Бункерные устройства - Зенков Р.Л., Гриневчи Г.П., Исаев В.С.

Author: Зенков Р.Л. Гриневчи Г.П. Исаев В.С.
Tags: детали машин передачи (механические) подъемно-транспортное оборудование крепежные средства смазка машиностроение бункерные устройства
Year: 1977
Similar
Проектирование редукторов точных приборов
Грузоподъемные и транспортные устройства
Расчеты крановых механизмов и их деталей Т.1
Комментарий к правилам устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов
Text
                    Р.Л.Зенкоб. Г. ПТринебич. В.С.Исаев
БУНКЕРНЫЕ
УСТРОЙСТВА
Р. Л» Зенков» Г. П. Гриневич, В.С.Исаев
БУНКЕРНЫЕ
УСТРОЙСТВА
Москва
«МАШИНОСТРОЕНИЕ»
1977
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
а' — размер типичного куска (частицы), мм;
f — коэффициент внутреннего трения;
— коэффициент внешнего трения;
7 — объемный вес, Н/м3 (7 = Ywg);
7М — объемная масса, кг/м’-, т/м’-;
о — давление на стенки бункера, Па;
т0 — начальное сопротивление сдвигу, Па;
<р — угол внутреннего трения;
фх — угол внешнего трения
ПРЕДИСЛОВИЕ
Комплексная механизация и автоматизация производственных
процессов, осуществляемая в промышленности, строительстве,
сельском хозяйстве и на транспорте, предусматривает применение
машин и устройств, среди которых важное место занимают бун-
керы, силосы и силосы-резервуары.
В решениях XXV съезда КПСС предусматривается последова-
тельное осуществление перехода от создания и внедрения отдель-
ных машин и технологических процессов к разработке, произ-
водству и массовому применению высокоэффективных систем
машин, оборудования, приборов и технологических процессов,
обеспечивающих механизацию и автоматизацию всех процессов
производства и, особенно, вспомогательных, транспортных и
складских операций; улучшение качества выпускаемых машин,
оборудования и приборов, повышение их технического уровня,
производительности и надежности. Создание законченных систем
машин и приборов позволит комплексно механизировать и автома-
тизировать весь технологический цикл — от поступления сырья
до отгрузки готовой продукции.
Бункеры, силосы и специальные силосы-резервуары являются
основными хранилищами сыпучих грузов. Их широко применяют
в производственных технологических процессах и поточно-транс-
портных системах перемещения в виде приемных, перегрузочных,
аккумулирующих, промежуточных и погрузочных устройств.
В связи с решением о развитии бестарных насыпных грузов
в специальном подвижном составе с гравитационной или пневма-
тической загрузкой и разгрузкой-значительно повысилась роль
бункерных и силосных устройств.
При бестарных перевозках и хранении насыпных грузов снижа-
ется в 3—5 раз стоимость перевозки одной тонны груза, умень-
шается в 3—4 раза стоимость погрузочно-разгрузочных работ,
обеспечивается комплексная механизация и автоматизация этих
работ, сокращаются в 5—10 раз потери груза, уменьшается в 2 раза
и более стоимость сооружения хранилищ и потребность в площади
для их строительства, ликвидируются расходы на тару, расфа-
совку и упаковку груза.
Надежность и эффективность комплекса машин, оборудования,
бункерных и силосных устройств зависит от их параметров и ре-
жима эксплуатации.
Глава I
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ МЕХАНИКИ
НАСЫПНЫХ ГРУЗОВ
СВОЙСТВА НАСЫПНЫХ ГРУЗОВ
Гранулометрический состав (кусковатость) насыпного груза
характеризует количественное распределение частиц (кусков)
по крупности. Крупность определяется наибольшими линейными
размерами частиц груза (рис. 1). Для определения гранулометри-
ческого состава из массы насыпного груза берут пробу в разных
частях штабеля. Чтобы состав пробы соответствовал усредненному
составу груза, вычерпнутые порции перемешивают и сокращают
до требуемого объема пробы.
Вычерпывают порции груза со дна ямок глубиной 0,5 м, выры-
тых на свободной поверхности насыпного груза и расположенных
с шагом, равным 2 м, по всей поверхности штабеля вдоль и по-
перек его. Масса вычерпываемых порций зависит от крупности
типичных кусков (частиц) груза и растет с увеличением крупности:
для мелкофракционных грузов масса пробы равна 1, для мелко-
кусковых 2, для среднекусковых 3—4 и для крупнокуско-
вых 5 кг.
Такие же по размеру порции берут из потока движущегося
груза, причем входное отверстие приемного сосуда должно пол-
ностью охватывать поперечное сечение потока.
Отобранные порции насыпного груза перемешивают способом
кольцевания, названным так потому, что вначале все порции укла-
дывают в виде широкого кольца на горизонтальный помост.
Затем двое рабочих перебрасывают порции груза в центр кольца,
образуя общую коническую кучу (при большом объеме порций
эта работа может выполняться одноковшовым погрузчиком).
Груз из конической кучи снова раздвигают и формируют в виде
первоначального кольца. Процесс повторяется не менее 3 раз.
Сокращают пробу квартованием или вычерпыванием. При
квартовании коническую кучу делят доской на четыре сектора:
два противоположных сектора удаляют, а два оставшихся соеди-
няют в общую комическую кучу. Процесс повторяется до тех
пор, пока не будет достигнут требуемый объем пробы.
Способ вычерпывания применяют при взятии пробы мелко-
фракционных материалов. Он заключается в следующем: отоб-
ранную пробу распределяют ровным слоем по горизонтальному
настилу и с помощью рейки на поверхность слоя наносят квадрат-
5
ную сетку. Из каждого квад-
рата берут небольшую порцию
груза по всей толщине слоя, и
из этих порций составляют про-
бу. Если объем пробы велик,
то процесс вычерпывания пов-
торяют.
Рис. 1. Размеры частицы насыпного груза Грану ЛОМетрИЧвСКИИ СОСТЭВ
взятой пробы определяют мето-
дом просеивания насыпного груза через ряд сит с постепенно уве-
личивающимися отверстиями. Часть пробы, прошедшая через сито,
называется выходом снизу, а часть, оставшаяся на сите, — вы-
ходом сверху. По данным ситового анализа строят график, характе-
ризующий состав насыпного груза по крупности кусков. На рис. 2
показана сплошная кривая гранулометрического состава насып-
ного груза с размерами максимальных кусков (атах) — 100 мм
и минимальных (amln) — 10 мм.
Буквой А отмечена группа наибольших кусков, т. е. часть про-
бы с кусками от 0,8 атах до атах. Если масса этой группы меньше
10% массы всей пробы (это имеет место в рассматриваемом при-
мере), то за размер типичных кусков а' из группы наибольших
принимают а’ = 0,8а; если же масса группы наибольших кусков
равна или больше 10% массы пробы, то за размер типичных ку-
сков а' принимают а' = атах.
Штриховая кривая на графике характеризует гранулометри-
ческий состав сортированного груза (ашах/ат1п = 100/40 = 2,5).
Размер среднего куска сортированного груза £yax + amln ,
Влажность насыпного груза определяется просушиванием при
температуре +105° С с периодическим взвешиванием пробы.
Просушивание продолжается до тех пор, пока не наступит посто-
янство массы.
Влажность w находят по формуле
м»
где М j, М 2 — масса порции до просушивания и после просуши-
вания.
Влага, удаляемая при просушивании, состоит из внутренней,
впитываемой частицами насыпного груза из окружающей атмос-
феры (гигроскопическая влага), и внешней, покрывающей частицы
насыпного груза в виде пленок (пленочная или молекулярная
влага) и заполняющей поры между частицами (гравитационная,
или свободная, влага).
Грузы воздушно-сухие (естественной влажности) не содержат
внешней влаги. Сырые грузы содержат пленочную влагу, а мок-
рые — гравитационную (свободную).
6
Сыпучесть грузов характе-
ризуется зависимостями пре-
дельных касательных напряже-
ний от давления в толще насып-
ного груза. График предельных
касательных напряжений (рис. 3)
строят по результатам испыта-
ний насыпных грузов на трибо-
метре, схема которого показана
на рис. 4.
Желоб 1 и рамку 2 запол-
няют насыпным грузом; порцию
материала, лежащую в рамке 2,
прижимают к материалу в же-
лобе 1 прижимными пластина-
нистые)
Рис. 2. 1^афик
гранулометрического сое
става
Выход снизу, 8 7»
от массы пробы
ми 3. Рамка катками 5 опирается
на направляющие 6. Она соединена с грузовой чашкой 4 шнуром,
перекинутым через отклоняющий блок. На грузовую чашку
ставят гири. Под их тяжестью рамка движется, и происходит
срез материала.
Напряжения а и т, необходимые для построения графика
(см. рис. 3), вычисляют по формулам
Рис. 3. График предельных касательных напряжений
Рис. 4. Схема трибометра
7
где G — суммарный вес прижимных пластин и материала в под-
вижной рамке; Т — сила сдвига (см. рис. 4); F — площадь среза;
Тр — сопротивление подвижной рамки.
По опытным значениям о и т строят прямую предельных каса-
тельных напряжений ас (см. рис. 3, а). Эта прямая в общем случае
пересекает ось координат выше точки О, что характеризует связ-
ность груза. Отрезок Оа определяет начальное сопротивление
сдвигу т0. У хброшосыпучих грузов т0 = 0 (см. рис. 3, б). Угол
<р называется углом внутреннего трения, а тангенс этого угла —
коэффициентом внутреннего трения f (tg <р = f).
Угол внутреннего сдвига <ро образован линией Ос с осью
абсцисс; тангенс этого угла называется коэффициентом внутрен-
него сдвига fa и определяется по формуле
/a = tg q>a = f+
(2)
Сыпучие материалы, у которых прямая предельных касатель-
ных напряжений проходит через начало координат О (см. рис. 3, б),
называют идеально сыпучими телами, а соответствующие насып-
ные грузы легко- или хорошосыпучими. Для идеально сыпучих
тел коэффициент внутреннего сдвига равен коэффициенту внутрен-
него трения, т. е. fa = f, что непосредственно вытекает из урав-
нения (2), если в него подставить т0 = 0.
Для хорошосыпучих грузов угол внутреннего трения <р равен
углу естественного откоса а0 (рис. 5, а), который может быть опре-
делен способом, показанным на рис. 5, б. Цилиндр 1 ставят на
плоскость 2 и наполняют насыпным грузом доверху. Затем ци-
линдр медленно поднимают, при этом находящийся в нем груз
вытекает и располагается под углом естественного откоса а0.
Угол естественного откоса связных /Грузов больше, чем угол
внутреннего трения, и зависит от способа формирования откоса:
при насыпании сверху образуется угол насыпания — аи (рис. 6),
а при обрушении — угол обрушения — аоб. Величины этих углов
определяют по формулам 
(3)
(4)
где h — высота откоса; Аь— основание треугольного штабеля.
Рис. 5. Угол естественного откоса
8
К углу внутреннего сдвига близок по величине эффективный
угол трения 6Э [1 ]. Для его построения через точку С линии О'Ь
предельных касательных напряжений связного насыпного груза
проводят круг Мора (рис. 7). Касательная, проведенная из начала
координат О к этому кругу, образует с осью абсцисс искомый
угол 6Э. Из рисунка видно, что этот угол по величине близок к углу
внутреннего сдвига <р0.
Эффективный угол трения находят по формуле
о	01 — О2
Sin Оа =	,
э <h + <T2
где Oj и оз — главные напряжения.
Сыпучесть груза характеризуется коэффициентом подвижно-
сти /и', который равен отношению главных напряжений ст2 и ах
(см. рис. 7), величины которых находят построением круга Мора,
касающимся линии предельных напряжений О'с, т. е. т' = о2/а1г
Коэффициент подвижности идеально сыпучего тела определяют
по формуле
т	у
1	1 + sin <р ’
где <р — угол внутреннего трения.
Для легкосыпучих грузов коэффициент подвижности может
быть приближенно найден по формуле
mL = 0,18//.	(6)
Коэффициент подвижности связных грузов зависит от началь-
ного сопротивления сдвигу т0 и определяется по формуле
,	тп ( 1	\
т ==/п<~7^Д1~'/7г‘/’	(7)
где mt — коэффициент подвижности идеально сыпучего тела,
имеющего тот же коэффициент внутреннего трения Д что и рас-
сматриваемый связный груз; ох — наибольшее главное напряже-
ние в рассматриваемой точке.
(5)
9
Рис. 8. Приборы для определения максимальной высоты свободно стоящей
стенки (а) и ширины сводообразующей щели (б)
Начальное сопротивление сдвигу т0 может быть найдено с по-
мощью приборов, определяющих максимальную высоту свободно
стоящей вертикальной стенки и максимальный размер сводо-
образующего отверстия (рис. 8).
Такой прибор состоит из сосуда 1 с откидной стенкой 2. В начале
опыта эта стенка находится в вертикальном положении; сосуд
наполняют насыпным грузом так, чтобы поверхность груза была
горизонтальной. Затем откидную стенку отклоняют в направлении
стрелки (рис. 8, а). Если груз не осыпается и сохраняет верти-
кальный откос, то опыт повторяют при увеличенной высоте на-
сыпи до тех пор, пока не будет найдена максимальная высота й0,
при превышении которой груз начинает обрушаться.
Начальное .сопротивление сдвигу определяется по формуле
т0 = уЛ0/4.
Прибор для определения наибольшей ширины сводообразую-
щей щели (рис. 8, б) состоит из высокого сосуда 1 с отверстием
в днище шириной Ь, перекрываемым задвижкой 2. В начале опыта
задвижка закрыта, и сосуд заполняют насыпным грузом; затем
задвижку перемещают, образуя щель. После того как небольшая
партия груза, находящегося непосредственно над щелью, вытечет
из сосуда, над щелью образуется свод. Задвижку открывают по-
степенно до тех пор, пока не будет достигнута ширина щели, обес-
печивающая свободное вытекание груза без образования устой-
чивых сводов. Начальное сопротивление сдвигу определяют по
формуле
. Ьасу
°	3,2 (6 + <гс) ’
где ас, b — ширина и длина наибольшей сводообразующей щели.
Величина начального сопротивления сдвигу т0 у одного и того
же насыпного груза может быть различна и зависит от его уплот-
ненности и влажности.
При перевозке насыпных грузов в контейнерах они уплотня-
ются и начальное сопротивление сдвигу повышается, особенно
сильно (в 3—4 раза) повышается начальное сопротивление сдвигу
Ю
у пылевидных грузов (апатитовый и нефелитовый концентраты,
фтористый алюминий и т. п.) при ускорениях колебаний, близких
к критическим.
Начальное сопротивление сдвигу растет также при повышении
пленочной влажности мелкофракционных грузов, особенно при
верхнем пределе пленочной влажности, когда начальное сопро-
тивление влажного груза во много раз больше чем начальное
сопротивление того же груза в сухом состоянии. Например, апа-
титовый концентрат при влажности 1,5% имеет т0 = 500 Па,
а в сухом состоянии т0 = 5 Па.
Хорошосыпучие грузы, содержащие мелкие фракции и имею-
щие в сухом состоянии т0 = 0, приобретают при увлажнении
начальное сопротивление сдвигу т0 = 150-=-400 Па и более.
Если груз не содержит мелких фракций (пылевидных и порошко-
образных), то увлажнение не вызывает повышения связности.
Объемной массой насыпного груза называется масса вещества,
содержащегося в единице объема, занимаемого этим грузом.
Различают объемную массу при свободной насыпке груза и уплот-
ненного насыпного груза. При свободной насыпке объемную массу
определяют с помощью мерного сосуда 1 (рис. 9) со штырем,
вокруг которого может поворачиваться рамка 3. Высота сосуда
равна двум его внутренним диаметрам, а высота рамки — х/3
высоты сосуда. При определении объемной массы кусковых
грузов диаметр сосуда должен не менее чем в 10 раз превышать
размер типичных кусков груза. Поворотную раму устанавливают
так, чтобы ее стенки являлись продолжением стенок сосуда;
затем в сосуд насыпают груз до верха рамки, которая, поворачи-
ваясь вокруг штыря, срезает излишек насыпного груза. Остав-
шийся в сосуде материал взвешивают и определяют объемную
массу по формуле
где М г — масса груза в сосуде, кг; V1 — объем сосуда, м3.
Для определения объемной массы динамически уплотненного
насыпного груза на вибрационный стол устанавливают мерный
сосуд, заполненный грузом до верха рамки 3 (см. рис. 9). При
включении вибрационного стола уровень насып-
ного груза в рамке постепенно понижается.
В рамку добавляют насыпной груз до тех пор,
пока понижение уровня не прекратится. Затем
вибрационный стол выключают и поворотом
рамки 3 срезают излишек груза. Дальше дейст-
вуют так же, как и при определении объемной
массы при свободной насыпке.
Отношение объемной массы динамически
уплотненного груза ум у к объемной массе при Рис. 9. мерный еосуд
11
свободной насыпке ум. 0 называется коэффициентом уплотнения
Лу Тм. у/Ум. о-
Плотностью насыпного груза называется средняя плотность
(удельная масса) его твердых частиц. Для определения плотности
взвешивают порцию насыпного груза и смешивают ее с определен-
ным объемом жидкости, смачивающей, но не растворяющей груз.
Затем находят объем полученной суспензии. Плотность опреде-
ляют по формуле
где Л4гр — масса порции груза, кг; Ус — объем суспензии, м3;
Уж — объем жидкости, м3.
Внешнее трение. Сопротивление насыпных грузов перемещению
относительно поверхности твердых тел, вызываемое силой трения,
характеризуется коэффициентом внешнего трения /х, который
определяют с помощью трибометра (см. рис. 4). На поверхность ab
кладут полосу из испытываемого твердого материала (сталь,
дерево и т. п.), затем над этой полосой ставят рамку 2 и заполняют
исследуемым насыпным грузом. Дальнейшие испытания прово-
дятся так же, как и при определении сил внутреннего трения.
Коэффициент внешнего трения находят по формуле
f _Т-ТР
11-----G
При ориентировочных расчетах бункеров можно пользоваться
следующим приближенным соотношением:
ЛС:АД:АР:/^15:16:17:2О„
где fie fm, fip — коэффициенты трения насыпного груза соответ-
ственно по стали, дереву, резине; f — коэффициент внутреннего
трения насыпного груза, к которому приближенно приравнивается
коэффициент трения по бетону.
Коэффициент внешнего трения в относительном движении
меньше, чем коэффициент трения покоя, на 10—30%.
По нормали ФРГ DIN 1055 угол трения насыпного груза о стен-
ки силоса является функцией угла внутреннего трения <р, размера
частиц а' и режима работы силоса. Угол внешнего трения <рг =
= е'ц>; значения коэффициента е' приведены ниже:
Размер частиц груза а', мм .... а' «г 0,06 0,06 С а' 0,2 а' 0,2
Значения коэффициента е':
при загрузке............. 1	1,11—1,78а'	0,75
» разгрузке............ 1	1,17—2,85а'	0,6
Липкость. Влажные мелкофракционные грузы прилипают
к стенкам бункеров в результате молекулярного взаимодействия
пленок жидкости, покрывающей частицы насыпного груза, с ма-
териалом стенок сосуда. Некоторые сухие грузы также обладают
свойством липкости (мел липнет к дереву, тальк и сера — к стали).
12
Коррозийность. Влажные насыпные грузы (зола, песок),
а также некоторые сухие грузы, химически взаимодействующие
с материалом стенок бункеров (селитра аммиачная, солод, соль
поваренная и т. п.), вызывающие коррозию стенок бункеров,
называют коррозийными.
Абразивность. Насыпные грузы, истирающие стенки спускных
лотков и бункеров, рабочие органы затворов и питателей называют
абразивными. К ним относятся апатитовый концентрат, боксит,
бура, зола, кокс, окиси алюминия и кремния, руда, формовоч-
ная земля, цемент и др. Умеренно абразивными являются камен-
ный уголь, зерно. Неабразивные грузы (чистый картофель) могут
приобрести свойства абразивности при загрязнении песком и
другими абразивными примесями.
Хрупкость. К хрупким относятся насыпные грузы, частицы
которых легко подвергаются разрушению (дроблению) в процессе
перемещения, погрузки и выгрузки. Хрупкими грузами являются
кокс, антрацит, семенное зерно и т. п.
Самовозгораемость — свойство некоторых насыпных грузов
загораться под действием тепла, выделяющегося при протекании
в них химических процессов. К самовозгорающимся грузам от-
носятся влажные уголь, опилки, стружки и щепки древесные,
карбид кальция, сера, промасленные металлические опилки и т. п.
Взрывоопасность. Кроме собственно взрывчатых веществ
(порох и т. п.) к взрывоопасным относятся грузы, выделяющие
пыль, способную взрываться (крахмал, мука, опилки древесные,
зерно, уголь и т. п.), а также грузы, образующие взрывчатые
смеси с другими материалами (селитра, бертолетова соль).
Гигроскопичность. Грузы, склонные впитывать атмосферную
влагу (соль поваренная, селитра аммиачная, опилки сухие дре-
весные, сульфат натрия технический, суперфосфат и др.), носят
название гигроскопических.
Ядовитость. Кроме ядовитых грузов (свинцовые белила,
мышьяковистокислый калий, соли мышьяка и порошкообразный
мышьяк, фтористый натрий, семена клещевины и др.), к вредным
для здоровья рабочих, обслуживающих бункерные устройства,
относятся пылящие грузы, способные вызывать заболевания глаз,
органов дыхания и нервной системы (известь хлорная, криолит
пылевидный, цемент и т. п.).
КЛАССИФИКАЦИЯ НАСЫПНЫХ ГРУЗОВ
Насыпные грузы классифицируются по гранулометрическому
составу (размеру кусков), объемной массе, сыпучести и влажности.
По соотношению между размерами кусков насыпные грузы
делятся на рядовые и сортированные. К рядовым грузам относятся
такие, у которых размер .наибольшего куска превышает размер
наименьшего куска более чем в 2,5 раза. Если отношение указан-
ных размеров равно или меньше 2,5, то грузы относятся к катего-
рии сортированных.
13
По крупности кусков (частиц) насыпные грузы делятся на
особо крупнокусковые (размер типичного куска а' > 400 мм),
крупнокусковые (160 < а' <400 мм), среднекусковые (60 < а' <
< 160 мм), мелкокусковые (10 < а' <60 мм), крупнозернистые
(2 < а' < Ю мм), мелкозернистые (0,5 < а' < 2 мм), порошко-
образные (0,05 < а' < 0,5 мм) и пылевидные (а' < 0,05 мм).
Зернистые, порошкообразные и пылевидные грузы носят наз-
вание мелкофракционных.
По объемной массе ум насыпные грузы делятся на легкие
(?м <0,6 т/м3), средние (0,6 < ум < 1,1 т/м3), тяжелые (1,1 <
< ум < 2 т/м3) и весьма тяжелые (ум > 2 т/м3).
Йо свойству сыпучести грузы делятся на хороиюсыпучие и
плохосыпучие, или связные.
Связные грузы, т. е. имеющие внутренние связи между части-
цами, образуют вертикальный откос ограниченной высоты. Хоро-
шосыпучие грузы вертикального откоса не образуют. К хорошо-
сыпучим грузам относится сухой песок, а к связным — влажный
разрыхленный глинистый грунт.
По степени увлажнения насыпные грузы делятся на влажные
(мокрые, сырые), естественной влажности (воздушно-сухие),
сухие.
СЛЕЖИВАЕМОСТЬ, СМЕРЗАЕМОСТЬ И СВОДООБРАЗОВАНИЕ
Грузы, теряющие подвижность частиц при длительном хране-
нии, называются слеживающимися, например глина, известь, фло-
тационный колчедан, порошкообразные окиси цинка и кремния,
сода, снег, цемент и т. п.
При повышенной влажности особенно склонны к слеживанию
сахарный песок, каменная соль. Хранение в течение нескольких
суток связных грузов вызывает увеличение начального сопротив-
ления сдвигу в 5—8 раз; хорошосыпучие грузы (сухой песок),
не имеющие начального сопротивления сдвигу в обычном состоя-
нии, при долгом хранении приобретают начальное сопротивление
сдвигу порядка 150—200 Па.
При отрицательной температуре окружающей среды хранение
влажных гузов сопровождается смерзанием. Смерзаются бокситы,
глина, гравий, загрязненный глиной; разрыхленный грунт, руда,
коксовая мелочь, песок, серный колчедан, уголь, шлак, концент-
раты, флюсы. Смерзание усложняет погрузку и выгрузку грузов.
При перевозке черной и цветной руды, угля, бокситов и сер-
ного колчедана для предотвращения смерзания рекомендуется
применять негашеную известь, поваренную соль, древесные
опилки, солому, камыш, отходы сена, торфяную мелочь. Известь
и соль надо рассыпать ровным слоем по полу вагона, а затем
пересыпать ими отдельные слои груза через каждые полметра
высоты. Применяемые для послойной пересыпки груза опилки,
сечка соломы и камыш должны быть сухими. Чтобы пользоваться
этими средствами, грузоотправители должны иметь сушилки,
14
Рис. 10. Сводообразование кусковых грузов (а) и связных грузов (б)
а также склады указанных профилактических средств с пятиднев-
ным запасом. На местах выгрузки применяют вибраторы, пневма-
тические молотки, сверла, паровые пики и бурорыхлительные
машины. Для предупреждения смерзания грузы предварительно
промораживают или просушивают. Промораживание произво-
дится на открытых площадках при температуре —5° С и ниже
до тех пор, пока они не превратятся в легко отделяющиеся один
от другого куски или частицы. Этот способ требует затраты сил
на перелопачивание.
Слежавшиеся и смерзшиеся грузы, образуя монолит, закупори-
вают отверстие бункеров, препятствуя их опорожнению.
Закупорка отверстий бункеров может произойти в результате
сводообразования кусковых (рис. 10, а) или связных грузов
(рис. 10, б).
Когда высота сводов становится соизмеримой с глубиной бун-
кера, возникает явление трубообразования (рис. 11). Над отверс-
тием истечения образуется полая труба, и дальнейшее движение
груза прекращается. Трубообразование возможно, когда высота
трубы h меньше, чем высота свободно стоящей вертикальной
стенки h„.
Для устранения сводообразования хорошосыпучих грузов по-
перечный размер выпускного отверстия Д>(3-г6)а', причем
меньшие значения принимают для рядовых грузов, а большие —
для сортированных (см. рис. 10). Опасность сводообразования
увеличивается, если Ata' < 4,35 -г5,9.
Для устранения сводообразования связных насыпных грузов
гидравлический радиус выпускного отверстия бункера должен
превышать гидравлический радиус наибольшего сводообразующего
отверстия 7?св, который можно опреде-
лить по формуле
D _	То(1 + sin ф)
лсв —	у	,
где т0 — начальное сопротивление сдви-
гу; у — объемный вес груза; <р — угол
Рис. 11. Трубообразование
внутреннего трения.
15
ИСТЕЧЕНИЕ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ ИЗ ЕМКОСТЕЙ
Истечение сыпучих материалов из бункеров бывает нормальное,
сплошное и гидравлическое. При нормальном истечении частицы
находятся в движении лишь в зоне столба материала, расположен-
ного над выпускным отверстием бункера (рис. 12, а). Свободная
поверхность сыпучего тела представляет собой воронку, вдоль
стенок которой частицы груза перемещаются в центральную зону.
Насыпной груз, расположенный около стенок бункера, образует
застойные зоны. Частицы груза в застойных зонах неподвижны
до тех пор, пока воронка, образовавшаяся на поверхности груза,
не достигнет нижней части бункера.
Минимальный диаметр вертикального канала dn, по которому
движутся вниз частицы насыпного груза, в соответствии с исследо-
ваниями А. Л. Степанова, может быть определен по формуле
d ____ т„(2-|- Sing) _
п т
Угол наклона к горизонтали конуса воронки осыпи прибли-
зительно равен углу естественного откоса материала; вокруг
центрального канала материал находится в неподвижном состо-
янии.
Нормальное истечение происходит в большинстве стационар-
ных бункеров, имеющих вблизи выпускного отверстия наклон
стенок к горизонтали в пределах 45—55°.
При сплошном истечении все частицы груза в бункере нахо-
дятся одновременно в движении (рис. 12, б). Свободная поверх-
ность сыпучего тела в бункере не имеет четко выраженной во-
ронки; все точки этой поверхности опускаются одновременно,
причем скорость опускания отдельных частиц носит стохастиче-
ский характер. При сплошной форме истечения в бункере отсут-
ствуют застойные зоны, что позволяет выравнивать поток насып-
ного груза, поступающего в бункер неравномерно.
Такая форма истечения имеет место при пропуске насыпных
грузов через бункер, стенки которого имеют очень большой угол
наклона к горизонтали (а =- 70-г-80°). В заполненных бункерах
со сплошной формой истечения при открытии выпускного отвер-
стия вначале появляется нормальная форма истечения, затем зона
движущихся частиц груза расширяется (рис. 13), образуя так
называемый объем обрушения. Когда границы объема обрушения
достигнут стенок бункера, возникает сплошная форма истечения.
 Гидравлическое истечение происходит при выпуске из бункера
сильно аэрированного насыпного груза; насыщении насыпного
груза влагой, придающей грузу вид суспензии, а также при интен-
сивных вибрациях насыпного груза, когда максимальные уско-
рения превосходят некоторое критическое значение, соответствую-
щее нарушению постоянства бокового давления груза на стенки
бункера.
16
обрушения
Гидравлическое истечение может иметь место при любом на-
клоне стенок бункера к горизонтали, вплоть до нулевого (горизон-
тальное днище).
При сплошном истечении скорость груза на выходе из отвер-
стия практически не зависит от высоты столба груза в бункере,
а при гидравлическом скорость груза тем больше, чем выше столб
насыпного груза в бункере. Эта разница объясняется тем, что
при сплошном истечении происходит чередование микропроцессов
образования и разрушения динамических сводов из частиц мате-
риала над выпускным отверстием, а при гидравлическом истече-
нии материал вытекает из отверстия как жидкость, без образования
динамических сводов.
Скорость при сплошном истечении зависит от размера выпуск-
ного отверстия, а при гидравлическом — от высоты слоя материала
над отверстием.
При проектировании бункеров необходимо учитывать возмож-
ные недостатки процесса разгрузки:
прекращение истечения материала вследствие образования
стабильных сводов из частиц груза над выпускным отверстием;
неравномерное истечение из-за образования нестабильных
сводов;
выбросы материала при неравномерном истечении.
При правильном проектировании бункера и выпускного уст-
ройства можно избежать этих недостатков.
Если свойства материала в процессе хранения изменяются,
например при изменяющейся влажности, параметры бункера
следует определять для наихудшего случая. В бункерах с нормаль-
ным истечением материал, загруженный в последнюю очередь,
вытекает первым, а попавший на дно бункера вытекает лишь
перед тем, как бункер полностью опорожнится. В пассивных
зонах может происходить окисление, спекание или другие про-
цессы, ухудшающие качество материала. При нормальном исте-
чении, особенно пылевидных материалов, может произойти выб-
рос материала. При этом большая масса падает по центральному
каналу на выпускной агрегат. Бункер с нормальным истечением
2 Р. Л. Зенков и др.	17
целесообразно применять только для кусковых, химически ста-
бильных материалов.
В бункерах сплошного истечения весь материал находится
в движении. В этих бункерах материал, загруженный вначале,
выходит первым, не происходит образования каналов; это благо-
приятно для хранения спекающихся и склонных к загниванию
продуктов. Пылевидные материалы в бункерах сплошного истече-
ния деаэрируются, что препятствует образованию сбросов. В пра-
вильно сконструированном бункере сплошного истечения при
выпуске происходит перемешивание материала. Выпускную во-
ронку такого бункера можно использовать как смеситель.
Определить вид истечения можно с помощью графика, показан-
ного на рис. 14 (0В — половина угла выпускной воронки; (pt —
угол трения между материалом и стенкой бункера).
Влага оказывает сильное влияние на текучесть насыпных гру-
зов. Наиболее труднотекучими являются материалы, которые
содержат воды 70—90% от их максимальной влагоемкости.
В настоящее время для кусковых плохосыпучих материалов
применяют выпускные гиперболические воронки, которые позво-
ляют предотвратить сводообразование и повышают пропускную.
способность.
Сужающаяся воронка характеризуется коэффициентом суже-
ния с = (F — F')/F. где F и F' — площади двух соседних сече-
ний (рис. 15, а). В обычных выпускных воронках угол наклона
стенок постоянен. Недостаток таких воронок — резкое воз-
растание внизу коэффициента сужения.
В гиперболических выпускных воронках (рис. 15, б) достига-
ется постоянное значение коэффициента сужения, что уменьшает
сопротивление стенок. Кроме того, вертикальное давление по-
стоянно уменьшается с увеличением глубины у и стремится к не-
которому постоянному значению, которое не так высоко, чтобы
вызвать уплотнение материала. Гиперболические выпускные во-
ронки предназначены для выпуска плохосыпучих материалов:
материал, который первым загру-
Рис. 15. Коническая (а) и гиперболиа
цеская (б) воронки
Рис. 14. График для определения
вида истечения
18
воронок не образуется пассивных зон; они пригодны для складиро-
вания формовочных смесей, пищевых продуктов, каменного угля.
Изготавливать гйперболические воронки рекомендуется из
стальных листов или делать их железобетонными.
Скорость истечения. Средняя скорость v вертикального исте-
чения насыпного груза из выпускного отверстия бункера при
гидравлической форме потока определяется по формуле
v^M/lhg,	(8)
где % — коэффициент истечения; h — высота столба сыпучего
материала; g—ускорение свободного падения.
Величина коэффициента истечения для различных насыпных
грузов колеблется в пределах 0,2—0,65, причем более высокие
значения имеют место для сухих, сортированных, зернистых,
хорошосыпучих материалов (например, песок речной высушен-
ный), а малые значения — для влажных, рядовых, кусковых,
плохосыпучих (связных) материалов.
Скорость истечения v насыпных грузов при нормальной форме
истечения зависит от диаметра выпускного отверстия. Критический
гидравлический радиус отверстия истечения находят по формуле
При гидравлическом радиусе 7?в отверстия истечения RB >
> 7?кр; скорость истечения
=	2g(l,6£B-^-);	(10)
при 7?в < 7?кр	________________
y = %|/2g(2,17?B---(И)
Для отверстий произвольной формы 7?в = <o/L, где о — пло-
щадь отверстия истечения; L — периметр отверстия истечения.
Значения <о и L опреде-
ляют с учетом размеров
типичного куска груза а'
(рис. 16).
2*
19
(13)
(14)
Для круглого или квадратного отверстия
(12)
где D — диаметр круглого или сторона квадратного отверстий.
Для прямоугольного или овального отверстия
р _ (А— а') (В—а')
в 2(А+В — 2а') ’
где А и В — ширина и длина отверстия.
Для  щелевого отверстия
= (Л — а')/2,
где А — ширина щели.
Размер типичного куска а' находят по формулам, приведенным
на стр. 6. Эти формулы действительны для насыпных грузов,
содержащих куски различных размеров и формы. Если насыпной
груз состоит из частиц одинакового размера и одной формы (на-
„пример, картечь, шарики из каучука и т. п.), то в формулах (12)—
(14) следует принимать а' = kd (d — диаметр частицы или диа-
метр шара, равного по объему частице, k — эмпирический коэф-
фициент, колеблющийся в пределах 1,25—1,7).
Если вид процесса истечения неизвестен, то следует опреде-
лить скорости для нормального и гидравлического видов истечения
и взять из полученных значений то, которое обеспечивает боль-
шую надежность расчета.
Скорость истечения при боковой разгрузке t»a (рис. 17) нахо-
дят по формуле
ue = yslna,	(15)
где v — скорость, определяемая по формулам (8), (10); a — угол
наклона к горизонтали выпускного лотка.
Глава II
ТИПЫ БУНКЕРНЫХ УСТРОЙСТВ.
РАСЧЕТ ДАВЛЕНИЯ НА СТЕНКИ И ДНО.
ГЕОМЕТРИЯ БУНКЕРОВ
КЛАССИФИКАЦИЯ И ОПИСАНИЕ БУНКЕРНЫХ УСТРОЙСТВ
Бункерные устройства, рассматриваемые в данной книге, при-
меняют в установках трех типов: аккумулирующих, уравнитель-
ных и технологических. Аккумулирующие установки служат
для хранения насыпных грузов и снабжены устройствами для за-
грузки и разгрузки емкостей, весоизмерительными устройствами
и др. Уравнительные установки являются промежуточными ем-
костями для насыпных грузов, обеспечивающими стабильную
работу транспортной системы при неравномерной работе ее от-
дельных звеньев или при сочетании в одной линии непрерывного
и периодического транспорта.
Технологические установки служат для временного хранения
сыпучих промежуточных продуктов производства (например,
отстойные емкости для формовочной земли, охлаждающие
емкости и т. п.).
Бункерные устройства состоят из собственно бункеров (сило-
сов), загрузочных и разгрузочных устройств, побудителей исте-
чения плохосыпучих материалов, затворов, питателей, приборов
автоматизации и контроля,
Для автоматизации управления бункерными устройствами
устанавливают датчики уровня сыпучего материала в бункере.
Большинство элементов бункерных устройств унифицированы;
одни и те же элементы в различных сочетаниях можно применять
в установках различного типа и назначения.
В качестве загрузочных бункерных устройств применяют транс-
портирующие машины непрерывного и периодического действия.
Из машин непрерывного действия для загрузки бункеров исполь-
зуют ковшовые элеваторы, а также конвейеры: ленточные, пластин-
чатые, с погруженными скребками. Из машин периодического
действия в бункерных установках используют скиповые подъем-
ники, краны и одноковшовые погрузчики.
Для загрузки и разгрузки бункерных устройств применяют
также различные спуски.
Существуют закрытые и открытые сверху бункеры. Открытые
бункеры (рис. 18, д, е) дешевле закрытых, но их применяют лишь
для грузов, не боящихся воздействия атмосферных осадков и не
выделяющих пыли, вредной для здоровья обслуживающего пер-
Рис. 18. Закрытые (а—г) и открытые (д, е) бункеры
сонала. В. закрытых бункерах с конической крышей отсутствуют
пустые зоны при заполнении (рис. 18, г). В бункерах же с плоскими
перекрытиями всегда имеются пустые зоны, особенно при боковом
расположении загрузочного отверстия (рис. 18, а—в). Пустые
зоны не только уменьшают объем бункера, но и представляют
опасность при скоплении в них взрывоопасных газов и пыли.
По форме бункера можно разделить на прямоугольные, круг-
лые и корытообразные.
Прямоугольные бункеры, имеющие форму пирамиды или обе-
лиска, называют пирамидальными или обелисковыми.
Прямоугольные бункеры с вертикальными стенками показаны
на рис. 19. По форме днища такие бункеры делятся на двух-
(в), трех- (б), четырехскатные (а, г) и многоскатные (д). Различают,
кроме того, пирамидальную и обелисковую формы днищ (рис. 20, а,
б). У пирамидального днища все ребра пересекаются в одной точке
(О на рис. 20, а), а у обелискового — попарно в четырех точках
(0х-04).
Рис. 19. Прямоугольные бункеры
22
У пирамидальных открытых бункеров верхнее загрузочное
и нижнее разгрузочное отверстия геометрически подобны; у обе-
лисковых бункеров этого подобия нет.. Углы наклона стенок
пирамидальных бункеров могут быть все различными, однако
должно соблюдаться условие (см. рис. 20, а)
ctg + ctg а3 _ Аь_
ctg а2 ctg а4 £ь '
У пирамидальных бункеров, квадратных в плане, углы на-
клона всех стенок одинаковы, а у прямоугольных неквадратных
пирамидальных бункеров соседние стенки имеют различные углы
наклона. Все стёнки обелисковых неквадратных бункеров реко-
мендуется делать с одинаковыми углами наклона. На рис. 19, б
изображен бункер с односторонним выпуском, а на рис. 19, в —
с угловым выпуском. Бункеры с односторонним выпуском бы-
вают с горизонтальным разгрузочным отверстием (рис. 19, б) и
с отверстием в вертикальной стенке (рис. 21). Прямоугольные
бункеры с трубами (рис. 22) позволяют уменьшить размер выпуск-
ного отверстия для кусковых грузов и устранить возникновение
застойных зон в нижней части бункера.
Материал поступает в трубу через вертикальную щель шириной
S. При размере типичного куска груза а' = 100 мм S —400 мм,
при а' = 400 мм S = 1100 мм и при а’ = 800 мм S = 1500 мм.
Диаметр цилиндрической трубы на-
ходят по формуле d = S -)-1,5а'
(d — диаметр трубы, мм).
Разгрузочные трубы могут быть
применены и в прямоугольных
бункерах с центральным выпуском
(рис. 23)
Круглые бункеры делятся на кони-
ческие и цилиндроконические. Раз-
новидности конических бункеров по-
казаны на рис. 24. Форма бункера,
23
Рис. 21. Бункер с вертикальным
отверстием
Рис. 22. Прямоугольные бункеры с цилиндрической (а) и конической (б)
трубами
показанная на рис. 24, г, используется при проектировании пере-
сыпных воронок в цепи конвейеров.
