WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 30 |

В связи с этим общеинженерная подготовка в железнодорожных вузах по специальностям 24 01 00 «Организация перевозок и управление на транспорте (железнодорожном)» сопровождается изучением курса «Транспортно-грузовые системы» и 17 09 00 «Подъемнотранспортные, строительные, дорожные машины и оборудование» - курсов «Подъемно-транспортные машины» и «Машины непрерывного транспорта». В процессе обучения студенты получают знания об особенностях процессов перегрузки сыпучих грузов, основных типах транспортирующих устройств, их характеристиках, области применения и методах расчетов. При изучении данных курсов студент самостоятельно определяет место и потребность в транспортно-грузовых комплексах транспортирующих машин и рассчитывает параметры их основных узлов с учетом условий работы и предъявляемых требований.

К сожалению, необходимые справочные материалы приведены в различных литературных источниках и, кроме того, в них не всегда учтена специфика работы железнодорожного транспорта, где вследствие значительной номенклатуры сыпучих грузов существует проблема выбора оборудования для их хранения и переработки. Все это существенно затрудняет освоение изучаемых дисциплин.

В предлагаемом учебном пособии представлены сведения о физико-механических свойствах грузов, методы и приборы для их определения, конструктивно-технологические схемы бункеров и бункерных устройств, в том числе современные разработки, и особенности их функционирования. Изложены методики и нормативные материалы, необходимые для расчета эффективности функционирования и технико-экономических показателей объектов транспортно-грузовых систем, а также экологические аспекты, связанные с организацией пылелодавления и охраной труда при работе с сыпучими грузами.

Учебное пособие может быть полезно студентам техникумов, ВУЗов и инженерным работникам, занимающимся комплексной механизацией процессов переработки насыпных грузов.

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О НАСЫПНЫХ ГРУЗАХ, БУНКЕРАХ И ОСОБЕННОСТЯХ ИХ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ 1.1. Физико-механические свойства насыпных грузов Процесс затаривания, хранения и выгрузки сыпучего груза из емкостей зависит от физико-механических свойств насыпного груза, что в значительной степени определяет конструкцию, форму емкости и выбор материала, из которого ее изготовляют.

Для совершенствования процесса истечения необходимо четко представлять происходящие внутри полости емкости явления.

На гравитационное истечение сыпучего груза из отверстия емкости влияют многие факторы, которые могут быть сгруппированы так:

режимные (технологические) паузы в загрузке, выпуске, физикомеханические свойства грузов и параметры элементов емкости (рис.

1.1).

На стабильность истечения грузов, а, следовательно, и процесс сводообразования, оказывают влияние повышенное содержание влаги и уплотнение груза над выпускным отверстием.

ГРАВИТАЦИОННОЕ ИСТЕЧЕНИЕ Параметры элементов Свойства грузов Режим бункеров функционирования Качественные Загрузка ХимикоФизикопоказатели биологические механические Выгрузка Количественные показатели Влажность Жирность Объемная плотность Кислотность Гранулометрический состав Содержание клетчатки Угол естественного откоса Содержание примесей Начальное сопротивление сдвигу Дыхание Коэффициент внешнего трения Коэффициент уплотнения Коэффициент внутреннего трения насыпного груза Гигроскопичность Сегрегация Рис.1.1. Классификация факторов, влияющих на гравитационный выпуск сыпучего груза из емкостей Влажность определяется отношением массы испарившейся воды (после просушивания) к исходной массе взятого материала (в весовых процентах). Устойчиво просматривается связь увеличения слеживаемости, уплотнения, смерзаемости, теплостойкости, коррозии ограждающих конструкций и «дыхания» груза от повышения его влажности. С увеличением влажности значительно возрастают адгезия и аутогезия.

Адгезия в переводе с английского языка означает «прилипание, сцепление, притяжение», возникающее при контакте двух разнородных конденсированных тел. Она характеризует связь между двумя телами или силы взаимодействия частиц между поверхностями тел.

Взаимодействие частиц с ограждающими конструкциями (стенки бункера, контейнера, тары) принято называть аутогезией.

Адгезионные силы могут быть больше сил аутогезии и наоборот.

При разгрузке зернового груза, особенно мелкодисперсного (мука, отруби и т. п.), наблюдается «конкуренция» между адгезией и аутогезией. Если аутогезия преобладает над адгезией, то часть зернового груза остается в кузове, а если адгезия преобладает над аутогезией, то зерновой груз выгружается полностью.

Взаимосвязь между адгезией и аутогезией имеет большое значение на практике. Известно, что объемы сыпучих грузов составляют десятки миллионов тонн. Если в транспортных средствах (вагонах, автомобилях, контейнерах и другой таре) будут удерживаться доли процента груза, то потери составят сотни тысяч тонн.

