Способ определения параметров силосов Советский патент 1984 года по МПК E04H7/22 

Изобретение относится к строитель ву, в частности к сооружениям для хр нения сьтучих материалов, и может бы применено в различных отраслях народ ного хозяйства, где при решении меха нических задач необходимо определить оптимальные параметры конструкции. Известны способы определения пара метров силосов путем моделирования, заключающиеся в схематизации реально (Работы силосных сооружений,приводяще к их математическим моделям, причем силосные сооружения рассматривают ка систему замкнутых оболочек, находящи ся под действием радиальной нагрузки от сыпучего, распределенной по поверхности по заданному закону, а для расчета используют уравнения оболочки 1. Способы позволяют определить дефо мации и усилия в оболочках лишь при известных значениях нагрузки от динамического давления сьтучего. Однак отсутствует количественная оценка увеличения давления при движении сыпучего в процессе выпуска, совпадающая с опытными данными; Поэтому данные способы малоэффективны. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является модельный способ определения парамет ров силосов путем их моделирования, при котором строят одну модель натур ного сооружения, определяют на ней необходимые величины (например, деформации, усилия и др.), а затем по ним определяют искомые параметры натурного сооружения, используя критерии подобия 2. Однако этот способ не позволяет определить оптимальные параметры натурного сооружения, получить наиболь шее количество сведений об изучаемых процессах при минимальных затратах и определить закономерность изменения параметров натуры, что ограничивает возможность данного способа и его применимость. Цель изобретения - получение опти мальных параметров силосов. Цель достигается тем, что согласно способу определения параметров силосов путем их моделирования осуществляют моделирование по крайней мере трех силосов, в каждой модели изменяют один из параметров, характеризующий класс явлений в силосе, определяют закономерность изменения. 851 искомых величин от действия давления сыпучего, причем искомые параметры силоса определяют из следующего соотношения ,2 .(f).«) (c,eXe.cJ-i-lfjPdF , (11 где R, - удельное сопротивление движению сьтучего, вызванное формой конструктивного решения сооружения; А, В, С} - коэффициенты, определяемые по действительным эпюрам (к), полученнь1М на данных моделях при движении сьтучего (его выпуске), -номер модели; -номер варианта модели; -средняя плотность сыпучего, кН/мЗ; -высота сооружения, м, -скорость движения сыпучего, м/с; -объем силосной емкости,м,; -угол заострения воронки; рад-, Е - модуль упругости материала стенки силоса, МПа, f JJ- динамический коэффициент трения сыпучего о стенки силоса; горизонтальное давление сыпучего на стенки, кН/м, F - площадь внутренней поверхности стенок силоса, м. Для нахождения оптимальных параетров из (1) необходимо определить начения А, В- , С и величину гоизонтального давления сыпучего Р. Коэффициенты А-, R, С; (,2,3) пределяют, используя действительые зпюры R., полученные на моделях ри движении сыпучего. Построение ействительных эпюр R достигается утем изменения (задания) на каждой з трех моделей не менее трех раз дного из ее параметров, например гла заострения воронки 8 . Для нахождения Р используют выраениеун(.20-о,з)(Е/ун)() x(E/TH)f(c,e c20-c,) , (2)

где коэффициенты Зр в . ,с (,2,3) определяют, используя действительные эпюры р. , полученные экспериментально на системе моделей при выпуске сьшучего.

Подставляя значения этих коэффициентов в выражение (2), получаю вьфажение разрешающей универсальной функции для определения давления Р на стенки натурного сооружения.

Таким образом, определив А., В, С- и Р, становится возможным нахождение оптимальных значений параметров натурного сооружения из (1), используя условие минимизации R min (3)

Пример 1. Нахождение оптимальных значений угла заострения воронки 0 , при котором усилия в сте ках силоса при выпуске сыпучего бьши бы минимальными, если заданы V, и Б натурного сооружения.