Цилиндроконические бункеры труднее, чем прямоугольные,
вписываются в объем зданий при размещении их в ряд. Однако
конические и цилиндроконические бункеры проще в изготовлении
и легче за счет применения бескаркасной конструкции. Отсутствие
внутренних двугранных углов в конических бункерах способствует
более быстрой выгрузке материала.
При очень крутых стенках в нижней части (порядка 70° к гори-
зонтали и более, рис. 25, а) в цилиндроконическом бункере проис-
ходит гидравлическое истечение. Для лучшего использования
производственного помещения рекомендуется круглые бункеры
с вертикальными стенками снабжать прямоугольным выпускным
отверстием (рис. 25, б, в), а воронки выполнять в виде комбинации
плоскостей и конических поверхностей.
Для устранения слеживания насыпных грузов применяют
цилиндрические бункеры с центральными или боковыми трубами
(рис. 26, а, б). Насыпной груз поступает в разгрузочную воронку
через вертикальные щели в четырех спускных трубах 1 по всей
W от
ff) ff)	'&)
трубой
Рис. 24. Конические бункеры:
а — в виде круглого конуса; б, в, г — в виде эллип-
тического конуса
24
Рис. 25. Круглые бункеры
высоте бункера и смешивается в воронке с грузом, поступающим
через боковые щели 2 (рис. 26, а). При этом обеспечивается хоро-
шее перемешивание груза и отсутствие застойных зон в нижней
части бункера.
Бункер (рис. 26, б) снабжен двумя воронками — верхней 1
и нижней 2. Материал из центральной части бункера выходит
через верхнюю воронку, имеющую тот же размер выпускного
отверстия, что и нижняя. Материал, расположенный у стенок
бункера, спускается по трубам 3, в которые поступает через верти-
кальные щели, и смешивается в нижней воронке с материалом из
центральной части бункера.
Корытообразные бункеры по форме поперечного сечения можно
разделить на призматические и пирамидальные. Для обеспечения
полного освобождения призматического бункера от груза в нем
предусматривают промежуточные скаты 1, расположенные между
выпускными отверстиями 2 (рис. 27).
В бункерах без промежуточных
скатов часть груза остается в виде
призматических штабелей, лежащих
на днище между выпускными отвер-
стиями.
6)
а)
Рис. 26. Круглые бункеры с трубами
Рис. 27. Бункер с промежуточными скатами
25
Рис. 28. Щелевые бункеры:
а, б — колосниковые с гравитационным опорожнением; в, г — ступенчатые с гра-
витационным опорожнением; д, е — одноконвейерные с механическим опорожне-
нием; ж — двухконвейерные с механическим опорожнением; и — асимметричные
Если насыпной груз относится к категории слеживающихся,
то штабеля со временем превращаются в монолитную массу;
отдельные куски груза выступают над кромками выпускных от-
верстий, препятствуя свободному вытеканию груза. Это приводит
к сводообразованию, поэтому в призматических бункерах без
промежуточных скатов рекомендуется хранить только исслежи-
вающиеся грузы; в этом случае штабели, образующиеся между
выпускными отверстиями при опорожнении бункера, разбиваются
кусками падающего груза при последующей загрузке бункера и,
перемешиваясь с вновь поступающим грузом, попадают в разгру-
зочные отверстия.
На рис. 28 показаны щелевые корытообразные бункеры с раз-
грузочным отверстием в виде длинной щели.
Щелевые бункеры по форме делятся на симметричные и асим-
метричные. Кусковые рядовые грузы в асимметричных бункерах
менее подвержены сводообразованию, поскольку крупные куски
груза, ускоренно двигаясь вдоль крутой стенки бункера, разру-
шают образующиеся своды.
Кроме щелевых бункеров с наклонными стенками применяют
также щелевые бункеры с вертикальными стенками. Для устране-
ния заторов груза в углах сочленения вертикальных стенок с вы-
пускным корытом стенки корыта выполняют по дуге окружности
с радиусом, равным ширине бункера.
Щелевые бункеры с гравитационным опорожнением (продоль-
ные гравитационные бункеры) не имеют специальных разгрузоч-
ных устройств; груз из этих бункеров поступает непосредственно
на полотно расположенных внизу пластинчатых конвейеров.
26
Рис. 29. Бункеры с неподвижными (а) и поворотными (б) колосниками
Колосниковые щелевые бункеры с гравитационным опорожне-
нием предназначены для хранения несмерзающихся и исслежива-
ющихся хорошосыпучих материалов. Применяют бункеры с не-
подвижными и поворотными колосниками (рис. 29, а, б). Бункер
с неподвижными колосниками состоит из корыта 1 трапецеидаль-
ного сечения, имеющего в днище щелевое разгрузочное отверстие,
перегороженное поперечными колосниками 2, расположенными
наклонно и воспринимающими давление столба груза над выпуск-
ным отверстием. Такое устройство позволяет разгрузить пластин-
чатый конвейер 3, находящийся под щелевым отверстием.
Поворотные колосники бункера объединены в секции (па
рис. 29, б каждая секция содержит по три колосника). Каждый
колосник может поворачиваться вокруг оси с помощью рычагов,
связанных тягами. В секции имеется общая рукоять. При верти-
кальном положении рукояти колосники перекрывают выпускные
отверстия. При повороте ее на некоторый угол колосники соответ-
ствующей секции поворачиваются на тот же угол и производят
выпуск груза на данном участке бункера.
Как показывает опыт, из щелевого бункера колосникового
типа вначале на конвейер поступает насыпной груз, расположен-
ный в задней части бункера, а груз, расположенный в передней
части, попадает на конвейер в последнюю очередь (рис. 30). Если
в процессе эксплуатации бункеры опорожняются не полностью,
то это приводит к слеживанию груза в передней части бункера.
Щелевые бункеры ступенчатого типа позволяют устранить этот
недостаток. При движении конвейера в направлении стрелки на
полотно 1 периодически поступают порции груза 2 (рис. 31, а).
Этим обеспечивается равно-
мерный отбор груза по длине
бункера. Груз спускается в
разгрузочную ступенчатую
щель по наклонным листам 3.
Поперечное сечение щелевого
ступенчатого бункера пока-
зано на рис. 31, б.
Ступенчатые щелевые бун-
керы бывают односторонними
27
Рис. 31. Схема работы (а) и поперечное сечение ступенчатого бункера (б)
(рис. 31) и двусторонними (рис. 32). У двусторонних бункеров сту-
пени расположены с обеих сторон выпускной щели. Эти бункеры
требуют применения конвейеров с двухбортовым настилом, в то
время как у односторонних ступенчатых бункеров может быть
использован одпобортовой настил. Если увеличивать количество
ступеней двустороннего бункера и уменьшать их длину, то полу-
чим бункер с расширяющейся щелью (рис. 32, в).
Такой бункер обеспечивает равномерную выгрузку материала
по всей длине бункера. По этому же принципу для бункеров мел-
кой руды созданы выпускные корыта равномерного истечения
(выпускные отверстия щелевидной формы переменного сечения,
под отверстиями расположены питатели). На рис. 33 показан бун-
кер с щелевыми отверстиями. Для рассмотренных щелевых бун-
керов с гравитационной разгрузкой применяют пластинчатые
конвейеры с бортовым настилом, которые сложнее и дороже лен-
точных конвейеров.
Если желательно использовать в бункерной установке обыч-
ные ленточные конвейеры, то применяются щелевые бункеры
с механической разгрузкой (рис. 34). Под разгрузочной щелью
Рис. 32. Щелевой двусторонний бункер (а, б) и бункер с расширяющейся
щелью (в)
28
Рис. 34. Щелевой бункер
с механической разгрузкой
Рис. 33. Бункер со щелевыми отвер-
стиями
бункера 1 расположен приемный стол 2, вдоль которого (перпенди-
кулярно к плоскости чертежа) перемещается выгружатель 3,
сбрасывающий груз на ленту конвейера 4.
МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БУНКЕРОВ
Бункеры изготовляют из металла, железобетона, дерева и
комбинированных материалов.
Металлические бункеры обладают сравнительно небольшой
массой, их опоры занимают мало места; изготовляют их на заводах
индустриальными методами с последующей сборкой стандартных
частей на месте установки. Эти бункеры достаточно долговечны
при хранении сухих грузов, эксплуатация их дешевле других
бункеров.
Однако металлические бункеры подвержены коррозии при
хранении влажных грузов. Коррозия не только ускоряет износ
бункера, но и увеличивает коэффициент трения насыпного груза
о стенки, что может затруднить разгрузку бункера.
Железобетонные бункеры пригодны для хранения сухих и
влажных материалов. Эти бункеры долговечны, но, как правило,
дороже и тяжелее металлических. Железобетонные бункеры
малопригодны для хранения горячих материалов, так как бетон
дает трещины вследствие термических деформаций.
По конструкции железобетонные бункеры делятся на моно-
литные, сборные и смешанной конструкции. Монолитные бункеры
возводят в общей опалубке и применяют преимущественно на
железобетонных эстакадах и в железобетонных зданиях.
Сборные железобетонные бункеры состоят из отдельных желе-
зобетонных плит, соединенных сваркой. Бункеры смешанной
конструкции состоят из стальных каркасов, покрытых внутри
железобетонными плитами.
Деревянные бункеры сравнительно недолговечны (например,
срок службы их на погрузке угля составляет восемь-десять лет)
и требуют частого ремонта.
29
Комбинированные бункеры представляют собой сочетание от-
дельных конструкций, изготовленных из различных материалов.
Например, железобетонный корпус бункера соединяют с метал-
лическим днищем, каменный или кирпичный корпус с металличе-
ской армировкой сочленяют со сборным железобетонным днищем.
Деревянные бункеры для уменьшения износа часто выстилают
внутри стальными листами.
В последнее время бункеры изготовляют из специальных мате-
риалов. Например, фирма Вейт бразерс (Англия) выпустила поли-
этиленовый транспортный бункер модели «Балкбин» емкостью
0,7 м3, который крепится к стальной раме. Заполняют бункер
через люк диаметром 457 мм, а разгружают через выпускное от-
верстие диаметром 203 мм и самосворачивающийся рукав. Гладкая
внутренняя поверхность бункера и коническое днище способствуют
хорошему истечению материала.
Конструкция рамы бункера позволяет транспортировать его
вилочным погрузчиком на поддоне или с захватом сверху; допу-
скается штабелирование бункера в три яруса.
Для устранения сводообразования стенки бункеров футеруют
плитами из высокомолекулярного полиэтилена, выпускаемого
фирмой Манпесман (ФРГ) при низком давлении. Исследования
показали, что с увеличением относительной молекулярной массы
значительно улучшаются износостойкость полиэтилена, жаро-
прочность и стойкость к коррозии. Высокая износостойкость,
низкий коэффициент трения, хорошая ударная и изгибная проч-
ность, а также водоотталкивающие свойства позволяют исполь-
зовать этот материал для футеровки бункеров и желобов.
Для футеровки стандартные листы размерами 2000x1000 мм
и толщиной 6—10 мм сваривают в полосы длиной до 20 м. Эта
операция позволяет сократить число стыковых швов, выполняе-
мых в бункере. При монтаже полиэтиленовые полосы должны
перекрывать одна другую в направлении движения материала
на 40—50 мм. Для бункеров сложных форм полиэтилен подвергают
холодной гибке, чтобы придать ему желаемую форму. Свойства его
при этом не изменяются. Небольшие бункеры футеруют целиком,
в больших же достаточно футеровать наклонные поверхности.
Фирма Смит (США) выпускает стальные бункеры «Пермаглас»
для сыпучих материалов с остекленными внутренней и наружной
поверхностями и механическими донными разгрузчиками.
ДАВЛЕНИЕ НАСЫПНЫХ ГРУЗОВ НА СТЕНКИ БУНКЕРОВ
Наибольшее давление на стенки бункеров оказывают насып-
ные грузы, близкие по свойствам к жидкости. Например, сильно
аэрированные насыпные грузы, грузы, содержащие большое коли-
чество влаги и имеющие характер суспензии, а также грузы,
находящиеся в состоянии таких интенсивных вибраций, что на-
рушается постоянство давления на стенки. В таких случаях дав-
30
ваше па стенки бункеров определяют по
формуле
а = Яупд,
|де пя-~ 1 + (jig)— коэффициент дина-
мичности; /— максимальное ускорение
вертикальных вибраций; g — ускорение
свободного падения.
Ускорение вертикальных вибраций бун-
керных устройств обычно не превышает
<> м/с2. Это значение и следует считать
расчетным, если точное значение верти-
кальных вибраций неизвестно.
Давление сыпучих грузов на стенки бун-
керов зависит от сил внутреннего трения
Рис. 35. Давление на верти»
кальные стенки бункера
и сцепления частиц груза. При расчете
давления сыпучих грузов на стенки бункеров исходят из сле-
дующих предпосылок:
сыпучий груз состоит из частиц столь малых, что размерами
их ио сравнению с размерами бункера можно пренебречь и рас-
< магривать сыпучий груз как сплошную среду;
между частицами груза могут существовать силы трения, мак-
счмальное значение которых пропорционально нормальному дав-
лению;
между частицами груза могут возникнуть силы сцепления,
не зависящие от нормального давления.
Давление хорошосыпучих грузов на вертикальные стенки
бункеров о (рис. 35) определяют по формуле
о = n^Khy,
(16)
где К — коэффициент бокового давления; е — коэффициент за-
висания, учитывающий трение насыпного груза о стенки бункера.
Коэффициент бокового давления К зависит от глубины бункера
(у глубоких бункеров высота вертикальных стенок превышает
ширину бункера). Для неглубоких бункеров коэффициент бокового
давления принимают равным коэффициенту подвижности и нахо-
дят по формулам (5) или (6). Для глубоких бункеров коэффициент
пикового давления определяют по следующим уточненным фор-
мулам:
для круглых и квадратных бункеров
1+2/8 + К1-Нг (f + Yf2-fl) ’
о де / (, /' — коэффициент трения насыпного груза о стенки бункера
и внутреннего трения);
для щелевых бункеров
1 + 2/2 + 0,67 К1 + Г- (2f + Kf2 - fl)
31
Рис. 36. Зависимость коэффициента
зависания е от х
Коэффициент зависания е вычис-
ляют по формуле
где е = 2,718 — основание натураль-
ных логарифмов; н = {KhfJ/p (здесь
ft — коэффициент трения груза о стен-
ки бункера; р — гидравлический
радиус горизонтального сечения бун-
кера).
Для прямоугольных бункеров
______АьВь
2(X6 + Bft) ’
где Аь и Вь — ширина и длина бункера (рис. 35).
Для круглого и квадратного отверстия р = Ль/4. Значения 8
приведены на рис. 36. Для неглубоких бункеров 8=1. Давление
на вертикальные стенки неглубоких бункеров хорошосыпучих
грузов определяют по формуле
а = «дК/iy.	(18)
Коэффициент динамичности для транспортных бункеров пд =
= 1,6, для неглубоких бункеров с вибраторами пд = 1,34-1,5.
Если груз падает в неглубокий бункер с большой высоты (напри-
мер, при загрузке грейфером), то пд = 1,1 4-1,4. Если фундаменты
неглубоких бункеров подвергаются сотрясениям (например, при
расположении их вблизи копров и т. п.), то «д = 1,14-1,2.
При проектировании глубоких бункеров коэффициент дина-
мичности можно приближенно вычислить по формуле
Пд^Ко+Ki^,	_ (19)
где Аь— ширина бункера; h > Аь—высота стенок бункера.
Значения коэффициентов и в зависимости от формы
(горизонтальное сечение) и материала бункера приведены ниже:
Ка Кг
Бункер прямоугольный:
железобетонный .................................. 0,05	0,15
стальной..................................... 0,7	0,3
Бункер круглый:
железобетонный, каменный, деревянный .... 0,7	0,3
стальной.....................................0,6	0,4
Стенки верхней части силоса (h sg Аь) рассчитывают при при-
веденных выше значениях пд, так же, как и стенки с высотой
h > Аь, если значения пд, полученные по формуле (19), меньше
чем для неглубоких бункеров.
32
Рис. 37. Нагрузка бункера с «шап-
кой»
Рис. 38. Давление на наклонные стенки
При определении давления на вертикальные стенки бункера
в нижней части [см. формулу (18)] расчетную величину h находят
по-разному для открытых и закрытых сверху бункеров. Открытый
бункер может быть загружен с «шапкой» (рис. 37); в этом случае
расчетная высота h будет больше, чем высота стенок hcx. При за-
грузке круглого бункера в центральной точке «шапка» имеет
вид конуса, и высота h определяется по формуле
h = hCT Abf/6,	(20)
где f — коэффициент внутреннего трения.
Эта формула может быть использована и при расчете квадрат-
ных в плане бункеров.
При загрузке щелевого бункера по центральной линии (напри-
мер, с помощью передвижной сбрасывающей тележки ленточного
конвейера) расчетную высоту h определяют по формуле
Л = /iCT -|- Abf!i.	(21)
Давление хорошосыпучих грузов на наклонные стенки не-
глубоких бункеров можно вычислить по формуле
о = Пд/iy (cos2 а + т{ sin2 а), (22)
где а — угол наклона стенок к гори-
зонтали (рис. 38).
Давление связных грузов на верти-
кальные стенки бункеров меньше, чем
давление хорошосыпучих грузов при
одинаковых глубинах засыпки, объем-
ной массе, коэффициентах внутреннего
। рения и динамичности (рис. 39), по-
лому при небольших значениях т0
||н>рмулы, прийеденные для расчета
давления на стенки бункеров хорошо-
• ынучих грузов, могут быть исполь-
3 I*. Л. Зенков и др.
Рис. 39. Боковые давления &с и
&х для связных и хорошосыпучих
грузов
33
зованы и для расчета давления связных грузов с некоторым
дополнительным запасом прочности стенок.
При больших значениях начального сопротивления сдвигу
уточненное значение давления на вертикальные стенки
	о = ПдвК (h — h0)y,	(23)
где h0 — высота	вертикальной свободностоящей стенки;
или	h2E.L L+sin.y °	7	cos ф	v ' °	V
Коэффициент значении	зависания e определяют по формуле (17) при К (Л-МЛ р
Коэффициенты динамичности пд и бокового давления К на-
ходят так же, как и при расчете бункеров для хорошосыпучих
грузов.
При загрузке бункеров с «шапкой» (см. рис. 37) приведенную
высоту Лпр для плохосыпучих грузов вычисляют при конической
свободной поверхности по формуле
^='+4(4+
При крышеобразной свободной поверхности (щелевые бункеры^
h —h-т- &ь(— -4- 1/"	I
лпр Л + 4 (2 + У 4 + Ам г
Давление на наклонные стенки неглубоких бункеров, содер-
жащих плохосыпучие грузы, определяют по формуле
о = пду [h cos2 а + (h — h0) sin2 а ].	(25)
Если высота столба насыпного груза h меньше, чем максималь-
ная высота вертикального откоса h0, то давление связных грузов
на наклонные стенки неглубоких бункеров
а = плу!г cos2 а.	(26)
ДАВЛЕНИЕ НАСЫПНЫХ ГРУЗОВ НА ДНО БУНКЕРОВ
Давление на дно бункеров насыпных грузов, по свойствам
близких к жидкостям (аэрированные, избыточно увлажненные
грузы), находят по формуле (18). По этой формуле определяют
давление насыпных грузов на дно неглубоких бункеров, находя-
щихся в состоянии интенсивных вибраций, максимальные уско-
рения которых превышают критическое значение:
,	1 ““ м,
/КР	а . 2 ’
1 + т1
34
где g — ускорение свободного падения; mz — коэффициент
подвижности идеально сыпучего тела [см. формулу (7)).
Давление на дно неглубоких бункеров определяют по форму-
лам (25), (26). Давление грузов на наклонные стенки днища глу-
боких бункеров
о = пду [е (h — h0) (cos2 а + Л sjn2 а) + h0 cos2 а].	(27)
Коэффициент К определяют так же, как для хорошосыпучих
грузов; коэффициент зависания е находят по максимальному
гидравлическому радиусу днища. По формуле (27) можно опреде-
лить и давление грузов на горизонтальные днища глубоких бун-
керов при а = 0. Кроме того, формула (27) пригодна также и для
расчета бункеров для хорошосыпучих грузов, если h0 — 0.
ГЕОМЕТРИЯ БУНКЕРОВ
Прямоугольные бункеры
Геометрический объем. Объем внутренней полости бункера
под плоскостью, проходящей через его верхние кромки, называ-
ется геометрическим объемом.
Геометрический объем пирамидального бункера находят по
формуле
У = А1ЛВ + ЛА4-(Л + Л6)(В4-В>)],	(28)
где Н — высота бункера; А, В — размеры выпускного отверстия;
Аь, Вь— размеры верхних кромок бункера (рис. 40).
У квадратного бункера А = В и Аь = Вь, тогда
У= А(Д2 + л| + ЛЛй).	(29)
Объем комбинированных бункеров по схеме рис. 20, а—г
равен
V = НМ + %. {АВ + АЬВЬ + (Л + Аь) (В + Вь)],	(30)
где Нв — высота параллелепипеда (рис. 40, б); НИ — высота
пирамидальной части.
Вместимость бункера. При хранении грузов, обладающих
свойствами жидкости (например, жидкий бетон), вместимость
бункера равна геометрическому объему бункера, вычисляемому
по приведенным выше формулам. Фактическая вместимость бун-
кера для насыпных грузов зависит не только от его геометриче-
ской формы и размеров, а также от угла естественного откоса
а„ (рис. 40, в), образующегося при насыпании материала в бун-
кер. С достаточной точностью фактическая вместимость бункера
может быть определена следующим образом.
3*	35
Рис. 40. Схема прямоугольных бункеров:
а» г — пирамидального; б — комбинированного; в — закрытого; д — с гиперболической
воронкой
Находим наибольшую высоту откоса (рис. 40, в) по формуле
(31)
W 1тах — наибольшее расстояние вершины конуса от стенок
бункера; f — угол внутреннего трения насыпного груза; т0 —
начальное сопротивление насыпного груза сдвигу; у —объемный
вес насыпного груза.
Вычисляем объем насыпного груза, лежащего выше линии cd
(рис. 40, в), по приближенной формуле
V^-^-hmiXAbBb,	(32)
где Аь, Вь — размеры горизонтального сечения бункера на уров-
не cd.
Определяем геометрический объем части бункера, расположен-
ной ниже линии cd, и складываем с объемом, вычисленным по
формуле (32). Емкость бункера, изображенного на рис. 40, в,
меньше его геометрического объема. Вместимостть бункеров при
36
загрузке с «шапкой» (см. рис. 37), а также полубункеров (см.
рис. 18) всегда больше их геометрического объема.
Площадь боковой грани пирамидального бункера (см. рис. 40, а,
грани 1—2—3—4)
s = яч7? = (В2+У > -	(33)
где а — угол наклона стенки 1—2—3—4 к горизонту.
Угол наклона ребра к горизонту (см. рис. 40, а, г, ребро 3—4)
Ч® +	К ctg® а + ctga а1 '
где а, ах — углы наклона к горизонту смежных стенок, пересече-
нием которых является рассматриваемое ребро.
Допустимое значение угла наклона ребра 0ДОП = <рх + (5 ч-
Ю)°,
где фх — Угол трения груза о стенки.
Если а = ах, то
tg0 = -^-~0,71tga.	(35)
Длину наклонного ребра вычисляем по формуле (см. рис. 40, а,
г, ребро 3—4)
+ f +	(36)
где 0—угол наклона ребра к горизонту [см. формулу (35)1.
Двугранный угол пересечения наклонных стенок (угол раз-
малковки, см. рис. 40, г)
ф = 180° - р.	(37)
Угол р находим из уравнения
cos р = cos a cos ах.	(38)
В этом уравнении а иах — углы наклона к горизонту смежных
пересекающихся граней.
Если а = ах, то cos р = cos2 а.
В данном случае зависимость угла ф от а
С05-у=-уЛ.	(39)
Бункеры с гиперболическими воронками
Бункер с гиперболической воронкой показан на рис. 40,5.
Профиль гиперболической части II определяем из уравнения
где dx — размер бункера в сечении 1.
37
В этом уравнении неизвестны две постоянные: di и с, которые
можно найти при дифференцировании уравнения (40):
|L=tg₽ = -4-_£__,	(41)
где 0 — текущий угол наклона стенки к оси бункера.
При у' = hz х' = d2/2 = (dx/2) -с/(с + 2,5); при у' = 0 tg 0 =
= tg (90° — а) = dt/2c.
Решая полученную систему при заданных d2, Л2, (рис. 40, д)
и 01, находим значения и с.
Далее можно вычислить значения d0 и Ло:
d0 = dt + 2hx tg 0,	(42)
Ло = d§,
где d0 — размер бункера в сечении О; А 0 — площадь этого се-
чения бункера.
Объем гиперболической части II (рис. 40, д) определяем из
уравнения
dVH = Л (у')<,
где Л (у') — текущее значение площади сечения бункера;
Л (/) = 4/а.	(43)
После интегрирования получим
где Лх — площадь сечения 1.
Объем пирамидальной части I (рис. 40, д)
(Ло + Д1 + /та).	(45)
о
Общий объем бункера
Vo = Vp + V„.
Круглые бункеры
Геометрический объем конического бункера (рис. 41)
V=M(D2 + DBD + D2)	(46)
или
У = ’^.(рз_рз),	(47)
2/тс
где Н — высота бункера; D, DB — диаметры нижнего и верхнего
оснований усеченного конуса; а — угол наклона образующей
к горизонту.
38
Формула (46) справедлива для бункеров с круглыми (рис. 41, а)
и эллиптическими конусами (рис. 41, б). При подсчете объема
бункеров с эллиптическими конусами по формуле (47) следует
вместо tga подставлять среднюю величину (рис. 41, б):
tg «ср “ d^d ~ -?таХ 2~аП11П ’	(48)
Объем цилиндроконического бункера (рис. 41, в)
V = -«jL Нв + (DI + DBD + Da). (49)
Если задано отношение высоты цилиндрической части бункера
к ее диаметру:
*' = %•	(50)
то геометрический объем цилиндроконического бункера может
быть вычислен по формуле
V = ^[D3B(tga + 6/<') + <*3tgal.	(51)
Геометрический
(рис. 41, е)
объем цилиндросферического
бункера
(52)
Формула (52) позволяет получить достаточно точный резуль-
тат при обычно встречающемся на практике соотношении DB: D >
> 4.
39
Для более точного определения объема цилиндросферического
бункера пользуются формулой
у = яДвЯв + лЯн	^2 ,	(53)
где	______
He=^D?~D\	(54)
Фактическая вместимость круглого бункера для грузов, обла-
дающих свойствами жидкости, равна его геометрическому объему;
вместимость открытых бункеров и полубункеров для насыпных
грузов больше, а для закрытых бункеров меньше их геометриче-
ского объема.
Вместимость открытых круглых бункеров наибольшая при
центральной загрузке (рис. 41, д). В этих случаях высоту шапки
можно найти по формулам (31) и (32), если вместо /тах подставить
£>в/2. Тогда расчетная формула примет вид
<55>
где Уз — геометрический объем бункера, определяемый по фор-
мулам (46) и (47).
Объем закрытых бункеров можно приближенно определить
так же, как и объем закрытых прямоугольных бункеров.
1.	Вычисляем наибольшую высоту откоса /imax (рис. 41, е) по
формуле (31). Если свободная поверхность откоса’насыпного груза
пересекает наклонную стенку (рис. 41, е), то /тах и hmax вычисляют
путем попыток.
2.	Объем насыпного груза, лежащий выше линии cd (рис. 41, е),
можно приближенно определить по формуле
у = Лпах>	(56)
1Z
где Dh — диаметр бункера на уровне cd.
3.	Определив геометрический объем части бункера, лежащей
ниже линии cd, складываем его с объемом, вычисленным по фор-
муле (56).
Боковую поверхность конического бункера определяют по фор-
мулам
S = ^(DB + D\,	(57)
S = ^4-~£>2’’ >	(58)
L — длина образующей усеченного конуса (рис. 41, а), вы-
числяемая по формуле
L = ^-
sm а
(59)
40
Боковая
(рис. 41, в)
Боковая
(рис. 41, г)
поверхность цилиндроконического бункера
s = n [db (яв+‘-^) + -0£].	(60)
поверхность цилиндросферического бункер а
8 = я[ръН + Dl + D*).	(61)
Размеры боковой поверхности конического бункера в форме пра-
вильного усеченного конуса (рис. 41, ж):
г = 6- D  ; гв =	; у' = 360° cos а.
2 cos а в 2 cos а '
(62)
Углы наклона к горизонту образующих конуса круглых бункеров
несколько меньше, чем углы стенок прямоугольных бункеров,
поскольку у круглых бункеров отсутствуют двугранные углы,
в которых при выпуске может задерживаться насыпной груз.
Наименьшие углы наклона образующих конуса к горизонту а
(см. рис. 41, а) должны превышать наибольший угол трения на-
сыпного груза о стенки бункера <рх примерно на 3°.
Если наибольший угол трения <рг неизвестен, то угол наклона
образующей а для легкосыпучих грузов находят по следующей
формуле:
а = <р + (5 -f- 10)°,	(63)
где <р — угол внутреннего трения насыпного груза. Для легко-
сыпучих грузов угол ф приблизительно равен углу естествен-
ного откоса а0. По формуле (63) можно также рассчитать наклон
образующей металлических бункеров для влажных материалов,
когда коррозия стенок бункера приводит к резкому повышению
угла трения насыпного груза о стенки бункера.
На практике углы наклона стенок бункеров к горизонтали
в зависимости от груза обычно принимают:
Известняк дробленый, кокс .........................40—45
Уголь крупный сортированный........................45—48
Песок сухой .......................................45—50
Земля формовочная, концентраты, уголь мелкий, отходы
литейных цехов....................................50—55
Земля горелая .....................................50—60
Смеси формовочные..................................65—70
При проектировании круглых бункеров со смещенными от
центра отверстиями ,(см. рис. 41,6) угол наклона образующей
к горизонту является переменной величиной. Приведенные выше
рекомендации по выбору угла наклона стенок относятся к наи-
41
меньшему углу наклона aniln. Выбрав amln, можно определить ашах
по формуле
ctg «шах =	- ctg amln.	(64)
Размеры Hlt DB и D даны на рис. 41, б.
Углы наклона amln и атах связаны с величиной горизонталь-
ного смещения центра выпускного отверстия относительно центра
верхнего основания конуса е' (рис. 41, б) зависимостями
.	_ 2HDB . .	_ 2HDB	,fi-.
*°amin (DB —D)(DB4-2e') ’ Tga™x— (DB—D) (DB — 2e') '
Эти зависимости могут быть использованы Для определения
допустимого смещения отверстия е' при заданном угле на-
клона amln.
Корытообразные бункеры
Геометрический объем бункеров простейшей формы определя-
ется по следующим формулам:
для треугольного бункера (рис. 42, а)
у  (At>-{- A)hl„ .
для параболического бункера (рис. 42, в)
V = О,625ЯАь/о;	-	(67)
для двускатного бункера (рис. 42, г)
<68)
Объемы комбинированных бункеров, состоящих из призм
с различным сечением, вычисляют как сумму объемов отдельных
элементов.
Для определения геометрического объема призматических
бункеров с промежуточными скатами бункер делят на две части
горизонтальной плоскостью, проходящей через вершины скатов
(плоскость ed на рис. 42, д). Объем верхней части abcdef вычисляют
по приведенным выше формулам, причем расстояние ed приравни-
вают размеру нижнего основания трапецеидального бункера
(Д на рис. 42, б).
Объем нижней части бункера .edgh вычисляют как сумму
объемов отдельных отсеков по формуле (28). Если отсек имеет
форму клина (рис. 42, б), то объем каждого отсека находят по
формуле
У = -^(Д + 2/с),	(69)
где hc — высота промежуточных скатов; Дс — длина горизон-
тального ребра ската; 1С — расстояние между центрами сосед-
них выпускных отверстий.
42
Рис. 42. Схемы призматических бункеров
Наибольшая вместимость открытых бункеров характеризу-
ется количеством насыпного груза, которое может быть помещено
в данный бункер при загрузке его с «шапкой» в виде треугольной
призмы на всю длину бункера (рис. 43, а). Наибольшую вмести-
мость бункера находят по формуле
2
Vmax = V2+	(70)
где V2 — геометрический объем бункера; ан — угол насыпания,
максимальное значение которого определяют по формуле (3).
При вычислении вместимости бункера следует принимать
значение угла ан на 10—15° меньше максимального значения,
полученного по формуле (3).
Фактическая вместимость призматического и параболического
бункера зависит от вида и расположения загрузочных устройств.
Виды загрузки. Различают точечную и линейную загрузку бун-
керов. Если насыпной груз подается в бункер в определенных
точках, например через отверстия в перекрытии бункера
(рис. 43, б), то происходит точечная загрузка. При подаче груза
в бункер вдоль линии, параллельной продольной оси бункера,
например при применении ленточного конвейера со сбрасываю-
щей тележкой (рис. 43, в), совершается линейная загрузка.
Теоретический расчет фактической вместимости бункера при
точечной загрузке представляет значительные трудности, так как
свободная поверхность насыпного груза при такой загрузке пред-
ставляет собой сочетание нескольких конических поверхностей.
Поэтому рассчитывают фактическую вместимость в этом случае
по следующей приближенной формуле:

^Ь^тах
3
(71)
43
и)
Рис. 43. Схемы параболических (а, г д), призматических (б, в), колосниковых (е) и ще-
левых (ж, з, и) корытообразных бункеров
где Vr — геометрический объем части бункера, расположенной
пиже линии cd, отстоящей на величину Атах от-загрузочных от-
верстий бункера (рис. 43, б); /гтах — наибольшая высота конусов,
образующих свободную поверхность насыпного груза.
I Величина hmx вычисляется по формуле (31). Под /тах в дан-
ном случае следует подразумевать половину расстояния между
вершинами соседних конусов (при наличии перекрытия /тах равно
половине расстояния между центрами соседних отверстий).
При линейной загрузке корытообразных бункеров фактиче-
скую вместимость вычисляют по формуле
V = Vr + Fl.,	(72)
где Vr — геометрический объем части бункера, расположенной
пиже плоскости ef (рис. 43, в); F — площадь сечения насыпного
груза, лежащего выше плоскости е/; I. — длина бункера.
Площадь F зависит от числа и расположения загрузочных
линий. Определим F для случая, изображенного на рис. 43, в.
Для этого найдем площади трапеции cdfe и треугольников eaq
и qbd. Для легкосыпучих грузов угол откоса ан считаем равным
углу внутреннего трения гр. Для связных грузов угол насыпания аи
вычисляют по формуле (3) при Аь = Дн —
Угол наклона к горизонту внутренних откосов aq и bq при-
нимаем равным углу наклона внешних откосов а„.
Площадь F находим по формуле
г _ Ah 4" I' и 1>л tg ан
Г —	2 П ~~	4
где I' — расстояние между рукавами сбрасывающей тележки
загрузочного конвейера; Ah — наибольшая ширина засыпки
(рис. 43, в).
Профиль параболического бункера рассчитывают как гибкую
нить, нагруженную собственным весом бункера и его содержи-
мого. Тогда уравнение профиля
где х/Ь — координаты точек профиля (рис. 43, г); h — высота
бункера; b — половина ширины бункера.
Радиус кривизны профиля бункера в нижней его части опре-
деляют по формуле
где Аь — ширина бункера (см. рис. 43, а).
Угол наклона к любой точке профиля параболического бункера
ах находят по формуле
. 3hx {. х \
tg ах — (J 2b J.
(75)
45
Угол наклона касательной в верхней точке профиля а рассчи-
тывают по формуле
* „ ЗЯ ЗЯ
*8“--2Г=Л’	<76>
где Аь — ширина бункера в верхней его части (см. рис. 42, в).
Общая площадь всех стенок параболического бункера склады-
вается из площади торцовых стенок FT и площади развертки пара-
болической поверхности бункера Fn.
Площадь одной торцовой стенки вычисляют по формуле
FT = 0,625М4,	(77)
а площадь параболической поверхности — по формуле
Fn = kM’,	(78)
размеры /0, h и Аь даны на рис. 43, в.
Значения коэффициента kB в зависимости от отношения h/Ab
приведены ниже:
Отношение высоты бункера
к ширине (h/Ab)	.... 0,333	0,375	0,437	0,5	0,6	0,667	0,75
Коэффициент пропорцио-
нальности kB....... 1,23	1,288	1,367	1,457	1,612	1,719	1,858
Поверхность всех стенок открытого параболического бункера
F = Ab (kBl0 + 0,625ft).	(79)
Ширина верхней части выпускного патрубка параболического
бункера. Для обеспечения беспрепятственного вытекания насып-
ного груза из параболического бункера необходимо, чтобы стенки
выпускного патрубка (рис. 43, д) были расположены по касатель-
ной к кривой профиля, а угол наклона ап касательной в точках
соединения патрубка с корпусом бункера был не меньше*допусти-
мого угла наклона стенок бункера.
Ширину патрубка АП в верхней его части можно определить
из уравнения (75). Если ах — ап, bАь/2 и х = А п/2, то, решая
это уравнение, получим
Л = а(1	(80)
Углы наклона стенок призматических бункеров без промежу-
точных скатов определяют также, как и углы наклона образую-
щих конуса (см. стр. 41).
При хранении влажных грузов, обладающих большой связ-
ностью, угол наклона стенок стальных бункеров должен быть
порядка 65—70°; применение более крутых углов наклона приво-
дит к неконструктивным решениям и может вызвать заклинивание
материала в зоне выпускного отверстия.
46
Углы наклона стенок призматических бункеров с промежуточ-
ными скатами определяются так же, как и углы наклона стенок
прямоугольных бункеров (см. стр. 37).
Угол наклона стенок параболического бункера в верхней точке
(см. рис. 42) должен на 10—20° превышать угол трения насыпного
груза о стенки бункера <рх. Угол наклона патрубка ап (см.
рис. 43, д) для параболических бункеров должен быть примерно
на 3—5° больше угла трения материала о стенки бункера <Pi_;
однако при этом в двугранных углах патрубка, имеющих угол
наклона к горизонту меньше чем ап, возможна задержка послед-
них порций вытекающего насыпного груза. Применительно к па-
раболическим бункерам без промежуточных скатов указанная
задержка не имеет существенного значения, поскольку в этих
бункерах всегда при опорожнении небольшое количество насып-
ного груза остается на дне в промежутках между выпускными
отверстиями.
Если же задержка насыпного груза в двугранных углах па-
трубка параболических бункеров недопустима, то угол наклона
стенок патрубка ап следует определять так же, как допустимый
угол наклона стенок пирамидальных бункеров.
Геометрический объем колосникового бункера находят по фор-
муле (рис. 43, е)
thbL + (4 -I-1) (bt -|- b) -I- lb] + Ibhtf, (81)
где h — высота бункера без колосниковой коробки; 1Х — длина
бункера; — наибольшая ширина бункера; I — длина выпуск-
ной щели; b — ширина выпускной щели; h.1 — высота колосни-
ковой коробки.
Для определения геометрического объема V-образного щелевого
бункера (рис. 43, ж) его площадь делят двумя вертикальными
пунктирными линиями на четыре части: I—IV; определив площади
отдельных частей FI( Fn, Fni, F1V, можно подсчитать геометри-
ческий объем бункера по формуле
+	+	(82)
где L — длина бункера.
Площади, входящие в эту формулу, находим по следующим
формулам:
р __	• р _и (Ь \.
-2tga ’	tgax tgaj’
р	hz , р (Л /ц)2	zoq\
. =-2tgST’ f'v = 2tga0 ’	<83>
где h — общая высота бункера; hx — высота бункера до разгру-
зочной щели; ах, а2 — углы наклона передней (со стороны раз-
грузочной щели) и задней стенок бункера; а0 — угол естествен-
ного откоса материала, выступающего из бункера.
47
Для легкосыпучих грузов угол естественного откоса а0 при-
равнивают углу внутреннего трения <р, а для плохосыпучих грузов
угол а0 принимают равным углу обрушения аоб, определяемому
по формуле (4), в которую вместо h подставляют высоту раз-
грузочной щели бункера.
Геометрический объем одностороннего ступенчатого щеле-
вого бункера (см. рис. 31, б) вычисляют так же, как объем V-образ-
ного бункера [формула (83) ] без учета переменного угла наклона
уступов в горловине ввиду малого влияния этого угла на величину
общего объема бункера.
Геометрический объем двойного бункера (см. рис. 32, а) рас-
считывают как объем трапецеидального бункера по формуле
(66) без учета переменности углов наклона уступов, так как
они мало влияют на величину объема бункера. Необходимые для
расчета размеры указаны на рис. 42, б.
