Бункера призначення, класифікація, складові елементи, розрахунок
Сторінки роботи
зміст роботи
3. Питання 37. Бункера: призначення, класифікація, складові елементи, розрахунок.
Бункера є ємністю, призначеними для короткочасного зберігання сипких матеріалів. Їх розміщують у початковому та кінцевому пунктах транспортування, а також у місцях перевантаження матеріалу з одного транспортуючого пристрою на інше. Їх використовують як проміжні ємності, що забезпечують сталість роботи технологічних агрегатів при нерівномірному надходженні матеріалів.
Місткість бункера залежить від терміну зберігання в ньому матеріалу та продуктивності машин, які він обслуговує.
Бункери виконують звареними з листового металу, а в стаціонарних установках залізобетонними. Бункери невеликої місткості тимчасових установок можуть бути дерев'яними. Невеликі бункери на будівництві можуть бути пересувними.
Малюнок 3 - Схеми бункерів:а -пірамідального; б - призмопірамідального; в - конічного; г-циліндроконічного;д -параболічного; е- щілинного
За формою розрізняють бункери пірамідальні (рис. 3, а), призмопірамідальні (рис 3, б), конічні (рис. 3, в), циліндроконічні (рис. 3, г), параболічні (рис. 3,д)і щілинні (рис. 3, е).
У параболічних бункерах стінки працюють лише на розтяг, і вони найбільш економічні; застосовуються переважно як сховищ великого обсягу матеріалу.
Завантаження бункерів проводиться зверху, а видача матеріалу з них - знизу самопливом, через випускні отвори, розмір яких залежить від гранулометричного складу матеріалу та його фізико-механічних.властивостей (наприклад, рухливості), а також бажаної швидкості розвантаження.
Щоб у бункер не потрапляли шматки надмірно великого розміру, проходження яких через випускний отвір утруднене, бункер перекривають гратами з коміркою, що відповідає максимально допустимому розміру шматків.
Розвантаження бункера може відбуватися двома способами - нормальним, при якому рухається стовп матеріалу, що знаходиться над вихідним отвором і в торці його утворюється вирва (рис. 4, а), або гідравлічним (рис. 4,б),при якому рухається весь матеріал, що знаходиться в бункері, а торцева поверхня залишається плоскою або стає хвилястою. Останній вид закінчення має місце лише при розріджених матеріалах (рідких бетонах і розчинах) або при посиленому струсі стінок і добре рухомому матеріалі, а також при крутих стінках бункера, коли кут їх нахилу перевищує кути, під якими знаходяться площини ковзання сипких матеріалів. За відповідних умов може бути проміжний (змішаний) вид закінчення (рис. 4, в).
Малюнок 4 - Схеми закінчення матеріалу з бункера
Пропускна спроможність бункера
де F-площа поперечного перерізу вихідного отвору;
u—швидкість руху (витікання) матеріалу.
При нормальному закінченні швидкість (м/с) матеріалу
деl—коефіцієнт закінчення, який визначається дослідним шляхом і залежить від рухливості та гранулометричного складу матеріалуl= 0,6 для добре сипких порошкоподібних і зернистих матеріалів, l= 0,4 для шматкових матеріалів і l=0,22 для пилоподібних і вологих порошкоподібних матеріалів),R=F/A—гідравлічний радіус отвору закінчення,А-периметр отвору.
При визначенні гідравлічногорадіуса прийнято вважати, що площа вихідного отвору зменшується на площу перерізу типового шматка.
При гідравлічному закінченні
деh—висота матеріалу в бункері, м.
У цьому закінченні швидкість матеріалу змінна. Мінімальну площу (м 2 ) перерізу вихідного отвору визначають за емпіричною формулою
де аср - поперечний розмір типового шматка, м;j - кут внутрішнього тертя.
Для порошкоподібних та зернистих будівельних матеріалів (піску, гравію, цементу та ін.) площа перерізу вихідного отвору має бути не менше 0,3х0,3 м, тобто дорівнює 0,09 м 2 .
Кут a нахилу стінок бункера (рис. 5) визначають з умови вільного сходу матеріалу з ребра, що зв'язує дві похилі стінки. Матеріал, що є на ребрі, перебуватиме в рівновазі під дією ваги G і сили тертя Gf за умови, що G (sin q -fcos q) = 0. Отже, вільний сход має місце при
де q - Кут нахилу ребро; fc/sin(b/2) — наведений коефіцієнт тертя (тут fc—коефіцієнт зовнішнього тертя матеріалу об стінку бункера; b — кут між похилими гранями бункера).
Малюнок 5 - Схема визначення кута нахилу стінки бункера
Для квадратного бункера b =arctg 0,3525(c/h)(розміри з іhнаведені на рис. 5); tg q = tg a/і, отже, a = arctg tgq.
Очевидно, що цей кут повинен бути більшим за кут природного укосу матеріалу в спокої (a & gt; r1), тобто для будівельних матеріалів він повинен знаходитися в межах 45 . 60 °. Нахил слід робити мінімально допустимим, оскільки з його збільшенням зменшується при цій висоті місткість бункера.
Нормальна сила Т, що діє на пристрої, що перекривають вихідні отворибункерів, залежить від площіF(м 2 ) перерізу вихідного отвору, висоти стовпа матеріалу hм та його властивостей. Для рідкотекучих матеріалів (рідкі бетони та розчини)
деh -висота стовпа матеріалу, м; r - щільність матеріалу, кг/м 3;g—прискорення вільного падіння.
При нормальних сипких матеріалах сила Т менша, тому що частина ваги врівноважується силами внутрішнього тертя між частинками матеріалу. В цьому випадку для інженерних розрахунків можна приймати
дер- середній вертикальний тиск матеріалу;R—гідравлічний радіус вихідного отвору;т -коефіцієнт рухливості;f- коефіцієнт внутрішнього тертя.
У механіці сипких тіл коефіцієнтом рухливості називають відношення тисків на площадці, що розглядається, — мінімального бічного до нормального:
Для бункерів з сипучими матеріалами, що спорожняються кожен раз при розвантаженні повністю, що перекривають вихідний отвір пристрою доцільно розраховувати при дії сили
- де коефіцієнтК=1,5. 2,0 враховує збільшення сили понад розрахункову в період заповнення бункера.
Матеріал, засипаний і бункер, має схильність до утворення склепінь (рис. 6), що заважають нормальному розвантаженню. Для зменшення сводоутворення розмір вихідного отвору слід приймати не менше ніж 3аср. Якщо склепіння все ж таки утворюються, то ліквідувати їх можна штучними заходами, наприклад, повідомленням вібрації стінкам бункера або, у крайньому випадку, шуровкою ломом.
