Определение давления на стенки бункеров.

Давление груза на стенки бункера зависит от свойств груза и конфигурации бункера. Наиболее просто его определить для грузов, по свойствам близких к жидкостям. В этом случае давление на стенки распреде­ляется по гидростатическому закону

σ = h γ n_д,

где h — глубина расположения точки приложения давления;

n_д — поправочный коэффициент, учитывающий динамичность нагрузки; n_д = 1 + j/g (здесь j — наибольшее ускорение вертикальных колебаний бункера). Обычно не пре­вышает 6 м/с². Это значение и следует считать расчетным, если точное значение неизвестно.

Коэффициент динамичности для транспортных бункеров n_д = 1,6, для неглубоких бункеров с вибраторами k_д = 1,3...1,5. Если груз падает в неглубокий бункер с большой высоты (напри­мер, при загрузке грейфером), то k_д = = 1,1...1,4. Если фундаменты неглубоких бункеров подвергаются сотрясениям (например, при расположении их вблизи копров и т. п.), то k_д = 1,1...1,2.

Для глубоких бункеров коэффициент динамич­ности можно приближенно вычислить по формуле k_д = 0,65+ 0,35·h_CT /А_б,

где h_CT > A_б — высота стенок бункера.

Давление сыпучих грузов на стенки бункеров зависит от сил внутреннего трения и сцепления частиц груза. При расчете давле­ния сыпучих грузов на стенки бункеров исходят из следующих допущений:

- сыпучий груз состоит из частиц столь малых, что размерами их по сравнению с размерами бункера можно пренебречь и рассма­тривать сыпучий груз как сплошную среду;

- между частицами груза могут действовать силы трения, макси­мальное значение которых пропорционально нормальному давле­нию;

Схема для расчета давления

Груза на стенки бункера

- между частицами груза могут возникнуть силы сцепления, не зависящие от давления.

В бункере наблю­дается вертикальное перемещение глубоко расположенных слоев материала под давлением верхних слоев и возникает упругая дефор­мация стенок бункера. На поверхности стенок бункера начинают дейст­вовать направленные вверх касательные напряжения, воспринимающие частично вес содержимого бункера. В результате распределение давлений будет откло­няться от гидростатического закона тем сильнее, чем больше глубина погружения.

Общее выражение давления на вертикальные стенки имеет вид

σ = n_Д ε K h γ,

где ε — коэффициент, учитывающий вертикальные силы трения насыпного груза о стенки бункера (так называемый коэффициент зависания):

здесь χ = (K h f1) / R_Б

f1 — коэффициент трения насыпного груза о стенки бун­кера;

R_Б — гидравлический радиус бункера, равный частному от деления площади горизонтального сечения бункера на его периметр;

Для неглубоких бункеров ε = 1

К — коэффициент боко­вого давления, равный отношению боко­вого давления к вертикальному, зависит от глубины бункера (у глубоких бункеров высота вертикальных стенок превышает ширину бункера). Для неглубоких бункеров коэффициент боко­вого давления принимают равным коэффициенту подвижности.

Для глубоких бункеров коэффициент бокового давления:

для круглых и квадратных

для щелевых бункеров

f — коэффициент внутреннего трения груза.

При определении давления груза на вертикальные стенки расчетную величину h находят по разному для открытых бункеров. Открытый бункер может быть загружен с «шапкой», в этом случае расчетная высота h будет больше, чем высота h_ст стенок.

При загрузке круглого бункера в центральной точке «шапка» имеет вид конуса и высота h определяется по формуле

h" = h_ст + А_бf/6.

При загрузке щелевого бункера по центральной линии (на­пример, с помощью передвижной сбрасывающей тележки ленточ­ного конвейера) расчетную высоту h" определяют по формуле h" = h_ст + А_бf/4.

На наклонные стенки давление хорошо сыпучих грузов неглу­боких бункеров

σ_н = n_д h γ (cos² α + m sin² α),

где β — угол наклона стенок к горизонтали;

m— коэффициент подвижности груза.

(ПСМ) При больших значениях начального сопротивления сдвигу уточняют значение давления на вертикальные стенки по выраже­нию

р = n_д ε K (h – h0) γ,

где h₀ — высота вертикальной свободностоящей стенки;

Коэффициент зависания ε определяют по формуле при значении

χ = K (h – h₀)f1 / R_Б.

Давление на наклонные стенки неглубоких бункеров, содер­жащих плохосыпучие грузы,

σ_н = n_д γ [hcos²α + m(h - h₀) sin²α].

Если глубина h < h₀, то

σ_н = n_д γ h cos²α.