Фактическая вместимость щелевых бункеров, как правило,
меньше, чем их геометрический объем. Если бункеры расположены
по бокам разгрузочного пути (рис. 43, з), то материал, выгружае-
мый из вагонов, скатываясь по откосу с вершины О, оставляет
не заполненным удаленный от вагона край бункера. Если же
разгрузочный путь расположен посередине бункера (рис. 43, и),
то под несущей конструкцией пути образуется мертвое простран-
ство, уменьшающее вместимость бункера.
Фактическую вместимость щелевых бункеров, расположенных
rib бокам разгрузочного пути (рис. 43, з), определяют по фор-
муле
У= V2~{Fe~FK)L,	(84)
где V2 — геометрический объем одного бункера [см. формулы (81)
и (82)]; Fe, FK— площади треугольников сае и Ocf-, L — длина
бункера по фронту разгрузки.
Фактическую вместимость щелевых бункеров, расположен-
ных под рельсовым путем (рис. 43, м), находят по формуле
V^-V2-(Fm + 2Fe-FK)L,	(85)
где Fm — площадь сечения мертвого пространства под рельсовым
путем.
Входящие в формулы (84) и (85) величины Fe, FK и Fm опреде-
ляют по формулам
г. _ (Ак, — 2/к)а sin а0 sin а .	,ofi,
Ге	2 sin (а0 + а) ’	*OD'
=	(87)
=	+	(88)
где Ак — расстояние от края рельсового пути (обычно от концов
шпал) до края бункера; 1К — горизонтальное расстояние от края
рельсового пути до вершины О (рис. 43, ц); а0 — угол откоса
48
сыпучего груза; а — угол наклона стенок бункера к горизонту;
Нк — высота расположения вершины О над кромками бункера.
Угол откоса а0 для легкосыпучих грузов принимают равным
углу внутреннего трения <р, а для плохосыпучих грузов — углу
насыпания ан, определяемому по формуле (3)
h-=hHb_-2/4>sina0sina ,	(89)
Л 1 sin (а0 + а)	' ’
Высота /i/с зависит от размеров и типа вагонов, рельсов, шпал,
способа разгрузки и т. п.; на практике эта высота колеблется
в пределах 400—800 мм. Размер /к находят по формуле
/к = Лк/tg а0,	(90)
однако при широкой колее размер /к не должен превышать 1000 мм.
Ширина пути 1п обычно равна 2,5—2,7 м. Высоту подшпальной
несущей конструкции hn можно принимать при расчете объема
в пределах
hn =- (0,5 -г0,7)/п.	(91)
Углы наклона стенок щелевых бункеров к горизонтали обычно
выбирают в пределах 50—55° и реже 55—60°.
При выборе угла наклона стенок бункеров в зависимости от
рода транспортируемого материала следует руководствоваться
указаниями, приведенными при рассмотрении призматических ко-
рытообразных бункеров без промежуточных скатов (см. стр. 46).
У колосниковых бункеров угол наклона колосников к гори-
зонту ах (рис. 43, а) больше угла внутреннего трения насыпного
груза <р приблизительно на 3°.
У ступенчатых бункеров углы наклона к горизонту отдельных ’
уступов обычно меньше, чем углы наклонй стенок бункера, по-
скольку листы уступов изготовляют из стали (коэффициент трения
насыпного груза о стальные листы меньше, чем о железобетонные
стенки бункера). Минимальный угол наклона стальных листов
к горизонту должен примерно на 3° превышать угол трения
насыпного груза о сталь.
РАСЧЕТ РАЗМЕРОВ ВЫПУСКНЫХ ОТВЕРСТИЙ
Выпускные отверстия прямоугольных бункеров в зависимости
от конструкции бункера и типа применяемых затворов или пита-
телей выполняют квадратными или прямоугольными. Однако при
одинаковой площади отверстий квадратное лучше обеспечивает
беспрепятственное высыпание материала, чем прямоугольное.
Для определения размеров наименьшего допустимого отверстия
при хранении в бункере легкосыпучих грузов К- В. Алферовым
была предложена следующая формула:
А = k' (а' + 80)tg ф,	(92)
где А — размер стороны квадратного или диаметр круглого
отверстия, мм; k' — опытный коэффициент (для сортированных
4 Р. Л. Зенков и др.	49
грузов k' = 2,6, а для рядовых k' = 2,4); а’ — наибольший
размер типичных кусков (до 300 мм); <р — угол внутреннего тре-
ния (для легкосыпучих материалов угол трения равен приблизи-
тельно углу естественного откоса; если для данного груза <р >
>50°, то в уравнение (92) подставляют величину <р = 50°).
Для расчета ширины прямоугольных отверстий формулу (92)
преобразуют следующим образом:
A=^W + 8ff)tw,	(93)
где па = В/А — отношение сторон (большей к меньшей).
Рассчитывать выпускные отверстия для кусковых грузов
следует по формулам (92) и (93) и делать дополнительную про-
верку по формуле (7). Из полученных значений следует выбрать
большее. Затем выпускное отверстие необходимо проверить на
расчетную пропускную способность бункера (см. стр. 63). При
этом следует иметь в виду, что в корытообразных бункерах всегда,
даже при большом угле наклона стенок, имеет место нормальный
вид истечения (см. рис. 12) благодаря задерживающему влиянию
масс насыпного груза, расположенных вблизи плоскости сим-
метрии бункера.
По формулам (92) и (93) можно также рассчитывать размеры
выпускных отверстий бункеров для плохосыпучих грузов, обла-
дающих начальным сцеплением частиц, при применении вибрато-
ров или других средств для разрушения образующихся сводов,
действующих во время опорожнения бункеров. В этих случаях
в формулы (92) и (93) подставляют граничное значение <р = 50°.
Для плохосыпучих грузов диаметр круглого или сторону
квадратного (Л) выпускного отверстия определяют по формуле
4(l + Sin q>)/»0 +q>>	(94)
где k’o = 1,5-j-2 — коэффициент запаса; т0 — начальное сопро-
тивление сдвигу.
Ширина прямоугольного отверстия
4	- 2 (1 + sin д>) (В — д') fepT0
(В — а')у — 2(1 + sin ф)т0^
(95)
где В > А — длина отверстия.
Ширина щели
л 2 (1 + sin ф) fefa
"	у
(96)
Глава lit
РАСЧЕТ БУНКЕРОВ
Расчет на прочность
При расчете бункеров на прочность главными факторами яв-
ляются масса хранящегося в них насыпного груза и давление
ее на днище и стенки. В гл. II приведены общие расчетные фор-
мулы для определения давлений. Однако в этих формулах не
учитывается податливость стенок бункера и изменения темпера-
туры окружающей среды. Как показали исследования Меткафа
[19] и Таймера [22], в бункерах с тонкими стенками и в уста-
новках, работающих при низких температурах, эти факторы сле-
дует учитывать.
Податливость стенок. Среднее по сечению вертикальное давле-
ние в любой точке бункера определяется по уравнению Янсена
<^СР __ ___ tg ф1<Тб
dh	р ’
где <уср — вертикальное давление в любой точке бункера; у —
объемный вес загруженного материала; р — гидравлический ра-
диус горизонтального сечения; стб — боковое горизонтальное дав-
ление; tg ф! — коэффициент трения материала о стенки; h —
глубина расположения рассматриваемой точки от поверхности
загруженного материала.
Эксперименты, проведенные на модели бункера с тонкими
стенками, показали, что фактическое давление у днища бункера
превышает давление, подсчитанное по уравнению Янсена. После
частичной загрузки бункера его днище прогибается. Дальнейшая
загрузка приводит к прогибу стенок, в результате чего материал,
находящийся в контакте со стенкой, перемещается на некоторое
расстояние х в горизонтальном направлении. При этом он пере-
мещается также на расстояние у по вертикали вследствие дефор-
мации днища и оседания материала в результате деформации
стенок.
Таймер предложил модифицировать уравнение Янсена сле-
дующим образом:
<tocp _	_ P6(tg<Pi —ei)
dh	р ’
где 8j = х/у.
4*	51
Рис. 44. Графики вертикальных
давлений
Численное решение этого уравнения
получено для частных случаев. Полу-
ченное решение позволяет сделать вы-
вод; что фактическое давление на дни-
ще бункера всегда превышает давление,
полученное по формуле Янсена, при-
чем если стенки жестки по сравнению
с днищем, то превышение невелико;
при гибких стенках превышение ста-
новится больше.
Модель бункера для проверки при-
веденного уравнения была квадратной
со стороной 152,4 мм и высотой 609,6 мм.
Бункер был собран из отдельных пря-
моугольных стальных плит. Каждая
плита имела опоры на концах, как балка, и изменение давления
определялось по величине прогиба балки в центре ее. Результаты
эксперимента и сравнение их с теоретическими результатами пред-
ставлены на рис. 44: по оси абсцисс отложена глубина заполнения;
по оси ординат — вертикальное давление; кривая А построена
по результатам эксперимента, кривая D рассчитана по формуле
Янсена, кривая F — по модифицированному уравнению Янсена
(числовое решение).
Результаты эксперимента качественно согласуются с резуль-
татами решения модифицированного уравнения Янсена.
По результатам опытов можно сделать вывод, что при проекти-
ровании бункеров облегченной конструкции (например, транспорт-
ных) или из высокоэластичных материалов расчетные давления,
полученные по уравнению Янсена, следует увеличивать примерно
на 50%.
Влияние низких температур. В результате резкого снижения
температуры происходят повреждения бункеров за счет больших
температурных напряжений, а также хрупкости стали при низкой
температуре.
Усталостные явления в стенках бункера возникают от колеба-
ний температуры, вызывающих изменение напряжений в его
стенках. Кроме того, вследствие разности температур освещенной
и теневой сторон возникают местные напряжения, что приводит
к искажению цилиндрической формы бункера.
При низких температурах от сотрясений (например, проезжа-
ющие железнодорожные составы) возникают большие напряжения
в материале, которые приводят к повреждению бункера.
Температурное напряжение в оболочке бункера находим по
формуле
(jt = Esast,
где Es — модуль упругости стали; as — коэффициент линейного
расширения стали; t — изменение температуры.
52
Подставляя значений модуля упругости и коэффициента лй-
пейного расширения, получим
at = 258/.
При колебаниях температуры от 4-15 до —15° С в стенках
бункера возникает напряжение, равное примерно 75 МПа.
При температурных деформациях бункера зерно уплотняется,
возникает дополнительное внутреннее давление, в результате
увеличивается напряжение в стенках. Ниже приведен расчет
температурных напряжений в стенках цилиндрических бункеров
с учетом внутреннего давления, вызванного упругостью зерна.
Зерно находится под действием дополнительного равномерно
распределенного давления. Изменение диаметра бункера До
под действием этого давления определяем из выражения
= j р‘ ‘ £?Д dr = 2р‘г '
0
где Дй — изменение диаметра бункера; pt — радиальное давление;
Еа — модуль упругости уплотненного зерна; цй — коэффициент
поперечной деформации уплотненного зерна; г — радиус бункера.
Диаметр цилиндрической оболочки бункера уменьшается при
падении температуры и увеличивается под действием давления pt.
Абсолютное изменение диаметра при падении температуры
Д5 = 2 (mst —	,
где Д5 — уменьшение диаметра бункера; d — толщина оболочки.
Исходя из условия равновесия (Дй = Д8), формулу для опре-
деления дополнительного радиального давления при понижении
температуры можно представить в виде
asE(^
(97)
Pt = г
с/Р	ти + 1-^
где п = Eg/Es.
По данным экспериментов, проведенных в университете
г. Миннеаполиса (США), модуль упругости зерна в крупногаба-
ритных бункерах равен 70 МПа. Коэффициент Пуассона для
зерна может быть приближенно принят равным 0,4.
С учетом числовых значений входящих величин уравнение (97)
для стальных бункеров примет вид
840	.
Pt = --------t;
-3d +600
для алюминиевых бункеров
„ 2000 /
Pt =~.------
~d + 600
53
Износ и коррозия стенок стальных бункеров. Стенки стальных
бункеров в процессе эксплуатации подвергаются износу под дей-
ствием абразивных грузов и коррозии. С учетом этих факторов
расчет проектной толщины стенок 6П производят по формуле
6П = б 4- (1 4-2) мм,
где б — расчетная толщина стенок (см. ниже).
Допускаемые напряжения стальных листов обшивки бункеров
принимают: для Ст2 ПО—120 МПа, а для СтЗ 130—140 МПа.
РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ ПРЯМОУГОЛЬНЫХ БУНКЕРОВ
На прочность стенок подвесных стальных бункеров влияют
возникающие растягивающие и изгибающие напряжения. Общая
картина действия сил показана на рис. 45, а, б.
В верхних вертикальных стенках бункера, опирающихся на
колонны (рис. 45, а), действуют горизонтальные растягивающие
усилия Ма, Мв. Стенки работают еще на местный изгиб под дей-
ствием бокового давления груза как пластины и на общий изгиб
под действием собственного веса как балки. ‘
В наклонных стенках воронки кроме перечисленных нагрузок
действуют еще и растягивающие силы вдоль ската воронки (скат-
ные усилия).
д)	е)
54
Если бункер подвешен за верхнюю окантовку вертикальных
стенок (это встречается сравнительно редко), то в вертикальных
стенках могут возникнуть вертикальные растягивающие силы.
Определение, растягивающих усилий. Горизонтальные растя-
гивающие усилия, отнесенные -к единице линейного размера сте-
нок по высоте, вычисляют по формулам
ЛГа = оВл/2; Ув = оЛА/2,	(98)
где о — боковое давление; Bh, Ah — размеры поперечного сече-
ния бункера на. рассматриваемом уровне.
Величину скатных усилий N' (рис. 45, б), отнесенных к еди-
нице периметра стенок, при симметричной форме воронки опре-
деляют по формуле
N' " 2(4ft + BftSina) ’
где G"— вертикальная нагрузка на рассматриваемое сечение во-
ронки; a — угол наклона стенки к горизонту.
Вертикальную нагрузку G" находят по формуле..
С" = ЛАВАо + Ов,	(100)
где a — вертикальное давление груза; бв — вес груза, содержа-
щегося в воронке ниже рассматриваемого сечения, а ’также соб-
ственный вес нижней части воронки.
Определение изгибающих моментов. Наибольший изгибающий
момент, возникающий в стенках, имеющих опору по контуру, под
действием давления насыпного груза, вычисляют’ по формуле
=	(101)
где стср — среднее нормальное давление насыпного груза па стенку;
ар < Ьр — расчетные размеры -пластины (рис. 45, в); сх — без-
размерный коэффициент (см. табл. 1)
1. Значения коэффициента ci
Отношение сторон frp/flp (см. рис. 45, в)	Коэффициент Ci для пластин		Отношение сторон &р/ар (см. рис. 45, в)	Коэффициент Ci для пластин	
	зажатых по кон- туру	имеющих опоры по контуру		зажатых по кон- туру	имеющих опоры по контуру
1	19,5	20,9	2	12,1	9,8
1,2	15,6	16	з	12	8,4
1,4	13,7	13,3	4	12	8,1
1,6	12,7	11,6	оо	12	8
1,8	12,2	10,6			
§5
Среднее давление стср [см. формулу (101)] вычисляют для
наклонных и вертикальных стенок стальных бункеров.
Для прямоугольной пластины
оср = ^^,	(102)
где о', о"— наименьшая и наибольшая величины нормальных
давлений (рис. 45, в, д').
Для треугольной пластины (рис. 45, г)
Для трапецеидальной пластины (рис. 45, д)
ср	3(ах + а2)
где а1( а2 — верхнее и нижнее основания трапеции.
Для расчета наклонных стенок железобетонных бункеров огср
определяют как сумму среднего давления насыпного груза, рас-
считываемого по формулам (102)—(104), и нормальной составля-
ющей собственного веса стенок воронки
qa = q cos а,	(105)
где q — вес стенки воронки, отнесенный к единице ее площади;
а — угол наклона стенки к горизонту.
Расчет среднего давления с учетом собственного веса стенок
воронки обязателен для железобетонных бункеров. При расчете
стальных бункеров собственным весом стенок воронки обычно
пренебрегают ввиду его малости по сравнению с весом груза
в бункере.
Расчетные размеры ар, Ьр, входящие в формулу (101), для
треугольных и трапецеидальных пластин определяют путем услов-
ного преобразования их формы в прямоугольную.
Для треугольных пластин расчетные размеры вычисляют по
формулам
пр = ^-;	(106)
где аи — основание и высота треугольника (рис. 45, г).
Для трапецеидальных пластин (см. рис. 45, г) расчетные раз-
меры находят по формулам:
~ _ а1 (°1 ~Ь . l _______t, ai (а1 аг)	г 1 (-у7\
р “ Кб^-На) ’ ЙР~..б^х + йа) ’	(1U/'
где &х — высота трапеции.
Расчет стенок металлических бункеров. Конструкция стенок
металлических бункеров состоит из каркаса и обшивки. Каркас
бункера — из профильного проката; элементы каркаса носят
56
название pedep. Различают ребра (рис. 45, е): угловые 1, горй-
зонтальные 2, вертикальные 3 и ребра, идущие вдоль ската во-
ронки — 4 (скатные).
Стальные листы обшивки бункера рассчитывают на местный
изгиб, возникающий под воздействием давления насыпного груза
на стенки	_____
6 = ар1/^,	(108)
Г с1аЦ0П
где 6 — толщина листов обшивки, см; сх — коэффициент (находят
по табл. 1); адоп — допустимое давление на стенки.
При жестком соединении угловых ребер 1 с колоннами 5
(см. рис. 45, е) ребра рассчитывают на растяжение под действием
усилий N, которые определяют по приближенной формуле
(109)
где G" — вертикальная нагрузка [вычисляют по формуле (100)
для верхнего сечения воронки]; 0 — угол наклона углового ребра
к горизонту [определяют по формуле (103)]; k„— коэффициент
неравномерности распределения нагрузки.
Для симметричных воронок kH = 1. Для резко несимметрич-
ных воронок значения этого коэффициента до 1,6.
Если бункер подвешен за верхнюю окантовку вертикальных
стенок, то боковые ребра подобно скатным рассчитывают на рас-
тяжение под действием удельных скатных усилий, определяемых
по формулам (99). Усилие, приходящееся на отдельное ребро,
рассчитывают по формуле
N = N'l',	(НО)
где Г — ширина участка стенки, условно отнесенного к данному
ребру (обычно Г определяют как расстояние между серединами
смежных листов обшивки, примыкающих к рассчитываемому
ребру).
Скатные ребра, кроме того, рассчитываются на изгиб под
действием давления насыпного груза на стенки. Изгибающий мо-
мент находят по формуле
М =	(111)
с2
где qH — интенсивность равномерно распределенной нагрузки;
/ — пролет ребра; с2 — безразмерный коэффициент (с2 = 8 для
балки со свободно лежащими концами; с2 = 12 при защемленных
концах).
Интенсивность нагрузки [см. формулу (111)1
=	-	(112)
где о—давление на стенки, определяемое на уровне средней
точки ребра по высоте; Г — то же, что и в формуле (ПО).
57
Суммарное напряэйеййё В растянутых волокнах скатных ребер
— ________________________ №	। /VI	/11 о\
р 4~	>	(113)
где N — растягивающее усилие; М — изгибающий момент; F —
площадь поперечного сечения ребра; W — момент сопротивления
ребра.
Величина напряжения а не должна превышать величины стдоп
(см. формулу (108)].
Если призматическая часть бункера опирается, на колонны,
то вертикальные ребра 3 (см. рис. 45, в) рассчитывают только
на изгиб, причем изгибающий момент определяют так же, как
и для скатных ребер, по формуле (111). В случае подвески бункера
за верхнюю окантовку призматической части вертикальные ребра
рассчитывают на изгиб и на растяжение усилием N, которое
находят по формуле
К =____w
Щъ + ВЬ) ’
где G'" — вес бункера с его содержимым; Аь, Вь — размеры гори-
зонтального сечения призматической части бункера; V — то же,
что и в формуле (ПО).
Суммарное напряжение вертикальных ребер определяют по
формуле (113).
Горизонтальные ребра каркаса рассчитывают па растяжение
под действием сил Na и Ув (см. рис. 45, б), которые находят по
формулам (98), и на изгиб под действием давления насыпного груза
на стенки. Обычно горизонтальные ребра жестко соединены
в углах и образуют замкнутую раму. Узловые изгибающие моменты
рамы определяют по формуле
м _ . 5)
'"у"	,2(Л» + В,) ’	1"0'
где Ah, Bh — размеры ребер (см. рис. 45, е); qa, qB — интенсив-
ность равномерного распределения нагрузок на ребра.
Пролетные изгибающие моменты определяют по формулам
Л4а=^-Музл; Мв = ^--Музл. (116)
Интенсивность нагрузок qa, qB, входящих в приведенные фор-
мулы, находят по формулам
= <117>
□ 111 Слд	ЪШ
где ол — давление на стенки, определяемое на уровне рассматри-
ваемого ребра; аа, ав — углы наклона стенок бункера в зоне
горизонтальных ребер с длинами Ah и Bh соответственно.
58
Рассчитывают ребра на изгиб либо по узловому моменту, либо
по пролетному в зависимости от того, который из этих моментов
больше.
Если горизонтальные ребра не имеют жесткой связи в углах,
то изгибающие моменты определяют по формулам
(118)
Суммарное напряжение в горизонтальных ребрах вычисляют
по формуле (113).
Расчет круглых бункеров
Наиболее распространены круглые бункеры бескаркасного
типа, изготовленные из металлических листов постоянной или
различной толщины. При отсутствии жестких ребер листы бун-
кера деформируются под действием внутреннего давления как
упругая оболочка; их следует рассчитывать на растяжение в двух
направлениях.
Круглые бункеры каркасного типа встречаются редко из-за
сложности конструкции и большего по сравнению с бескаркас-
ными бункерами веса. Для бункеров каркасной конструкции
можно применять более тонкий листовой материал, так как все
растягивающие усилия воспринимаются ребрами каркаса, а ли-
сты обшивки работают только на местный изгиб как пластины,
имеющие опоры по контуру.
Железобетонные и каменные бункеры, имеющие постоянную
толщину стенок по окружности без местных утолщений (ребер),
рассчитывают на прочность как оболочки. Способ расчета анало-
гичен расчету бескаркасных металлических бункеров.
Определение действующих расчетных усилий. Обозначим че-
рез ЛГ (рис. 46, а) усилие, действующее вдоль образующей конуса
(скатное усилие), и через N" — кольцевое усилие, действующее
на расстоянии у от вершины конуса. Скатное усилие ЛГ, отнесен-
ное к единице длины окружности радиуса р (см. рис. 46, а),
определяют по формуле
N'= > <119>
где ов — вертикальное давление груза; GB — вес груза, содержа-
щегося в бункере ниже рассматриваемого сечения cd (см. рис. 45, а),
и собственный вес отсеченной нижней части бункера; а — угол
наклона стенки к горизонту.
Кольцевое усилие N", отнесенное к единице длины образующей
бункера, вычисляют по формуле
где о — нормальное давление груза на наклонные стенки.
59
Рис. 46. Схемы к
расчету на проч-
ность круглых
бункеров
Приведенные формулы при подстановке а = 90° действительны
для расчета цилиндрической части, если она расположена ниже
опорного кольца бункера (см. рис. 46, а). Если же цилиндриче-
ская часть бункера расположена выше опорного кольца (рис. 46, б),
то в вертикальных стенках вместо растягивающих усилий
возникают сжимающие усилия N" (усилие N" отнесено к еди-
нице периметра бункера)
N” = -А- -|- ЙРв(1-е) >	(121)
TIlJq	4
где Gh — собственный вес части бункера, расположенной выше
рассматриваемого сечения ef (см. рис. 46, б); h — расстояние от
верхних кромок бункера до рассматриваемого сечения; е — коэф-
фициент зависания.
Для случая, показанного на рис. 46, б, горизонтальное растя-
гивающее усилие N" определяется по формуле (120).
Расчет железобетонных бункеров на прочность сводится к рас-
чету арматуры по заданным усилиям N', N", Nm и к определению
толщины стенок с использованием методов расчета железобетон-
ных конструкций.
Ниже приведены особенности расчета на прочность металличе-
ских бункеров.
1.	При расчете металлических бескаркасных бункеров собствен-
ным весом бункера пренебрегают.
2.	Напряжение растяжения о, возникающее в стенках кони-
ческих бункеров под действием усилия N' [формула (119)!, нахо-
дят по формуле
W (нк------у) cosa
26sJa • >	<122>
60
где у — расстояние рассматриваемого сечения от вершины ко-
нуса (см. рис. 46, а); пд — коэффициент динамичности; 6 — тол-
щина стенки бункера; Нк — высота конуса.
Напряжение а достигает максимума при у = 0,75Як. Макси-
мальное напряжение
ЗуЯ2пд cos а
а,пах = 166 sin2 а •
(123)
Кольцевое напряжение под действием усилий N" [формула
(120)] определяют по формуле
„  пяуч (Нк — у) (т' 4- Ctg2 a) cos а	,, 9.,
где т' — коэффициент подвижности (см. стр. 9) -
При у = 0,5Як напряжение о" достигает максимума
.	_	(т' + ctg 2а) cos а
Umax —	4g	•
3.	Толщину стенок цилиндрической части неглубоких цилин-
дроконических бункеров с опорой внизу, у которых высота цилин-
дрических стенок меньше диаметра, определяют по формуле
6=^-,	(126)
где о — боковое давление на уровне рассматриваемого горизон-
тального сечения; DB — диаметр бункера.
Если цилиндроконический бункер подвешен за верхнюю
окантовку (см. рис. 46, а), то толщину стенок цилиндрической
части 6, полученную по формуле (126), следует проверить на рас-
тяжение в вертикальном направлении под действием полного
псса загруженного бункера.
Напряжения в стенках конической части (воронке) неглубо-
кого цилиндроконического бункера "находят по формулам (122)
п (124), если под величиной Нк понимать высоту бункера (см.
рис,- 46, б) от верхних кромок до вершины конуса. Вид формул
для расчета максимальных значений Отах, Отах зависит от соот-
ношения высот цилиндрической и конической частей бункера
и //2 (рис. 46, б).
Формула (123) справедлива при Hi < Н21&, если > Нг/3,
io следует пользоваться формулой
+ -^-)cosa
amax =	26 sin2 а •	(127)
Формула (125) справедлива при Ях < Hs. Если Ях > Н2, то
» _уЯ1Я2 (т' 4- ctg2 a) cos а	/юя\
Umax-----------с	’ •
61
По формулам (122—128) можно рассчитать стенки бункеров
для легкосыпучих грузов; их можно применять также для расчета
бункеров с полужидкими грузами при т' = 1.
По этим же формулам можно рассчитывать бункеры с плохо-
сыпучими грузами; получаемая при этом погрешность будет
в сторону запаса прочности.
4.	Толщину вертикальных стенок цилиндросферических бун-
керов определяют, как и для цилиндроконических бункеров
[по формуле (126)]. Кроме того, толщина стенок проверяется на
растяжение вдоль оси бункера по формуле
?ов(я3 + -^-)
(129)
где Н3 — расстояние от опорного кольца до основания цилиндра
(рис. 46, в).
Расчет призматических и параболических бункеров
Призматические бункеры рассчитывают на прочность так же,
как прямоугольные бункеры.
Горизонтальные растягивающие усилия определяют по фор-
мулам (98); под размерами Ah и Bh в данном случае следует по-
нимать ширину и длину призматического бункера. Боковое, дав-
ление насыпных грузов находят по формуле (18).
Скатные усилия находят по формулам (99), (100), при этом
вертикальное давление о принимают равным гидростатическому,
т. е. о = nphy, где h — глубина погружения рассматриваемой
точки.
Стенки призматических бункеров рассчитывают как пластины
по формулам (101) и (108); ребра каркаса металлических призма-
тических бункеров рассчитывают на растяжение и изгиб по фор-
мулам (ПО)—(118).
Расчет на прочность каркаса параболических бункеров про-
изводят так же, как и призматических бункеров. Следует иметь
в виду, что каркасные ребра у параболических бункеров могут
быть только на торцовых стенках (и вертикальных стенках ком-
бинированных бункеров). Параболические стенки не требуют
каркасных ребер, так как ребра в листах обшивки бункера создают
напряжения местного изгиба.
Толщину параболических стенок без каркасных ребер рас-
считывают только на растяжение по формуле
6 =-7%-,	(130)
МЛ	'
где То — растягивающая сила; [ст]—допустимое напряжение
на растяжение; 10 — длина бункера.
62
Растягивающая сила То имеет наибольшую величину в верх-
них точках стенок бункера. При загрузке бункера вровень с кром-
ками (рис. 46, г) силу То находят по приближенной формуле
То = 0,104	V Al-}- №.	(131)
При загрузке бункера с «шапкой» (рис. 46, д) в формулу (131)
следует вместо высоты бункера подставить приведенную высоту
насыпки h, определяемую по формуле (21).
РАСЧЕТ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ БУНКЕРОВ
Пропускная способность бункеров зависит от скорости исте-
чения сыпучих материалов [см. формулы (8), (10), (11), (15)].
Пропускную способность (т/ч) бункеров непрерывного дей-
ствия находят по формуле
QM = ЗбООг^м®.	(132)
где v — скорость истечения насыпного груза из отверстия бун-
кера, м/с (см. стр. 19); ум — объемная масса насыпного груза, т/м3;
w — площадь отверстия истечения, определяемая с учетом куско-
ватости груза, м2.
Для круглого отверстия
w =	(133)
где D — диаметр отверстия; а’ — размер типичного куска груза.
Для прямоугольного отверстия w = (Л — а') (В — а'), где
.1 к В — размеры сторон.
Пример 1. Рассчитать пропускную способность бункера непрерывного дей-
ствия при следующих исходных данных: насыпной груз — каменный уголь су-
soii сортированный; ум == 0,8 т/мэ; крупность кусков а' ~ 50 мм; диаметр вы-
пускного отверстия D = 400 мм.
Решение. Гидравлический радиус /?в определяем по формуле (12):
Яв =	= 0,088 м.
Критический радиус /?кР находим по формуле (9), причем для сухого сорти-
|п»н;пп1ого угля т0 = 0,
ЯкР = а'/2 = 0,05/2 = 0,025 м.
Поскольку /?в > /?кР, скорость истечения v подсчитываем по формуле (10)
при т0 ~ 0 и X = 0,5:
v = К V3,2gR'B = 0,5 / 3,2-9,81-0,088 = 0,83 м/с.
Площадь отверстия истечения находим по формуле (133):
»_ «(О-ат 	_00в5 м,
4	4
Пропускная способность по формуле (132):
QM= 3600^мзд = 3600-0,83-0,8-0,095 = 227 т/ч.
63
Пропускная способность бункеров, опорожняемых при каждом открытий
затвора (например, дозировочных), характеризуется временем их опорожнения
/0 (с). Для нормального вида истечения
to =	°0	= —,	(134)
где Gq — емкость бункера, т; V — объем бункера, м8; ум, v, w — [ем. формулу
(132)]-
Пример 2. Определить время опорожнения t0 дозировочного бункера емкостью
V = 6 м3 (исходные данные см. по примеру 1).
Решение. По формуле (134) находим
_____________________________	6
vw ~ 0,85-0,025	
При гидравлическом виде истечения для аэрированных переувлажненных
полужидких материалов время опорожнения зависит от конфигурации бункера
и от высоты засыпки, так как скорость истечения в этом случае непостоянна и
снижается с уменьшением высоты засыпки.
Точное значение t0 при этом виде истечения находят по формуле
где Q (h) — переменная площадь горизонтального сечения бункера.
Для призматических сосудов Q (А) = const; интегрируя, получим
to = VWg-	(135)
Леи
Для расширяющихся кверху сосудов можно приближенно принять
Q (Л) = k"h?,	(136)
где k"— коэффициент пропорциональности; для конических бункеров k" =
= n/tg2a; для пирамидальных бункеров k" ~ 4/tg2a (a — угол наклона стенок
бункера к горизонтали).
Подставляя формулу (136) в исходное уравнение, получим
, k"h* i/1/Г
V
Для бункеров сложной формы при определении времени опорожнения при-
меняют методы численного интегрирования. Расчет может быть выполнен на ЭВМ.
Для приближенного расчета рекомендуется в случае гидравлического истечения
из расширяющихся вверх сосудов применять формулу (134), если в нее подстав-
лять значения средней скорости ц, вычисленное по формуле (8) при величине h,
соответствующей загрузке в бункер половины расчетного количества груза G0/2;
для пирамидальных бункеров величину h следует принимать 3/4 от общей высоты
бункера.
СИЛОСЫ И ИХ РАСЧЕТ
Силосами и силосами-резервуарами называют глубокие бун-
керные хранилища сыпучих материалов цилиндрической или
призматической формы с высотой, доминирующей по отношению
к поперечному размеру.
Указаниями по проектированию строительной и технологиче-
ской частей силосов для сыпучих материалов, утвержденными
64
Постоянной комиссией СЭВ по строительству, к силосам отно-
сятся емкости круглого, прямоугольного или многоугольного
сечения в плане высотой И > 1,5]/?, где F — площадь попереч-
ного сечения силоса в свету.
В силосах круглого сечения Н > 1.33D, квадратного — Н >
> 1.5D, где D — наибольший диаметр круга, вписываемого в по-
перечное сечение силоса. За Н принимается высота стены силоса
от верха днища, воронки до низа надсилосного покрытия. Аме-
риканский институт бетона к силосам относит емкости с высотой
И > 2D.
Для хранения сыпучих материалов применяют одиночные си-
лосы; для различных материалов, отличающихся видом, сортом,
гранулометрическим составом и другими качественными показа-
телями, — силосные корпуса. Силосный корпус может состоять
из одного, двух или нескольких рядов-силосов, соединенных в один
или несколько блоков.
В зависимости от назначения и выполнения технологических
операций различают силосы: призматические (четырехугольные
и многоугольные) с пирамидальным (воронкообразным) симме-
тричным днищем, центральной, односторонней или двусторонней
разгрузкой; параболической формы; круглые силосы (цилиндри-
ческой формы с конусообразными днищами). На круглые силосы
при возведении требуется меньше материала на единицу объема
хранящегося в них груза, так как конструкция работает па рас-
тяжении без изгиба.
Объем сыпучего материала в силосе определяется по формуле
V = FH — Vx — V2,
где F — площадь поперечного сечения силоса; Н — высота силоса
между вершиной конуса загрузки сыпучего материала в силос
п выгрузки из силоса; и V2 — верхний и нижний объемы,
не заполненные сыпучим материалом и ограниченные поверхностью
материала, ссыпающегося под углом естественного откоса, и
стенками силоса в зависимости от места расположения загрузоч-
ного и разгрузочного устройства и формы силоса.
Давление на стенки и дно силоса тем больше, чем меньше
внутреннее трение сыпучего тела. Коэффициент внутреннего тре-
пне значительно колеблется для одного и того же материала, и
величина его очень зависит от пористости сыпучего тела, влаж-
ности и многих других факторов.
Значительно изменяется давление на стенки и дно силосов
в зависимости от формы истечения сыпучего материала и от по-
следовательности заполнения и выгрузки.
В силосах масса груза сильно сжимается в поперечном напра-
влении, а следовательно, давление на стенки и сила трения зна-
чительны. Вследствие этого на элемент площади дна давит не
весь столб массы, находящейся над ним, так как давление умень-
5	Р. Л. Зенков и др.	65
Рис. 47. Изменение гори**
зонталгьных давлений по
высоте в силосе диаметром
6 м для зерна
шается за счет силы трения столба массы материала о стены силоса.
Поэтому в силосах меньше давление на дно и больше на стенки.
При определении давления в силосах учитывается влияние
поперечного распора массы груза.
На глубине у (рис. 47, а) под уровнем сыпучей массы будем
учитывать вертикальное давление, равное рв, и горизонтальное рг,
а на глубине у + dy соответственно давление рв + dpB, где dpB —
вес материала в слое dy и трение этого слоя о стенки бункера.
Если площадь сечения бункера F, то масса материала в слое dy
равна Fdy у, а сила трения равна удельному трению pTf =
умноженному на боковую поверхность, где k — коэффициент бо-
кового давления [по аналогии с давлением сыпучих тел на под-
порную стенку при угле внутреннего трения <р получим k =
= tg2 (45° — q>/2) = (1 — sin <р)/(1 + sin <р) ];	— коэффициент
трения сыпучего материала о стену; рв — вертикальное давление
сыпучего материала на единицу площади; рт — горизонтальное
давление сыпучего материала на единицу площади.
Тогда
jp = Fdyy — kf^Ldy >
где L — периметр сечения бункера.
Обозначив гидравлический радиус сечения р = F/L, получим
dy,
откуда
66
Интегрируя это уравнение, найдем
^ = -4‘1п(т"'ТРв) + с-
Так как при у — 0 р = 0, то, подставляя в предыдущее урав-
нение, получим
0 = ~*Л1п?+с’
откуда
с==4',п?-
Подставляя значение с в первоначальное уравнение, определим
kh
и =____Р-1П Y Р Рв - Р infi kh п \
у Л/l у	V руРв)
или
Рв — 7^ \1 — е р / »
Для больших значений
—k-iiy
lim е р =0,
тогда
Рв ~ kft' Рг ~ Фу —	’
т. е. для больших глубин силосов и резервуаров удельное давле-
ние практически становится почти постоянным.
Глубина силоса (резервуара) у, ниже которой давление ста-
новится практически постоянной величиной, может быть найдена
из следующего выражения:
Рву->со~~Рв  е“ у __ р,
РвН->со
где р — относительное отклонение вертикального давления от
при у —> оо;
--^f/ = lnp,
откуда
При у > — p/kh относительное отклонение будет <р.
6*	67
Указаниями по проектированию силосов для сыпучих материа-
лов СН 302—65 основные нормативные удельные давления сыпу-
чих грузов на днища и стены силосов следует определять по фор-
мулам
/	kft
/	kft \
/1
где рв, р” — основные нормативные вертикальное и горизонталь-
ное давления в силосе сыпучего груза на расстоянии у от по-
верхности груза до рассматриваемого сечения.
Формулы для определения удельного нормативного давления
на горизонтальные сечения имеют вид:
Для
круглого сечения диаметром D
4k ft
— е о
Рв =
n~y
для
прямоугольного сечения со сторонами а и b
ДЛЯ
2(а + Ь)к}г
квадратного сечения со стороной а
Основное нормативное удельное давление сыпучего материала,
действующее перпендикулярно наклонной поверхности днища
силоса ра, определяют по формуле
Ра = Рв (cos2 а 4- k sin2 а),
где а — угол наклона поверхности днища к горизонту.
Основное нормативное давление сыпучего материала, каса-
тельное к наклонной поверхности днища р”, находят по „формуле
р" = р"(1 — /г) sin a cos а.
Для конических воронок силосов при расчете давлений р£
и р“, угол а принимают равным углу наклона образующей во-
ронки к горизонту.
Расчетные значения основных характеристик различных сыпу-
чих грузов приведены в приложениях указаний по проектирова-
нию силосов для сыпучих материалов СН 302—65.
Давление на площадь сечения F силоса или выходного отвер-
стия на -глубине у определяют по формуле
P/==PB/ = ^(l-e-^i0F;
68
сила тяжести (вес) всей массы на этой глубине
Grf> = ЧУ?-
Следовательно, давление материала весом Grp на стенки бун-
кера, силоса или резервуара
P = Gri>-Pv = Fy у-±- U-e "7
(137)
Рекомендуемые формулы получены па основе проведенных
Янсеном опытов и предложенной им теории давления зерна в си-
лосах. В формуле (137) имеется ряд существенных допущений.
Принято, например, что величина горизонтального и вертикаль-
ного давлений не зависит от внутреннего сцепления частиц сыпу-
чего тела. Свойства массы зерна в силосе рассматриваются как
идеальный сыпучий материал и постоянны для любой точки
объема массы. Дифференциальное уравнение, из которого полу-
чена формула (137), выведено из условия равновесия элементар-
ного объема, кроме того, принято постоянное соотношение между
горизонтальным и вертикальным давлениями. Движение массы
материала в силосе принято считать равномерным, а скорости
движения частиц материала одинаковыми по всему горизонталь-
ному сечению; радиальное перемещение частиц материала отсут-
ствует, а трение материала о стенки по всей высоте силоса является
равномерным.
Не учитывается также гранулометрический состав материала,
его физико-механические свойства, влияние условий загрузки и
выгрузки, сотрясения и вибрации при заполнении и опорожнении
силосов и многие другие факторы, которые следует принимать во
внимание при выборе и проектировании бункеров и силосов.
Многочисленные экспериментальные исследования, проведенные
с сыпучими грузами, показали изменчивость давлений на стенки
и дно силосов (рис. 47, б), однако, несмотря на принятые допуще-
ния, эта формула во многих случаях позволяет получить резуль-
таты, близко совпадающие с опытными в тех случаях, когда давле-
ния на дно и стенки силосов хотя и резко меняются по величине,
но характер изменения эпюр давления сыпучего материала в си-
лосах происходит в некоторой общей закономерности по отношению
теоретической кривой, полученной по формуле Янсена (кривая /).