Строят для выбранного типа сооружения три геометрическиподобные моде ли разного масштаба (М, М,, М,) .

Определяют цл моделей.М . (,2, 3) модули упругости материала их стенок Е по известной методике.

Определяют скорость движения сыпу чего в моделях из вьфажения

V|H./н , (4)

при условии, чтобы в каждой модели создавалась скорость движения сыпучего, подобная скорости в натурном сооружении V. Формула (4) получена из закона подобия Фруда, имея в виду что в натуре и в моделях движется одно и то же сыпучее.

Для каждой модели М изменяют (задают) трижды величину угла в , например путем замены дна модели, и для всех вариантов экспериментально определяют значения F в процессе вьтуска сьтучего и строят по ним действительные эпюры

(i4 (5)

Используя значения R и известные параметры моделей Vj, Н, , , находят (предпочтительно на ЭВМ) численные значения коэффициентов А, Ri. Cj.

С пойощью действительных эпюр Р. j замеренных экспериментально известными моделями на системе моделей М определяют численные значения коэффициентов Hj, в-, С| (i 1,2,3), подставляя которые в выражение (2), получают выражение разрешающей униI версальной функции для определения горизонтального давления Р на стенки натурного сооружения.

Используя найденные значения А,, В., С и Р, из выражения (1) находят искомое оптимальное значение угла в для натурного сооружения, , учитьгоая выражение (3).

Пример 2. Нахождение оптимального значения для марки бетона стенок силосного сооружения при заданных в примере 1 параметрах натуры.

Проводят те же действия, что и в примере 1.

Определяют скорости движения сыпучего в моделях по формуле

vVHT/iT , , (6)

где j 1,2,3 - номер скорости в моделях.

Для каждой модели измеряют величину прогиба их стенок при выпуске сьтучего и строят эпюры действительных радиальных перемещений (прогиба) W стенок

. (7)

Используя значения w и известные параметры моделей Н-, jp , К,, вычисляют численные значения коэффициентов А., В , С- (вычисления производят на БЭСМ-4).

Подставляя значения А., В., С. в выражения для универсальной функции, имеющей вид

W Н (A.,. ( (в/ B,F,.в ix(Цc,,F,c,). (ь)

где Yf. - число Фруда, получают значение разрешающей универсальной функции W.

,С помощью выражения (8) находят искомое оптимальное значение марки бетона при условии, что материал, улсженный в конструкцию, будет исползован полностью. Численные расчеты показьгоают, что с изменением жесткости стенки натурного сооружения в выржении (8) изменение деформации от давления сьтучего по высоте силосного сооружения носит локальный характер. Это позволяет сделать вывод об учете локального влияния изменения жесткости на деформацию (прогибы) стенок силосов.

При назначении марки бетона силосы по высоте необходимо разбить на две зоны. Для нижней половины сиS 11108856

лоса марку бетона следует приниматьПредлагаемьп способ позволяет

такой, как рекомендуют существую-определить оптимальные параметры

щие нормы, а для верхней - маркунаучно обоснованно, уменьшить матебетона необходимо уменьшить и взятьриалоемкость конструкций, эффективна

ближайшую промежуточную марку. Это5 использовать конструкции силосных

позволяет не только эффективно ис-сооружения при эксплуатации, повыпользовать конструкцию при эксплуата-сить их Надежность и долговечции, но и экономить цемент.HOCTbj получать наибольшее колиАналогичным путем могут быть по-чество сведений о работе констлучены оптимальные значения и для Орукций при минимальных затраДругих параметров силосных сооружений.тах.

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ СИЛОСОВ путем их моделирования, отличающийся тем, что, с целью получения оптимальных па.раметров силосов, осуществляют моделирование по крайней мере трех сило сов, в каждой модели изменяют один i из параметров, характеризующий класс явлений в силосе, определяют закономерность изменения искомых величин от действия давления сыпучего, причем искомые параметры силоса опреде ляют из следующего соотношения ,(.,V.M() 2 В К,,.