Гранулометрический состав насыпного груза характеризуется количественным распределением составляющих частиц по крупности.

Крупность частицы груза определяют по наибольшим ее линейным размерам.

Гранулометрический состав определяют ситовым анализом, просеивая взвешенную пробу через набор сит с размерами калиброванных отверстий, установленными ГОСТом (последовательно, от больших к меньшим). Эта операция обеспечивает разделение взятой пробы на отдельные фракции (рис.1.2). По размеру остаточной фракции на каждом сите устанавливают процентное содержание материала рассматриваемой крупности в пробе.

Насыпная плотность – это отношение массы насыпного груза к занимаемому им объему с учетом пор и промежутков между отдельными частицами. Насыпная плотность определенного груза неоднородна и зависит от гранулометрического состава и других факторов.

Насыпную плотность мелкофракционных грузов замеряют пуркой вместимостью 1 л. Она оснащена отсекателем для сбрасывания излишков при наполнении (рис.1.3). Уплотненный насыпной груз характеризуется плотностью, которая для одного и того же груза может варьироваться в широких пределах. При определении насыпной плотности груз насыпается в сосуд 1 через рамку 3 до ее верха; по окончании заполнения сосуда рамка поворачивается вокруг штыря 2 в положение а, причем излишек насыпного груза срезается и падает в поднос 4; затем рамка снимается со штыря и сосуд с насыпным грузом взвешивается. Насыпная плотность определяется по формуле G0 - G =,кг м3, (1.1) Vгде G0 – масса сосуда с насыпным грузом в кг;

G1 – собственная масса сосуда в кг;

V1 – объем сосуда в м3.

1 Рис. 1.2. Схема устройства для определения гранулометрического а состава: 1- просеиваемый материал;

2- набор сит с разным диаметром Рис. 1.3. Схема пурки для отверстий; 3- поддон для мелкой определения насыпной плотности фракции сыпучих грузов Коэффициент уплотнения насыпного груза — отношение его уплотненной массы к массе того же объема до уплотнения. Условия заполнения насыпного груза определенного объема формирует начальный коэффициент уплотнения, значение которого имеет существенный диапазон. В этой величине доминирующее место занимают динамические нагрузки и вибрация, в результате которых материалы претерпевают структурное переформирование — мелкие частицы укладываются в порах между более крупными. При этом воздух вытесняется из пор, число контактов частиц между собой увеличивается, что сопровождается возникновением молекулярных сил. Насыпной груз уплотняется, его плотность повышается. Установлено, что коэффициент уплотнения Ку увеличивается с ростом коэффициента внутреннего трения fвн по зависимости Ку = 1 + 0,2 fвн. (1.2) Различные насыпные грузы имеют довольно большой разброс изменений коэффициента уплотнения: от 1,05 до 1,52 (нижний предел характерен хорошо сыпучим грузам). Следует отметить, что процесс уплотнения приводит к возрастанию начального сопротивления сдвигу, а его значение характеризует сыпучесть.

Угол естественного откоса — угол между горизонтальной плоскостью и линией откоса насыпного груза при свободной его отсыпке. При истечении груза на горизонтальную плоскость образуется горка с некоторым углом откоса, который соответствует равновесию частиц.

Угол естественного откоса является наибольшим углом, образованным линией естественного откоса с горизонтальной плоскостью и служит одним из основных показателей подвижности груза. Значение угла естественного откоса отвечает действию сил трения, зависящих от формы, размеров частиц и их влажности. Увеличение последней способствует росту рассматриваемой характеристики. Угол естественного откоса для большинства насыпных грузов не превышает 60° (при естественной влажности). Минимальному углу естественного откоса соответствует наибольшая подвижность частиц рассматриваемого груза.

Угол естественного откоса в покое и в динамике имеет различные значения. Причем угол естественного откоса в движении меньше его значения в покое и составляет дв = 0,74 п. Угол естественного откоса определяют с помощью угломерных инструментов. На рис.1.4 представлена схема прибора для определения угла естественного от коса сыпучих грузов. Прибор состоит из емкости 1 с поворотным затвором 2 и Рис. 1.4. Схема прибора для горизонтальной площадки, имеющей определения угла естественного откоса сыпучих грузов вертикальную 3 и горизонтальную линейку, точка отсчета последних размещена соосно емкости. После открытия затвора груз высыпается на горизонтальную площадку с малой высоты с углом естественного откоса, который определяется из выражения h = arctg, (1.3) r где h – высота образованного грузом конуса;

r – радиус указанного конуса.

Начальное сопротивление сдвигу 0 характеризует подвижность частиц, связанность насыпного груза, определяет силу сцепления частиц и имеет размерность ньютон на метр квадратный (Н/м2).