Это позволяет в настоящее время производить расчет силосов по
приведенной формуле с нормативными данными по СН 302—65
(кривая 2). Кривая 3 получена по нормали ФРГ DIN 1055 при
опорожнении силосов. Для внутренних силосов получены кри-
вые: 4 — по Таймеру, 6 — по Сафаряну, 7 — по Платонову,
8 — по Латышеву. Кривые 5 и 10 получены для наружных сило-
сов (по Таймеру и Латышеву), а кривая 9 для отдельно стоящих
силосов. Основные расчетные давления от сыпучих материалов
определяют умножением на коэффициент перегрузки п, равный
69
1,3, и коэффициент, учитывающий дополнительные (местные)
давления сыпучего материала, который принимают равным 1—2.
При применении вибраторов, побуждающих истечение груза
из бункеров или силосов, или других устройств, вызывающих
сотрясение груза, давление резко возрастает и обычно учиты-
вается коэффициентом динамичности пд. На основе опытных дан-
ных коэффициент динамичности при наличии вибраторов пд =
= 1,3-г-1,4; при применении грейферов для загрузки бункера или
при загрузке бункера с большой высоты из вагонов и автомобилей
пд = 1,1 -г 1,3; при перекрытии выходных отверстий пд = 1,05-г
-т-1,5; при систематическом сотрясении фундаментов стационар-
ных глубоких бункеров (силосов) для склонных к слеживанию
грузов с учетом обрушения груза пд — 1,5-;-2,0.
Однако исследования, выполненные за последнее время, пока-
зывают, что принятые значения коэффициента динамичности не
всегда точны, так как в ряде случаев происходит деформация и
разрушение силосов.
Теоретически и экспериментально условия хранения минераль-
ных удобрений в пылевидном и гранулированном виде, особенно
в бункерах и силосах, недостаточно изучены. Поэтому исследова-
ния Московского института инженеров транспорта были посвя-
щены изучению динамических нагрузок на дно и стенки моделей
силосов, предназначенных для хранения пылевидных минераль-
ных (фосфоритной и доломитовой муки), а также гранулирован-
ных (карбамида и аммиачной селитры) удобрений.
Основные физико-механические свойства исследуемых мине-
ральных удобрений приведены в табл. 2.
Исследования физико-механических свойств пылевидных и
гранулированных минеральных удобрений показали, что основ-
ные данные резко изменяются в зависимости от состояния и усло-
вий их хранения. Например, объемная масса аммиачной селитры
и карбамида при хранении их в бункерах и силосах значитель-
ной высоты увеличивается на 20—30% при повышении влаж-
ности, давления, времени хранения и в зависимости от способа
загрузки.
Большинство минеральных удобрений гигроскопичны. Их
влажность зависит от влажности окружающей среды; при повы-
шенной влажности поверхностный слой быстро увлажняется,
гранулы сливаются между собой, образуя корку, которая пре-
пятствует дальнейшему проникновению воздуха в толщу массы.
Гигроскопичность повышается с увеличением температуры.
При температуре и влажности среды ниже равновесной про-
исходит подсушивание массы.
При влажности среды выше равновесной карбамид и аммиачная
селитра, например, быстро сорбируют влагу и постепенно раство-
ряются. С увеличением влажности повышается смерзаемость.
Примерзаемость к различным поверхностям также зависит от
влажности. Например, при влажности 0,1% карбамид не при-
70
2. Физико-механические свойства минеральных удобрений
Физико-механические свойства	Исследуемый материал			
	Фосфорит- ная мука (пылевидная сыпучая)	Доломито- вая мука (пылевидная сыпучая)	Карбамид (гранули- рованный сыпучий)	Аммиачная селитра (гранули- рованная сыпучая)
Удельная плотность, г/см3		2930	2870	1650	1380
Объемная масса, кг/м3: в рыхлом состоянии	1366. 1294	1228. 1179	780 . 802	855 . 959
при влажности, %	0,43’ 1,32	0,49’ 1,53	0,29’ 1,25	0,32’ 1,16
в уплотненном при давлении	до 0,3 МПа		2000	1800	853	1029
Угол внутреннего тре- ния 		21,5-33°	25-34,5°	32-38°	38-42°
Угол трения по стали	30°	29°	19—28°	24—30°
Гранулометрический состав (%) при размере частиц, мм: 0,5—0,1		2,79	2,03	Гранулы	Гранулы
0,1—0,05		56,61	40,37	от 1,0	от 1
0,05—0,01		25,3	30,7	до 3,0 мм	до 3,0 мМ
0,01 и менее . . . Коэффициент боко- вого давления: при загрузке мате- риала в силос . .	15,3 0,4	26,9 0,4	0,35	0,3
при разгрузке мате- риала из силоса	0,4—0,8	0,4—1,07	0,35—1,24	0,3-1,8
мерзает к дереву, металлу, стеклу до температуры —25° С. При
влажности 0,3% примерзание начинается с температуры —18° С.
По мере повышения влажности увеличивается слеживаемость
материалов.
Гранулы минеральных удобрений обладают достаточно высо-
кой прочностью на раздавливание. Как показали эксперименталь-
ные исследования, разрушение гранул карбамида стандартной
фракции в массе карбамида начинается при давлении, превы-
шающем 0,885 МПа. Это давление соответствует слою,, толщина
которого равна 120 м. Следовательно, гранулированный карба-
мид может храниться в силосах большой емкости. Увеличение
влажности приводит к потере прочности; подсушивание увеличи-
вает прочность.
“ Разрушение гранул наблюдалось при сбрасывании карбамида
с высоты более 5 м, а также при перегрузке ковшовыми элевато-
рами. При пятикратной перегрузке в зависимости от скорости
движения ковшей (0,5—2 м/с) потери от разрушения составляли
0,2—2,8%. При перемещении ленточными конвейерами разруше-
71
ние гранул незначительное. При перемещении пневмотранспортом
измельчение гранул зависит от состояния внутренней поверхно-
сти: при шероховатых поверхностях потери при пяти продувках
составили 3,3%, а при гладкой (шлифованной) всего 0,24%.
Потери при одной продувке незначительны. Во избежание истира-
ния гранулированные материалы следует транспортировать по
трубам с гладкой внутренней поверхностью.
При загрузке материалов в силос относительная осадка доло-
митовой муки составляла 0,6—8,2%, фосфоритной муки 0,5—
4,7%, карбамида 3,1—4,3% и аммиачной селитры 2,1 —
7,9%.
Исследования давления на дно и стенки силосов при хранении
в них минеральных удобрений и разгрузке сжатым воздухом,
а также при динамических воздействиях производились на моде-
лях, выполненных из органического стекла, что позволяло наблю-
дать процессы, протекавшие внутри модели при разгрузке и про-
дувке воздухом. Скорость загрузки модели материалом изменя-
лась путем регулирования размеров выпускных отверстий у вспо-
могательных загрузочных бункеров. Модель для определения
давления на дно силоса была изготовлена так, что дно модели не
имело связи с боковыми стенками и опиралось на специальную
месдозу с гидравлическим преобразователем (конструкции
ЦНИИНИСК им. В. А. Кучеренко), позволявшую фиксировать
ее показания на осциллограмме. Для подачи сжатого воздуха
внутрь модели в дне было сделано отверстие, перекрытое мелкой
металлической сеткой, свободно пропускающей воздух.
В боковые стенки модели силоса были врезаны диафрагменного
типа месдозы для фиксации величины полного давления и диа-
фрагменные месдозы для определения давления воздуха. Месдозы
обслуживались тензометрической установкой, состоящей из блока
питания «Гранат», тензометрического усилителя «Топаз-1» и
осциллографа Н-004. Тензорезисторы на каждой месдозе вклю-
чались по мостовой схеме. Тарировка месдоз производилась
с помощью сжатого воздуха с предварительной герметизацией мо-
дели. Расход воздуха определялся с помощью газового счетчика,
а давление манометром.
Исследования показали, что при заполнении модели силоса
любым из исследуемых материалов давление на дно возрастало
с увеличением скорости заполнения по высоте модели силоса, но
находилось в пределах, полученных по теоретической формуле
Янсена. При заполнении модели силоса пылевидными материалами
и продувке его воздухом через дно под давлением 0,004—0,017 МПа
давление на дно резко возрастало (в 3,5 раза). Во время продувки
под давлением 0,012—0,017 МПа наблюдались прорывы воздуха
через слои сыпучего материала с образованием фонтанов из ма-
териала. После прорыва воздуха давление на дно модели силоса
не увеличивалось. При медленном заполнении силоса воздух,
находящийся в массе сыпучего материала и сжимаемый новыми
72
слоями материала, успевает проходить через них. В результате
давление воздуха повышается незначительно и почти не воздей-
ствует на дно и стенки силоса. При быстром заполнении силоса
пылевидным материалом сжимаемый воздух не успевает фильтро-
ваться, давление его повышается, существенно увеличивается
давление на дно. Однако даже при быстром заполнении модели
силоса давление на дно было в пределах теоретического или
меньше его. По окончании загрузки сжатый воздух постепенно
выходит из массы пылевидного сыпучего материала, давление
его падает, одновременно снижается и давление на дно модели
силоса, приближаясь к постоянной величине, почти не зависящей
от скорости загрузки.
При подаче сжатого воздуха в нижнюю часть загруженной
модели силоса дополнительное давление на дно будет, очевидно,
тем больше (при прочих равных условиях), чем выше сопротив-
ление фильтрации воздуха вышележащих слоев сыпучего мате-
риала.
При экспериментальном исследовании было установлено, что
наибольшее давление на дно имело место при медленном заполне-
нии модели силоса, когда пылевидный сыпучий материал уплот-
нялся и сохранял в своей массе сжимаемый воздух. При быстрой
загрузке силоса воздух не успевает фильтроваться и противодей-
ствует процессу уплотнения. Это следует учитывать при хра-
нении в силосах сыпучих материалов, склонных к слеживанию.
Опыты показали, что динамическое воздействие на модель
значительно увеличивало давление на дно (почти в 3 раза). Вы-
держка после динамического воздействия снижает давление до
нормального, имеющего место при малых скоростях заполнения
силоса. Для выявления закономерности изменения нормального
давления па стенки модели силоса
полное нормальное давление и
давление воздуха фиксировались
на четырех уровнях модели, затем
непосредственно после ее заполне-
ния на всю высоту (120 см), а также
после выдержки в течение 15 мин.
Результаты расшифровки осцил-
лограмм показаны на рис. 48.
Характер распределения нормаль-
ного давления на стенку модели
силоса по высоте аналогичен по-
лученному по формуле Янсена.
Непосредственно после загрузки
экспериментальные значения дав-
ления на нижнем уровне (у дна
силоса) выше расчетного на 40%
и определяются как сумма давле-
ния сыпучего материала и давле-
Рис. 48. Горизонтальное давление на
боковые стенки модели силоса при
загрузке:
/ — полное давление; 2 — давление,
вычисленное по формуле Янсена; 3 —
давление воздуха после^загрузки; 4 —
полное давление после выдержки
73
ния воздуха, сжатого между частицами материала в процессе
засыпки. За время выдержки сжатый воздух выходит из массы
материала, и его давление падает до нуля. Превышение фактиче-
ского давления над расчетным тем меньше, чем медленнее запол-
няется силос.
Для определения давления сыпучего материала на стенки за-
полненного силоса при подаче в него сжатого воздуха модель
заполнялась на всю высоту и после выдержки 15 мин давление
на стенки стабилизировалось. Расход воздуха при продувке силоса
воздухом 3,0; 6,3 и 8,6 дм3/мин (давление соответственно 0,04;
0,08 и 0,12 МПа). При этом наблюдались все явления, имевшие
место в предыдущих опытах при определении давления на дно
силоса. Данные, полученные в результате опыта, свидетельствуют
о том, что закономерность распределения давления аналогична
теоретическому, но количественно опытные данные резко отли-
чаются, превышая теоретические на нижних уровнях в 1,5—
2 раза при первой продувке и в 4—5 раз при третьей продувке.
Предел нарастания давления ограничивается высотой слоя
сыпучего материала в силосе, следовательно, от высоты слоя
материала зависит максимально возможное давление сжатого
воздуха, подаваемого в силос.
Исследование давления сыпучего материала на стенки модели
силоса при выгрузке из него материала с помощью сжатого воз-
духа показало, что истечение становится стабильным при опреде-
ленном размере разгрузочного отверстия. Если размеры разгру-
зочного отверстия малы, то наблюдаются прорывы воздуха через
выпускное отверстие, при этом нарушается истечение материала.
В начальный момент разгрузки наблюдается неравномерное дви-
жение материала в силосе, резкие передвижения всего столба
сыпучего материала; давление на стенки колеблется в значитель-
ных пределах.
После образования воронки и канала истечения материала
из силоса процесс разгрузки стабилизируется, а давление на
стенки становится более равномерным. Канал истечения не имеет
строго определенного положения и может образовываться как
в центре модели силоса, так и у ее боковой стенки. Анализ осцил-
лограмм показывает, что при увеличении скорости разгрузки
полное нормальное давление и давление воздуха на стенки модели
силоса увеличивается. Наибольшее увеличение давления имеет
место в начале разгрузки и на нижнем уровне силоса превышает
теоретическое в 3 раза, а давление воздуха достигает 50% полного
давления. Изменение давления во времени носит неравномерный
характер, и колебания давления тем больше, чем выше скорость
разгрузки.
Исследования изменения давления на стенки модели силоса
при различных расходах сжатого воздуха показали, что давление
меняется так же, как и в предыдущих опытах. На рис. 49, а
показано изменение полного давления на стенки силоса в зави-
74
Рис. 49. Горизонтальное давление на боковые стенки модели
силоса в зависимости от расхода воздуха:
а — полное нормальное давление; б — давление воздуха
симости от расхода воздуха (кривые 2, 3, 4 соответствуют расходу
воздуха 11, 16 и 20 дм3/мин, кривая 1 получена по формуле
Янсена). Изменения давления воздуха на стенки силоса в зави-
симости от расхода воздуха приведены на рис. 49, б (кривые 1,
2 и 3).
В результате экспериментальных исследований было уста-
новлено, что давление на стенки силоса по периметру на одном
уровне в процессе загрузки и разгрузки неравномерно: давление
высоко в конечном периоде загрузки и в начальном периоде раз-
грузки силоса и превышает на 100% среднюю величину. Эта
неравномерность зависит от расположения канала истечения, зоны
наибольшей фильтрации воздуха, степени уплотнения в процессе
загрузки и многих других факторов. Однако использование для
разгрузки сжатого воздуха значительно улучшает процесс исте-
чения материала из силоса, исключает сводообразование даже
при малых размерах выпускных отверстий.
Исследования давления аммиачной селитры и карбамида на
дно и стенки модели силоса показали, что оно зависит также
от скорости заполнения силоса и разгрузки; колебания обычно
сравнительно невелики и составляют 15—20% от среднего зна-
чения. Давление на дно модели силоса оказалось ниже теорети-
ческого, найденного по формуле Янсена, в то время как давления
на стенки превышали теоретические значения на 10—15%. Давле-
ние на боковые стенки при разгрузке в некоторых случаях пре-
вышали теоретические более чем в 3 раза.
Стены силосов рассчитывают на горизонтальное давление сы-
пучих материалов и на вертикальные нагрузки от собственного
веса конструкций, от сил трения сыпучих материалов о стенки
силосов, от снега, веса оборудования и пр. При определении
усилий в вертикальных сечениях стен силосов диаметром 12 м
и более учитывается также ветровая нагрузка.
Стены круглых силосов рассчитываются условно на осевое
растяжение от горизонтального давления сыпучих материалов
75
(CH 302—65). Расчетное растягивающее усилие определяют по
формуле
т 2
(138)
где — расчетное растягивающее усилие на 1 м высоты, т; п —
коэффициент перегрузки (равен 1,3); а — коэффициент, учитыва-
ющий дополнительные (местные) давления сыпучего материала
(см. ниже); т — коэффициент условий работы конструкций сило-
сов (см. ниже); — основное нормативное горизонтальное давле-
ние на стену силоса, т/м2; D — внутренний диаметр силоса, м.
При расчете арматуры в стенах силосов работа бетона не
учитывается.
Стены прямоугольных силосов рассчитывают на внецентрен-
ное растяжение. При этом осевое растягивающее усилие находят
по формуле (138) (D принимают равным I — поперечному размеру
силоса без толщины стены).
Изгибающие моменты в стенах монолитных квадратных
сов определяют по формулам:
опорный изгибающий момент
ап/а
СИЛО-
««»' „н.
пролетный изгибающий момент
24т Рг‘
При расчете горизонтальной арматуры железобетонных стен
силосов в нижней зоне на протяжении 2/3 высоты принимается:
Для отдельно стоящих и наружных	круглых	силосов	...	2	1
Для внутренних	круглых силосов...................... 2	2
Для квадратных	наружных, внутренних	и	отдельно	стоящих	2	2
Для верхней зоны на протяжении 1/3 высоты для всех видов
силосов.............................................. 1	1
При расчете плит днища без забутки, балок днищ, а также же-
лезобетонных воронок в силосах для всех видов сыпучих мате-
риалов, кроме зерна и продуктов комбикормовой промышленности 2	1,3
При расчете плит с забуткой при наибольшей толщине забутки
1,5 м и более для всех сыпучих материалов, кроме зерна и про-
дуктов комбикормовой промышленности........................ 2	2
Для стальных воронок и стальных балок днищ в железобетон-
ных и стальных силосах для всех видов сыпучих материалов,
кроме зерна и продуктов комбикормовой промышленности ...	2	0,8
Для стальных воронок и стальных балок днищ в железобетон-
ных и стальных силосах для всех видов продовольственного зерна
и продуктов комбикормовой промышленности .................. 1,0	0,8
То же для муки, отрубей.................................. 1,25 0,8
Для плит днищ без забутки и с забуткой, балок днищ и железо-
бетонных воронок для всех видов сыпучих материалов, кроме
зерна и комбикормовых продуктов ........................... 1	1
Изгибающие моменты в элементах сборных железобетонных
квадратных силосов определяют с учетом конструкций узлов
76
сопряжения стен. Пример расчета приведен в приложении XI
СН 302—65.
Сборные и монолитные стены железобетонных силосов, за
исключением стен силосов с предварительно напряженной арма-
турой, имеющей нормативное сопротивление более 1000 МПа,
рассчитывают на образование трещин как конструкций 2-й кате-
гории трещиностойкости, проверяют на предельную ширину рас-
крытия трещин 0,2 мм в соответствии с пп. 4.16 и 10.4
СНИП П-В.1—62 «Бетонные и железобетонные конструкции.
Нормы проектирования».
Стены прямоугольных силосов следует проверять на прогиб
от нормативных нагрузок, который не должен превышать 1/200
пролета в осях стен. Величины кратковременной и длительной
временных нагрузок определяют с учетом указаний, приведенных
выше.
При этом длительно действующее горизонтальное давление
на стену силоса-принимают равным р", а кратковременно действу-
ющее горизонтальное давление — равным /?“ (а/т — 1). Для пред-
напряженных конструкций стен силосов при а/т > 2 расчет
ширины раскрытия трещин ведется только от кратковременно дей-
ствующего давления, равного р" а/т.
Расчетный изгибающий момент в горизонтальном сечении стен
силосов Мо, возникающий в процессе равномерной навивки на-
прягаемой проволоки с одного конца силоса (при несвободных
концах), определяют по формуле
Мо = 0,0476mTaoF„61,
где тТ — коэффициент точности предварительного напряжения
арматуры, равный 1,1; о0 — контролируемое расчетное предвари-
тельное напряжение арматуры, МПа; F„ — площадь сечения
напрягаемой арматуры на 1 м высоты силоса, см2; — толщина
стены силоса, на которую навивается арматура, см.
В стенах силосов диаметром 12 м и более, загружаемых или
разгружаемых внецентренно, следует рассчитывать усилия, воз-
никающие при разном уровне сыпучего материала по периметру
его верхнего конуса.
Коэффициенты условий работы при расчете стен силосов сле-
дует определять в соответствии с указаниями СНиП П-В.1—62,
принимая для стен железобетонных силосов, возводимых в сколь-
зящей опалубке, тб = 0,75, а для стен сборных железобетонных
силосов, элементы которых бетонируются в вертикальном поло-
жении, тб = 0,85. На эти коэффициенты следует умножать все
расчетные сопротивления бетона.
Стены железобетонных силосов, в которых площадь сечения
вертикальной арматуры меньше минимальной площади продоль-
ной арматуры, указанной в п. 12.13 СНиП П-В.1—62, следует
77
рассчитывать на сжатие как бетонные (коэффициенты условий
работы приведены выше).
Расчетное вертикальное сжимающее усилие, возникающее при
трении сыпучего материала о стену силоса, следует определять
по формуле
Ny = «Р (?У - Рв),
где — расчетное сжимающее усилие на 1 пог. м периметра
горизонтального сечения стены силоса.
Максимальное напряжение сжатия в стенах следует определять
в том месте, где стены опираются на плиту днища, на балки или
на фундаментную плиту; сжимающие усилия определяют как
сумму нагрузок, приложенных ниже рассматриваемых сечений,
включая максимальные расчетные реактивные давления грунта
на фундаментную плиту.
При расчете стен силосов, опирающихся на плиту днища или
на балки, считают, что напряжения сжатия распределяются рав-
номерно по опорной площади.
Длину опирания стены силоса на плиту днища следует при-
нимать равной длине капители плюс удвоенная толщина плиты
днища, но не более ширины колонны плюс удвоенная высота
капители и удвоенная толщина плиты днища; при определении
длины опирания стены силоса на балку вместо толщины плиты
днища следует брать высоту балки.
Напряжения сжатия в стенах силосов, опирающихся непосред-
ственно на фундаментную плиту и имеющих проемы для прохода,
транспортеров и др., следует определять без учета проемов; до-
полнительные напряжения сжатия в стене силоса вблизи проемов
следует определять исходя из предположения, что сжимающее
усилие, приходящееся на стену силоса в пределах проема, пере-
дается равномерно на примыкающие к проему стены силоса на
длину не более 50 см от проема.
Днища силосов изготовляют в виде сборных железобетонных
или стальных воронок (без плоской железобетонной плиты), ко-
торые опираются на колонны, подсилосного этажа (рис. 50, в),
или в виде плоских железобетонных плит с отверстиями для во-
ронок (рис. 50, б). Как исключение допускается применять пло-
ские железобетонные плиты с выпускными отверстиями (рис. 50, а).
Выпускные отверстия в воронках или днищах силосов, как
правило, располагаются центрально и только при необходимости
допускается внецентренное расположение отверстий с использо-
ванием несимметричных выпусков вторых точек.
Конические воронки рассчитывают на горизонтальное осевое
растяжение, действующее в меридиальной плоскости, и на осевое
растяжение, действующее вдоль образующей.
Горизонтальное растягивающее усилие Мг находят по формуле
д, = рН Рв
г tn 2 sin а ’
78
где а, п и т — см. форму-
лу (138); ра — основное
нормальное давление, дей-
ствующее перпендикуляр-
но поверхности днища;
DB — диаметр воронки в
рассматриваемом горизон-
тальном сечении.
Растягивающее усилие
N0, действующее по на-
правлению образующей в
кольцевом сечении кониче-
ской вбронки, определяют
по формуле
JV0 =
an PgDa | пРв
=-----1;— 4----77— sin а,
т 4 sin а 1 л£)в
Рис. 50. Разрезы силосов:
а — с плоским днищем и забуткой; б — с плоским
днищем, стальной воронкой и забуткой; в — с же-
лезобетонной воронкой без забутки
где Рв — вес части воронки и сыпучего материала, расположен-
ных ниже плоскости сечения.
Грани пирамидальных воронок у прямоугольных силосов
рассчитывают еще и на изгиб.
Коло.нны подсилосного этажа располагаются по узлам прямо-
угольной сетки, но допускается также кольцевая расстановка
колонн.
Стены стальных силосов следует проверять на устойчивость.
Стальные силосы следует изготовлять из мартеновской стали
ВСтЗпс, а в районах с расчетной зимней температурой ниже
—30° С — из мартеновской стали марки ВСтЗ (спокойная).
При проектировании стальных стен силосов рекомендуется
заготовка укрупненных элементов в виде колец (способом рулони-
рования) с минимальным количеством сварных швов, выполняемых
при монтаже.
В стальных силосах сварку соединений листов в стенах и дни-
щах рекомендуется выполнять встык.
При толщине листов 8—12 мм кромки их следует делать V-
или К-образной формы с обязательной вырубкой или выплавкой
специальными автогенными резаками корня шва и последующей
его подваркой.
При толщине листов более 12 мм кромки их рекомендуется
делать Х-образной формы.
При монтаже инвентарных сборно-разборных стальных сило-
сов следует применять высокопрочные болты.
Крупные силосы создают высокую удельную нагрузку, так
как занимают небольшую площадь основания. При недостаточной
несущей способности грунтов обычно сооружают несколько сило-
сов меньшей емкости, имеющих раздельные фундаменты.
79
Силосы большой емкости выполняют с горизонтальным или
наклонным днищем, а для стимулирования процесса разгрузки
применяют аэрирование.
Пропускная способность силосов характеризуется коэффициент
том опорожнения, представляющим собой отношение емкости
активной зоны к суммарной емкости силосов, и находится в обрат-
ной зависимости от крупности фракций складируемого сыпучего
груза.
Значение этого коэффициента зависит от геометрической формы
силоса, размера выходного отверстия, угла внутреннего трения
частиц груза и ряда других факторов.
Лучшая форма расположения отверстия та, при которой обес-
печивается гравитационное движение груза на всем участке от
входного отверстия до выходного, имеющего меньшие размеры,
при минимальном вертикальном расстоянии между плоскостями
отверстий. Считается оптимальной геометрия выпуска в "форме
параболоида. Например, силосные блоки для цемента, состоящие
из двух силосов диаметром 16 м, емкостью по 7 тыс. тонн.
Каждый силос имеет семь параболоидных выпускных отверстий,
которые опираются на плиту фундамента, что обеспечивает луч-
шее распределение статических и динамических нагрузок, пере-
даваемых на фундамент.
Глава IV
ПОБУДИТЕЛИ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ
В БУНКЕРАХ
КЛАССИФИКАЦИЯ СТАБИЛИЗАТОРОВ И ПОБУДИТЕЛЕЙ
При истечении сыпучих материалов возможно сводообразо-
вание. На образование сводов в сыпучих материалах влияют как
характеристики самого материала, их изменение во времени, так
и параметры бункеров. Предотвращение сводообразований воз-
можно за счет правильного выбора конструкции бункера и при-
менения побудителей сыпучих материалов, которые обеспечивают
поддержание материала в хорошосыпучем состоянии.
Характер истечения сыпучего материала из емкости отличается
от характера истечения жидкости из-за различной закономерности
распределения давления сыпучего материала и жидкости по
высоте емкости. Прочность, которую приобретает сыпучий мате-
риал в любой точке емкости, является функцией наибольшего
давления в этой точке. Для оценки степени изменения плотности
сыпучего материала в питателе необходимо знать распределение
вертикального уплотняющего давления по высоте емкости и соот-
ношение между вертикальным и боковым давлением сыпучего
материала.
В результате экспериментальных и теоретических исследова-
ний [81 установлено, что в зависимости от механических свойств
сыпучего материала и углов наклона стенок бункера в изменении
вертикального давления наблюдаются определенные закономер-
ности: установившееся давление а = const; гидростатическое
давление о — f (Я); колебательное давление о = var.
Таким образом, давление вышележащих слоев сыпучего мате-
риала оказывает влияние на степень подвижности материала
при его истечении из бункеров. Наилучшим является постоянное
давление на дно бункера или материал в питателях.
Для получения установившегося давления Е. Б. Карпин ре-
комендует выбирать угол наклона стенки бункера к вертикали
в 52,4-Ю-2 рад (30°). Эти рекомендации проверены эксперимен-
тально на истечении из моделей бункеров пшеницы, овса, льня-
ного семени, кварцевого песка и суперфосфата. Угол внутреннего
трения этих материалов лежит в пределах 16—28° (28 • 10~2—
49-Ю"2 рад).
Стабилизаторы рекомендуется устанавливать у выходного отвер-
стия бункера (рис. 51, а). Они воспринимают давление вышележа-
щих слоев и создают постоянное давление в нижней части бункера.
R Р. Л. Зенков и др.	81
Рис. 51. Стабилизаторы давления материала (а) и форма установки пластины (б)
Исследования Руссо позволили установить: чтобы избавиться
от действия изменяющегося столба материала, находящегося
в бункере, на материал в питателе, т. е. получить постоянное
давление в нижней части бункера, необходима специальная форма
выходного отверстия бункера (рис. 51, а). Она должна быть такой,
чтобы кромки отверстия бункера находились на одной вертикаль-
ной прямой, а питатель был смещен относительно оси бункера.
Простейшим стабилизатором давления является горизонталь-
ная пластина или двухскатный козырек (рис. 51, а). Пластину
устанавливают в центре выпускной воронки бункера. Она служит
опорой для материала, лежащего над ней, и как бы делит бункер
по горизонтали на две зоны. Давление в нижней зоне определяется
только весом материала, находящегося под пластиной. Таким
образом, начальное сопротивление сдвигу снижается и устойчивые
своды над выпускным отверстием ликвидируются. При заполнении
пустого бункера пластина защищает питатель от динамического
воздействия свободно падающего материала.
Р. Квапил и Т. Танака установили зависимость между разме-
ром пластины и высотой установки ее в цилиндрической емкости
с плоским дном и центрально расположенным выпускным отвер-
стием.
При заданном размере выпускного отверстия а и угле есте-
ственного откоса сыпучего материала р влияние установки пла-
стины на движение материала в емкости зависит от размера пла-
стины b и высоты ее установки Н над выпускным отверстием (см.
рис. 51, б). При истечении материала из емкости под пластиной
образуется коническая свободная поверхность, ограниченная
с одной стороны пластиной, а с другой — двумя плоскостями,
проходящими под углом естественного откоса к горизонту. Вы-
сота материала Hs над выпускным отверстием
Hs = 0,5а tg р,
82
а толщина движущегося слоя материала Нв между свободной
поверхностью Вх и плоскостью В %, ограничивающей возможный
остаток материала в емкости,
Нв = a/2cos р.
Авторы [9] предполагают, что линии скольжения материала
проходят под углом (90° — р)/2 к вертикали. Тогда минимальную
ширину пластины определяют точки пересечения плоскостей Вх
и В 2 с линиями скольжения
^rtiin = О 4” 2ЯВ.
Минимально возможная высота установки пластины
Hmln = Н„ ctg (90° - ₽)/2.	;
С увеличением высоты подъема пластины над выпускным
отверстием увеличивается и ее размер. На определенной высоте Нп
наименьший размер пластины
b„ = a4-2B„tg^,
а наибольший размер
'	= 2 (Яп —/7S) ctg 0.
Если Ьп = Ьь, то плоскости В j и В2 пересекаются над выпуск-
ным отверстием в точке S. Если Ьп = Ьх, то точка пересечения
перемещается вверх в положение S'. Ее высота над отверстием
Bs, = /f„_0,5b„tgp.
Следует отметить, что чрезмерное увеличение высоты уста-
новки может привести к образованию над пластиной пассивной
зоны из неподвижного материала. Эту зону можно ликвидиро-
вать, установив вместо пластины конический козырек.
Исследования стабилизаторов давления в виде двух пирамид
или конусов, соединенных основаниями, показали, что двойной
конус поддерживает материал в разуплотненном состоянии,
обеспечивая равномерный поток материала без образования за-
стойных зон, и позволяет длительно хранить его.
Некоторые исследователи (Ф. Е. Кенеман и др.) считают, что
нарушение процесса истечения из емкости материалов с размером
частиц 200 мкм, обладающих даже хорошими сыпучими свой-
ствами, происходит/ в результате образования зоны пониженного
давления в слоях, расположенных над отверстием. Понижение
давления происходит за счет эжектирующего действия частиц
сыпучего материала, которые при своем движении увлекают воздух
и создают перепад давления воздуха между объемом, вмещающим
этот материал, и объемом, в который он поступает. Это вызывает
встречную циркуляцию воздуха через отверстие, нарушая нор-
6*	83
мальное истечение. Разрежение в емкости тем больше, чем мельче
частицы, так как с уменьшением размера частиц увеличивается
их эжектирующая способность, а газопроницаемость слоя мате-
риала уменьшается. Для устранения этого явления необходимо
соединять область, лежащую над отверстием, с атмосферой.
Во ВНИИСтройдормаше разработан стабилизатор, представ-
ляющий собой рассекатель потока в виде конического козырька
с отверстиями, внутренний объем которого связан трубой с атмо-
сферой. Испытания установленных на силосном цементном складе
стабилизаторов истечения показали, что подвод воздуха из атмо-
сферы в зону разрежения позволяет повысить надежность работы
емкости.
При установке прерывателей — стабилизаторов давления не-
обходимо учитывать, что расстояние между краем прерывателя
и стенкой емкости должно быть больше, чем размер сводообразу-
ющего отверстия.
В процессе работы питателей бункеры могут испытывать встря-
хивающие и вибрационные воздействия. Эти воздействия, как
правило, повышают объемную массу, превращая сыпучий мате-
риал в псевдотвердое тело. Для предотвращения этих явлений и
улучшения сыпучести материала применяют побудители. Они
характеризуются способом, местом и интенсивностью побуждения.
В качестве побудителей используют механические рыхлители,
помещенные внутри бункера; вибраторы, устанавливаемые на
стенках или внутри бункера; аэрационные рыхлители.
В настоящее время побудители устанавливают в бункерах
для предотвращения сводообразования и улучшения истечения
сыпучего материала. Однако возможно использовать их и для
стабилизации плотности истекаемого потока материала и тем
самым увеличения точности работы питателей.
В питателе за счет разницы скорости свободного истечения и
скорости движения рабочего органа может происходить цикличе-
ское истечение, следовательно, вибропобудитель в какой-то
момент времени (статика) уплотняет материал, а в другой момент
(динамика) разрыхляет его. Поэтому включать и располагать
вибратор следует в зоне движения материала или в пограничной
зоне между движущимся и находящимся в покое материалом.
Как правило, вибропобудители применяют для улучшения исте-
чения различных зернистых материалов.
Аэрация материала сжатым воздухом разрыхляет его и при-
водит в текучее (псевдожидкое) состояние. Аэрация может также
нейтрализовать технологические встряхивающие и вибрационные
воздействия и стабилизировать плотность материала в питателе.
Различные пневматические побудители применяют обычно для
улучшения истечения различных порошкообразных материалов.
Кроме аэрации материала сжатым воздухом находят примене-
ние различные механические рыхлители, которые также можно
использовать для нейтрализации технологических воздействий на
84
массу материала в бункере питателя. Работу этих рыхлителей
нужно синхронизировать с работой питателя.
Механические рыхлители применяют для улучшения сыпу-
чести мелкозернистых и порошкообразных материалов.
• МЕХАНИЧЕСКИЕ ПОБУДИТЕЛИ
Действие механических побудителей основано на перемешива-
нии или смещении материала для уменьшения сил сцепления
между отдельными частицами и для нарушения равновесия
свода материала в бункере. Механический побудитель представ-
ляет собой вал с лопатками, вращающийся с окружной скоростью,
равной скорости питателя, и рыхлящий материал при вращении.
Побудители этого типа отличаются простотой и малой энерго-
емкостью по сравнению с побудителями других типов.
Наиболее простым механическим устройством является ме-
шалка с горизонтальным валом. Количество, форма и расположе-
ние на валу лопастей пли штырей, а также режим работы зависят
от размера воронки и характеристики материала. Расстояние
оси вала мешалки от плоскости выпускного отверстия также сле-
дует выбирать с учетом физико-механических свойств сыпучего
материала и формы бункера. Все исследователи сходятся на том,
что устанавливать мешалку необходимо в зоне образования сводов.
При неправильной установке мешалка работает вне зоны обра-
зования свода; эффективность воздействия па процесс истечения
низкая, возрастает энергоёмкость. Для мелкозернистых материа-
лов (размер частиц 0,5—2 мм) мешалку располагают обычно
в воронкё бункера над выпускным отверстием на высоте не более
300—350 мм.
Механические рыхлители и мешалки, помещенные внутри
бункера, при открытой заслонке или при работе питателя должны
действовать непрерывно независимо от устойчивости протекания
процесса выпуска материала. Режим работы должен быть иден-
тичен режиму работы питателя. Отключенный рыхлитель яв-
ляется преградой на пути потока и способствует зависанию мате-
риала.
Соседние лопасти на валу рыхлителя, установленные друг
относительно друга с угловым смещением, работают как бы на
последовательный срез массы материала каждой последующей
лопастью по длине вала. Это срезание части массы материала раз-
рушает сцепление между соседними частицами и приводит мате-
риал в хорошосыпучее состояние.
Для уменьшения энергоемкости побудителя соседние лопасти,
расположенные на валу по винтовой линии, можно располагать
на некотором расстоянии одна от другой по длине вала. Это рас-
стояние должно быть не более размера сводообразующего отвер-
стия, определяемого по формулам для выходного отверстия бун-
кера.
85
й1пстгп-ижм  .. -у	Минимальную ширину лопасти теорети-
\	fl чески можно выбрать исходя из размера
V ...	. fl-1 частицы. Каждая лопасть разрушает сцепле-
ние частицы с соседней в вертикальной пло-
Vs	? скости. С другой стороны, максимальная ши-
\ fl рина лопасти может быть выбрана с учетом
способности разрыхления материала опреде-
——2 ленного объема (или ширины). Если лопасть
широка, то она будет перемещать массу ма-
териала без его разрыхления внутри пере-
рис. 52. Бункер с лопает- мещаемого объема. Но поскольку необхо-
ным побудителем димо не перемещение материала, а его раз-
рыхление, следует выбирать минимально
возможную ширину лопасти.
По ориентировочным подсчетам А. Н. Новикова [12], мощ-
ность, необходимая для вращения в бункере цемента одной ло-
пасти шириной 160 мм с радиусом 800 мм при коэффициенте тре-
ния металла о материал 0,1 и частоте вращения 40 об/мин, равна
1 кВт.
Для повышения точности подачи мелкозернистых материалов
из бункера до ±5% независимо от уровня материала и равномер-
ности его распределения по площади бункера, технологических
встряхивающих и вибрационных воздействий, а также степени
плотности засыпаемого материала в нижней части расходного
бункера 1 над дозирующим ротором 2 рекомендуется устанавли-
вать двухскатный рассекатель-стабилизатор 3, перекрывающий по
ширине входное отверстие бункера над питателем, и побудитель 4
потока порошкообразного материала, проходящего по боковым
отверстиям, между стенками бункера и краями рассекателя
(рис. 52). Угол наклона пластин рассекателя-стабилизатора и
расстояние от них до боковых стенок бункера следует выби-
рать таким образом, чтобы обеспечивать при действии побу-
дителя свободный проход материала к питателю без образования
сводов.
В зависимости от конкретных условий работы конструкции
побудителей различны, однако принцип их работы, несмотря
на многообразие, одинаков. Для предотвращения зависания мел-
кого влажного угля можно применять шнековое устройство, кото-
рое представляет собой двухвитковый вертикальный конусный
шнек, помещенный в зону образования свода.
Для ликвидации сводов сыпучего материала в бункере можно
применять колеблющуюся стенку, выполненную в виде секции,
устанавливаемой на каждой внутренней наклонной стенке бункера
и состоящей из металлического листа, к которому по контуру ме-
таллическими планками и болтами герметично прикреплена слабо
натянутая футерованная фильтроткань, поверх которой положены
отрезки транспортерной ленты (резиноткань), прикрепленные
в верхней части наклонной стенки бункера. Для сброса зависшего
86
материала под фильтроткань вводят сжатый воздух через патру-
бок, вмонтированный в металлический лист.
Для устранения застревания материала и ликвидации свода
внутрь бункера вводят штангу. Штанга 1 (рис. 53) с лопастями 6
в нижней части получает возвратно-поступательное и вращатель-
ное движение от электродвигателя 2 через червячный редуктор 3
и кривошипную передачу 4. Вращение штанге передается от вин-
тового сопряжения с направляющей 7, устанавливаемой на полу
бункерной галереи. Штанга вращается в подшипниках 5. Электро-
двигатель привода включается автоматически при застревании
материала. Побудитель в виде штанги способен разрушить свод
в материале лишь в том случае, если он образовался в районе
расположения штанги. Если побудитель не разрушает образовав-
шийся свод, то срабатывает световое сигнальное устройство.
Для предотвращения зависания сыпучих материалов можно
применять побудитель (рис. 54) в виде пространственной решетки 1,
установленной внутри бункера 7 на нижней 2 и верхней 3 кольце-
вых опорах, с помощью которых решетка свободно сидит на
эксцентричном вертикальном валу 4. Вертикальный вал жестко
соединен с приводным механизмом питателя 6, с некоторым эксцен-
триситетом к оси вращения.
Рис. 53. Побудитель в виде
движущейся штанги
87
Внутренний диаметр нижней опоры несколько больше диа-
метра вала 4\ это обеспечивает свободную посадку опоры 2 на
валу. Внутренний диаметр верхней опоры 3 в несколько раз
превышает диаметр вала. При вращении питателя 6 решетка 1
от вала 4 совершает движение по окружности с радиусом, равным
эксцентриситету е, перемещаясь параллельно самой себе или
слегка обкатываясь относительно вала 4. Большой зазор в верх-
ней опоре позволяет решетке покачиваться в направлении стре-
лок А.
Решетка совершает с небольшой амплитудой сложные коле-
бательные движения в направлениях наименьшего сопротивления,
достаточные для рыхления материала и разрушения свода при
минимальной затрате энергии. Размеры решетки следует выбирать
близкими к внутренним размерам бункера, что позволяет охва-
тить всю зону сводообразования материала и повышает эффектив-
ность сводоразрушения.
Если в бункере хранятся такие материалы, как, например,
глинистые горные породы, то при его опорожнении постепенно
может наращиваться слой материала, что приводит к прекраще-
нию истечения. Для предотвращения этого внутри бункера следует
устанавливать воронкообразную гибкую корзину /, состоящую
из металлических цепей 4, расположенных по взаимно пересе-
кающимся спиральным линиям (рис. 55). Цепи соединены между
собой в точках пересечения и закреплены верхними концами по
периметру обечайки 3, причем последняя может быть кинемати-
чески связана с приводом 5, сообщающим ей возвратно-вращатель-
ное движение. Вокруг корзины расположен гибкий кожух 2
из плотной обрезиненной ткани, имеющий в нижней части про-
дольный гофр или складки, позволяющие изменять величину
проходного сечения в нижней части бункера. Это позволяет пре-
дотвратить рассеивание мелких частиц материала, проникающих
через отверстия в стенках корзины.
Под действием силы тяжести взаимно связанные ветви цепей
корзины в нижней части располагаются более плотно, чем в верх-
ней. В результате корзина принимает воронкообразную форму,
и создается сужающийся книзу канал. При налипании транспорти-
руемого материала на стенки корзины и уменьшении ее проход-
ного сечения скапливающийся материал давит на стенки, но
благодаря их гибкости проходное сечение корзины расширяется,
обеспечивая прохождение скопившегося материала через бункер.
Привод позволяет обечайке совершать возвратно-вращатель-
ное движение; вместе с ней это движение повторяет и корзина.
Однако вследствие действия инерционных сил звеньев цепей и
соприкасающегося с ними движущегося материала происходит
периодическое! и переменное по направлению угловое смещение
корзины относительно обечайки. При этом угол закручивания од-
них ветвей цепей увеличивается, а угол закручивания противо-
положно направленных цепей несколько уменьшается. В резу л fe-
es
тате звенья цепей непрерывно смещаются друг относительно
друга, а материал — относительно стенок корзины. Это исключает
возможность образования очагов налипания и предотвращает
закупоривание корзины крупными глыбами транспортируемого
материала.
Мелкие частицы материала, проникающие через отверстия
в стенках корзины, улавливаются кожухом и направляются в об-
щий поток. При расширении корзины под действием груза кожух
благодаря наличию гофра в нижней своей части также расши-
ряется.
ВИБРАЦИОННЫЕ ПОБУДИТЕЛИ'
Под действием вибрационных побудителей физико-механи-
ческие свойства материала резко изменяются, а ранее зависший
материал приходит в движение. Как показывают опыты, во время
вибрации коэффициент трения, например, песка по стали и коэф-
фициент внутреннего трения снижается в 40 раз и более.
Различают вибраторы электромеханические, в которых вибра-
ция происходит за счет вращения неуравновешенных масс, уста-
новленных на валу электродвигателя; электромагнитные, в ко-
торых колебания совершаются с помощью электромагнитов посто-
янного и переменного тока; пневматические, работающие при по-
мощи сжатого воздуха.
Следует отметить, что пневматические вибраторы из-за боль-
шого расхода сжатого воздуха (до 0,028 м3/с при давлении 59 X
X104 Н/м2 — 6 атм), низкого КПД и быстрого износа движущихся
деталей для обрушения сводов не применяются. В строительной
индустрии используют электромеханические и электромагнитные
вибраторы. В табл. 3 приведены основные технические характери-
стики вибраторов, применяемых для борьбы со сводообразова-
нием сыпучих материалов в емкостях.
Вибрации от вибрационных побудителей передаются либо на
стенки емкости, либо вибрирующий рабочий орган опущен внутрь
емкости в толщу материала. Вибрационные побудители отличаются
относительно простой конструкцией, простотой управления и
обслуживания. Расход энергии незначителен. В то же время виб-
рационные побудители обладают недостатком, который вытекает
из самой природы действия вибрации на обрабатываемую среду.
Как известно, вибрация может привести не только к разрыхлению,
но и к уплотнению материала, находящегося в статике. Образую-
щиеся при вибрационном уплотнении своды настолько прочны,
что разрушение их с помощью вибрационных побудителей нередко
очень затруднительно. Некоторые исследователи подчеркивают,
что даже при длительной выгрузке вибратор должен работать пе-
риодически.
Накладные вибропобудители устанавливают с наружной сто-
роны стенки бункера обычно на х/4—V3 высоты бункера ближе
к выходному отверстию. Количество и мощность вибропобудите-
89
Параметр	С-375 двухэксцен- триковый	С-793 четырех- эксцентри- ковый регули- руемый	С-433А двухэксцен- триковый регули- руемый	С-412А четырех- эксцентри- ковый регули- руемый	С-482 двухэксцен- триковый регули- руемого направ- ленного действия	С-483 двухэксцен- триковый регули- руемый направ- ленного действия	С-484 четырех- эксцен- триковый, плавно регули- руемый направ- ленного действия
Частота колебаний ....	2800	2800	2800	2800	2800 . ’	2800	' 2800
Кинетический момент дис- балансов, КГС’М		0,045	0,0225;- 0,028; 0,036; 0,045	0,07; 0,045	0,07; 0,0445; 0,028	0,07; 0,0445; 0,028	0,07; 0,0445	от 0 до 0,И
Возмущающая сила, Н . .	3920	1960; 2450; 3100; 3920	3920; 6200	2450; 3920; 6200	2450; 3920	3920; 6200	от 0 до 11 800
Габаритные размеры, мм . .	340Х 220Х Х235	355Х 230Х Х250	371Х220Х Х238	335Х 220Х Х235	395Х 220Х Х382	395X 22IX Х382	430Х 288Х Х435
Тип электродвигателя . . .	Асинхронный трехфазныи с короткозамкнутым ротором						
Частота тока, Гц		50	50	50	50	50	50	50
Напряжение, В		220/380	220/380	220/380	36	220/380	220/380	220/380.
Мощность электродвигателя, кВт		0,4	0,4	0,6	0,6	0,4	0,6	0,9
Общая масса, кг 		21	20	23	23	37	39	97
лей зависят от типа, размера бункера, характеристики дозируе-
мого материала и его состояния. Из-за разности скоростей дви-
жения частиц по сечению емкости при открытом выпускном от-
верстии вибрация всей емкости может привести к значительному
уплотнению материала. Поэтому метод разрушения сводов и
улучшения сыпучести материала с использованием накладных
вибраторов может быть рекомендован только для бункеров ма-
лой емкости. Опыты с применением вибраторов направленного
действия, укрепленных на стенках бункера, показали, что гори-
зонтальные вибрации эффективнее вертикальных.
Для предохранения стенок бункера и металлоконструкций
от воздействия вредных вибрационных нагрузок применяют на-
кладной вибропобудитель на упругих элементах (рис. 56). Вибро-
плита состоит из металлического листа 1, склепанного по пери-
метру заклепками с двумя слоями конвейерной ленты 2 и метал-
лической планкой. Для уменьшения действия вибрации плиты
на стенку бункера под лист подкладывают два-три слоя микро-
пористой резины 3. Подготовленная таким образом конструкция
крепится болтами 4 к стенке бункера. Для предохранения от по-
падания под виброплиту мелких частиц над ней устанавливают
специальный козырек 5 из тонколистовой стали. Вибратор 6
(И-85, И-7 или И-117) крепится обычным способом к листу, при-
варенному к плите. При образовании свода включают вибратор,
и плите сообщается колебательное движение, которое приводит
в движение материал и значительно уменьшает трение между
отдельными частицами, придавая материалу свойство текучести.
Резиновые прокладки предохраняют корпус бункера от вибриро-
вания.
Подвесные вибропобудители отличаются друг от друга фор-
мой рабочего органа и местом установки вибратора. Подвесной
жесткий вибропобудитель (рис. 57) состоит из вертикального вала
с лопастями, устанавливаемого внутри бункера, который повора-
чивается вокруг своей оси (под действием вибрации и движения
Рис. 56. Накладной вибропобудитель
Рис. 57. Подвесной же-
сткий вибропобудитель
91
материала) за счет наклона лопастей и установки в качестве опоры
вала подшипника качения. Опорная балка обрушающего устрой-
ства- крепится к кронштейнам бункера резиновыми или пружин-
ными амортизаторами, чтобы вибрация не передавалась стенкам.
Вибрационный побудитель для щебня, песка, цемента англий-
ской фирмы Синекс состоит из вибратора, жестко установленного
на вертикальной пластине внутри бункера, которая крепится к по-
перечной балке в верхней части бункера. Пластина сводообру-
шителя колеблется с большой амплитудой у выпускного отвер-
стия бункера, где хранящийся материал особенно склонен к сво-
дообразованию. Размеры стальной пластины: ширина 460—610 мм,
толщина 1,25—3,75 мм, высота до 18 м.
Хорошие результаты получены при применении звукового
генератора для обрушения сводов мучных отходов в железобетон-
ном силосе высотой 30 м. Подобный генератор излучает звуковые
волны, приводящие в колебание частицы сыпучего материала.
Побудитель с вибрирующими тягами расположен внутри кор-
пуса бункера 1 и выполнен в
к продольной оси корпуса тяг
2, упруго изменяющихся по
длине, одним концом прикреп-
ленных к стенкам корпуса бун-
кера, а другим — к приводу
побудителя (рис. 58). Тяги 2
состоят или только из пружин,
или из отдельных отрезков
стержней 4, последовательно
Рис. 58. Побудитель с вибрирую-
щими тягами
Рис. 59. Подвесной вибропобудитель
с гребнями
виде наклонно расположенных
92
соединенных между собой пружинами 3. Это позволяет упро-
стить конструкцию и обеспечить устойчивость работы сводообру-
шителя. Тяги одним концом крепятся к корпусу, а другим
к приводу 5, который включается в работу периодически или по-
стоянно. На тягах могут быть закреплены пластинки 6, увеличи-
вающие воздействие на обрушаемые массы. Когда в сыпучем мате-
риале образуется свод, включают привод побудителя, который
приводит в движение тяги. Тяги работают только на тех участках,
которые находятся в сравнительно рыхлой массе сыпучих мате-
риалов на границе свода и своими колебаниями разрушают его.
Для бункеров, имеющих коническое днище с разгрузочным
каналом щелевидной формы, может найти применение вибропобу-
дитель, смонтированный в конической части бункера 1 в виде
укрепленного на общей вибрирующей траверсе 2 гребня с верти-
кально расположенными параллельными пластинами 6, имеющими
высоту, равную высоте конуса (рис. 59). Пластинчатый гребень
штоком 3 соединен с одним концом коромысла 4 маятникового
вибратора 7 и подрессорен пружинной опорой 8. Другой конец
коромысла расположен в шарнирно-амортизирующей опоре 5.
От вибратора к гребню поступают колебания, амплитуда которых
равна половине величины на вибраторе. Частота колебаний равна
частоте вращения вала электродвигателя. Вертикально вибри-
рующие пластины способствуют увеличению сыпучести материала
и тем самым предотвращают сводообразование. Следует отметить,
что вибратор должен, очевидно, работать только при открытом
выходном отверстии бункера. Вибропобудитель следует распола-
гать только в зоне эффективного движения материала, так как
вибрация неподвижного материала приведет к его уплотнению.
АЭРАЦИОННЫЕ ПОБУДИТЕЛИ]
Пневматические устройства широко используют для предот-
вращения и ликвидации сводообразования в емкостях для порош-
кообразных и пылевидных материалов. Пылевидные и порошко-
образные материалы насыщаются воздухом, что вызывает увели-
чение пористости материалов и снижение коэффициента внутрен-
него трения. Сыпучесть материала значительно улучшается и резко
снижается вероятность зависаний и сводообразований.
Чтобы ликвидировать зависание материала над выпускным
отверстием емкости, пневматические побудители необходимо уста-
навливать в месте образования сводов, так как в противном слу-
чае может произойти нежелательное уплотнение материала.
Критическая высота, на которой возможно образование сводов,
зависит от многих причин и для большинства материалов ее
практически очень трудно установить. Поэтому емкости в боль-
шинстве случаев оборудуют системой пневматических побудите-
лей, которые устанавливают в определенном порядке по всей по-
верхности стенок днища.
93
4. Аэрирующие плиты
Параметры	Активная поверхность плит, м2	
	0,25	|	0,125
Габаритные размеры плит, мм: длина 		1035	520
ширина 		270	270
высота 		50	56
Рабочее давление воздуха, МПа		0,2	0,2
Расход воздуха, м3/мин		0,1	0,05
Диаметр присоединяемого патрубка, дюйм ....	v4	
В отечественной и зарубежной практике эксплуатации емко-
стей для порошкообразных материалов получили широкое рас-
пространение аэроднища, состоящие из воздухораспределительных
коробок, покрытых пористыми элементами, к которым снизу
подводится сжатый воздух. В качестве пористых элементов исполь-
зуют ткань различных видов, керамические, древесные и синте-
тические плитки, а также перфорированные трубы с активной
поверхностью 0,125—0,25 м2. Аэрирующими коробками покрывают
обычно 25—40% днища емкости (табл. 4).
Одна из основных причин выхода из строя аэрационных уст-
ройств — потеря воздухопроницаемости плиток и образование на
их поверхности плотной цементной корки. Такое явление про-
исходит из-за влажности воздуха, который подается в аэрацион-
ное устройство. Применяемые для очистки воздуха фильтры
не всегда бывают эффективны. Исследования, проведенные
в ЦНИИОМТП, показали, что шестислойная ткань при равной
с керамической плиткой воздухонепроницаемостью обладает бо-
лее равномерными аэрирующими свойствами поверхности.
Рассматривая минимально необходимые площади аэроднища
по отношению к всему днищу силоса, следует отметить, что общей
зависимости здесь не существует. Считается, что для каждого
материала площадь аэрирующих элементов может быть установ-
лена только на основе опыта эксплуатации.
Нередко в качестве аэрирующих элементов используют пер-
форированные трубы диаметром 25—37 мм, обернутые бельтин-
говой тканью, с просверленными по всей длине отверстиями. По
имеющимся данным, они обеспечивают равномерную выгрузку
материала. Однако, так же как и в керамических плитках, про-
исходит постепенное засорение пор и уменьшение при этом пло-
щади аэрирования.
Для повышения эффективности разгрузки силоса 1 с кониче-
ским днищем 2 и упрощения его конструкции применяется пнев-
мопобудитель, смонтированный в плоскости диаметрального се-
чения днища на консольных опорах 5 (рис. 60). Аэрирующая
94
Рис. 61. Пневмопобудитель на
основе естественной подачи воз-
духа
система включает вертикальный стояк 3 и аэротрубы 4, располо-
женные параллельно в одной плоскости. Аэротрубы жестко вмон-
тированы в вертикальный распределительный стояк 3 под углом
конусности днища силоса. Втулка 6 и трубные опоры 7 предна-
значены для подвода воздуха к вертикальному распределитель-
ному стояку 3. Аэротрубы 4 перфорированы и обтянуты бельтин-
говой рукавной тканью, пропитанной для прочности сульфитно-
спиртовой бардой.
При подаче сжатого воздуха через аэрирующую систему на-
ходящейся в зоне ее расположения материал насыщается возду-
хом, приобретает повышенную текучесть и самотеком через раз-
грузочный патрубок 8 выпускается из силоса. В результате по-
стоянного удаления аэрированного материала из зоны расположе-
ния аэротруб находящийся в коническом днище материал де-
лится на два равновеликих полуобъема и под действием собствен-
ного веса и давления вышележащих слоев сползает по наклонным
стенкам этого днища вниз в зону аэрации и так далее до полной
разгрузки.
Для повышения степени равномерности истечения слеживаю-
щихся сыпучих материалов из силосов и бункеров больших ем-
костей 1 можно применять пневмопобудители на основе естест-
венной подачи воздуха, выполненные в виде системы воронок,
обращенных ко дну емкости широким основанием, с отверстиями
па боковых поверхностях, защищенными со стороны движения ма-
териала козырьками (рис. 61). Каждая насадка 2 шарнирно уста-
новлена на выступе 7 трубчатой опоры 4 воздухоподающего тру-
бопровода 3, им.еющего всасывающий клапан, а другой конец
трубопровода выведен в атмосферу. Коническая насадка выпол-
нена так, что к порошкообразному материалу, обтекающему по-
95
верхность насадки, имеется свободный доступ воздуха через
отверстия 5. Воздух под поверхность насадки поступает через
отверстия 6 в трубчатой опоре 4 и способствует улучшению исте-
чения материала.
Один из методов борьбы со сводообразованием порошкообраз-
ных материалов — установка пневматических сопл (воздушные
факелы) в зоне зависания материала, через которые подается
сжатый воздух давлением 4—6 ати. Мгновенная подача воздуха
при открытии быстроходных вентилей не только аэрирует мате-
риал, но и оказывает ударное действие, что способствует сниже-
нию внутреннего сопротивления трению, уменьшению сцепления
частиц материала со стенками емкости и улучшению процесса
истечения материала. Мембранный клапан подает в сопло воздух
в течение 0,5—1 с. Однако при использовании пневматических
сводообрушителей и атмосферного воздуха материал может насы-
щаться влагой. Это зависит от температуры и давления воздуха.
Поэтому подаваемый в пневматические сводообрушители воздух
должен быть полностью очищен от различных примесей и влаги.
Обрушение сводов с использованием пневматических сопел
эффективно лишь при подаче воздушной струи в зону свода. При
невыполнении этого условия воздушный удар не разрушит свода
и нс разрыхлит материал даже при давлении в 7 ати. В связи
с этим целесообразно устанавливать систему пневматических
сопл в различных местах емкости.
Разработан также воздушно-реактивный сводообрушитель. Он
состоит из резинотканевого шланга длиной до 2,5 м и диаметром
28—38 мм, на его конце закреплено алюминиевое колено с соплом.
Сводообрушитель устанавливают внутри бункера или силоса
так, чтобы шланг находился в вертикальном положении. При
прохождении сжатого воздуха через шланг, колено и сопло воз-
никают реактивные силы, которые побуждают сводообрушитель
совершать хаотические движения в материале. Таким образом,
воздействие на свод происходит при хаотическом движении сво-
дообрушителя и воздушной струи, выходящей из сопла. Прове-
денные испытания показали надежную и эффективную работу
воздушно-реактивного сводообрушителя при разгрузке цемента.
Для предотвращения зависания влажного угля в бункерах
углеразмольных мельниц можно использовать пневмопобудитель,
который содержит систему труб с соплами, расположенными
ярусами по высоте бункера, и коллектор с клапанами для подачи
воздуха, перемещаемыми автоматически с помощью электродви-
гателя. Для предотвращения заклинивания клапанов в коллек-
торе установлен разгруженный от осевого давления поршень
с отверстием, последовательно подключаемым к отверстиям пат-
рубков коллектора для подачи сжатого воду ха в бункер.
Для аэрации сжатым воздухом муки, отрубей, комбикормов
и одновременной обработки всей нижней части емкости силоса
можно применять трубчатые сопла со съемными наконечниками,
96
закрепленные с равными интервалами на перфорированном труб-
чатом кольце, установленном внутри в нижней части силоса.
На уровне начала днищ (точка сопряжения днищ с вертикальной
стеной) по всему внутреннему периметру силоса имеется перфори-
рованное трубчатое кольцо из трубы диаметром 3,75 см, которое
прикреплено к стенкам силоса. В кольце в одной плоскости на
расстоянии 400 мм одно от другого имеются отверстия, в которых
укреплены стальные трубы с внутренней резьбой. В эти отверстия
ввернуты трубчатые сопла, снабженные съемными наконечниками.
Кольцо и трубчатые сопла перфорированы мелкими отверстиями
диаметром 2—2,5 мм. Общее количество этих отверстий зависит
от давления струи воздуха, производительности компрессора или
воздуходувки и диаметра отверстий. •
Если высота силоса для хранения материалов более Юм, в нем
дополнительно можно установить сверху свободновисящие пер-
форированные трубы, перфорация выполняется на 2/3 длины
трубы, начиная снизу. Питание воздухом свободновисящих труб
отделено от нижней разводки.
При хранении материала до 5 суток и влажности до 14% по-
дача воздуха осуществляется только в период выпуска из силоса.
При хранении материала свыше 5 суток той же влажности дутье
производят с момента закладки ежедневно в течение 4—8 ч.
Давление (избыточное) в сети, смонтированной внутри силоса,
должно быть не менее 4,9 • 104 Па (0,5 ати). Аэрационная система
работает по принципу насыщения воздухом массы продукции,
хранящейся в силосе. Такое насыщение предотвращает слеживание
и комкование сыпучего материала и ликвидирует опасную руч-
ную работу по зачистке днищ силосов.
Для разрушения образующихся сводов давление в нижней
разводке может быть повышено до 49-104 — 59-104 Па (5—6 ати)
закрытием всех вентилей (прекращение расхода воздуха) до со-
здания в ресивере необходимого давления. Затем быстро откры-
вают вентиль, питающий нижнюю часть силоса, коротким воздуш-
ным ударом разрушают свод. При необходимости эту операцию
выполняют несколько раз.
7 Р. Л. Зенков и др.
Глава V
ПИТАТЕЛИ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ
КЛАССИФИКАЦИЯ ПИТАТЕЛЕЙ
В различных отраслях промышленности применяют питатели
разнообразных конструкций. Многообразие конструктивных ре-
шений питателей вызвано необходимостью удовлетворения раз-
личных противоречивых требований практики, которые опреде-
ляют выбор того или иного вида питателя и его размеров.
Анализ известных конструкций и принципа действия позво-
ляет классифицировать питатели сыпучих материалов непрерыв-
ного действия по принципу работы на четыре основные группы:
питатели с тяговым органом (ленточные, пластинчатые, скреб-
ковые и т. п.);
питатели с колебательным рабочим органом (качающиеся,
вибрационные и т. п.);
питатели с вращающимся рабочим органом (шнековые, тарель-
чатые, секторные);
пневматические питатели, работающие на принципе ожиже-
ния сыпучего материала и насыщения его воздухом; при этом сы-
пучий материал истекает из наклонного аэрожелоба, расположен-
ного под бункером, как жидкость.
Необходимо отметить, что бункер может и не иметь питателя.
В этом случае питание происходит за счет свободного истечения
материала через открывающееся отверстие в дне бункера опреде-
ленного сечения при помощи затвора.
Кроме питателя свободного истечения все остальные следует
отнести по принципу работы к питателям принудительного исте-
чения, так как в этом случае скорость истечения определяется
не только гравитационными силами, но и режимом работы рабо-
чего органа питателя.
Для непрерывного питания сыпучих материалов из бункеров
и силосов необходимо обеспечить постоянный во времени поток
материала
Q =	(139)
где Q — расход материала, кг/с; F — сечение потока материала,
м2; v — скорость потока материала, м/с; у — объемная масса
материала, кг/м3.
К процессу непрерывного питания предъявляются следующие
технологические требования.
98
1. Регулирование расхода материала в заданных пределах
Qmln < Q < Стах-
2. Точность и устойчивость питания, необходимые для обес-
печения постоянства заданного расхода во времени в пределах
допускаемых отклонений при произвольном изменении значения
параметров материала — AQ < Хтр, где AQ — фактические от-
клонения расхода материала, кг/с; Хтр — допускаемые отклоне-
ния расхода материала, кг/с.
В соответствии с общими требованиями непрерывного пита-
ния различных сыпучих материалов при их истечении из бунке-
ров и силосов рассмотрим способы обеспечения требуемой точности
подачи материалов и возможность регулирования производитель-
ности различных питателей при подаче различных сыпучих мате-
риалов.
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТРЕБУЕМОЙ ТОЧНОСТИ ПОДАЧИ
СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ
В настоящее время методы непрерывного питания и дозирова-
ния делятся на весовой и объемный, т. е. различают питатели с ре-
гулируемой точностью расхода и нерегулируемые.
Простейший объемный питатель непрерывного действия сво-
бодного истечения — это бункер с открывающимся дном-затво-
ром (гравитационный питатель). Точность работы этих питателей
определяется стабильностью скорости истечения и величины объем-
ной массы.
Площадь выходного отверстия затвора бункера является
постоянной величиной и в силу этого не может быть причиной
возникновения погрешности питания. Изменяя ее абсолютную
величину/производят регулирование расхода.
Объемная масса сыпучего материала не является постоянной
величиной, ее колебания в зависимости от степени разрыхления
достигают 25%. Следовательно, только за счет изменения вели-
чины объемной массы материала могут возникать отклонения рас-
хода на 25%.
Скорость свободного истечения сыпучих материалов опреде-
ляется по формуле (8) и является величиной непостоянной.
Нестабильность скорости свободного истечения сыпучих ма-
териалов также является причиной возникновения существен-
ных отклонений расхода от средней величины. Поэтому объем-
ные питатели свободного истечения для сыпучих материалов,
не имеющие устройств регулирования переменных величин объем-
ной массы и скорости истечения, имеют невысокую точность ра-
боты.
В объемных питателях принудительного истечения, состоящих
из бункера и расположенного под ним питателя, обеспечивается
стабильная скорость истечения материала (меньше скорости сво-
бодного истечения), характеризующаяся режимом работы пита-
7*	99
теля. Таким образом, точность работы этих питателей зависит
только от изменений плотности потока материала во времени,
характеризующегося величиной объемной массы [см. формулу
(139)].
Согласно С. П. Орлову [13], М. Ю. Сапожникову и др. точ-
ность работы объемных питателей принудительного истечения
невысокая, отклонения от среднего расхода достигают 15%.
Конструкции существующих объемных питателей непрерыв-
ного действия не предусматривают обеспечения постоянства
плотности материала во времени, т. е. стабильности расхода.
Следовательно, эти питатели не характеризуются высокой точ-
ностью работы и могут быть отнесены к питателям с нерегули-
руемой точностью расхода.
Исследования НИКИМП, ВНИИСтройдормаша и других орга-
низаций по увеличению точности дозирования были направлены
на создание взвешивающей контрольно-измерительной и регули-
рующей систем, сглаживающих колебания объемной массы, т. е.
расхода материала, выдаваемого объемным питателем, путем не-
прерывного регулирования сечения или скорости потока мате-
риала.
Принцип работы весового дозатора заключается в непрерывном .
весовом ’контроле потока материала, подаваемого питателем, и
последующей автоматической регулировке этого потока измене-
нием сечения или скорости потока на взвешивающей системе.
Точность работы весового дозатора определяется чувствитель-
ностью и скоростью регулирования взвешивающей системы.
Испытания весовых дозаторов щебня, песка и цемента на бе-
тонных заводах показали, что коэффициент вариации расхода
значителен и изменяется в пределах 0,41—5,3.
Если бункер с питателем или дозатором в процессе работы ис-
пытывает встряхивающие и вибрационные воздействия, приво-
дящие к непрерывному изменению физико-механических свойств
дозируемого материала, то это вызывает изменение закономерно-
стей его истечения из бункера.
В существующих автоматических весовых дозаторах непре-
рывного действия обеспечивается регулирование по количеству
уже выданного материала [4], что неизбежно приводит к неустра-
няемым колебаниям расхода, так как при непрерывном дозиро-
вании мгновенное значение расхода в зоне чувствительного эле-
мента весовой системы может в какой-то момент времени иметь
отклонение порядка одного знака, а значение расхода в зоне ра-
бочих органов питателя — противоположного знака.
Для уменьшения резких колебаний плотности потока материала^
которые современные взвешивающие системы не могут выровнять,
в последних конструкциях весовых дозаторов (С-804) устанавли-
вают дополнительные объемные питатели, которые производят
первичную дозировку и несколько сглаживают колебания плот-
ности потока материала.
100
Таким образом, помимо последующей регулировки объемной
массы за счет изменения сечения или скорости делаются попытки
прямой стабилизации объемной массы материала над взвешиваю-
щей системой, чтобы уменьшить диапазон требуемого для регули-
рования разброса расхода.
Проведенный анализ показывает, что применение прямой ста-
билизации физико-механических свойств сыпучих материалов
в нижней части бункера над питателем позволяет увеличить
точность их работы и облегчает условия работы взвешивающей
контрольно-измерительной и регулирующей системы. Технико-
экономические расчеты, проведенные в СоюздорНИИ, показали,
что стоимость автоматической взвешивающей системы весовых
дозаторов в 5—10 раз превышает стоимость бункера с питателем,
т. е. объемного дозатора.
Питающие и дозирующие устройства можно классифицировать
по методу и месту регулирования точности работы на нерегули-
руемые; с последующей или косвенной регулировкой; предше-
ствующей или прямой регулировкой.
При питании материалов крупностью выше 5—10 мм на точ-
ность питания наибольшее влияние оказывает стабильность гра-
нулометрического состава материала [4].
Анализ работы питателей для мелкозернистых сыпучих мате-
риалов крупностью менее 5—10 мм показывает, что на точность
питания в первую очередь влияет стабильность объемной массы,
которую определяют по формулам
т = т«(1 -е)(1 + »): 7.. = 7(1 +Л-В)	„
-т[1 Ч-Л,(4(1	(140)
где у о — удельная масса частиц, кг/м3; е — пористость материала;
w — влажность материала; у — объемная масса верхнего слоя
сыпучего материала, кг/м3; ух — объемная масса сыпучего мате-
риала на глубине, кг/м3; Pv — вертикальное давление сыпучего
материала, Па; В — экспериментальный коэффициент; g — уско-
рение свободного падения, м/с2; / — ускорение вибрации, м/с2;
ц — коэффициент поперечной деформации материала (коэффи-
циент Пуассона); Е — модуль упругости сыпучего материала, Па.
Постоянство объемной массы зависит от величины и стабиль-
ности пористости и влажности сыпучегд материала, которые,
в свою очередь, определяют его сыпучие свойства. Сыпучесть
материала улучшается с увеличением пористости.
На стабильность объемной массы, как видно из формулы (140),
влияет интенсивность внешних возмущающих воздействий, испы-
тываемых материалом в бункере. Нейтрализовать возмущающие
воздействия можно применением механических или аэрационных
побудителей материала. В питателе в силу разницы скорости сво-
101
бодного истечения и скорости движения рабочего органа может
происходить циклическое истечение, что накладывает особые ус-
ловия на работу побудителей.
Циклический процесс работы питателя обусловливает разделе-
ние процесса питания на истечение материала из бункера в подо-
шедшую ячейку питателя и остановку истечения, когда ячейка
находится еще под выходным отверстием бункера и на материал
в ней воздействует давление вышележащих слоев материала.
В этот момент времени при постоянном давлении слоев может быть
получен материал постоянной объемной массы, т. е. получен
стабильный во времени расход.
Стабилизировать уровень материала в бункере или избавиться
от действия переменного столба материала на материал в пита-
теле можно либо применением бункера с выходным отверстием
в вертикальной плоскости (в этом случае давление вышележащих
слоев воспринимается наклонными стенками бункера), либо ста-
билизатора давления в обычном бункере с выходным отверстием
в горизонтальной плоскости.
Разработаны принципиальные схемы вариантов питателей по-
вышенной точности работы (табл. 5), в которых питатель либо
смещен в сторону относительно вертикальной оси бункера (полу-
открытый тип); либо расположен под бункером на одной верти-
кальной прямой и над ним установлен стабилизатор давления
(закрытый тип). В нижней части бункера этих питателей устанав-
ливают систему рыхления материала механического или аэрацион-
ного типа.
Экспериментальные исследования по определению точности
работы предложенных схем (табл. 5) были проведены на питателе
секторного типа при подаче цемента.
5. Варианты исследуемых систем повышения точности
работы питателей
Система побуждения	Питатель		
	открытый	полуоткрытый	закрытый
Нет	W		
Механический рыхлитель		W	
Аэрационный рыхлитель			
102
Результаты экспериментов показали возможность повысить
точность работы питателя до ±=5% за счет стабилизации объемной
массы материала независимо от уровня материала в бункере,'
степени его слеживаемости, а также наличия и частоты динами-
ческих воздействий. Установлено, что в этих случаях лучше при-
менять механический побудитель, который должен быть установ-
лен в нижней части бункера и иметь ту же окружную скорость и
направление вращения, что и ротор питателя. Концы лопаток по-
будителя не должны доходить до стенок бункера и ротора на 2 —
5 мм. Лопатки побудителя должны быть расположены по винтовой
линии вала на расстоянии друг от друга около 150 мм, ширину
лопаток можно принять равной 30 мм, угол смещения соседних
лопаток 60°.
ПИТАТЕЛИ С ВРАЩАЮЩИМСЯ РАБОЧИМ ОРГАНОМ
К группе вращающихся питателей относятся секторные, шне-
ковые, тарельчатые.
Секторный питатель (рис. 62) представляет собой вращаю-
щийся вертикальный или горизонтальный барабан, расположен-
ный под выходным отверстием бункера и разделенный радиаль-
ными стенками на несколько (3—12) отсеков-ячеек. Принцип
действия секторного питателя основан на заполнении ячеек
питателя при его вращении под выпускным отверстием бункера
и высыпании материала из ячеек при прохождении их над выпус-
кным отверстием питателя. Питатель, расположенный под вы-
пускным отверстием бункера и полностью закрывающий его,
препятствует самопроизвольному истечению материала из бун-
кера. Такие питатели применяют во многих отраслях промышлен-
ности для подачи и дозирования порошкообразных сильнопыля-
щих материалов, склонных к самопроизвольному истечению.
Секторные питатели удобны и для загрузки порошкообразных
материалов в бункер пневмотранспортом, так как конструкция
их исключает высыпание материала при неработающем питателе.
Секторные питатели конструктивно просты, имеют небольшие
габаритные размеры по сравнению с други-
ми типами питателей, надежны в работе.
Ячейки барабанов секторных питате-
лей, применяющихся в различных отрас-
лях промышленности, различны по форме
(пилообразная, овальная, трапецеидаль-
ная, треугольная с образующими по ра-
диусу ротора, треугольная с образующими
по касательной к валу ротора). От формы
ячейки значительно зависит равномерность
дозирования. Глубокая ячейка может за-
держивать более или менее значительный
объем материала.
103
Рис. 62. Секторный питатель
Рис. 63. Шнековый питатель]
Для увеличения диапазона
регулирования производитель-
ности секторного питателя, ко-
торая обычно зависит от измене-
ния частоты вращения ротора,
можно применять питатель, в
котором каждая ячейка ротора
имеет подвижное дно с выступа-
ющим к оси вращения стерж-
нем. Объем каждой ячейки
регулируется положением дна
ячейки (регулировочными болтами). Таким образом, одновременно
изменяется объем всех ячеек ротора и производительность пита-
теля при том же режиме его работы.
Для повышения точности работы секторных питателей можно
использовать ротор с изолированными друг от друга, а также
от корпуса питателя и бункера виброячейками, которые обеспе-
чивают более плотную упаковку частиц материала и, тем самым,
стабилизацию объемной массы и повышенную точность расхода
материала во времени. Отсутствие передачи вибрации на бункер
с материалом и корпус питателя обеспечивает сохранение хоро-
шей сыпучести материала и его истечения и предотвращает сво-
дообразование материала в бункере. Внутри корпуса ротора пи-
тателя находится полый вал с ребрами, расположенными по об-
разующей. К ребрам вала ротора на амортизаторах подвешены
ячейки ротора, В свою очередь, ячейки жестко связаны с корпу-
сом вибратора, который находится внутри полого вала ротора,
при помощи ребер, пропущенных в прорезях вала. В корпусе
вибратора помещен эксцентриковый вал, приводящий при враще-
нии в колебания ячейки. Вращение эксцентриковому валу пере-
дается от двигателя через специальный гибкий вал.
Производительность секторного питателя зависит от геомет-
рических параметров и режима работы. Геометрические параметры
характеризуются диаметром ротора, количеством ячеек, их раз-
мерами, а также размером входного и выходного отверстий кор-
пуса питателя; режим работы — частотой вращения ротора.
Регулирование производительности в требуемых пределах осу-
ществляется, как правило, изменением частоты вращения ротора.
Шнековый питатель (рис. 63). При вращении шнека поступаю-
щий из бункера материал удерживается от совместного вращения
с винтом силами тяжести и трения о желоб и получает осевое пе-
ремещение к выпускному отверстию питателя. Ниже приведены
характеристики шнековых питателей.
Марка питателя............................................ С-543	С-685
Производительность регулируемая, т/ч....................... 5—10	5—25
Диаметр винта шнеков, мм................................... 178	178
Частота вращения шнека, об/мин......................... 36,5—73 25—80
Мощность электродвигателя, кВт............................. 1,7	3,5
104
Габаритные размеры, мм:
длина............................................ 1930	—
ширина......................................... 1325	—
высота......................................... 370	—
Масса, кг ......................................... 273	—
Напряжение цепи, В............................... 220/380	220/380
Шнековые питатели рекомендуется применять для мелкозер-
нистых пылеватых материалов, не боящихся крошения. Приме-
нение шнеков для работы с тонкодисперсными материалами обу-
словлено их специфическими свойствами: повышенной способ-
ностью к сводообразованию и самопроизвольному истечению.
На точность работы питателя влияет заполнение шнека мате-
риалом, которое зависит от диаметра винта шнека, угла наклона
винтовой поверхности и вида питаемого материала. Для стаби-
лизации объемной массы материала и увеличения точности работы
питателя можно применять шнеки с переменным шагом, уменьша-
ющимся в сторону выгрузки. Соотношение между объемами первых
и последних витков должно соответствовать отношению предель-
ных значений объемной массы материала. Витки должны уплот-
нять материал по мере его продвижения по шнеку и тем самым
стабилизировать объемную массу, т. е. весовой расход.
Для повышения стабильности расхода можно использовать
шнековые питатели с переменным диаметром корпуса и самого
шнека. Форма кривой корпуса зависит от кривой уплотнения ма-
териала при приложении к нему внешнего давления, подчиняю-
щейся закону экспоненты. В шнековом питателе такой конструк-
ции происходит уплотнение материала по мере его продвижения
от входного отверстия к выходному. Уплотнение стабилизирует
плотность и увеличивает точность работы питателя.
Для повышения точности и стабильности питания на валу
шнека можно устанавливать вибратор, сообщающий шнеку коле-
бания в осевом направлении. Осевая вибрация шнека при его
вращении позволяет более полно и равномерно заполнять матери-
алом впадины витков шнека, увеличивая точность и стабильность
питания.
- Для расширения диапазона регулирования количества пода-
ваемого из бункера материала применяют шнековые питатели,
в которых винтовая поверхность шнека выполнена с регулируе-
мым шагом из эластичного материала с пружинными спиралями
на внутренней и наружной сторонах. Регулируя величину шага
перемещением подвижного конца винтовой поверхности шнека,
уменьшают или увеличивают кольцевой зазор винтовой поверх-
ности. Таким образом регулируют количество дозируемого сыпу-
чего материала.
Чтобы исключить закупоривание шнекового питателя и тру-
бопроводов, можно использовать питатели, оборудованные пре-
дохранителем, выполненным в виде второго шнекового нагнета-
теля, перемещающего материал из камеры уплотнения обратно
в бункер.
105
Тарельчатый питатель (рис. 64) предназначен для выгрузки
из бункера продуктов помола, мелкозернистых и мелкокусковых
материалов с размерами зерен до 100 мм. Он работает по прин-
ципу сбрасывания материала заслонкой с горизонтального враща-
ющегося диска, расположенного под выпускным отверстием бун-
кера.
Конструкция этих питателей предусматривает выдачу сравни-
тельно узкого потока материала. При внесении некоторых кон-
структивных изменений эти питатели можно использовать для рас-
пределения материала по площади.
Наиболее распространены тарельчатые питатели диаметром
600—1300 мм с частотой вращения 0,003—0,017 об/с. Производи-
тельность питателя регулируется изменением частоты вращения
тарелки-диска, высоты кольцевой щели между манжетой и диском
и расстояния кромки ножа до центра диска.
Легкость регулирования производительности позволяет ис-
пользовать их на цементных, керамических, химических и других
заводах.
Рис. 65. Тарельчатый питатель с ман-
жетой спиральнойформы
Рис. 64. Тарельчатый питатель
106
ность подачи материала невысокая и со-
ставляет примерно 15%. Тарельчатые
питатели без ножа и с повышенной
частотой вращения, например на песко-
разбрасывателе ПР-130, не обеспечи-
вают равномерного распределения мате-
риала по ширине обрабатываемой по-
лосы. Наибольшая плотность посыпки
наблюдается вблизи продольной оси,
проходящей через центр разбрасывае-
мого диска, и уменьшается по мере
приближения к краям. Максимальная
плотность посыпки в 4—5 раз превы-
Рис. 66. Тарельчатый питатель с
эксцентричной манжетой и фор-
мирующей канавкой
шает среднее значение.
