СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧАСТОТЫ КОЛЕБАНИЙ СВОДОРАЗРУШАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА Российский патент 2006 года по МПК B65D88/66 

Изобретение относится к хранению зерновых сыпучих материалов, а именно к способам, предотвращающим образование сводов в процессе выгрузки их из бункеров.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ определения частоты колебаний сводоразрушающего устройства в бункерах [1], включающий определение вида истечения зернового материала из бункера, места постановки сводоразрушающего устройства и собственной частоты истечения зернового материала из бункера, к которой приравнивается частота сводоразрушающего устройства.

Недостатком известного способа является то, что сводоразрушающее устройство должно работать в резонансном режиме с истекающим зерновым материалом, а это вызывает значительные циклические нагрузки на стенки бункера, приводящие к разрушению бункеров, и, кроме того, приравнивая частоты (сводоразрушающего устройства и истекающего зернового материала), мы лишь способствуем естественному протеканию процесса выгрузки зернового материала из бункера, но не управляем им.

Технической задачей изобретения является достижение управляемости процесса выгрузки зернового материала из бункера, его интенсификация, а также борьба за прочностные характеристики глубоких бункеров.

Достигается это за счет предотвращения сводообразования в бункерах при выгрузке сыпучих материалов и как следствие снижение циклических динамических нагрузок на стенки бункера.

Это в свою очередь осуществляется тем, что диапазон частоты колебаний сводоразрушающего устройства для каждого вида зернового материала определяется по графику устойчивости истечения материала из бункера, на границе устойчивости системы исходя из соотношения

где ω_λ - частота колебаний сводоразрушающего устройства, с^-1;

ω₀ - собственная частота колебаний истечения зернового материала, с^-1.

Техническое решение поясняется чертежом, где представлен график устойчивости истечения пшеницы из бункера под воздействием частоты колебаний сводоразрушающего устройства (ω_λ) при собственной частоте колебаний пшеницы (ω₀).

Способ осуществляется следующим образом. По физико-механическим свойствам зернового материала определяется вид истечения его из бункера:

для гидравлического вида истечения

для нормального вида истечения

Затем определяется место постановки сводоразрушающего устройства по формуле:

где R₀ - половина размера бункера на ее свободной поверхности в продольной плоскости;

R_В - половина размера выпускного отверстия бункера;

α - угол наклона к вертикали стенки днища бункера (при гидравлическом виде истечения);

R_Н.СВ - определяется наибольший сводообразующий размер выпускного отверстия осесимметричного бункера по формуле:

В этой формуле

Определяется собственная частота истечения зернового материала из бункера

Исходя из соотношения

строится график устойчивости истечения зернового материала из бункера под воздействием сводоразрушающего устройства и определяется режим работы данного устройства на границе устойчивости системы. По определенной из графика величине ω_λ вычисляется частота вращения активного элемента сводоразрушающего устройства

ω_λвр=2Πω_λ

При наличии изменения вида зернового материала расчет проводится вновь для определения частоты вращения сводоразрушающего устройства. Таким образом, устанавливается диапазон частоты вращения управляемого сводоразрушающего устройства для каждого вида зернового материала.

Пример. В бункере находится сыпучий материал - пшеница, физико- механические свойства которой: ψ=16°, ϕ=27°, ϕ_пр=32°, β=25°, γ=800 кг/м³, η=1250 кг/м³, d_у=3,9 мм, Θ=30°.

Используем предложенный способ для определения частоты колебаний сводоразрушающего устройства в бункерах.

Исходя из конструктивных параметров бункера определяем угол наклона стенки днища бункера к вертикали:

Определяем вид истечения зерна пшеницы из заданного бункера.

т.е. емкость предназначена для гидравлического вида истечения пшеницы.

Наибольший сводообразующий размер выпускного отверстия осесимметричного бункера

где k_ф=0,98 - коэффициент формы зерна пшеницы;

Следовательно, D_н.св=12 мм.

Сечение бункера, в котором наиболее вероятно возникновение динамических сводов

где радиус бункера по его внешнему обрезу R₀ и радиус выпускного отверстия R_В:

От плоскости выпускного отверстия бункера это сечение отстоит на расстоянии

Собственная частота истечения пшеницы из глубокого бункера

ξ=2,1;

χ - угол устойчивости опор неустойчивого свода;

где n=4 (количество сторон выпускного отверстия бункера);

Для данной конструкции глубокого бункера собственная частота истечения зерна пшеницы ω₀=3,5 c^-1. Исходя из этой величины делаем расчет по формуле (представленный в таблице 1) и строим график устойчивости истечения пшеницы из бункера под воздействием сводоразрушающего устройства (см. чертеж).

Таблица 1ω_λ1234579100,160,651,472,64,08813,216,33-0,16-0,65-1,47-2,6-4,08-8-13,2-16,33-1,29-24,22,811,501,050,70,510,46

Из графика определяем, что устойчивое истечение пшеницы происходит в устойчивом диапазоне частот сводоразрушающего устройства ω_λ=3-3,6 с^-1. Возмущающая частота вращения сводоразрушающего устройства

Таким образом, для равномерного истечения пшеницы и снижения динамических нагрузок на стены и дно глубокой емкости необходимо в ее полости на высоте Н_экв=5,28 м установить сводоразрушающее устройство с частотой его вращения ω_λвр=18-22 с^-1, а частотой колебаний ω_λ=3-3,6 с^-1.

Источники информации

1. Богомягких В.А. Интенсификация разгрузки бункерных устройств в условиях сводообразования зернистых материалов / В.А.Богомягких, А.П. Пепчук. - Зерноград: ВНИПТИМЭСХ, 1995. - с. 149-154.

Изобретение относится к области хранения зерновых сыпучих материалов, а именно к способам, предотвращающим образование сводов в процессе выгрузки их из бункеров. Способ определения частоты колебаний сводоразрушающего устройства, установленного в бункере, включающий определение вида истечения зернового материала из бункера, места постановки сводоразрушающего устройства, собственной частоты истечения зернового материала из бункера и частоты колебаний сводоразрушающего устройства, которую определяют по графику, исходя из соотношения:

где ω_λ - частота колебаний сводоразрушающего устройства, с^-1; ω₀ - собственная частота колебаний истечения зернового материала, с^-1. Способ обеспечивает управляемость процесса выгрузки зернового материала из бункера и его интенсификацию. 1 ил., 1 табл.

Способ определения частоты колебаний сводоразрушающего устройства, установленного в бункере, включающий определение вида истечения зернового материала из бункера, места постановки сводоразрушающего устройства и собственной частоты истечения зернового материала из бункера, отличающийся тем, что частоту колебаний сводоразрушающего устройства определяют по графику исходя из соотношения

где ω_λ - частота колебаний сводоразрушающего устройства, с^-1;

ω₀ - собственная частота колебаний истечения зернового материала, с^-1.