Начальное сопротивление сдвигу фиксируют в лабораторных условиях по полученной построением зависимости нормального напряжения и напряжения сдвига данным. С их помощью могут быть получены угол и коэффициент внутреннего трения (, fвн). При этом устанавливается функциональная зависимость между сопротивлением сыпучей среды сдвигу и нормальным напряжением.

Коэффициент внешнего трения насыпного груза об ограждающие конструкции соответствует тангенсу угла, отражаемого прямой с осью абсцисс в состоянии покоя груза. Угол наклона плоскости, с которой свободно скатываются частицы рассматриваемого груза, является углом трения. Угол трения существенно влияет на выбор угла наклона стенок и ребер бункера. Сопротивление насыпного груза сдвигу по ограждающим конструкциям определяют на тех же приборах, что и внутреннее сопротивление сдвигу. Схема прибора для определения коэффициентов трения представлена на рис.1.5. Он состоит из желоба 1, заполняемого исследуемым грузом, и подвижной рамки 4. Рамка 4 катками 6 опирается на направляющие 3 и соединена с грузовой чашкой 9 посредством 4 троса 7, перекинутого через блок 8. Образец в рамке 4 уплотняется при помощи прижимной пластины с грузами 5. Поверхность сдвига в желобе 1 может 2 меняться при установке пластины 2 для определеРис.1.5. Схема установки для определения ния внешнего трения коэффици ентов трения (сталь, фторопласт, и т.д.).

Высоту свободно стоящей вертикальной стенки груза замеряют при помощи прибора, представленного на рис.1.6, в следующей последовательности. В открытый ящик 1, оснащенный подвижной стенкой 2, загружают испытуемый груз равными горизонтальными слоями. При открытии замка 3 и плавном опускании подвижной стенки связный груз остается неподвижным без обрушения свободно стоящего вертикально испытуемого груза. После достижения предельно допустимой высоты стенки испытуемого груза за счет опускания подвижной стенки ящика она обрушивается. Высоту свободно Рис.1.6. Прибор для стоящей вертикальной стенки используют наопределения высоты ряду с другими физико-механическими свойсвободно стоящей вертикальной стенки ствами грузов для определения начального насыпного груза сопротивления сдвигу.

Предельный диаметр сводообразующего отверстия оказывает значительное влияние на выбор площади поперечного сечения выгрузного люка емкости. Выгрузное отверстие с наибольшей площадью, при которой наблюдается явление сводообразования, называют сводообразующим отверстием. Последнее определяют экспериментально с помощью прибора. Площадь отверстия зависит от связности груза: большему сводообразующему отверстию соответствует более связный груз. По предельному размеру сводообразующего отверстия оценивают и сравнивают способность различных насыпных грузов к истечению. Рассматриваемый показатель зависит также от гранулометрического состава груза.

Предельный диаметр сводообразующего отверстия для хорошосыпучих грузов можно определить эмпирически:

dпр = А еbа, (1.4) где А и b — постоянные (А = 4,64, b = 0,244);

а — наибольший размер средней частицы груза, мм.

Сыпучесть оценивают временем высыпания определенной массы испытуемого груза из конусообразной воронки с углом раствора 60° через отверстие диаметром 15 мм.

Сыпучесть отождествляют с таким состоянием груза, при котором между его частицами отсутствует сплошная материальная связь.

В процессах транспортирования и хранения сыпучесть рассматривают как комплексный показатель физико-механических свойств. Наряду с физико-механическими свойствами рассматриваемого груза на сыпучесть существенно влияют параметры хранилища, выпускной воронки, ее форма и размер отверстия, высота слоя засыпки.

Сыпучесть количественно оценивают коэффициентом сыпучести (подвижности) m, который характеризует способность частиц груза к относительной подвижности:

1 - sin, (1.5) m = 1 + sin где — угол естественного откоса, град.

Свойство некоторых насыпных грузов терять сыпучесть при хранении отожествляется со слеживаемостью.

Слеживаемость является следствием длительного хранения насыпных грузов в состоянии покоя, т. е. длительного воздействия гравитационных сил. Их Рис. 1.7. Слежавшийся груз после действие при длительном хранении длительного хранения:

может превратить названные грузы в 1 – пустота в толще груза;

конгломераты (рис.1.7).

2 – стенки >оронки мкости Явление слеживаемости следует рассматривать как проявление сцепления частиц насыпных грузов. Динамические нагрузки ускоряют процесс слеживаемости. При этом выпуск грузов значительно затрудняется. Использование для побуждения истечения ударных нагрузок приводит к образованию пустот (устойчивых статических сводов) над выгрузным отверстием (см. рис.1.7). Устойчивость пустот зависит от сил аутогезии частиц и площади поперечного сечения выпускного отверстия.

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 30 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.