140,0560,1260,2080,3120,4320,5630,7040,8511,000

По данным этой таблицы и построен контур стенки на рис.6

Рисунок 6

На рис.7 дан графический прием построения очертания стенки по заданным b и h.

Рисунок 7

Уравнение контура стенки может быть представлено в виде разности двух функций
(ф-ла 4). Уравнение (ф-ла 5) — уравнение параболы второго порядка, а уравнение (ф-ла 6) представляет собой уравнение кубической параболы. Вершины обеих парабол расположены в начале координат.

Для построения одной ветви параболы 2-го порядка определяют ординату её крайней точки (точка А): при x = b y’a = 3/2 h. Затем отрезки ОВ = b и ВА = 3/2 h делят на одинаковое число равных частей, например на четыре части, и нумеруют точки согласно рис. 7.

Вершину 0 соединяют с точками делений отрезка АВ, а из точек делений отрезка ОВ проводят прямые, параллельные оси OY. Пересечением одинаково занумерованных лучей определяют ряд точек параболы.

Для удобства построения правую ветвь кубической параболы располагают ниже оси ОХ, т.е. строят её по уравнению y’’ = — h/2(x/b)3. Вначале так же определяют ординату её крайней точки С при x = b; y’’ = — h/2. Затем на отрезке ВС = h/2, как на диаметре, строят полуокружность и этот отрезок делят на то же число равных частей, на которое ранее был разделен отрезок ОВ, т.е. на четыре равных части. Точки делений I, II и III переносят на полуокружность, проводя дуги из цента В. Из полученных точек I1, II1 и III1 опускают перпендикуляры на ВС и точки 1, 2, и 3 соединяют с точкой О. В пересечении этих лучей с прямыми, проведенными через точки 1, 2 и 3 отрезка ОВ параллельно оси OY, получают точки кубической параболы.

Рисунок 8

По разности (алгебраической) ординат построенных двух кривых строят искомую кривую. Вторая ветвь её строится аналогичным образом. Для построений развертки боковой поверхности бункера (рис. 8), которая будет представлять прямоугольник размером s х l, необходимо определить s, т.е. длину параболы. Она может быть определена по формуле s = kb.

Ниже приведены значения коэффициента k для наиболее употребительных отношений h/b.

h/b2/33/47/81/16/54/33/2
k2,45992,56612,73302,91443,22263,43813,7163

Длина кривой s может быть приблизительно построена графически, путем замены небольших её отрезков прямыми. Для уменьшения ошибки следует брать отрезки кривой, мало отличающиеся по длине от стягивающих хорд.

Итак, имея длину бункера l и определив размер s, строят развертку его боковой поверхности (рис.8). На развертке нанесено отверстие одного из разгрузочных люков, изображенного на рис. 5. Его построение ясно из чертежа.

Коэффициенты трения и угол естественного откоса некоторых сыпучих материалов

МатериалУгол естественного откоса, °Коэффициент тренияПлотность, т/мsup>3Объемная масса в рыхлом насыпном состоянии, т/м 3Размер частиц, мм
внутреннийпо сталипо деревупо резине
Гипс строительный400,58 — 0,820,61 — 0,780,70 — 0,822,50,8 — 0,90,02
Глина порошковая350,84 — 1,000,75 — 1,001,6 — 2,01,0 — 1,50,1
Известь порошковая430,56 — 0,70,350,41,3 — 1,40,5 — 0,70,1
Известняк молотый0,57 — 1,260,56 — 1,000,70,662,730,9 — 1,20,49
Зола сухая40 — 450,84 — 1,20,60 — 0,851,02,5 — 3,00,6 — 0,80,04
Кремний порошковый35 — 450,57 — 0,840,32 — 0,840,46 — 0,562,651,150,25
Минеральный порошок2,530,95 — 1,20,05
Мел порошкообразный450,811,8 — 2,70,95 — 1,20,3
Цемент40 — 500,50 — 0,840,30 — 0,650,3 — 0,40,612,8 — 3,20,8 — 1,2max 0,09
Сода кальционированная43 — 450,71 — 1,020,3 — 0,70,480,44 — 0,682,530,55 — 0,80max 0,04
Керамзит35 — 400,25 — 1,00,1 — 2,0
Песок40 — 450,80,80,562,5 — 2,91,5 — 1,70,1 — 1,0
Сухая цементно-песчаная смесь40 — 500,02 — 2,5

По материалам:
«Технические развертки изделий из листового металла» Н.Н. Высоцкая 1968 г. «Машиностроение»

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector