Физические характеристики

(1)Р Для следующих видов образования дна бункера в этом разделе указываются подлежащие применению характеристические значения нагрузок заполения и разгрузки:

— ровные днища;

— крутые воронки;

— плоские наклонные воронки.

1 — плоская воронка; 2 — крутая воронка;
m_h — нижнее характеристическое значение коэффициента трения о стенки;

b — половинный максимальный угол воронки; К — нижнее характеристическое значение

коэффициента горизонтальной нагрузки на вертикальные стены

Рисунок 6.1 — Граница между крутой и плоской воронкой

(2)Р Нагрузки на стены воронок бункера должны определяться с учетом наклона стенок воронки в соответствии со следующей классификацией:

— начиная от ровного дна, если угол наклона дна по отношению к горизонтальной плоскости a составляет менее 5°;

— начиная от плоской наклонной воронки, если не подходят оба других приведенных случая;

— крутая воронка существует, если выполнен следующий критерий (см. рисунки 6.1 и 6.2):

, (6.1)

где К — нижнее характеристическое значение коэффициента горизонтальной нагрузки на вертикальные стены;

b — угол наклона воронки, измеренный относительно вертикальной оси (половина максимального угла);

m_h — нижнее характеристическое значение коэффициента трения о стенки в воронке.

Примечание — Крутая воронка существует, если сыпучий материал скользит вдоль при условии наклонных стен, чтобы заполнить бункер и сыпучий материал вследствие хранимого в бункере сыпучего материала находится в уплотненном (упрочненном) состоянии. Сопротивление трению на стенке воронки тогда определено нормальными давлениями на стенку воронки и коэффициентами трения о стенки. В этом случае говорят и о «полностью мобилизованном трении о стенки». Плоская наклонная воронка существует, если сыпучий материал в заполненном состоянии бункера не течет вдоль наклонной стенки воронки (угол наклона
воронки по отношению к горизонтальной плоскости слишком мал или трение о стенки слишком высокое).
Сопротивление трению о стенки тогда не находится в непосредственной связи с нормальными давлениями, действующими на стенку воронки, и коэффициентами трения о стенки, а немного меньше и зависит от угла наклона воронки и от состояния напряжения в воронке (трение о стенки мобилизировано не полностью).
В связи с этим играет роль и уплотняемость сыпучего материала, но ею можно пренебречь. При переходе от крутой к плоской воронке установки давления для обоих типов воронки дают одинаковое распределение давления и значения давления. Следовательно, переход от крутой воронки в плоскую воронку осуществлется равномерно (угол наклона, при котором трение о стенки полностью мобилизировано).

1 — крутая воронка; 2 — плоская воронка

Рисунок 6.2 — Распределение давления заполнения в крутой и плоской воронке

Общие положения

(1) Для расчета распределения давления на стенках воронки существуют два метода. Эталонный метод указан в 6.1.2, в то время как альтернативный метод описывается в приложении G.

(2) Средние вертикальные нагрузки на переход воронки и на горизонтальное дно должны расчитываться по формуле

р_vft = C_bp_vf, (6.2)

где p_vf — вертикальная нагрузка заполнения по формулам (5.3) или (5.79) в зависимости от гибкости бункера. При этом в качестве координаты z устанавливаются высота вертикальной стены h_c (т. е. на переходе воронки по рисунку 1.1 а)) и параметры сыпучего материала, которые ведут к максимальным нагрузкам воронки по таблице 3.1;

C_b — коэффициент увеличения нагрузки на дно для учета возможности того, что вследствие пересыпания воронки сыпучим материалом в вертикальном стволе бункера могут передаваться большие вертикальные нагрузки на воронку и дно бункера.

(3) У бункеров классов требований 2 и 3 коэффициент увеличения нагрузки на дно, за исключением условий, описанных в абзаце (5), должен устанавливаться по следующей формуле:

C_b = 1,0. (6.3)

(4) Если для бункеров класса требований 1 средние значения параметров материала К и m используются при определении нагрузки, за исключением условий, описанных в абзаце (5), то коэффициент увеличения нагрузки на дно должен устанавливаться по следующей формуле:

C_b = 1,3. (6.4)

(5) Если сыпучий материал склонен к образованию динамических нагрузок, то вводятся повышенные нагрузки на воронку или дно бункера. Необходимо исходить из соответствующих соотношений, особенно при наличии следующих случаев:

— в бункере с гибким вертикальным стволом для хранения сыпучих материалов, которые не могут соответствовать классу сыпучего материала с незначительным сцеплением (см. 1.5.23),

— если хранимый сыпучий материал склонен к механическому зацеплению частиц сыпучего материала друг с другом и к образованию мостиков (например, цементный клинкер).

Примечание — Определение сцепления с сыпучего материала описано в С.9. Сцепление с классифицируется как незначительное, если после уплотнения сыпучего материала при уровне напряжения s_r оно не превышает значение с/s_r = 0,04 (см. 1.5.23).

(6) Если хранимый сыпучий материал при разгрузке бункера имеет явную склонность к динамическим нагрузкам (см. абзац (5)), то должны устанавливаться большие нагрузки на воронку и дно бункера. Коэффициент повышения нагрузки на дно должен устанавливаться:

— для классов требований 2 и 3:

C_b = 1,2; (6.5)

— для класса требований 1:

C_b = 1,6. (6.6)

(7) Для каждой ситуации нагрузки средняя вертикальная нагрузка в воронке на высоте х над (теоретическим) максимумом воронки (см. рисунок 6.2) должна определяться как:

, (6.7)

где n = S × (Fm_heffcotb + F) – 2, (6.8)

здесь S — коэффициент для учета формы воронки:

S = 2 — для конических и квадратных пирамидальных воронок; (6.9)

S = 1 — для клинообразных воронок; (6.10)

S = (1 + b/a) — для воронок с прямоугольной горизонтальной проекцией; (6.11)

а — длина длинной стороны прямоугольного поперечного сечения воронки (см. рисунок 1.1 d));

b — длина короткой стороны прямоугольного поперечного сечения воронки (см. рисунок 1.1 d));

F — характеристическое значение отношения нагрузки в воронке (в зависимости от случая формулы (6.17), (6.21) или (6.27));

m_heff — эффективный или мобилизованный характеристический коэффициент трения о стенки воронки (в зависимости от случая формулы (6.16) или (6.26));

b — угол наклона воронки относительно вертикали (= 90° - a) или наибольший угол относительно вертикали в случае квадратной или прямоугольной воронки
в форме пирамиды;

g — верхнее характеристическое значение удельного веса сыпучего материала;

h_h — вертикальное расстояние (высота) между пиком воронки и переходом в вертикальный ствол (см. рисунок 6.2);

х — вертикальная координата, считая от пика воронки (см. рисунок 6.2);

p_vft — средняя вертикальная нагрузка в сыпучем материале на переходе воронки для
случая нагрузки – заполнение (формула (6.2)).

(8) Для определения коэффициента нагрузки F в воронке нужно различать, классифицирована ли воронка как крутая или как плоская. Соответствующие значения F должны определяться по 6.3 и 6.4.

(9) Оперделение соответствующего значения эффективных или мобилизированных коэффициентов трения о стенки в воронке m_heff должно учитывать, классифицирована ли воронка как крутая или как плоская или рассматривается ли случай заполнения или разгрузки. Соответствующие значения должны определяться по 6.3 и 6.4.