Тарельчатый питатель, разработанный Н. 3. Плоткиным,
обеспечивает повышенную точность работы. Горловина 1 бункера
окружена спиральной стенкой 2, расположенной на диске 9 у та-
рельчатого питателя. Горловина и стенка скреплены скобами 8.
В образуемом устье помещена шиберная заслонка 3, которую
можно поднимать в направляющих треугольниках 6 при помощи
винтового привода со штурвалом 4. Высоту подъема шиберной
заслонки проверяют по линейке 5. Перед шиберной заслонкой
на диске 9 помещен сбрасывающий нож 7. Для выдачи находяще-
гося в бункере материала поднимается шиберная заслонка, и
на диск питателя подается строго определенная доза материала.
Этому способствует улиткообразная форма пространства между
горловиной бункера и стенкой 2. Сбрасывание материала произ-
водится ножом 7 (рис. 65).
Применяя тарельчатый питатель с эксцентричной манжетой
и формирующей канавкой, можно также повысить точность ра-
боты. Вращающийся диск 2 располагается эксцентрично относи-
тельно оси загрузочного бункера 1 таким образом, что часть фор-
мующей канавки 3 находится внутри загрузочного бункера, а дру-
гая часть — за его пределами, благодаря чему материал, посту-
пающий из бункера на вращающийся диск, в зоне загрузки под-
вергается постоянному вращению, интенсивному перемешиванию,
принудительно и равномерно заполняет формующую канавку
на диске и в зоне выгрузки. Выгрузка производится сбрасываю-
щим ножом 4 (рис. 66).
ПИТАТЕЛИ С ТЯГОВЫМ РАБОЧИМ ОРГАНОМ
Различают ленточные, пластинчатые и цепные питатели с тя-
говым рабочим органом.
Ленточные питатели (рис. 67) применяют для подачи мелко-
зернистых, мелкокусковых и крупнокусковых материалов, на-
пример песка, гравия, угля кокса и др.
Максимальный размер кусков легких материалов "может до-
стигать 100—150 мм. Ленточные питатели хорошо работают на
107
влажных материалах.
Очищают ленты от при-
липающих к ним частиц
скребками, установлен-
ными под головным ба-
рабаном.
Бункер ленточного
питателя с постоянно
открытым выходом не
может предотвратить са-
мопроизвольного истечения мелкодисперсных и порошкообразных
материалов в процессе работы питателя, поэтому такие питатели
обычно не используют для этих материалов.
Прорезиненная лента натягивается между приводным и на-
тяжным барабанами; верхняя ветвь поддерживается от провиса-
ния промежуточными опорными роликами, а нижняя свободна.
Ролики устанавливают близко один к другому, чтобы уменьшить
зазоры между неподвижными бортами и лентой и исключить про-
сыпание материала через ее кромки.
Поскольку условия работы питателей по сравнению с ленточ-
ными конвейерами тяжелее, то лента питателя должна иметь верх-
ние резиновые обкладки толщиною не менее 3—6 мм в зависи-
мости от гранулометрического состава и физических свойств тран-
спортируемого материала.
Роликоопоры, приводное и натяжное устройство питателей
монтируют на стальной сварной раме. Чтобы повысить сцепление
с лентой, обод приводного барабана нередко вулканизируют
или обтягивают лептой.
Загружать материал на ленту рекомендуется так, чтобы лента
не испытывала на себе непосредственного активного давления со-
держимого бункера, а воспринимала лишь отраженное давление;
для этого в бункерах делают наклонное выходное отверстие или
устанавливают в нижней части бункера стабилизатор давления.
Длина ленточного питателя зависит от производственных усло-
вий его установки, а минимальная длина — от размера между
центрами барабанов, который исключает произвольное истече-
ние материала через головной барабан и обеспечивает правиль-
ную работу натяжного барабана. Плоскость естественного откоса
материала в момент максимального открытия заслонки не должна
переходить за вертикальную ось головного барабана. Крайнее
положение натяжного барабана обусловлено минимальным рас-
стоянием от ближайшего поддерживающего ролика.
Обычно ленточные питатели в соответствии с их производитель-
ностью и конструктивными размерами загрузочной воронки имеют
длину 1—5 м, но при необходимости длину питателя можно уве-
личить. Ширина ленты ленточного питателя обычно 400—1100 мм;
мощность привода — от 1 до 4 кВт. Характеристика ленточных
питателей для песка и щебня приведена ниже:
108
Марка питателя............................
Производительность регулируемая, т/ч . . . .
Ширина ленты, мм..........................
Регулируемая скорость ленты, м/с..........
Расстояние между осями барабана, мм . . .
Максимальная крупность материала, мм . . .
Мощность электродвигателя, кВт............
Вариатор цепной, модель ..................
Габаритные размеры, мм:
длина ....................................
ширина ...............................
высота................................
Объемная масса, кг........................
Напряжение в цепи, В......................
С-633
7,5-35
650
0,0371—0,132
650
40
0,6
С-634
С-633Д
15—30
650
0,0371—0,128
650
80
0,6
С-634Д
1375
1036
570
328
220/380 *	220/380
Большинство ленточных питателей имеют невысокую точность
подачи материала (до ztl5%). Это объясняется колебаниями
физико-механических свойств сыпучих материалов, стабилизация
которых в существующих питателях не предусмотрена. Для
повышения точности работы до под верхней ветвью ленты
можно расположить вибрационные ролики. Параметры роликов
выбирают такими, чтобы вибрация передавалась только на ма-
териал, находящийся в ячейках ленты, и не передавалась на ма-
териал, находящийся в бункере, а также на ведущий и ведомый
барабаны транспортерной ленты и корпус питателя. Применение
вибрационных роликов обеспечивает стабильность объемной массы
на ленте, сохраняет хорошую сыпучесть материала в бункере
и не нарушает процесса свободного истечения материала из бун-
кера в питатель.
Пластинчатые питатели используют для перегрузки самых
разнообразных насыпных материалов, в том числе абразивных и
глинистых. Однако чаще их применяют при тяжелых крупнокус-
ковых грузах, когда давление материала в бункере передается
непосредственно на полотно питателя.
Питатели нормальных типов используют для подачи материа-
лов, размер кусков которых составляет 400 мм и более.
Производительность пластинчатых питателей колеблется в ши-
роких пределах (0,005—0,3 м3/с) в зависимости от размеров пита-
теля и характера транспортируемого материала. Их располагают
горизонтально или с уклоном непосредственно под выходным
отверстием бункера. Эти питатели воспринимают давление ма-
териала и удары кусков при разгрузке.
К преимуществам питателей этого вида следует отнести надеж-
ную выгрузку материала из бункера и равномерное питание при-
емного устройства, например конвейера.
По своему устройству пластинчатый питатель имеет много
общего с пластинчатым конвейером. Несущим органом его явля-
ются смежно расположенные стальные пластины, перекрывающие
одна другую и жестко связанные с цепями.
109
К питателям предъявляются следующие требования:
1)	достаточная жесткость пластин на изгиб при минимальном
их весе;
2)	плотность перекрывания смежных пластин, исключающая
просыпание материала через зазоры;
3)	способность к транспортированию плохосыпучих материа-
лов (поверхность настила должна способствовать лучшему извле-
чению материала из бункера);
4)	приспособленность к транспортированию материалов при
минимальном их крошении. Это особенно относится к материалам,
крошение которых понижает их качество;
5)	простота конструкции и ее эксплуатационная надежность.
Пластинчатые питатели рассчитаны обычно на большую про-
изводительность при низких скоростях движения пластин, поэ-
тому в пластинчатых питателях обычно устанавливают неподвиж-
ные высокие борта, укрепляемые па раме; сами пластины без
бортов либо с низкими бортами, которые в сочетании с неподвиж-
ными бортами образуют довольно плотное соединение, исключаю-
щее просыпание материала за кромки. Ширина лепты пластинча-
тых питателей обычно 400—1300 мм; скорость ленты 0,02—0,25 м/с;
мощность привода пластинчатых питателей 3—6 кВт.
Для обеспечения отсева мелкого материала и предохранения от
заклинивания на нерабочей ветви несущего полотна устанавли-
вают пластинчатый питатель с поворотными пластинами гребен-
чатой формы. Для снижения динамических нагрузок при падении
на несущее полотно кусков транспортируемого материала верхняя
часть рамы питателя может быть выполнена из отдельных шар-
нирно связанных между собой секций, установленных на аморти-
зирующих опорах.
Цепные питатели представляют собой устройства для опорож-
нения бункеров, состоящие из свободно подвешенных на барабане
бесконечных цепей, находящихся над наклонным выходным из
бункера лотком. В этом случае происходит преимущественно са-
мотечный процесс опорожнения материала из бункеров, но с при-
нудительно регулируемой скоростью истечения материала. Поэ-
тому цепные питатели являются как бы переходной стадией от
гравитационных затворов к автоматическим питателям, соеди-
няя в себе преимущества тех и других.
При вращении барабана приходят в движение перекинутые
через него цепи и создают плавный поток материала по желобу.
В результате трения, возникающего между материалом и цепями,
материал не может быстро скользить по желобу и передвигается
по нему со скоростью цепей.
Цепной питатель может работать ‘на материале почти любой
крупности, пригоден для мелкосыпучего, сортированного и ря-
дового материала. Иногда желоб делают решетчатым, что позво-
ляет отсеивать мелочь. Производительность питателей составляет
0,002—0,1 м3/с. Материал в зависимости от ширины желоба и
110
скорости цепи разгружается либо широким спокойным потоком,
либо узким быстродвижущимся. Поэтому цепной питатель может
быть приспособлен к питанию любого приемного устройства (лен-
точного конвейера, дробилки и пр.).
Обычно применяют цепные питатели, имеющие ширину желоба
200—1700 мм при минимальном размере кусков подаваемого ма-
териала 100—1000 мм.
Максимальная частота вращения цепного барабана уменьша-
ется с увеличением максимального размера подаваемого материала
и находится в пределах 1—0,1 об/с. Мощность привода цепного
питателя от 2 до 8 кВт.
Угол наклона желоба зависит от коэффициента трения мате-
риала по днищу желоба; учитывается также желательная конеч-
ная скорость материала. Угол наклона желоба обычно равен
44-10“2 рад — 70-10“2 рад (25—40°), а при начальной скорости,
большей нуля, может быть несколько уменьшен.
В бункере до начала опорожнения материал находится в по-
кое и при проектировании принимают начальную скорость ма-
териала равной нулю.
Производительность питателя зависит от размера выходного
отверстия бункера, конструкции и веса цепной завесы, скорости
цепей, а также от физических свойств транспортируемого мате-
риала. Ее определяют по формуле (139).
Мощность привода цепных питателей на валу цепного бара-
бана характеризуется сопротивлением перегибу звеньев цепей
на барабане и трением их по поверхности разгружаемого мате-
риала. Мощность привода незначительна, так как материал раз-
гружается из бункера самотеком, а привод лишь регулирует про-
изводительность.
ПИТАТЕЛИ С КОЛЕБАТЕЛЬНЫМ РАБОЧИМ ОРГАНОМ
Питатели с колебательным движением рабочего органа по
принципу действия можно разделить на три характерных вида:
качающиеся питатели (качающийся кареточный, подвесной нак-
лонный, встряхивающий и вибрационный); плунжерные-пор-
шневые питатели; маятниковые питатели-затворы циклического
действия.
Вибрационные питатели. Движение материала по желобу
вибрационного питателя осуществляется в результате изменения
давления материала на дно желоба и придания ему направленных
колебаний, обеспечивающих продвижение материала к выпускному
краю питателя. Материал передвигается по лотку-желобу за счет
вибраций, сообщаемых лотку вибратором. Обычно частота ко-
лебаний составляет 3000 в минуту, а амплитуда до 2 мм.
Вибрационные питатели рекомендуется применять для подачи
из бункеров мелкозернистых и мелкокусковых материалов, в том
числе и абразивных с максимальной крупностью зерен 50—100 мм.
Ш
Эффективность работы вибропитателей уменьшается с увеличением
угла внутреннего трения материала, характеризующего его сы-
пучесть. Для слеживающихся, слипающихся материалов необ-
ходима более интенсивная вибрация с большей амплитудой.
Экспериментальные исследования работы вибрационного пи-
тателя машины ПР-130 показали, что при дозировании сухого
песка (хорошосыпучего материала) он обеспечивал равномерную
выдачу. В то же время влажный песок (плохосыпучий материал)
уплотняется под действием вибрации и плохо истекает из вибра-
ционного питателя.
Из вибрационного питателя может происходить самопроиз-
вольное истечение нестабильносыпучих, особенно порошкообраз-
ных материалов, как при загрузке бункера, так и в процессе
работы.
Вибрационный питатель состоит из подвижной части — лотка
с вибратором, подвешенного к расходному бункеру на пружи-
нах (амортизаторах). Регулирование производительности пита-
теля достигается изменением амплитуды или частоты колебаний
лотка и угла наклона лотка к горизонту, а также изменением
сечения потока материала при помощи регулирующей заслонки.
Отсутствие вращающихся частей и плавное регулирование
производительности являются достоинствами вибрационных пи-
тателей.
Ширина лотка вибрационных питателей обычно 200—600 мм;
длина от 800 до 1500 мм. Высота слоя материала регулируется
в пределах 50—150 мм. Производительность вибрационных пита-
телей 0,001—0,06 м3/с, а потребляемая мощность 0,2—1,0 кВт.
Ниже приведены характеристики серийно выпускаемых вибра-
ционных питателей.
Вибропитатели.................................. Одинарные
Рабочее напряжение, В............................ 220/380
Приемное отверстие течки, мм .................... 800X800
Электровибратор:
марка....................................... С-433А
мощность, кВт.................................. 0,6
масса, кг ..................................... 24
Размеры лотка, мм:
длина............................................ 1200
ширина.................................. 450
Ориентировочная производительность (пе-
сок/щебень), м3/с, в. зависимости от угла
наклона, град:
14........................................... 0,011/0,018
18 ..................................... 0,014/0,0264
22 ..................................... 0,0195/0,028
24 ...................................... 0,025/0,035
Масса в сборе с горловиной, кг..................... 205
Сдвоенные
220/380
800X800
С-433А
0,6
24
875X2
450
0,021/0,032
0,022/0,046
0,033/0,049
0,045/0,056
394
Вибрационные питатели, установленные под нижним отвер-
стием бункера па упругих подвесках, не всегда устраняют рас-
сыпание и пыление материала при выгрузке его из бункера. При-
112
соединив вибролоток 1 к горло-
вине бункера 4 с помощью лент
5 и 6 из эластичного материала,
укрепленных на задней и боко-
вых сторонах и образующих
сплошную стенку, этот недоста-
ток можно устранить (рис. 68).
Для повышения равномерно-
сти отбора материала по всему
выходному сечению бункера
можно устанавливать в лотке
вибропитателя площадки-стаби-
лизаторы, располагая их друг
относительно друга так, что
каждая из них перекрывает
часть выходного сечения бун-
Рис. 68. Вибрационный питатель на эла-
стичной ленте
кера.
Для повышения скорости движения материала в вибрационных
питателях, состоящих из грузонесущего органа и инерционного
дисбалансного вибратора, соединенного с грузонесущим орга-
ном упругими элементами, колебаниям грузонесущего органа
придают эллиптическую форму при помощи точечных неуравно-
вешенных масс с разными величинами статического момента либо
подбором упругих элементов с разной жесткостью.
Регулировать эллиптическую форму колебаний можно упор-
ными винтами, взаимодействующими с упругими элементами,
соединяющими вибратор с грузонесущим органом.
Производительность вибрационных питателей можно изме-
нять с помощью электродвигателей, меняя частоту вращения или
величину подаваемого напряжения. Регулировка может осуще-
ствляться вручную (с помощью автотрансформатора) или автома-
тически посредством управления степенью насыщения железа
обычного трансформатора, что достигается третьей обмоткой транс-
форматора.
Производительность вибрационных питателей можно регу-
лировать также изменением тока.
Встряхивающие питатели. При работе встряхивающих пита-
телей продвижение материала осуществляется за счет направлен-
ных колебаний, которые передаются ему от встряхивающего
лотка. Однако частота колебаний лотка ниже, чем в вибрационных
питателях. Привод лотка включает шатунно-кривошипный ме-
ханизм, связанный обычно с маховиком, который уравновеши-
вает колебательно движущиеся части.
При работе встряхивающих питателей на сухих материалах
с частотой вращения привода 3,3—5 об/с и выше наблюдается
интенсивное пыление в местах загрузки и особенно в местах раз-
грузки. В средней части желоба отделение пыли происходит
менее интенсивно. С увеличением частоты вращения кривошипа
8 р. Л. Зенков и др.
113
интенсивность пыления значительно увеличивается, поэтому воз-
никает необходимость в установке герметических кожухов и от-
сосов. Однако при большей частоте вращения кривошипа (25 об/с
и выше) и при малой амплитуде качания (около 3 мм) пыление
материала резко снижается.
Обычно ширина желоба встряхивающих питателей 800—
1200 мм, глубина желоба 300—400 мм; амплитуда качания
желоба 30—50 мм; частота колебаний (частота вращения кри-
вошипа) 2,5—4 об/с. Производительность встряхивающих пи-
тателей 15—20 кг/с; мощность привода 3—5 кВт. Производитель-
ность встряхивающих питателей определяется по формуле (139).
При увеличении высоты слоя материала производительность
увеличивается, но пе пропорционально изменению высоты, а
в меньшей степени, так как средняя скорость частиц уменьшается.
Высота слоя материала на лотке зависит от гранулометрического
состава материала и составляет: для пылевидных материалов 0,02—
0,03 м; для мелкокусковых материалов 0,04—0,05 м, для крупно-
кусковых 0,1 м и выше, но не менее средней величины кусков.
Ограничения высоты слоя материала в желобе объясняются тем,
что с увеличением слоя материала наблюдается большая разница
в скорости движения различных по высоте слоев материала.
Для расчета производительности встряхивающих питателей
необходимо знать скорость движения материала по лотку, которая
зависит от частоты вращения кривошипа и составляет примерно
0,15—0,25 м/с.
Максимальную частоту вращения кривошипа следует выби-
рать таким образом, чтобы сохранялось давление желоба на
частицы материала. При выборе минимальной частоты вращения
кривошипа необходимо, чтобы ускорение желоба нигде не пре-
восходило возможного ускорения частиц материала, которое зави-
сит от коэффициента трения материала и его давления на дно
желоба.
Качающиеся подвесные питатели. Движение материала в ка-
чающихся подвесных питателях (рис. 69) аналогично вибрацион-
ным и встряхивающим питателям. Продвижение материала за-
висит от переменного давления материала на желоб (большего
при прямом ходе); одностороннего действия давления материала,
находящегося в бункере, при прямом
-ф-	1 Рис. 69. Качающийся подвесной питатель 114	и обратном ходах; проскальзывания материала по поверхности стола при обратном его ходе. В наклонных питателях стол опи- рается передним концом на ролики, передвигающиеся по горизонтальной опоре, а другим концом подвешен на стальных тягах. Качание лотка про- изводится за счет возвратно-посту- пательного движения роликовой опо-
Рис. 70. Схема кареточного пита-
теля
Рис. 71. Схема плунжерного питателя
ры питателя, привод которой осуществляется от кривошипно-
шатунного механизма.
Питатель можно использовать для подачи сыпучих грузов
почти всех категорий. К его недостаткам следует отнести некоторое
увеличение габаритных размеров по сравнению с горизонтальными
видами питателей. Следует отметить также возможность само-
произвольного истечения нестабильносыпучих материалов из
неработающего питателя. Производительность питателя опреде-
ляется по формуле (139). Производительность можно регулировать
за счет изменения высоты слоя материала регулирующей заслон-
кой, частоты и амплитуды качания, а также угла наклона лотка.
Качающиеся кареточные питатели служат для равномерной
подачи хорошосыпучих мелких и крупных материалов.
Под выпускным отверстием бункера установлен подвижный
горизонтальный стол с боковыми бортами, образующими желоб
(рис. 70). Кривошипный механизм сообщает'столу прямолинейное
поступательно-возвратное движение в горизонтальной плоскости.
При прямом ходе стола материал высыпается через выпускное от-
верстие, а на освобождающуюся часть несущей плоскости стола
материал вновь поступает из бункера. При обратном ходе стола
материал проскальзывает по столу, и некоторая часть пересы-
пается через переднюю кромку стола.
Высота желоба примерно равна ширине несущей части стола
и составляет 500—1500 мм. Максимальный размер куска — 750 мм.
'Ход стола (амплитуда качания) обычно 50—175 мм. Частота вра-
щения эксцентрика колеблется в пределах 0,17—1,0 об/с в зави-
симости от ширины несущей части и производительности пита-
теля.
Мощность привода качающегося кареточного питателя обычно
3—7 кВт.
Производительность питателя регулируется изменением хода
стола (переменный радиус кривошипа) и частоты качаний стола
в единицу времени и составляет примерно 0,0025—0,1 м3/с и выше.
Коэффициент подачи принимается в пределах 0,8—1,0 (мень-
шие значения при максимальной частоте вращения эксцентрика).
Плунжерные питатели (рис. 71) применяют для перегрузки
малоабразивных хорошосыпучих мелких материалов. Их произ-
водительность невелика (примерно 0,001—0,004 м3/с). В питателе
8*	115
происходит точная дозировка материала. Материал, попадающий
из бункера на неподвижный желоб, проталкивается плунжером
или поршнем, совершающими возвратно-поступательное дви-
жение.
Большие сопротивления, возникающие при проталкивании ма-
териала плунжером вдоль неподвижных стенок стола и бортов,
ограничивают производительность питателя.
Привод плунжера осуществлен через эксцентриковую тягу.
В тот момент, когда плунжер находится в крайнем заднем поло-
жении, материал высыпается из отверстия бункера на неподвиж-
ный стол, располагаясь на нем под углом естественного откоса.
При движении плунжера материал проталкивается вперед и через
переднюю кромку стола ссыпается в приемное устройство. При
обратном движении плунжера материал вновь заполняет стол.
Обычно число качаний (ходов) не превышает одного в секунду.
Длина хода поршня изменяется в пределах 75—150 мм.
Производительность плунжерных питателей зависит от пло-
щади сечения плунжера, величины его хода и скорости движения;
изменением скорости движения плунжера можно регулировать
величину производительности.
Маятниковые питатели-затворы сравнительно мало распро-
странены. Их применяют для подачи зернистых и мелкозернистых
материалов в тех случаях, когда не требуется точной дозировки.
Секторный питатель-затвор (рис. 72, а) представляет собою
обыкновенный затвор, связанный с шатунно-кривошипным меха-
низмом. По виду рабочего органа затворы делятся на клапанные
(откидные, прижимные, подпорные — лотковые), секторные, че-
люстные, пальцевые, цепные, плоские, гусеничные, круглые и
комбинированные. При работе секторного питателя сектор, ка-
чающийся на шарнире, попеременно открывает и закрывает вы-
пускное отверстие бункера. Производительность регулируется
изменением амплитуды качания сектора.
Лотковый питатель-затвор (рис. 72, б) представляет собою
клапанный (подпорный) затвор, лоток которого приводится в ко-
лебательное движение шатунно-кривошипным механизмом. Ре-
гулировать производительность можно изменением амплитуды ка-
Рис. 72. Схема секторного (а) и лоткового (б) питателей
116
чания, а также первоначального угла установки лотка к гори-
зонту. Лотковый питатель по принципу работы близок к качаю-
щемуся наклонному питателю и отличается от пего тем, что при
его применении происходит циклическое истечение за счет боль-
шего угла закрытия лотка.
ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ ПИТАТЕЛИ
Для подачи сыпучих материалов, особенно мелкозернистых
и порошкообразных, в последнее время все чаще применяют пнев-
матические питатели.
Основным рабочим органом таких питателей являются камеры,
в которые подается сжатый воздух, материал насыщается им и исте-
кает по желобу или трубопроводу.
Для подачи порошкообразных материалов из бункеров можно
использовать аэрационные питатели типа аэрожелобов. Устрой-
ство состоит из аэрожелоба, подводящего воздуховода, вентиля-
тора высокого давления (не более 500 мм вод. ст.) типа ВВД-8
или ЦВ-18 № 5 с электродвигателем, фильтра и дроссельного кла-
пана на всасывающем трубопроводе. Аэрожелоб представляет
собой прямоугольный трубопровод, разделенный па две части
микропористой перегородкой. Аэрожелоб устанавливают с укло-
ном не менее 4° (7%). В нижнюю часть (воздуховод) вентилятором
нагнетается воздух, который проходит через пористую пере-
городку и насыщает сыпучий материал, находящийся в нижней
части бункера. При насыщении материала воздухом увеличивается
его текучесть. В результате материал транспортируется по аэро-
желобу равномерным потоком. Ниже приведены характеристики
некоторых аэрожелобов, разработанных ЦНИИОМТП:
Номера аэрожелобов...................... 1
Техническая производительность,	т/ч	25
Ширина лотка, мм....................... 100
Высота лотка, мм ......................
Высота воздуховода, мм ................
Диаметр подводящей трубы, мм ... .
Расход воздуха, м3/ч................... 120
Полное давление вентилятора, мм вод. ст.
Мощность электродвигателя, кВт ... 0,8
Масса установки, кг.....................228
1,5	2	2,5
45	65	90
150	200	250
10
150
50
50
180	240	300
240
0,6	0,6	1
254	282	310
3	4
115	165
300	400
75
360 480
1 1
Для подачи сыпучих материалов из бункеров на Спасском це-
ментном заводе применен питатель, состоящий из пневматического
инжектора и системы подачи воздуха.
Чтобы избежать зависания сыпучего материала во время по-
дачи, его следует поддерживать в псевдоожиженном состоянии.
Это достигается тем, что выходной патрубок питателя снабжен
раструбами в виде концентрических конусов, направленных осно-
ваниями к днищу, над которым закреплено аэрокольцо.
117
Рис. 73. Пневмопитатель с кольцевой аэрирующей
трубой
Питатель (рйс. 73) со-
стоит из корпуса 1 с вход-
ным 2 и выходным 5 пат-
рубками для сыпучего
материала, выходным пат-
рубком 3 для воздуха
и входным штуцером 4 для
сжатого воздуха. Внут-
ри питателя расположено
аэрокольцо 6 с перфори-
рованными снизу стенка-
ми, подключенное к шту-
церу 4 для подачи сжатого
воздуха. В боковой части
питателя установлено реле
уровня 7, состоящее из
эластичной мембраны, к
которой подключен шаро-
вой пневматический кла-
пан 8 с подпружиненным
штоком 9. На трубопрово-
дах, подающих сжатый
воздух в питатель, уста-
новлены ппевмореле 10, а во входном патрубке для сыпучего мате-
риала — конусный клапан 11, соединенный через угловой рычаг
12 с пневматическим сервомотором 13. В верхней части корпуса
питателя имеется клапан 14 для выпуска воздуха из конуса.
Клапан 14 соединен с пневматическим устройством 15.
Сервомотор под действием пружины через угловой рычаг 12
открывает конусный клапан 11. Одновременно открывается кла-
пан 14. Через клапан 11 в питатель поступает сыпучий материал,
а через клапан 14 из питателя вытесняется воздух. Когда сыпучий
материал заполнит питатель и достигнет реле уровня 7, мембрана
под действием сыпучего материала прогнется и через шаровой
клапан 8 включится пневмореле 10. Сжатый воздух от компрес-
сора закроет клапаны И и 14 и по штуцеру 4 поступит в питатель
и аэрокольцо 6.
Под действием сжатого воздуха материал переходит в псевдо-
ожиженное состояние и вытесняет дозу во входной патрубок 5.
Мембрана реле уровня 7 возвращается под действием пружины
в исходное положение, шаровой клапан закрывается, и механизмы
питателя устанавливаются в первоначальное положение. Затем
цикл повторяется.
Струйки воздуха из внешних отверстий аэрокольца, проходя
через весь слой материала, создают как бы кипящий слой, обеспе-
чивая высокую подвижность, а струйки воздуха из внутренних
отверстий аэрокольца вызывают такой же эффект под конусом
входного патрубка 5 и одновременно вдувают сыпучий материал
118
в патрубок. Таким образом обеспечивается высокая подвижность
материала, быстрая разгрузка его и точное дозирование; кроме
того, предотвращается зависание материала в питателе.
Аэрационные питатели применяют и для подачи таких сыпучих
материалов, как например, угольной пыли к горелкам парогене-
ратора. Они состоят из конической воронки для подачи материала
из бункера, цилиндрической рабочей камеры с газораспределитель-
ной решеткой для создания псевдоожиженного слоя материала,
пылеотводящей трубы с регулирующим органом и воздушной ка-
меры с подводящим воздухопроводом и регулирующим клапаном.
Для стабилизации объемной массы ожиженной пыли, пода-
ваемой к регулирующему органу, и повышения равномерности
пылеподачи в широком диапазоне изменения нагрузки между во-
ронкой и рабочей камерой может быть установлена приемная ка-
мера в виде усеченного удлиненного конуса, а у воронки преду-
смотрено сводоразрушающее устройство 3, выполненное в виде
пористых вставок 4, через которое в воронку по воздуховодам 5
подается сжатый воздух (рис. 74). У нижней части рабочей ка-
меры 7 установлена выходная камера 12 с пористой перегородкой
и воздухопроводом 10 для подачи дополнительного аэрирующего
воздуха, улучшающего текучесть подаваемого материала.
ПЭ
Регулирующий орган установлен у входа в выходную камеру
и выполнен в виде неподвижного 14 и поворотного 15 дисков с от-
верстиями для изменения проходного сечения аэросмеси из рабо-
чей в выходную камеру. При повороте диска изменяется площадь
проходного отверстия, через которое аэросмесь проходит из ра-
бочей в выходную камеру. Так регулируется производительность
питателя. Рабочая камера оборудована регулятором прямого
действия 19 для поддержания заданного давления в камере над
газораспределительной решеткой 8. Контроль производительности
питателя осуществляется по давлению воздуха в выходной ка-
мере или по разности давления в этой камере и на участке пылеот-
водящей трубы 18.
При работе питателя материал из бункера 2 через воронку 1
поступает в приемную камеру 6 и затем в рабочую камеру 7. Воз-
дух, поступающий через газораспределительную решетку 8 из
воздушной камеры 9,-приводит материал в псевдоожиженное со-
стояние. Пылерегулирующий орган, вмонтированный в выходной
камере 12, находится в зоне активного ожижения пыли. Диски 14
и 15 с поворотным штоком 16 регулируют величину дроссельного
отверстия 17.
Пылевой поток, выходящий из дроссельного отверстия 17,
попадает в выходную камеру 12, надуваемую воздухом через по-
ристую перегородку 20.
Размеры камеры 12, пылеотводящей трубы 18, а также вели-
чина наддува через дроссель 21 по воздухопроводу 13 выбираются
такими, чтобы пыль при ее движении по трубе 18 на заданное рас-
стояние сохраняла свойства псевдоожиженности и заполняла ее
сечение.
Регулятор прямого действия при изменении давления воздей-
ствует на регулирующий клапан 11, через который поступает
аэрирующий воздух.
Выходная камера 12 производит торможение потока аэросмеси,
скорость его падает, а статическое давление возрастает. По давле-
нию воздуха в выходной камере 12 за пористой перегородкой 20,
измеряемому при помощи трубки 22, контролируется производи-
тельность питателя.
РАСЧЕТ ПИТАТЕЛЕЙ
Производительность ленточного питателя (см. рис. 67) опре-
деляют по следующей формуле
Q = kkybhvy,	(141)
где k — коэффициент наполнения ленты; — поправочный коэф-
фициент к величине объемной массы; b — расстояние между бор-
тами, м; v — скорость движения ленты, м/с; h — толщина слоя
материала на ленте, м.
Коэффициент наполнения ленты обычно равен 0,7—0,8 и за-
висит от отношения ширины ленты к ширине выходного отверстия
120
питателя, а также от угла естественного откоса материала. По-
правочный коэффициент к максимальной величине объемной массы
принимают равным 0,7—1,0; он уменьшается по мере увеличения
скорости движения ленты.
Скорость ленты питателей колеблется в пределах от 0,05 до
0,45 м/с. Низкие скорости (0,05—0,1 м/с) соответствуют тяжелым
и абразивным материалам; средние скорости (до 0,2 м/с) — тяже-
лым и средним по массе малоабразивным материалам; высокие ско-
рости (до 0,45 м/с и выше) — легким и неабразивным материалам.
Значения b для лент разной ширины приведены ниже.
Расстояние между бортами, мм	280
Ширина ленты, мм................400
Высота бортов, мм.............. 190
380	500	600	800	950	1150
500	650	800	1000	1200	1400
200	260	280	300	320	340
Высота слоя материала в желобе h не превосходит половины
ширины ленты.
Мощность привода двигателя, параметры ленты и основные
конструктивные размеры питателя (диаметр барабанов, роликов
и т. п.) определяют так же, как при расчете ленточных конвейе-
ров — с учетом сопротивления бортов и загрузочного устройства
питателя.
Сопротивление бортов W = fyh^yl, где h — высота слоя груза
у бортов (Я = фй'); I — длина бортов; — коэффициент тренця
груза о ленту.
Сопротивление загрузочных устройств
*= 0,8^/,/Ь Н- Gw,
где /х — длина загрузочной воронки; G — сила активного давле-
ния груза на рабочий орган.
Сила давления G насыпного груза на ленту конвейера опре-
деляется по формулам, приведенным в табл. 6.
Сила давления на наклонную ленту
GH = Стр,
где G — сила давления на горизонтальную ленту (см. табл. 6);
/Ир — коэффициент наклона, определяемый по формуле
/«р = cos2 р mt sin2 р,
где р — угол наклона питателя к горизонту; — коэффициент
подвижности насыпного груза [см. формулу (7)]. '
При расчете мощности привода питателей, перекрывающих
отверстия на дне щелевых, колосниковых или ступенчатых бунке-
ров, сила давления груза на ленту конвейера вычисляется по
формуле
G = 0,8ДуРщ,
где А — ширина щели (для ступенчатых бункеров берется сред-
няя ширина); — активная площадь щели (за вычетом колос-
ников, склизов и т. п.).
121
6, Формулы для расчета силы давления на рабочий орган питателя
Форма отверстия бункера	Расчетная формула
Круглое диаметром D		G = 1,1М^8
Квадратнее со сторонами А X А . .	‘ G=lAk0yA3
Прямоугольное со сторонами А X Аг	2fik0yA4l A + At
Примечание. Для бункеров, опорожняемых полностью, k0= 1,5;
для бункеров, не полностью опорожняемых, = 1.
При трогании с места питателя с загруженной воронкой со-
противление загрузочного устройства больше, чем при установив-
шемся движении; расчет следует вести по формуле
Wi = О,8<7М4 + <3(1,510 + Л).
Производительность пластинчатого питателя (рис. 75) опре-
деляется по общему уравнению машин непрерывного транспорта
Q = k„Fvy = knBhvy,	(142)
где Q — массовая производительность, кг/с; F — площадь по-
перечного сечения желоба, м2; k„ — коэффициент наполнения
желоба; v — скорость движения настила, м/с. >
Нижний предел скорости движения ленты (0,02 м/с) соответ-
ствует тяжелым условиям работы питателя (тяжелый по массе
абразивный кусковой материал), плохосыпучим и крупным мате-
риалам, когда ширину ленты выбирают, руководствуясь не за-
данной производительностью, а минимально допустимым выпуск-
ным отверстием бункера. Размер выпускного отверстия выби-
рают в зависимости от гранулометрического состава и угла есте-
ственного откоса материала.
Рис. 75. Пластинчатый питатель
122
a)
в)
Рис. 76. Виды настилов пластинчатых питателей
*)—
Рис. 77. График выбора типа настила в пластин-
чатом питателе
Средние скорости выбирают при
тяжелых и средних по массе материа-
лах, а также материалах, подвержен-
ных крошению.
Высокие скорости (0,25 м/с) соответствуют условиям работы
с легкими материалами и значительной производительностью пи-
тателей.
Коэффициент наполнения желоба зависит от ширины выход-
ного отверстия бункера, ширины пластины, высоты слоя мате-
риала, скорости ленты; обычно принимается в пределах 0,7—0,9.
С увеличением скорости ленты величину коэффициента следует
уменьшить.
Для расчета пластинчатых питателей необходимо сначала вы-
бирать тип настила и основные параметры (скорость и ширину
настила, тяговое усилие на приводных звездочках, мощность при-
вода, минимальное и максимальное натяжение цепей, тип и шаг
цепей, диаметры звездочек). Затем следует подобрать электродви-
гатель и редуктор, уточнить скорость цепи. Электродвигатель не-
обходимо проверить по пусковому моменту, определить тормозной
момент и выбрать тормоз.
При поверочном расчете питателя следует определить его фак-
тическую производительность и выполнить тяговый расчет для
установившегося и пускового режимов. На основании повероч-
ного расчета уточняется мощность выбранного двигателя и проч-
ность цепи, а также вычисляется усилие натяжного устройства.
Настил питателей изготавливают из пластин с козырьками,
перекрывающими зазоры между пластинами. Различают плоские,
волнистые и глубокие настилы (рис. 76, а, б, в).
‘В зависимости от веса транспортируемого груза настилы де-
лятся на три типа: легкий, средний и тяжелый. Выбор типа на-
стила производится по графику (рис. 77).
123
7. Выбор настила
Разность между уг- лами тре- ния (₽1д и наклона fl	Тип настила
9	Плоский
6—8	Плоский с бортами
5	Волнистый
3—4	Волнистый с бортами
0	Глубокий
0	Глубокий с бортами
Тип настила выбирают с уче-
том угла трения насыпного гру-
за о материал настила в усло-
виях движения <р1д и угла
наклона питателя к горизонту
Р (см. табл. 7).
Максимальный допустимый"
угол наклона питателя к гори-
зонту Втах находят по формуле
Ртах 0,7а — 5°, где а — угол
естественного откоса.
Ширину бортового настила
В определяют по формуле
«	1 / Q / 2/i V	2h2
У 900q>/?n \ kn J	*п ’
где Q — производительность, т/ч; v — скорость настила, м/с;
у — объемная масса груза, т/м3; h — высота слоя груза у бортов,
м; kn — безразмерный коэффициент, учитывающий угол естествен-
ного откоса груза а и угол наклона конвейера р.
Высоту h находят по формуле h = г|Лл, где ф = 0,654-0,75 —
коэффициент наполнения; Ил — высота бортов.
Ниже приведены значения высоты бортов в зависимости от
размеров кусков груза:
Наибольший размер типичных кусков а',
мм................................ 160	200	250	360	450	550
Наименьшая высота	бортов /гл, мм . . 100	125	160	200	250	320
Высота бортов зависит также от ширины настила:
Ширина настила (лотка), мм	400	500	650	800	1000 1200	1400	1600
Максимальная высота бор-
тов /гл, мм .......... 160	250	320	320	320 320	320	320
У волнистого и глубокого настилов высота бортов переменна
в пределах каждого шага. За расчетную величину принимается
частное от деления площади борта в пределах длины одного шага
цепи на шаг цепи /0.
Коэффициент kn определяют по формуле kn ~ С2 tg 0,4а, где
а — угол естественного откоса; С2 — коэффициент, зависящий от
угла наклона.
Значения коэффициента С2 приведены ниже:
Угол наклона питателя к гори-
зонту Р, град ....................До	10
Коэффициент С2 в зависимости от
типа настила:
без бортов.................... 1
с бортами..................... 1
10—20 Более 20, но менее ртах
0,9
0,95
0,85
0,9
124
Ширину настила без бортов В находят по формуле
5 — 1/-.Q—	(143)
° V 648у^п '
Скорость v движения настила с тяговыми пластинчатыми це-
пями при числе зубьев приводных звездочек до 9 не превышает
0,63 м/с, а с короткозвенными сварными цепями достигает
1,25 м/с.
В зависимости от крупности типичных кусков а' ширину на-
стила можно определить по формуле
В = хга'+200,	(144)
где xs — коэффициент пропорциональности (х2 = 1,7 для рядо-
вого груза и ха = 2,7 для сортированного груза).
Если ширина настила, найденная по формуле (144), будет
больше, чем полученная по формуле (143), то следует снизить
скорость у.
Полученная расчетная ширина настила округляется до бли-
жайшего размера (см. стр. 127).
Тяговое усилие на приводных звездочках находят по формуле
Ро = О + k) [(2<7„ + </м) Lrw ± qKH],
где Lr — горизонтальная длина питателя; Н — высота подъема
(+) или опускания (—) груза питателем. При хороших условиях
работы и катках на подшипниках качения k = 0,03, при тяжелых
условиях и катках на подшипниках скольжения k — 0,05.
Значения коэффициента сопротивления w для питателей с вту-
лочно-катковыми цепями приведены ниже.
Условия работы ............ . . . Хорошие Средние Тяжелые
Значения коэффициента w в зависимости
от вида подшипников:
скольжения ........................ 0,06—0,08 0,08—0,1	0,1—0,13
качения.......................... 0,02	0,03	0,045
Величину qM вычисляют по формуле qM = Q/3,6u, вес движу-
щихся частей q0 находят по приближенной формуле qQ 60S +
+ q’, где В — ширина настила, м.
Значения q' для настила с бортами приведены ниже:
Ширина настила В, мм.................. 400—500	650—800 Более 800
Значение qf (Н/м) в зависимости от типа
настила:
легкий.................................. 400	600	800
средний ............................... 600	700	1000
тяжелый................................ 800	1100	1500
Для настила без бортов величину q' следует уменьшать на
10-15%.
125

Рис. 78. Расчетная схема цепных питателей
Мощность на валу приводных звездочек
в 102т)
где 1]в = 0,95 — КПД вала приводных звездочек.
При проектировании цепных питателей прежде всего необ-
ходимо определить высоту бортов лотка а (рис. 78), так как от
этой величины зависят остальные размеры питателя.
Высоту бортов а определяют по эмпирической формуле
а = a' ky,	(145)
где а' — максимальный размер типичных кусков насыпного груза;
ky — опытный коэффициент. В зависимости от гранулометриче-
ского состава материала ky составляет 1,5—3,5. Для сортирован-
ных материалов ky — 3,5, а для рядовых материалов с небольшим
количеством крупных кусков ky — 1,5.
Полученный по формуле (145) размер а должен быть не меньше
минимально допустимого размера выпускного отверстия бункера-.
Определив размер а, находят остальные размеры питателя,
пользуясь табл. 8, в которой приведены ориентировочные размеры
основных геометрических элементов питателя применительно
к схемам, изображенным на рис. 78 (левая схема относится к бун-
керам, имеющим наклонную переднюю стенку, а правая — к бун-
керам с вертикальной стенкой).
Наименьшая допустимая ширина лотка в зависимости от раз-
мера кусков транспортируемого груза приведена ниже:
Наибольший размер типичных кусков а',
мм................................ До	50
Ширина лотка	d,	мм................... 180
Наибольший размер типичных кусков а',
мм............................... 150—250
Ширина лотка	d,	мм................... 550
126
50—100	100—150
260 J	360 а
250—400 i 400—600
800	1100
Основные размеры цепных питателей
Высота бортов лотка а, мм	Основные размеры, мм					
	А	В и D	Е	F	ь	
					при на- клонной передней стенке бункера	при вер- тикальной передней стенке бункера
200	430	320	270	850	960 ,	840
300	660	390	330	1070	1270	970
500	1020	489	400	1250	1950	1300
700	1310	540	490	1400	2450	1550
900	1600	600	540	1600	2900	1750
1200	2050	670	.620	1800	3600	2100
1500	2550	750	700	2000	4350	2550
Толщина листов стального лотка составляет 3—8 мм в зависи-
мости от абразивности материала и режима работы бункера; днище
лотка делается обычно толще, чем борта.
Ниже дана зависимость угла наклона лотка [3 от угла внутрен-
него трения насыпного груза:
ф°, град .......... 25	30	35	40	45
(1°, град ... t	... . 27—30	32—35	37—40	40	45
Выбор цепи зависит от транспортируемого груза и высоты
слоя материала в лотке.
Диаметр цепной круглой стали (рис. 78) определяют по
эмпирической зависимости
dr = a'tki,
где а' — наибольший размер типичных кусков груза, мм; —
опытный коэффициент.
Ниже приведены значения опытного коэффициента для:
Тяжелой руды ........•....................... = 8
Породы (известняк, песчаник и т. п.).......... кг	= 10
Каменного угля............................... = 14
Кокса......................................... kx	— 16
Массу погонного метра цепи следует проверить по формуле
>ц = 350-^-,	(146)
/В
где &ц — ширина цепи, м; h„ — толщина слоя груза на выходе
из лотка, м; у — объемная масса насыпного груза, т/м3; /в — коэф-
фициент трения насыпного груза о материал лотка.
Расчетная толщина слоя груза на выходе из лотка hn не должна
превышать половины высоты бортов лотка.
Диаметр барабана цепного питателя D6 = (4-т-8) /ц, где —
шаг цепи.
127
Рис. 79. Питатель с погруженными цепями
Производительность цепного питателя находят по форму-
ле (142); под b и /г3 следует понимать наименьшую ширину лотка
и высоту его бортов на выходе. Коэффициент использования объема
лотка при расчете цепных питателей ф = 0,15ч-0,25.
Мощность двигателя можно определить по формуле
\j__ 0,02 (fa,di + fide) quLzv
где /ц — коэффициент трения звеньев цепи между собой (/ц. —
— 0,34-0,4); di — диаметр цепной стали (см. рис. 78), м; f2 —
коэффициент трения в цапфах барабана для подшипников качения
(/2 — 0,05); d6 — диаметр цапф барабана, м; L — длина цепи, м;
z — число цепей, расположенных в ряд на барабане; v — ско-
рость цепи, м/с; т| — КПД приводного механизма.
Расчет питателей с погруженными цепями. Производительность
питателя с погруженными цепями
Q — ЗбООфошу,
где w — площадь сечения рабочей части желоба (рис. 79), м2;
v — скорость цепи, м/с (обычно v = 0,154-0,3 м/с); ф — коэф-
фициент использования объема желоба (ф = 0,74-0,8).
Мощность двигателя горизонтального питателя с погружен-
ными цепями может быть приближенно определена по формуле
М = -А [0,3 (1 + BL) v + 0,005L^Q] кВт,
где k — 1,154-1,25 — коэффициент запаса; т] — КПД привода;
В — ширина желоба или диаметр трубы, мм; L —.путь перемеще-
ния материала, м; v — скорость цепи, м/с; fB — коэффициент тре-
ния насыпного груза о материал желоба или трубы; Q — произ-
водительность питателя, т/ч.
Расчет шнековых винтовыхТпитателей. Производительность
шнековых питателей (см. рис. 63) со сплошным полностепенным
шнеком можно определить по формуле
Q = Fvy = A D*Skny,
где F =	— площадь поперечного сечения материала, м2;
v = Sn. — скорость поступательного движения материала по же-
128
лобу, м/с; D — диаметр винта, м; S — шаг винта, м; k — коэф-
фициент наполнения желоба; п—частота вращения винта, об/с.
Коэффициент наполнения желоба при отсутствии промежуточ-
ных подшипников равен 0,7—1,0. Величина этого коэффициента
принимается уменьшающейся в указанных пределах при увели-
чении частоты вращения шнека.
Частоту вращения винта принимают равной 0,5—1,5 об/с в за-
висимости от физических свойств материала. Для материалов
хорошосыпучих можно принимать частоту вращения в пределах
0,6—1,5 об/с; для материалов пониженной подвижности 0,5—
0,6 об/с.
Размеры винта питателей и частота его вращения приведены
ниже:
Диаметр винта D, мм ....	150	200	250	300	400
Шаг винта 8, мм................ 120	160	260	240	320
Частота вращения винта/г, об/с	1—1,5	1—1,25	0,9—1,25	0,9—1	0,5—0,9
Мощность приводного двигателя винтовых питателей находят
по формуле
дт ___ k3kxQ (Lrw + Н)
367т]	’
где k3 — коэффициент запаса (k3 = 1,1 ч-1,2); kx — коэффициент,
учитывающий условия работы винта (если на винт давит столб
материала, расположенный над отверстием бункера, то kx ~ 1,1-4-
4-1,2; при наличии защитного козырька — стабилизатора kx = 1;
Lr — длина горизонтальной проекции пути перемещения груза, м;
w — коэффициент сопротивления; Н — высота подъема груза;
Ч — КПД привода.
Значения коэффициента сопротивления w приведены ниже:
Глина кусковая	и	молотая	4
Гравий.................... 3,2
Земля формовочная	....	4
Зола..................... 4
Известь кусковая и в по-
рошке ................... 4
Мука ..................... 1,2
Опилки древесные ....	1,2
Песок.................... 3,2
Сода...................... 2,5
Солод..................... 1,5
Соль поваренная..........	2,5
Уголь кусковой ............. 2,5
Угольная пыль...........1,2—2,5
Хлопковое семя.............. 1,5
Цемент ..................... 3,2
Неабразивные материалы 1,2—1,5
Полуабразивные материалы 2,5
" Абразивные материалы . .	3,2
Сильно абразивные и лип-
кие ..................... 4
Расчет тарельчатых питателей. Производительность тарельча-
того питателя, схема которого изображена на рис. 64, опреде-
ляют по формуле
О — 60	_i___h__
* W tg а \ 2	3 tg a J ’
где h — высота расположения манжеты над диском, м; и0 — ча-
стота вращения диска, об/мин; у — объемная масса насыпного
груза, т/м3; а — угол откоса насыпного груза, лежащего на
диске; Dx— диаметр патрубка, м.
9 Р. Л. Зенков и др.	129
Угол откоса для дисковых питателей фактически несколько
меньше, чем угол естественного откоса, так как центробежная
сила, действующая на частицы груза, направлена горизонтально
и облегчает скатывание частиц по откосу вниз. Поэтому в формулу
можно подставлять значение а, равное углу естественного откоса
груза в покое; погрешность будет идти в сторону надежности
расчета. Для хорошосыпучих грузов угол естественного откоса
принимается равным углу внутреннего трения <р, а для плохо-
сыпучих грузов — углу насыпания ан, определяемому по формуле
где f — угол внутреннего трения насыпного груза; т0 — началь-
ное сопротивление сдвигу; h — высота расположения манжеты
над диском.
Предельно допустимую частоту вращения диска находят по
формуле	____
«о<9,5
где 7?х — радиус основания усеченного конуса насыпного груза, м;
g — ускорение свободного падения, м/с; fb — коэффициент трения
насыпного груза о диск.
Радиус вычисляют по формуле 7?х = DJ2 + h/tga.
Если частота вращения диска больше, чем вычисленная по
приведенной формуле, то насыпной груз под действием центро-
бежной силы будет сбрасываться с краев диска.
Мощность двигателя тарельчатого питателя идет па преодоле-
ние моментов сил трения насыпного груза о диск Л1Х; трения
насыпного груза о скребок Л42; внутреннего трения между вра-
щающимися и неподвижными частями насыпного груза в ман-
жете или горловине бункера Л43.
Момент Л4Х определяют по формуле
пл Q(Ri Ro) f с Rons \
M1 = O,376no	V1 ~ W)’
где Q — производительность питателя, т/ч; n0 — частота враще-
ния диска, об/мин; Ro — радиус центра тяжести (7?0 = Dx/2 +
+ h/3 tg Ф).
Момент /И 2 = MJ,, tg рс, где 0С — угол наклона скребка.
Момент М3 может быть приблизительно определен по формуле
М3 = GD-jlb, где G — сила давления на затвор (см. табл. 6);
f — коэффициент внутреннего трения.
Установочная мощность двигателя
т____ k3 (Мх +	М3) п0
N ~~	974ц	’
где k3 — 1,15-ь1,25 — коэффициент запаса.
130
6)
Рис. 80. Схема барабанного питателя
насыпного груза, т/м3; ф — коэф-
(обычно ф = 0,7).
, увлекаемого барабаном (для пита-
Расчет барабанных пита-
телей. Производительность
барабанных питателей опре-
деляется по формуле (рис. 80)
Q = 6Ол/гм7Ю/гоуф,
где hM — толщина слоя мате-
риала, увлекаемого бараба-
ном, м; В — ширина выпуск-
ного отверстия (рабочая дли-
на барабана), м (рис. 80); D—
диаметр барабана, м; п0 —
частота вращения барабана,
об/мин; -у — объемная масса
фициент производительности
Толщина слоя материала,
телей с барабаном), расположенным непосредственно под вы-
пускным отверстием бункера, принимается равной ширине раз-
грузочной щели, причем для питателей с гранеными барабанами
за размер разгрузочной щели принимается размер, получающийся
в том случае, когда выступающее ребро барабана находится на
ближайшем расстоянии от кромки выпускного отверстия.
Для питателей с опущенным барабаном (рис. 80, б) за раз-
мер hM принимается отрезок be, отсекаемый линией естественного
откоса de на вертикальной нормали к поверхности барабана.
В этом случае высоту hM рассчитывают исходя из того, что угол
наклона линии откоса de к горизонту должен равняться углу
естественного откоса ф1( а наклон касательной к барабану
в точке е должен быть не меньше угла трения насыпного груза
о материал барабана <р6. Расчетная формула имеет вид
Лм < -у Sin ТО 'I' COS Фе “ 1 )>
где f = tg <p — коэффициент внутреннего трения насыпного груза.'
Крутящий момент на валу цилиндрического барабана
M-=(G + G0)4/u,
где G — сила давления насыпного груза на барабан; Go — соб-
ственный вес барабана; d — диаметр цапф барабана; — коэф-
фициент сопротивления в цапфах; для подшипников качения
можно принять = 0,05.
Сила давления груза G для барабанов, расположенных непо-
средственно под выпускным отверстием бункера (рис. 80, а),
определяется как давление на затвор (см. табл. 6). Для питателя
с опущенным барабаном (рис. 80, б)
G /iaT (1 + sin8 <р)
2 cos <р
9*
131
где Л — толщина слоя насыпного груза, лежащего на спускном
лотке (рис. 80, б).
Крутящий момент для граненых барабанов
M = ^G4f + (G + G0)4f4,
где kx — практический коэффициент, учитывающий крошение
материала вследствие наличия выступающих ребер на барабане;
величина k1 зависит от крупности материала; для крупнокуско-
вого материала = 2, а при работе с зернистым материалом
снижается (kt = 1); G — давление на барабан, определяемое
так же, как и для цилиндрических барабанов; D — диаметр
барабана; f — коэффициент внутреннего трения насыпного груза.
Мощность двигателя барабанного питателя
(147)
974т]	'	'
где k3 — 1,1 ч 1,2 — коэффициент установочной мощности; М —
крутящий момент на валу барабана; п0 — частота вращения
барабана, об/мин; т] — КПД приводного механизма.
Расчет лопастных секторных питателей. Производительность
секторного питателя (см. рис. 62) определяется с учетом коэффи-
циентов, полученных в результате исследований [131, по сле-
дующей формуле:
<2 = кк^ВпW{1 -
(148)
где В — длина ротора-питателя, м; R — радиус ротора, м; г —
радиус вала ротора, м; п — частота вращения ротора питателя,
об/с; k — коэффициент использования объема ячеек; kn — коэф-
фициент наполнения ячеек; со — угловая скорость, рад/с; ср —
угол раскрытия входного отверстия питателя, рад; g — ускорение
свободного падения, м/с2; С — толщина стенки ребра, м; i —
число ячеек в роторе.
Коэффициент k учитывает уменьшение объема ячеек за счет
толщины стенок и их количества.
Производительность секторного питателя может колебаться
в широких пределах. Рекомендуемые окружные скорости ротора
0,025—1 м/с.
Выбор оптимальной частоты вращения ротора обеспечивается
введением в формулу производительности переменного коэффи-
циента наполнения, так как без него производительность питателя
может увеличиваться до бесконечности при бесконечном увеличе-
нии частоты вращения ротора. Полученное выражение коэффи-
циента наполнения ячеек в формуле (148) показывает, что при
увеличении частоты вращения ротора от 0 до происходит пол-
132
ное наполнение ячеек и, следовательно, пропорциональное уве-
личение производительности дозатора, при дальнейшем увеличе-
нии частоты вращения ротора коэффициент наполнения ячеек
уменьшается от 1 до 0,5 и происходит замедленный рост произво-
дительности, достигающий максимума при величине коэффи-
циента 0,5; при дальнейшем увеличении частоты вращения ротора
коэффициент продолжает уменьшаться и стремится к 0, при этом
величина производительности также уменьшается.
Мощность двигателя лопастных секторных питателей рассчи-
тывают по формуле (147).
Расчет кареточных питателей. Производительность кареточ-
ного питателя (см. рис. 70)
Q = fXfBhjSntfty,
где В — расстояние между неподвижными бортами; — высота
неподвижных бортов, м; S = 2г — ход стола, м \г — радиус кри-
вошипа); п0 — число колебаний в минуту (частота вращения
в минуту); ф — коэффициент использования объема (коэффициент
подачи), обычно ф = 0,7-r-l.
Номинальная ширина питателя В колеблется в пределах
300—1500 мм; высота бортов принимается примерно равной
ширине В. Ход стола составляет 50—200 мм; число колебаний
п0 = 10 4-70 в минуту. Меньшие значения коэффициента подачи
принимаются при работе с крупнокусковыми материалами, а также
для питателей с горизонтальным столом; значения ф, близкие
к единице, принимаются для мелкокусковых хорошосыпучих
материалов и для питателей с наклонным столом.
Мощность двигателя кареточного питателя идет на преодоле-
ние следующих сопротивлений:
при прямом ходе — сопротивления передвижения стола по
роликам wK и сопротивления трения насыпного груза о борты
лотка ом; при обратном ходе — сопротивления передвижения
стола по роликам аук и сопротивления трения насыпного груза
о дно лотка о)т2.
Сопротивления шк и ®т2 близки по величине. Поэтому можно
вести расчет исходя из суммарного сопротивления обратного
хода w = (а>к + и>т2), где /гд — коэффициент дополнительных
сопротивлений в период разгона и замедления стола.
Мощность двигателя
д, _ k^tigS
ЗОбОт) ’
где S -ь ход стола, м; п0 — число колебаний в минуту; т| — КПД
привода; kv — 1,1-5-1,15 — коэффициент запаса.
Сопротивления и аут2 определяются по следующим фор-
мулам:
о)к = (Gj -|- G2 oAB)>w, wT% = (Gj -|- а АВ) fi,,
133
где Gx — BLhy — вес насыпного груза на столе; G2 — вес по-
ступательно движущихся частей питателя, включая примерно
0,7 веса шатуна; В — ширина лотка; L — длина бортов лотка;
h ф/ц — высота слоя груза на столе; у — объемный вес насып-
ного груза; А — длина зоны активного движения; а — давление
на затвор; fb — коэффициент трения насыпного груза о стол
и неподвижные борта; w — коэффициент сопротивления.
Давление на затвор рассчитывают по формуле
а = 5,6fe0yR,	(149)
где В—гидравлический радиус выпускного отверстия; k0 —
коэффициент, учитывающий особенности эксплуатации бункеров.
При расчете бункеров, опорожняемых при каждом открывании
затвора, например дозировочных бункеров, величина k0 должна
быть не менее 2 вследствие увеличения давления на затвор при
заполнении порожнего бункера.
Для бункеров, опорожняемых полностью не при каждом от-
крывании затвора, указанный коэффициент должен быть не
ниже 1,5. Для неопорожняемых полностью бункеров k0 = 1.
Коэффициент сопротивления
где — коэффициент трения в цапфах; при установившемся
режиме и подшипниках скольжения с жидкой смазкой рх =
= 0,15 4-0,2, с консистентной смазкой р,! = 0,15-7-0,25; при под-
шипниках качения щ = 0,01 4-0,06 — в зависимости от запылен-
ности помещения; при пусковом режиме значение щ увеличи-
вают в 1,5 раза; k — коэффициент трения качения катков по
направляющим (обычно для стальных катков и направляющих
k = 0,05 4-0,2 см); DK — диаметр ходового катка, мм; Сх — коэф-
фициент сопротивления в ребордах катков (обычно 1,1—1,4);
d — диаметр цапфы или втулки, на которых вращаются ходовые
катки.
Расчет плунжерных питателей. Производительность плунжер-
ных питателей (см. рис. 71) находят так же, как и кареточного
питателя, по следующей формуле:
Q = KBHDny.
В этом уравнении D — ход плунжера. Коэффициент по-
дачи К можно принимать в пределах 0,8—1,0. Величина коэф-
фициента К будет уменьшаться при увеличении частоты вращения
привода.
Расчет подвесных качающихся питателей. Производительность
подвесных качающихся питателей (см. рис. 69) может быть опре-
делена по формуле Q = bihiVyty. Коэффициент использования
объема лотка ,для этих питателей можно принять равным еди-
нице (ф = 1).
134
Мощность двигателя подвесного питателя определяется но
сопротивлению движению стола при прямом ходе w'K\ при обрат-
ном ходе стола сопротивление очень мало, так как ходовые ролики
катятся назад под действием веса стола и лежащего на нем груза.
Сопротивление прямого хода w'K вычисляют по приближенной
формуле
^=(-54£-+Gi)(^’+tg₽)’
где G — сила давления насыпного груза на стол питателя под
горловиной бункера (см. табл. 6); G' — вес стола; Gx = BLhyg —
сила тяжести насыпного груза, лежащего на столе перед горло-
виной бункера (В — ширина желоба, L — длина части стола,
находящейся перед горловиной бункера, h — высота неподвиж-
ных бортов); k — коэффициент трения качения роликов по го-
ризонтальным направляющим шинам (k = 0,01 4-0,012 м); D —
диаметр ходовых роликов; 0 — угол наклона лотка к горизонту.
Мощность двигателя
д,
2V " 3060т)' ’
где k3 = 1,1 4-1,2 — коэффициент запаса; п0 — частота вра-
щения кривошипа, об/мин; г — радиус кривошипа, м; т| — КПД
приводного механизма.
Расчет инерционных питателей. Производительность инер-
ционных питателей
Q = 3600В/шсру,
где В — ширина лотка, м; h — высота слоя материала в лотке, м;
оср — средняя скорость движения материала по лотку, м/с.
Высота слоя материала h должна быть не меньше размера
типичных кусков; обычно для зернистых пылевидных материалов
h = 0,02 4-0,03 м; для мелкокусковых материалов h = 0,04 4-
4-0,06 м; для средне- и крупнокусковых материалов h = 0,1 м
и выше.
Среднюю скорость движения груза по лотку вычисляют по
формуле
уср = 0,23Мвд tg ₽',
где п0 — частота вращения кривошипа, об/мин; г — радиус
кривошипа, м; /вд — коэффициент трения насыпного груза по
лотку в условиях движения; если опытных данных о коэффициенте
трения в движении не имеется, то можно принимать в расчет
величину коэффициента трения в покое, уменьшенную на 10—
30%; 0' —угол наклона пружин к вертикали.
Частоту вращения кривошипа п0 следует выбирать таким об-
разом, чтобы не происходил отрыв насыпного груза от дна желоба
(подбрасывание) и обеспечивалось движение груза вперед с нуж-
ной скоростью.
135
Верхний и нижний предел Частоты вращения n01iiax и «о mm
находят по формулам
п - 30 
Omax~ KFtgr ’
_ 30
пот1п-к__^__._7.,
где г — радиус кривошипа, м.
Угол наклона к вертикали пружинных опор питателя следует
выбирать в пределах 16—20°.	t.1
Мощность приводного двигателя встряхивающего питателя
N_k„k / ngr4 arBQL\
— т] \535 000g '	367
где /г3 = 1,1 4-1,2 — коэффициент запаса; г)— КПД привода;
GK — вес качающихся масс, кг, включающий вес лотка с грузом
и 2/3 веса шатуна; Q — производительность питателя, т/ч; L —
длина лотка, м; Л = 1 4-1,5 — опытный коэффициент, учитыва-
ющий особенности работы питателей, в частности, активное дав-
ление на лоток насыпного груза, лежащего над горловиной бун-
кера; большие значения k относятся к коротким питателям при
большой длине выпускного отверстия бункера; wa — коэффициент
сопротивления, зависящий от угла наклона к вертикали Р' пру-
жинных опор лотка.
Приближенные значения коэффициента сопротивления w при-
ведены ниже
Угол наклона пружинных опор к вертикали (V, град ...	16	18	20
Коэффициент сопротивления w лотка встряхивающего пи-
тателя ........................................... 0,67 0,60 0,53
Расчет вибрационных питателей. Производительность вибра-
ционного питателя
Q = 60В hn 05уф,
где В — ширина лотка, м; h — высота слоя материала в лотке, м;
и0 — число колебаний в минуту; S — ход лотка, м; ф — эмпири-
ческий коэффициент (ф = 0,62 4-0,7).
Расчетный ход лотка S берется несколько меньше, чем вели-
чина хода якоря электромагнита; при ориентировочных расчетах,
когда ход якоря неизвестен, ход лотка следует принимать не
более 4 мм.
Мощность привода вибрационного питателя
_ k'n^GK wQL
П ~ 2 200 000g “г 367 ’
где k' — практический коэффициент, колеблющийся в пределах
k' = 0,04 4-0,16 в зависимости от точности настройки упругой
системы питателя; п0 — число качаний в минуту; S — ход лотка,
136
м; GK — вес качающихся частей питателя; w = 0,25 4-0,35 —
коэффициент сопротивления; L — длина лотка, м.
Расчет затворов. Для практических приближенных расчетов
среднего давления на горизонтальный затвор может быть рекомен-
дована формула (149). Давление на наклонные и вертикальные
затворы при прочих равных условиях меньше, чем на горизонталь*
ные, и может быть приближенно определено по формуле
о — 5,6kayR (cos2 р + т( sin2 Р),
где р — угол наклона затвора к горизонту; R — гидравлический
радиус выпускного отверстия; т, — коэффициент подвижности.
Приведенные формулы действительны в тех случаях, когда
размеры выпускного отверстия малы по сравнению с общими
размерами бункера. На практике, хотя и редко, но встречаются
случаи, когда размеры выпускного отверстия близки к размерам
самого бункера; например, для плохо выгружающихся материа-
лов (для смеси витых и дробленых металлических стружек) с бо-
ковым разгрузочным отверстием, занимающим всю ширину
бункера.
Известны также цилиндрические бункеры для формовочной
земли, у которых диаметр разгрузочного отверстия равен диа-
метру самого бункера. Давление на затворы при столь больших
размерах разгрузочных отверстий вычисляется как давление
на стенки и днище бункера.
Зная среднюю величину давления на затвор ст, мы можем
рассчитать действующую на затвор силу G по формуле
G — ои>0,
где w0 — площадь выпускного отверстия,
ПИТАТЕЛИ, РАБОТАЮЩИЕ ПОД ДАВЛЕНИЕМ
Подача сыпучих материалов под давлением, их смешивание
с жидкостями осуществляются в бункерных установках, состоя-
щих из бункера, питателя и системы обеспечения давления и транс-
портирования материалов. Жидкость также подается под давле-
нием из бункера-бака, питателя и транспортирующего трубопро-
вода. Например, в бетоншприцмашине БМ-60 песчано-цементная
смесь и вода подаются по трубопроводам под давлением; их объ-
единение происходит в смесительной камере. Эта машина исполь-
зуется для нанесения слоев торкрет-бетона в промышленном
и гражданском строительстве.
Проведенные в последнее время в Союздорнии инженером
И. А. Режко стендовые исследования технологии торкретирования
показали пригодность данного способа для укрепления земляного
полотна. Был отмечен ряд несомненных преимуществ технологии:
возможности совмещения в одном процессе укладки и уплотнения
материала, а также комплексной механизации всех операций по
укреплению.
137
выдержать
воды, осуществить которую довольно
Особенностью торкретирования по су-
хой схеме производства работ является
струйное перемешивание в течение корот-
кого промежутка времени (доли секунды)
в малом объеме сопла двух потоков, одним
из которых является готовая смесь из за-
полнителя и вяжущего, а другим — вода
затворения. Как оказалось, поток воды
затворения, подводимый к соплу, можно
гоянным по плотности и во
времени, а стабильность
потока загруженной в бун-
кер готовой смеси, пода-
ваемой в материальный
шланг питателем, зависит
от ряда факторов (напри-
мер, влажности смеси), ко-
торые существенно изме-
няют плотность потока во
времени и требуют соответ-
ствен ной	пер иодической
корректировки расхода
трудно, так как зачастую
неизвестно, каково изменение величины расхода готовой смеси.
В связи с этим необходим учет факторов, влияющих на вели-
чину расхода сухой смеси и обеспечение стабилизации при под-
воде к торкрет-установке сжатого воздуха.
Известно, что бетоншприцмашина БМ-60 (рис. 81) оборудована
лопастным питателем /, установленным в горизонтальной пло-
скости и имеющим лопастное колесо с двенадцатью ячейками.
Готовая смесь из заполнителя и вяжущего проваливается из
бункера в ячейки и перемещается вращающимся колесом к раз-
грузочному отверстию, расположенному под лопастями. Разгрузка
смеси в материальный шланг производится суммарным дей-
ствием сил веса и давления воздушного потока, подаваемого череа
вентиль.
При отсутствии подвода сжатого воздуха к машине (т. е.
при механическом дозировании) производительность лопастного
питателя в виде секундного расхода смеси, определенная исходя
из общего уравнения питателей непрерывного действия, равна
Q = КпВп [л (R* - г2) — (R — г) ci] у,
(150)
где В — ширина лопастного колеса, м; R — радиус лопастей, м;
г — радиус колеса, м; i — число ячеек колеса, м; с — толщина
лопасти, "м; у — объемная масса материала, кг/м3; п — частота
вращения лопастного колеса в секунду; /<п — коэффициент
наполнения ячеек.
138
Из формулы (150) следует, что производительность питателя
зависит только от его конкретных геометрических размеров
и отражает рост производительности при увеличении частоты
вращения колеса дозатора.
Эксперименты, которые проводились замером времени раз-
грузки из бункера БМ-60 определенной порции песка, дали ряд
зависимостей Q от п. Эти зависимости были построены в про-
цессе анализа работы пневмосистемы шприцмашины БМ-60 при
частоте вращения питателя 12 об/мин. Подвод воздуха к машине
производился от общего коллектора в трех точках: перед дозато-
ром через вентиль 3 для принудительной разгрузки ячеек, после
дозатора через кран 4 для транспортирования материала, раз-
гружаемого из ячеек, кроме того, воздух подавался в верхнюю
часть бункера через кран 2 для создания воздушного подпора
и обеспечения независимости плотности материала в ячейках
от высоты его столба в бункере БМ-60.
При подводе воздуха в количестве 0,1 м3/с перед дозатором
происходила полная разгрузка ячеек колеса дозатора при работе
па сухом песке, а получаемая при этом зависимость Q от п соот-
ветствовала выражению (150). Подвод этого же количества воз-
духа после дозатора вызывал значительное уменьшение фактиче-
ской производительности по сравнению с расчетной [см. формулу
(150)]. Это объясняется влиянием на свободное истечение сыпу-
чего материала из ячеек колеса дозатора гидродинамического фак-
тора, па которое указывает Н. Г. Залогин. В данном случае суще-
ствует встречный перепад давления воздуха между герметично
закрытым бункером машины БМ-60, из которого материал вы-
гружался дозатором, и коленом материального шланга. Этот
перепад давления препятствует нормальной разгрузке ячеек за
счет образования встречной циркуляции воздуха через разгру-
зочное отверстие дозатора.
Подвод всего количества воздуха в верхнюю часть бункера
машины вызывал значительное увеличение фактической произ-
водительности по сравнению с расчетной. Это также объясняется
влиянием гидродинамического фактора. В данном случае су-
ществует перепад давления воздуха между бункером и коленом
материального шланга. Однако этот перепад давления способ-
ствует увеличению истечения сыпучего материала за счет увлече-
ния его воздухом через неплотности между колесом дозатора
и корпусом машины. При этом интенсивность движения воздуха
между частицами сыпучего материала зависит не только от пере-
пада давления, но и от газопроницаемости слоя сыпучего тела
в бункере, обеспечивающей больший или меньший переток воз-
духа в колено материального шланга.
При одновременном подводе воздуха поровну через вентиль 3
и кран 4 происходила полная разгрузка ячеек колеса питателя,
работающего на сухом песке, а зависимость Q от п подчиняется
целиком расчетной формуле (150).
139
Подвод сжатого воздуха одновременно через краны 2 и 4,
а также через вентиль 3 и кран 2 вызывает значительное увеличе-
ние производительности по сравнению с расчетной формулой (150)
за счет влияния гидродинамического фактора. Проведенные
эксперименты свидетельствуют о том, что скорость движения
воздуха между частицами сыпучего материала и через разгрузоч-
ное отверстие существенно влияет на истечение сыпучего мате-
риала, которое растет с увеличением скорости движения воздуха
или его расхода через газопроницаемый слой. Так как газопро-
ницаемость слоя зависит от его толщины, то при полном бункере
БМ-60, неизменной частоте вращения, одном и том же положении
кранов и вентиля производительность питателя готовой смеси
будет отличаться от производительности питателя с наполовину
опорожненным бункером.
При подаче воздуха через все краны и вентиль изменение
расхода транспортирующего воздуха в результате регулирования
степени открытия крана 4 незначительно влияет на производи-
тельность питателя (примерно 4—5% от ее величины). Однако
полное закрытие крана 4 приводит к перераспределению расхода
воздуха между вентилем 3 и краном 2, усиливая гидродинамиче-
ский эффект. Закрытие вентиля перед питателем заставляет
воздух фильтроваться через слой материала в бункере, увлекая
его к разгрузочному отверстию.
На основании проведенного анализа и ранее выполненных
исследований, показавших независимость производительности ло-
пастного питателя от уровня смеси в бункере БМ-60, следует,
что подвод воздуха к верхней части бункера машины не нужен.
Создаваемый этим воздухопроводом перепад давления в машине
приводит к неконтролируемому истечению материала из бункера
и не позволяет точно дозировать готовую смесь. Оптимальным
режимом является подача воздуха (0,05 м3/с) через кран 4 и
вентиль 3.
Рост производительности установки при пневмомеханическом
питании происходит замедленно по сравнению с увеличением
частоты вращения колеса питателя. А при некоторой критиче-
ской частоте вращения достигается максимум производительности,
которая при дальнейшем росте начинает падать. Сопоставление
кривых Q = / (п), построенных для сухого песка при механиче-
ском и пневмомеханическом питании, показывает их полную
идентичность. Это означает, что подвод воздуха к шприцмашине
не влияет на заполнение ячеек, а полученное нами выражение для
коэффициента наполнения ячеек Кп = 1---------j~8obg~п оказы-
вается верным для указанных выше случаев питания сыпучих
материалов с помощью машины БМ-60.
Увеличение влажности (да) материала с 0 до 9% уменьшает
расход при одинаковых режимах. Зависимость секундного расхода
готовой смеси от ее влажности почти подчиняется закону парабо-
140
лической функции, а снижение производительности установки
от влажности смеси можно представить в виде дополнительного
члена расчетной формулы (150), которая примет вид
Офакт = Q — AQ.
где AQ = ао/а — bw.
Значения коэффициентов а и b приведены ниже:
Частота вращения колеса, об/мин . .	8,5	10	11,5
Коэффициенты:		0,00323	
а		. .	0,00376		0,00261
b 	/	• • 	.	0,0654	0,0659	0,0647
Частота вращения колеса, об/мин . . Коэффициенты:	.	13,5	16	18,5	22,5
а		. . 0,00406	0,0037 0,00403	0,00428
b		. . 0,0845	0,0931 0,113	0,135
Для нормального увлажнения смеси требуется подача воды
к соплу под давлением. Рекомендуемая величина этого давления
неодинакова и находится в пределах 7,3 -104—2,95-101 Па (0,75—
3 ати). При отсутствии необходимого напора в водопроводной
магистрали устанавливают промежуточный водяной бак, необ-
ходимое давление в котором создается подводимым от компрес-
сора сжатым воздухом или специальными насосами-дозаторами.
При работах с добавками — ускорителями схватывания бетона
в таком баке перемешиваются применяемые добавки.
Глава Vl
КОМПЛЕКСНЫЕ БУНКЕРНЫЕ
И СИЛОСНЫЕ УСТАНОВКИ
БУНКЕРНЫЕ УСТАНОВКИ
Комплексные бункерные установки представляют собой соору-
жения для приема, перегрузки и компенсации разницы между
циклами производства и перемещения; началом и окончанием
перевозки, погрузки на транспортные средства.
Бункеры широко применяют как в производственных техноло-
гических процессах, так и в поточно-транспортных системах пере-
мещения грузов, кроме того, они служат аккумулирующими уст-
ройствами (емкостью) для хранения сыпучих материалов.
Приемные бункера используют для выгрузки сыпучих мате-
риалов из транспортных средств (вагонов, вагонеток, автомоби-
лей). Они компенсируют неравномерность подачи материала
к месту переработки, обогащения или потребления.
Приемные бункера должны иметь достаточную вместимость
и фронт разгрузки подвижного состава и обеспечивать самотечную
выдачу материалов на производство или склад.
Массовое применение приемных бункерных устройств для
выгрузки цемента из бункерных цементовозов (хопперов), мине-
ральных удобрений из минераловозов, минерально-строительных
материалов из гондол и платформ, зерна из крытых вагонов и т. п.
позволило создать типовые приемные бункерные устройства
и изготовлять для них унифицированное оборудование.
Приемные бункера сооружают одноячейковыми и многоячей-
ковыми, закрытыми и открытыми, позволяющими вести наблю-
дение за истечением материала и производить восстановление сы-
пучести материала в случае нарушения истечения, т. е. разрых-
ление и проталкивание материала. Бункера могут быть железо-
бетонные ящичного или лоткового типа, щелевидные, с карманами
(одно- и двухскатные) и многоступенчатые или решетчатые с мно-
гократным обнажением материала.
Поверхности стен и днищ внутри бункеров при движении ма-
териалов (особенно абразивных) подвержены истиранию. При вы-
грузке из вагонов и автомобилей крупных кусков, падающих
со значительной высоты, разрушаются днища и стенки приемных
бункеров. Для защиты поверхности стенок и днищ железобетонных
бункеров от истирания и разрушения их футеруют металлическими
листами или плитами. Рационально применять футеровку из плит
каменного литья, укладываемых на готовую поверхность бетона
142
или в опалубку при изготовлении сборных плит бетона. Проч-
ность плит каменного литья на истирание в 15—20 раз больше,
чем у СтЗ. При остеклении поверхности этих плит коэффициент
трения материала меньше, чем по стальным. Кроме того, такие
плиты кислотостойки, однако термостойкость плит каменного
литья относительно невелика. Испытания показали, что каменное
литье выдерживает 7—10 теплосмен (нагревания до 100° и охла-
ждения в воде до 10°), но механическая прочность на ударные
нагрузки относительно невелика.
Толщина сталыюй листовой футеровки зависит от крупности
кусков материала, его абразивности, количества материала, про-
ходящего через бункер в год, и характера его воздействия на по-
верхность (малый износ, истирание, удары). При прохождении
через бункер в течение года от 1 до 10 млн. т материала с круп-
ностью кусков от 25 до 1500 мм в зависимости от характера воздей-
ствия на поверхность (истирание или удары и истирание) рекомен-
дуют толщину стальной листовой футеровки соответственно при-
нимать: для малоабразивных материалов 8—20 мм и 24—60 мм,
для абразивных 10—30 мм и 40—120 мм и для весьма абразив-
ных 20—60 мм и 60—160 мм. Плиты толщиной до 60 мм изготов-
ляют из прокатной листовой стали, при толщине больше 60 мм
применяют литые стальные плиты. Под футеровкой литыми сталь-
ными плитами свыше 60 мм необходимо предусматривать про-
слойку из твердой породы дерева толщиной 160—200 мм.
Вертикальные стенки бункеров для хранения материалов
крупностью менее 150 мм не подвергаются истирающему воздей-
ствию, поэтому их не футеруют.
Стальные листы толщиной до 40 мм соединяют электросваркой
с закладными деталями. Футеровку из прокатных листов или ли-
тых плит толщиной более 40 мм крепят к бетону болтами с потай-
ными головками, расположенными по углам плиты и проходящими
через газовые трубы, заложенные в стенках бункеров. Внутрен-
няя поверхность бункеров должна быть гладкой и не препят-
ствовать движению материала.
Плиты футеровки из каменного литья, для изготовления кото-
рых используют базальты и диабазы, имеют размеры 200 X 300 X
X (30—40); 250 X 250 X (30—40) и 235x360x30 мм. Плиты толщи-
ной 30 мм укладывают на цементном растворе, а толщиной 40 мм —
крепят потайным болтом, расположенным в центре плиты и про-
ходящим через газовую трубу.
Стоимость каменной футеровки и величина эксплуатационных
расходов значительно ниже, чем стальной.
Стены и днища бункеров футеруют рельсами для предохране-
ния от разрушающих ударов крупных кусков материала, падаю-
щих с высоты 5—6 м. Для защиты от ударов относительно мелких
кусков материала бункеры футеруют стальными брусками. Для
защиты стенок и днища бункеров от ударов при загрузке их круп-
нокусковым твердым материалом и предотвращения попадания
143
больших кусков или смерзшихся глыб материала в бункер приме-
няют защитные решетки из рельсов с поперечными связями-
стержнями из круглой или полосовой стали либо решетки из сталь-
ной клетки из полосовой стали при сравнительно мелких кусках
материала, а при более крупных — из блюмсов или двутавровых
балок, защищенных по верхней полке рассекателями из уголков.
ЦНИИПромзданий выработал рекомендации по унификации
габаритных схем наиболее распространенных одноячейковых и
многоячейковых типов бункеров для сыпучих материалов с объем-
ной массой до 3 т/м3.
Унифицированные бункера изготовляют из сборного железо-
бетона и комбинированные; стены бункеров — призматические
из плоских или ребристых железобетонных плит, опирающихся
на колонны.
Пирамидальная часть бункера может быть выполнена из
сборного железобетона или, чаще, в виде стальной воронки.
Сетка колонн — 6X6 и 6X9 м. Размеры воронки по высоте
кратны модулю в 1,2 м. Размеры выпускных отверстий 0,6x0,6
и 0,9 х 0,9 м. Емкость одной ячейки бункеров колеблется от 90
до 380 м3.
Минимальная емкость Emln приемных бункеров
'	^mln = Qn ^гр,
где Qn — масса материала в наибольшей подаче вагонов (или
колонне автомобилей), т; Пэ — эксплуатационная производи-
тельность выдачи груза из бункеров при разгрузке подвижного
состава или погрузке из бункеров в подвижной состав, т/ч; Тгр —
регламентированное время для выполнения погрузочно-выгру-
зочных операций, ч.
Размеры бункеров по длине и ширине зависят от фронта по-
грузки, числа обслуживаемых погрузочных путей, расположения
бункеров по отношению к этим путям (продольное, поперечное)
и других местных условий эксплуатации.
При устройстве бункеров рядом с железнодорожными путями
или над ними ни одна часть бункера, включая погрузочные уст-
ройства, желоба и затворы, не должна выступать за пределы
линии габарита приближения строений к железнодорожным
путям.
При определенных размерах длины и ширины или диаметра
бункера высота его зависит от заданной вместимости, средств
загрузки, угла уклона боковых стенок, типа оборудования (за-
творы, желоба) и обслуживаемого подвижного состава.
Применение бункеров большой вместимости позволяет эконо-
мить материал, снижает стоимость сооружения, а изготовление
таких бункеров значительно проще.
Общего решения в отношении выбора формы сечения бункера
дать нельзя. Этот вопрос должен решаться в каждом случае
144
индивидуально с учетом приведенных выше преимуществ и не-
достатков каждого типа бункера.
Что касается выбора строительных материалов для бункера,
то следует иметь в виду, что железобетонные бункера дают зна-
чительную экономию металла, однако, если возникает необходи-
мость в перепланировке или переноске таких бункеров, то это
связано с полным разрушением всей установки.
В зависимости от типа и конструкции бункеров расход мате-
риалов на их изготовление составляет примерно на 1 т емкости:
для стальных 70 кг стали; монолитных, армированных сварной
сеткой, 0,17 м3 бетона и 41 кг стали; сборных из плит 0,16 м3
и 44 кг стали; монолитных со стальной воронкой 0,10 м3 бе-
тона и от 38 до 49 кг стали; монолитных лотковых 0,11 м3
бетона и 26 кг стали. Форма и размеры бункеров зависят от их
вместимости и назначения.
Для временных сооружений возможно применение деревянных
бункеров, так как они дешевле стальных и железобетонных.
В бункерах большой вместимости легче предотвратить смерзае-
мость груза в холодное время, так как отепление и отопление
таких бункеров проще. Для этого под бункерами устраивают за-
крытые отапливаемые помещения, в которых располагают на-
клонные днища бункеров, выпускные люки и затворы. В нижней
части этих помещений устраивают вторые люки с погрузочными
желобами, которые автоматически закрываются в период отсут-
ствия выдачи груза.
Чрезвычайно важное значение для нормальной эксплуатации
бункеров имеет выбор угла наклона их боковых стенок и размеров
выпускных отверстий.
Исходя из этого принимают угол наклона ребер, образуемых
боковыми стенками прямоугольного бункера к горизонту, больше
угла трения материала о стенку бункера не менее чем на 5—10%.
С другой стороны, угол наклона боковых стенок и ребер не
должен быть очень крутым, так как помимо нерационального
использования объема бункера это может привести к одновремен-
ному заклиниванию значительной массы груза (образование моно-
литного клина). Такое заклинивание особенно часто имеет место
при загрузке в бункер плохосыпучих, волокнистых и других
грузов (например, кускового и фрезерного торфа).
Размеры приемных бункеров зависят и от количества одно-
временно разгружаемых вагонов или автомобилей, составляющих
разгрузочный фронт.
Разгрузочный фронт может быть коротким (точечным), когда
производится разгрузка одиночных вагонов (автомобилей), пере-
мещаемых над приемным бункером (точкой). Если точечные места
выгрузки или погрузки размещены с некоторыми разрывами или
в разных местах над бункерами, то разгрузочный фронт назы-
вается многоточечным. Если приемные бункера размещены так,
что можно одновременно производить выгрузку всего состава
Ю р. л. Зенков и др,	145
поданных вагонов (группой вагонов) или колонны автомобилей,
то разгрузочный фронт называется длинным, линейным или
сплошным.
Разгрузочный фронт для вагонов определяют по формуле
1
2Z ^^1 ^В»’^В4 “I"
С Z=I
где пв/ — количество вагонов каждого типа, поступающих к месту
выгрузки в сутки; /вг — длина каждого типа вагона; — число
типов вагонов; z — число подач вагонов в сутки; zc — число по-
становок-смен вагонов на разгрузочном фронте, равное отношению
времени выгрузки всей подачи ко времени разгрузки одной по-
становки вагонов на разгрузочном фронте, над приемными бун-
керами; 1Л — длина пути для маневрирования локомотива.
При точечной выгрузке вагонов в приемные бункера длина
фронта удваивается из-за необходимости продвижения вагонов
после выгрузки. Разгрузочный фронт для автомобилей находят
по формуле
г __ ZZaZ^aZ^aZ
а - Та[ ,
1=1
где nai — количество автомобилей, поступающих на разгрузоч-
ный фронт; 1а1 — фронт, требующийся для одного автомобиля
в зависимости от способа его постановки (боковой, торцом);
— средняя продолжительность выгрузки одного автомобиля,
мин; Tai — продолжительность работы автотранспорта в течение
суток, мин; ka — количество типов автомобилей, поступающих
под выгрузку.
При гравитационной выгрузке материала из транспортных
средств приемные бункеры располагают ниже уровня земли,
непосредственно под путями железнодорожного полотна.
Закрытый полубункерный склад строительных материалов
с приемными устройствами (подрельсовыми бункерами, рис. 82, а),
оснащен комплектом оборудования для выгрузки сыпучих ма-
териалов как в летних, так и в зимних условиях эксплуатации.
Строительные материалы выгружают в приемные бункерные
устройства 1 из полувагонов, платформ и хопперов, а автомобили
разгружают в приемном устройстве 4\ через пересыпные устрой-
ства 3 материал подается на конвейер наклонной галереи 5,
далее на эстакадно-галерейный конвейер 6 и сбрасывается в полу-
бункер 7, из которого через питатели подштабельным конвейе-
ром 8 подается на ленточный конвейер 9 и через пересыпное
устройство 10 на конвейер, доставляющий материал в произ-
водство. Вагоны передвигают маневровым устройством МУ-12.
146
Рис. 82. Эстакадно-полубункерный склад с бункерными приемными устройствами
На рис. 82, б показано трехбункерное приемное устройство
для выгрузки сыпучих материалов из саморазгружающихся
гондол, хопперов и платформ. В приемном устройстве имеется
бурофрезерная рыхлительная установка 2, вибратор для очистки
вагонов от остатков груза 3 и подъемник для закрывания люков
полувагонов 4. С платформ разрыхленный груз сталкивается
скребком 1 разгрузочной машины Т-182А. Груз из приемных бун-
керов 5 поступает на конвейеры-питатели 6 и затем на конвейер 7
для выдачи на склад или в производство.
Приемные бункерные устройства применяют при разгрузке
вагонов с помощью вагоноопрокидывателей на Металлургических
заводах, обогатительных фабриках, ТЭЦ и других предприятиях.
Под роторным вагоноопрокидывателем располагают приемные
10*	147
бункера с подземным конвейерным устройством. Общая глубина
подземного устройства с бункерами от уровня головки рельс,
подаваемых под разгрузку вагонов, составляет около 17 м. Для
уменьшения заглубления в грунт приемных бункеров и конвейеров
при разгрузке полувагонов применяют подъемно-боковые вагоно-
опрокидыватели, что позволяет разгружать вагон на высоте свыше
7 м над уровнем земли и удешевляет устройство приемных бун-
керов.
На подъездных путях промышленных предприятий, тепло-
электроцентралях находят применение закрытые грузоприемные
устройства бункерного типа. Бункерные устройства ТЭЦ исполь-
зуют как приемные устройства при выгрузке угля, а также для
топливоподачи в котлы. В тех случаях, когда после выгрузки из
вагонов груз поступает на конвейеры для подачи к месту потребле-
ния, применяют закрытые грузоподъемные устройства бункер-
ного типа, которые представляют собой закрытые помещения
с одним или двумя разгрузочными тупиковыми или сквозными
путями, расположенными над приемными бункерами (рис. 83).
Вагоны, поданные с торцовой стороны приемного устройства,
разгружают в приемные бункера, из которых материал через
питатели поступает на ленточные конвейеры, расположенные под
бункерами. В ячейковых бункерах часто применяют вибрацион-
ные или лотковые качающиеся питатели, требующие минимальной
высоты установки; в продольных щелевидных бункерах — спе-
циальные лопастные или плужковые питатели. Производитель-
ность лопастных питателей составляет 200—400 т/ч и плужковых
150—250 т/ч.
148	>
Вместимость бункеров зависит от количества вагонов, пода-
ваемых под разгрузку (маршрутами или отдельными небольшими
группами), и интенсивности расхода груза из бункеров. Общая
вместимость бункеров закрытого приемного устройства составляет
500—5000 т.
В теплоцентралях приемные бункера иногда располагают на
значительной высоте (15—18 м) непосредственно над топкой ко-
тельной. В этих случаях вагоны широкой колеи электровозами
подаются по наклонной эстакаде в галерею с бункерами, устрой-
ство которых аналогично бункерным приемным устройством.
Бункерные и полубункерные установки широко распростра-
нены и в сельском хозяйстве. Их применяют для перегрузки зерна,
картофеля, минеральных удобрений и многих других грузов.
На рис. 84 показан бункерный механизированный склад для
зерновых грузов. Зерно, поступающее с транспортных средств
в приемные бункеры 1, поднимается ковшовым элеватором (но-
рией) 2 на приемно-очистительные устройства 3, после которых
ковшовым элеватором 4 подается на конвейер 5 для заполнения
бункеров 6, где оно хранится. Из бункеров 6 зерно выдается через
питатели 7 на конвейер 8, с которого поступает в норию 4 и далее
может опять поступать в приемно-очистительные устройства (про-
ветривание, охлаждение, сушка и т. п.) или на транспортные
средства. Часто в складах вместо бункеров устраивают наклон-
ные полы (угол наклона должен быть больше угла трения груза
о пол), образующие полубункер. Это обеспечивает самотечное
заполнение конвейера, расположенного в траншее или тоннеле
под полом. Объем таких складов используется значительно лучше,
чем при напольном хранении зерна, а стоимость единицы объема
обходится дешевле. Наклонные полы укладывают по грунту на
бетонной подготовке. Вместо асфальта, который подвержен спол-
занию, бетонную поверхность пола покрывают двумя-тремя
слоями тугоплавкого битума в горячем состоянии. Поскольку
конвейерную траншею (тоннель) приходится значительно за-
глублять, необходимо учитывать уровень стояния грунтовых
вод от поверхности грунта.
В бункерных и полубункерных
складах все перегрузочные операции
комплексно механизируются обычно
Рис. 84. Бункерный склад зерна
149
за счет гравитационного перемещения груза прй передачи с одной
погрузочной машины на другую и при загрузке в вагоны и
склады.
При механической и гравитационной выгрузке различных
видов материалов первоначально выгружается весь материал
из подвижного состава в приемные бункера, а 'затем конвейерами
или ковшовыми элеваторами перемещается в силосы для хране-
ния. В этом случае в каждый приемный бункер может быть вы-
гружен материал только одного вида, марки, сорта. Количество
приемных бункеров над одним подбункерным конвейером зависит
от последовательности опорожнения приемных бункеров. Выпуск-
ной затвор или питатель каждого следующего приемного бункера
можно открыть лишь тогда, когда из предыдущего бункера вышел
весь материал и получен сигнал о том, что весь материал поступил
в силос. Разгрузка вагонов (автомобилей) в те же самые приемные
бункера может быть произведена только после полного освобожде-
ния приемных бункеров от материала, ранее выгруженного в них.
Следовательно, работу по разгрузке вагонов (автомобилей)
следует организовать так, чтобы они не простаивали в ожидании
опорожнения приемных бункеров, а приемные конвейеры и ковшо-
вые элеваторы не работали вхолостую, ожидая заполнения бун-
керов. Поэтому время, необходимое на опорожнение бункеров,
должно быть равно времени на разгрузку и перестановку вагонов
(автомобилей).
Время опорожнения бункеров
7*6 = nt6,
где п — число приемных бункеров; t6 — время опорожнения
одного бункера;
=	4" ^2	^з,
где — ^>Qq6ln3 — чистое время опорожнения бункера, которое
зависит от часовой производительности конвейера или ковшового
элеватора П3 и количества груза в бункере q6 (нагрузка вагона);
— дополнительное время истечения остатков материала до
полного опорожнения бункера (обычно составляет 1,0—1,5 мин);
t3 — время между концом выпуска материала из одного бункера
и началом выпуска из другого бункера, которое складывается
из времени, необходимого на доставку последнего материала от
бункера до силоса или другого приемного устройства и подачи
сигнала на открытие затвора у следующего бункера; составляет
примерно 0,5—1,0 мин в зависимости от вида связи и типа обо-
рудования силосного склада.
Зная время, затрачиваемое на разгрузку вагона (автомобиля),
и время на уборку и постановку вагонов (автомобилей) под раз-
грузку fn/y, получим Тб = tp + ta/y или nt6 = tp + fn/y. Тогда
можно определить необходимое число бункеров n = (tp +
+ ^п/уУ^б-
150
Количество вагонов, разгружаемых одним приемным конвейе-
ром и ковшовым элеватором, пв = 60Tnp/t6, где Тпр — время
простоя вагонов (автомобилей) под разгрузкой.
Следовательно, число линий приемных устройств (бункеров,
конвейеров и ковшовых элеваторов) 2Э для разгрузки вагонов
всей подачи (маршрута) ппод должно быть z3 = ппод/ив.
Если конвейеры под приемными бункерами располагаются
вдоль железнодорожных путей, то число путей над бункерами
будет равно числу приемных каналов (конвейеров и ковшовых
элеваторов). При поперечном расположении приемных конвейе-
ров к железнодорожным путям число путей будет равно числу
бункеров, обслуживаемых одним конвейером и ковшовым эле-
ватором.
Простой вагонов (автомобилей) под выгрузкой в часах составит
^ПОД^б/бО^Э*
Рассчитать число приемных бункеров и режим их работы можно
построением графика заполнения приемных бункеров и последо-
вательного их опорожнения.
Бункеры большой и средней емкости применяют в комплексах
погрузки-выгрузки угля, руды и нерудных строительных мате-
риалов (щебень, гравий, песок) в местах добычи, обогащения и
потребления. Объединение группы бункеров в один погрузочный
комплекс образует бункерную эстакаду. Бункеры малой емкости
широко применяют в поточно-транспортных комплексно-меха-
низированных и автоматизированных системах при необходимости
передачи груза с машин периодического действия на машины
непрерывного действия и, наоборот, при погрузке в подвижной
состав и выгрузке из него, а также в качестве оперативных емко-
стей в производственных установках.
В зависимости от расположения бункеров по отношению к по-
грузочным путям их разделяют на продольные, поперечные и
поперечно-продольные. Продольные бункера, расположенные над
путями, удобны для погрузки открытого подвижного состава
и получили наибольшее распространение. Поперечные и попе-
речно-продольные бункера устраивают в том случае, когда не-
обходимо вести погрузку каждого сорта угля или руды на отдель-
ном пути в отдельные вагоны.
Бункерная эстакада может состоять и из одного сплошного
длинного бункера призматической формы с трапецеидальны^
или параболическим сечением днища. Ячейковые бункера строят
с центральной боковой односторонней или двусторонней разгруз-
кой. Щелевидные бункера имеют нижнюю или боковую щель.
Уголь и руду обычно загружают у места добычи или обогаще-
ния в бункера большой вместимости при погрузке их с накопле-
нием и периодической погрузкой в вагоны. При непосредственной
погрузке руды или угля с обогатительных агрегатов или транспор-
тирующих устройств непрерывным’потоком в вагоны без предвари-
тельного накопления применяют бункера малой емкости, равной
151
Рис. 85. Комплекс устройств бункерной погрузки угля
наибольшей грузоподъемности вагона. Бункерный способ обеспе-
чивает круглосуточную погрузку и минимальный простой вагонов
независимо от сменности работы шахт (рудников), ритма добычи
и работы обогатительных устройств.
При бункерной погрузке уголь из шахты ленточным конвейе-
ром подается на надбункерный конвейер 1 (рис. 85), который
транспортирует его в бункер 2 в течение всего времени работы
шахты (рудника). Из бункеров уголь через затворы поступает на
подбункерный конвейер 4 и передается на погрузочные устройства
загрузки угля в вагон.
Для погрузки сортовых углей число бункеров и железнодо-
рожных путей зависит от числа классов (сортов) отгружаемых
углей. Для загрузки мелких и рядовых углей можно применять
погрузочные желоба, а для предотвращения измельчения сорто-
вых углей в процессе погрузки применяют конвейерные стрелы 5.
Внутри бункеров 2 на большой высоте для этих же целей устанав-
ливают спиральные желоба-спуски 3, которые исключают падение
груза с большой высоты и его измельчение при загрузке в бункера.
Из бункеров груз подается на подбункерный конвейер 4, закан-
чивающийся погрузочной конвейерной стрелой 5. Стрела имеет
вертикальное перемещение, что позволяет регулировать высоту
сбрасывания угля при загрузке в вагоны и тем самым снизить его
дробление. Бункер 6 используют для дозирования груза при взве-
шивании вагонов на весах 7 (рис. 85).
Руду после сортировки грузят в вагоны через погрузочные
бункера или полубункерные установки.
Полубункером принято называть бункер с дном, находящимся
на уровне земли или ниже ее. Из полубункеров большой емкости
погрузка груза на транспортные средства производится конвейе-
рами, расположенными в продольном тоннеле под полубункером.
Полубункеры почти в 2 раза дешевле бункеров при одной
и той же их вместимости и производительности. Особенно эффек-
тивно сочетание полубункера с хребтовым складом, загрузка
152
которого осуществляется ленточными конвейерами со сбрасыва-
ющими тележками, расположенными в галерее на эстакаде.
Для увеличения ширины отвала груза тележки снабжают попереч-
ными горизонтальными или боковыми наклонными конвейерами.
Для выдачи груза со склада самотеком используют полубункер-
ные устройства, которые часто образуются из отвалов грунта при
установке тоннелей для конвейеров. Наклонные стенки полубун-
керов покрывают железобетонными плитами. Из полубункеров
через питатели груз поступает на конвейеры, а затем в транспорт-
ные средства (вагоны или автомобили).
При бункерной или полубункерной погрузке угля, руды или
других грузов в вагоны минимальная вместимость погрузочных
бункеров (полубункеров) при равномерной подаче составов под
погрузку в течение суток может быть определена графически
(рис. 86) или по формуле
•^mln QuiT QuiTn,
где — производительность шахты или карьера, т/ч; Т — про-
должительность поступления угля, руды или других материалов
в погрузочные бункера (полубункера), ч; Тп — продолжитель-
ность погрузки состава вагонов, ч.
Средний интервал между поездами или группами вагонов
определенной емкости, подаваемыми под погрузку, будет равен
периоду поступления угля или руды в бункер или полубункер (Т)
в объеме, равном емкости состава поезда (GCOCT). Тогда £mlI1 =
= GCOCT  QujTn-
С увеличением интервала между подачами вагонов под погрузку
вместимость погрузочных устройств должна быть соответственно
увеличена на количество груза, которое может быть подано шах-
той за это время.
При погрузке сортового угля должна быть произведена про-
порциональная разбивка погрузочной емкости бункеров между
отдельными сортами в соответствии с их выходом. Если бункера
используют также для обезвоживания (при мокром обогащении),
то их вместимость определяют как сумму вместимостей, необхо-
димых для погрузки и обезвоживания.
Рис. 86. График определения вместимости бункерных устройств
153
Необходимая часовая производительность погрузочных
устройств
ГТ _ ^сост
*-< п 'г Т ’
1 П - / пу
где Тпу — время, затрачиваемое на маневровые операции по
подаче вагонов под погрузку и уборку их после погрузки.
Время погрузки одной подачи
m ^сост
11 ~ П6 ’
где Пб — часовая производительность бункерной установки, т.
Бункерные и полубункерные устройства широко применяют
при выгрузке из транспортных средств сыпучих грузов, перевози-
мых насыпью.
СИЛОСНЫЕ УСТАНОВКИ
Цемент, зерно, сахар, минеральные удобрения, химические
и многие другие грузы экономически выгодно хранить насыпью
в комплексных силосных и силосно-резервуарных установках,
которые находят широкое применение в промышленности, сель-
ском хозяйстве, строительстве и на транспорте.
В связи с широким применением силосных складов проводится
их унификация и нормализация. Унифицируют емкости силосных
складов, системы загрузки, выгрузки и хранения материалов,
основные параметры силосов, силосных корпусов, несущих кон-
струкций (колонны, подсилосных и надсилосных перекрытий).
Промтрансниипроектом и Промзернопроектом унифицированы
технологические компоновки, подъемно-транспортное и погру-
зочно-разгрузочное оборудование и устройства.
Для взаимной увязки силосов или силосных корпусов с дру-
гими зданиями и сооружениями размеры силосов принимают по
унифицированной сетке, равной 6 м. Корпуса силосов поверху
и понизу соединяют галереями, выполненными из типовых кон-
струкций с шагом 6 м. Количество рядов силосов диаметром 3 и 6 м
практически не ограничивается. Для создания жесткой силосной
характеристики наибольшее число силосов диаметром 12 м должно
быть равно шести (2x3 = 6).
) Для унифицированных силосных корпусов разработаны чер-
тежи, в которых дано общее конструктивное решение секций и
предусмотрено максимальное применение сборных железобетон-
ных изделий заводского серийного изготовления (номинальный
наружный диаметр круглых силосов 3; 6 и 12 м; сторона ква-
дратных силосов 3 м). В случае необходимости при надлежащем
технико-экономическом обосновании допускается применение от-
дельно стоящих круглых силосов диаметром 18, 24 и более (крат-
ные 6 м). Унифицированные высоты стен силосов от низа днища
до верха покрытия над силосами 10,8; 15,6; 18; 20,4; 26,4
154
и 30 м. При соответствующем технико-экономическом обосновании
высоты стен силосов могут отличаться от унифицированных на
величину, кратную 0,6 м. Высота подсилосного этажа опреде-
ляется исходя из условий размещения подъемно-транспортного
оборудования и равна 3,6; 4,8; 6,0; 10,8; при условии проезда
в подсилосном этаже железнодорожного состава высоту при-
нимают равной 14,4 м.
Длина силосных корпусов с круглыми силосами не должна
превышать 48 м, лишь в отдельных случаях допускается длину
корпуса увеличивать до 60 м.
В силосах квадратного сечения число сблокированных силосов
в корпусе составляет 36 и 60; их устанавливают в шесть рядов
при размерах 3x3 м.
В силосных корпусах с монолитными силосами диаметром 6 м
расход бетона составляет 0,2—0,26 м3, стали 20—30 кг на 1 м3
хранимого материала (меньшие значения относятся к более высо-
ким силосным корпусам). Стоимость силосного корпуса на 1 м3
емкости составляет 12—15 р. Соответственно в корпусах с сило-
сами диаметром 12 м расход бетона 0,13—0,18 м3, стали 25—
32 кг, а стоимость силосного корпуса 10—12,5 р. на 1 м3 хранимого
материала. Общая стоимость силосных железобетонных складов
с учетом надсилосных и подсилоспых этажей фундаментов пере-
крытий и стальных конструкций составляет примерно 22—23 р.
на 1 м3 емкости хранимого материала.
Силосы и силосы-резервуары для сыпучих грузов проектируют
из монолитного или сборного железобетона. Сборные, предвари-
тельно напряженные силосы из железобетона дороже монолит-
ных, так как стоимость 1 м3 сборного железобетона примерно
вдвое превышает стоимость монолитного железобетона, выпол-
ненного в передвижной скользящей опалубке.
Железобетонные силосы из сборного или монолитного железо-
бетона более долговечны и стойки против воздействия влаги,
но стоимость их обычно значительно выше металлических. Метал-
лические силосы обладают сравнительно небольшим весом; сборно-
разборные силосы применяют в качестве инвентарного оборудова-
ния, стационарные металлические силосы используют для дли-
тельного хранения многих материалов. Стальные силосы рекомен-
дуются только для грузов, хранение которых в железобетонных
силосах недопустимо; на сборно-разборные инвентарные храни-
лища это ограничение не распространяется.
Объемно-планировочные решения и размеры силосов зависят
от вида сыпучих грузов. Для зерна рекомендуются силосные
корпуса с квадратными (сетка 3X3 м) и с круглыми (сетка 6x6 м)
силосами; для цемента — отдельно стоящие и сблокированные
силосы диаметром 3; 6 и 12 м; для прочих грузов допускается
возводить отдельно стоящие силосы диаметром 18 и 24 м.
Силосы в плане должны иметь рядовое расположение, и только
при расширении существующих силосов допускается шахматное
155
расположение. Внутренний диаметр круглых силосов рекомен-
дуется принимать равным 3; 6; 12; 18 и 24 м, что соответствует
унифицированной сетке колонн производственных зданий. Допу-
стимая высота стенок силосов — до 30 м, на скальных и полу-
скальных грунтах — до 42 м. В Европе встречаются силосные
корпуса высотой 40—60 м.
Госстроем СССР утверждены унифицированные параметры для
силосных складов. Для круглых в плане силосов установлено рас-
стояние между центрами смежных силосов (или наружный диа-
метр отдельно стоящих силосов) кратное 3. Сетка осей квадратных
в плане сборных силосов также принята равной 3 м. Группа
силосов, образующих склад, называется силосным корпусом.
Такой корпус состоит из силосной части с силосами для хранения
сыпучих материалов; подсилоспой, включающей днища силосов
и служащей для размещения транспортных средств конвейеров,
трубопроводов, устройств пневмотранспорта и др.; надсилосной
галереи, в которой расположены транспортные средства для за-
полнения силосов. Высота стен силосов кратна 0,6 м, высота под-
силосного этажа 4,8 и 6 м. На основании этих унифицирован-
ных параметров разработаны серии типовых проектов сборных
и монолитных силосных корпусов.
Силосы-резервуары выполняют из железобетона или листового
металла высотой до 42 м (в ФРГ) и диаметром до 48 м, вмести-
мостью 12,5—40 тыс. т.
Диаметр силоса-резервуара шведской фирмы Вейбулл постоя-
нен и равен 35 м; это позволяет при изменении емкости оставить
постоянным механическое оборудование и при постройке исполь-
зовать типовые конструкции, изготовленные индустриальным
методом.	’
В СССР проведена унификация типоразмеров силосов и скла-
дов для зерна, цемента, минеральных удобрений, а также силосов-
резервуаров для сахарного песка и других грузов; унифицировано
также механическое или пневматическое оборудование складов
по приему и выдачи грузов из силосов.
При высокой срхранности сыпучих грузов в силосах и сило-
сах-резервуарах уменьшается площадь застройки складов, резко
сокращаются затраты капитальных вложений в строительство.
В силосных складах на заводе-изготовителе цементные си-
лосы 1 объединены в блок из двух рядов, каждый из которых
имеет свой погрузочный путь (рис. 87). Вагоны вдоль фронта
перемещают маневровыми лебедками. Из силосов цемент выдают
через донный 2 и боковой 3 пневматические разгружатели, кото-
рые представляют собой запорные клапаны или специальные
устройства для погрузки в вагоны или автоцементовозы. Пневма-
тические разгружатели позволяют регулировать поток аэриро-
ванного (разрыхленного) цемента и направлять его в вагон по
трубе с гибким шлангом диаметром 100 мм на конце. Производи-
тельность такого погрузочного устройства достигает 150 т/ч при
156
Рис. 87. Силосный склад с аэрационно-пневматической системой
погрузки цемента в вагоны
расходе воздуха 1 м8 (включая затраты на аэрацию внутри силоса)
на 1 т цемента и давлении 2—3 ат.
Силосные склады являются основными хранилищами и у по-
требителей цемента. Вместимость типовых силосных складов —
240, 360, 480, 720, 1100, 2500, 4000 т. Кроме того, существуют
силосные склады цемента вместимостью 6000 и 12 000 т.
Склад (рис. 88) состоит из трех, четырех или шести силосов,
расположенных вдоль железнодорожного пути, вместимостью 60,
120, 275 и 625 т каждый, высотой 10, 16, 15 и 25,5 м и диаметром
3 и 5,75 м. Приемные устройства позволяют выгружать цемент
из вагонов бункерного типа /, крытых вагонов 2 и вагонов-цемен-
товозов с пневматической разгрузкой 3. Вагоны бункерного типа
устанавливают под навес так, чтобы разгрузочные люки их рас-
полагались над приемными бункерами. Люки вагона соединяют
с приемными бункерами рукавами 16. Затем открывают затворы
разгрузочных люков, и цемент поступает в приемное бункерное
устройство, расположенное под железнодорожным путем, а из
бункера 15 пневмоподъемником 14, через устройство переключения
цементотрубопроводов 4, по цементотрубопроводам 5 цемент
подается в силосы 6.
Крытый вагон с цементом устанавливается у приемного устрой-
ства так, чтобы дверь разгружаемого вагона совпала с проемом
приемного устройства; вагон разгружают пневматическим раз-
грузчиком всасывающего действия с вакуум-установкой 9 и филь-
157
3
направление движения очищенного воздуха
Рис. 88. Технологическая схема типового склада цемента вместимостью 240, 360,
480 и 720 т
тром воздуха 10. Из осадительной камеры пневморазгрузчика
цемент через двухрукавную течку 13 поступает в один из отсеков
приемного бункера или бункер 12 пневмовинтового насоса 11.
затем пневматическим подъемником подается в надсилосную
галерею, где по желобам поступает в силосы или после осажде-
ния в бункере-осадителе аэрожелобом загружается в соответ-
ствующий силос.
При перегрузке цемента из цементовозов с пневморазгрузкой
в силосы разгрузочный рукав присоединяют к выгрузочному
патрубку цементовоза, и цемент подается непосредственно в силос.
Через донные разгружатели 7 цемент из силосов загружают
в автоцементовозы 8. Передвижение вагонов вдоль разгрузочного
фронта осуществляется маневровой лебедкой 17.
Унифицированные силосные склады цемента вместимостью
15—100 т изготовляют сборно-разборными из металла, силосные
склады вместимостью 240—4000 т, предназначенные для крупных
строительств и заводов строительной индустрии, сооружают
в инвентарном исполнении металлическими сборно-разборными,
а в стационарном — из сборного железобетона. Силосные склады
крупных гидротехнических сооружений и баз строительной
индустрии строят стационарными из железобетона, их вместимость
составляет 6000 и 12 000 т. Днища силосов оборудуют аэриру-
ющим устройством, обеспечивающим лучшее истечение цемента.
158
Рис. 89. Склад с кольцевым расположением си?
лосов
При хранении особо чис-
тых строительных материа-
лов, применяемых при изго-
товлении конструкций вы-
сокой прочности, ц при
небольшом их расходе ис-
пользуют автоматизирован-
ные силосные кольцевые
склады вместимостью 650 м3,
а при значительном расхо-
де — силосные склады с ли-
нейным расположением си-
лосов вместимостью 1000 и
2000 м3. В складе с кольце-
вым расположением силосов-
банок 5 (рис. 89) для различ-
ных фракций строительных
материалов предусмотрено
приемное трехбункерное уст-
ройство 1 для выгрузки полу-
вагонов, хопперов и плат-
форм с бурофрезерным рыхлителем 2, зачистным вибратором
и люкозакрывателем. Образовавшаяся между силосами шахта
перекрыта и использована для установки ковшового элеватора
4, верхних загрузочных и нижних разгрузочных вибролотков 6.
Из приемного устройства материал конвейером 3 подается на
ковшовый элеватор и по вибролоткам направляется в силосы.
Выдача из силосов производится через донное разгрузочное устрой-
ство и подсилосные вибролотки. Число силосов соответствует
количеству фракций поступающих материалов.
Склады с линейным расположением силосов (рис. 90) состоят
из секции железобетонных силосов 5 диаметром 6 м, высотой
15 м, расположенных в один ряд. Для склада вместимостью
1000 м3 предусматривается четыре силоса, а вместимостью
2000 м3 — восемь. Склад оборудован устройством 1 для приема
материалов, прибывающих по железной дороге, системой ковшо-
вых элеваторов 3 и передвижными реверсивными конвейерами.
Материал из вагонов разгружают в приемное устройство, а затем
наклонным конвейером 2 и элеватором 3 поднимают на верх
силосов, где реверсивным передвижным конвейером 4 распреде-
ляется по силосам. Из силосов материал с помощью виброзатво-
ров-питателей 6 подается на подсилосный передвижной конвейер 7
и далее на производство. Управление заполнением и выдачей
материала дистанционное автоматизированное, с пульта на прием-
ном устройстве. Передвижение вагонов осуществляется маневро-
вой лебедкой <?. Производительность комплекта оборудования по
приему материала на склад и выдаче со склада 130 т/ч.
На складе в одну смену работает пять человек (два оператора,
159
механик по оборудованию и два подсобных рабочих на разгрузке
вагонов).
Склады силосного типа с металлическими силосами вмести-
мостью 200 и 400 м3 в инвентарном исполнении аналогичны
железобетонным. Диаметр таких силосов 3 м, высота 13 м; их
удельная стоимость в 2 раза выше железобетонных.
Силосные склады удобны для автоматизации. В них преду-
сматривают дистанционное управление сблокированными ленточ-
ными конвейерами, ковшовым элеватором, поворотной воронкой
и верхними вибролотками, а также автоматическое регулирова-
ние температуры материалов в подогреваемых силосах.
Силосные перевалочные склады минеральных удобрений, при-
меняемые в объединениях «Сельхозтехника^ (рис. 91), вмести-
мостью 170—250 т состоят из металлических силосов 3 высотой
Эми диаметром 3,3 м, укрепленных на фундаменте. В верхнюю
часть цистерны вмонтирована труба диаметром 100 мм, к которой
крепится гибкий шланг трубопровод 5 для подачи пылевидных
материалов из железнодорожной цистерны 6 в силос. В нижней
части внутри силоса радиально установлены четыре перфориро-
ванные трубы 4 диаметром 57 мм, длиной 1,5 м, с шагом отверстий
150 мм для аэрации минеральных удобрений. На них натянуты
и закреплены брезентовые рукава. Над аэрационными трубами
в боковой части силоса вварен патрубок с задвижкой и присоеди-
160 .
пен выгрузочный трубопровод 2, подающий удобрения в авто-
цистерны 1. Установка обслуживается двумя компрессорами
КЭС-5М производительностью 6 м3/мпп, подающими воздух через
ресивер и масловодоотделитель.
Железнодорожная цистерна типа цементовоз с пневматической
разгрузкой подается к силосу; с разгрузочного отверстия цистерны
снимают заглушку и присоединяют трубопровод 5. К коллектору
цистерны присоединяют воздушный шланг и подают сжатый
воздух. Открывают дроссельную заслонку, проверяют показание
манометра. Последовательно открывают краны подачи воздуха
в трубопроводы аэрожелоба и аэролотка цистерны. Аэрированный
материал поступает к разгрузочному отверстию цистерны и пото-
ком сжатого воздуха транспортируется по трубопроводу в силос-
ную емкость. В начале работы давление 2 ат, затем оно падает;
это означает окончание выгрузки.
При необходимости цистерны разгружают непосредственно
в автотранспорт.
При загрузке материала в люк автоцементовоза 1 заправляют
трубопровод 2 (см. рис. 91), открывают заслонку разгрузочного
патрубка силоса, затем из ресивера в силос подается воздух для
аэрации материала. Аэрированный материал стекает к разгрузоч-
ному отверстию и потоком сжатого воздуха транспортируется по
трубопроводу в автотранспорт. Производительность склада 35—
40 т/ч. Однако такой склад предназначен для выгрузки удобрений
только из цистерн, для выгрузки из крытых вагонов требуется
дополнительное оборудование.
По типовым проектам Промтраиспроекта возводят силосные
склады двух видов: вместимостью 500, 1000 и 1500 т для торговых
баз минеральных удобрений системы «Сельхозтехника», имеющих
подъездные железнодорожные пути (рис. 92), и вместимостью
1000, 2000 и 3000 т для приема с железнодорожного транспорта
и отгрузки на автотранспорт фосфоритной муки и известковых
пылевидных удобрений. Склады состоят из двух, четырех или ше-
сти стальных силосов, располо-
женных в два ряда перпендику-
лярно к железнодорожному пу-
ти; вместимость каждого силоса
склада первого типа 250 т, вто-
рого типа 500 т. Для разгруз-
ки как из крытых вагонов, так
и цистерн применяют приемное
устройство. В состав складов
входят также устройства для
погрузки в автоцистерны и авто-
мобили, приспособленные для
перевозки минеральных удобре-
ний; компрессорная — с двумя
компрессорами КСЭ-5М произ-
11 Р. Л. Зенков п др.	161
воздух
Рис. 91. Силосным перевалочный пневмати
ческий склад минеральных удобрений
водительностью по 6 м®/мин и пневматические устройства — для
выгрузки минеральных удобрений. Для выгрузки из крытых ва-
гонов применяют пневморазгрузчик 1 всасывающе-нагнетатель-
ного типа (рис. 92, а), который подает удобрения по трубопро-
воду 2 в силосы 3. Для отгрузки удобрений в автомобильный
транспорт используют аэрирующее силосное дно 4 и выпуск-
ные клапаны 5. Проезды автомобилей устроены под силосами.
Производительность склада по приему с железной дороги 15—
60 т/ч, по отгрузке в автотранспорт 40—100 т/ч и при
перекачке слежавшихся грузов 30—60 т/ч. Для выгрузки из
крытых вагонов в складах предусмотрены разгрузчики всасыва-
ющего типа (С-577), которые подают груз в приемное устройство
эрлифта 1 и по трубопроводу эрлифта (С-671) 2 груз подается
в осадительную камеру 3 (рис. 92, б). Винтовой конвейер 4 диа-
метром 400 мм (у складов вместимостью 2000 и 3000 т) распреде-
162
ляет удобрения по силосам 5. В силосах имеются датчики-указа-
тели уровня заполнения 6. Через аэрирующие донные устройства 7
и клапаны 8 удобрения отгружаются на автотранспорт. Произ-
водительность этих складов по приему с железной дороги 25—
60 т/ч, по отгрузке на автотранспорт 40—100 т/ч и при пере-
качке слежавшихся грузов 45 т/ч.
Управление основными механизмами склада с необходимыми
технологическими блокировками и сигнализацией — дистанцион-
ное автоматическое, а управление всеми механизмами для опро-
бования при наладке и после ремонта — местное. Вся пусковая
и защитная аппаратура размещена на щите станции управления
в компрессорной за сетчатым ограждением.
При пневматическом транспортировании обеспечивается гер-
метичность устройства, исключается пыление и создаются наи-
более гигиенические и безопасные условия при перемещении
вредных для здоровья химических грузов; снижаются потери
груза, который предохраняется от атмосферного влияния и внеш-
ней среды. Простота и малый габарит трубопровода позволяют
перемещать грузы в сложных условиях трассы. Сосредоточенность
оборудования в одном месте облегчает уход за ним, разветвление же
трубопроводов дает возможность подавать материал в ряд прием-
ных устройств. Производительность пневмоустановок обычно
100 т/ч, но может достигать 300 т/ч.
Основной недостаток пневматического транспорта — высокий
удельный расход энергии и интенсивный износ трубопроводов
и других частей установки, соприкасающихся со струей мате-
риала; для некоторых видов груза перемещение по трубопроводу
связано с измельчением материала и ухудшением качественных
показателей.
При перемещении порошкообразных минеральных удобрений
и других химических материалов (особенно тонкодисперсных)
с частицами меньше 5—10 мкм усложняется отделение в конечном
пункте этих частиц от выпускаемого из трубопровода воздуха.
Всасывающие установки применяют при разрежениях с пере-
падом давления 10—40 кПа (0,1—0,4 кгс/см2), так как при боль-
ших разрежениях резко снижается транспортирующая способ-
ность струи воздуха.
Различают нагнетательные пневматические установки среднего
(200—300 кПа) и высокого (300—400 кПа) давлений. Пневматиче-
ские установки высокого давления применяют в виде камерных
насосов, представляющих собой силосный резервуар с пневмати-
ческим оборудованием для выдачи груза. В этих установках
сжатый воздух от компрессора поступает в силосный резервуар
(камерный питатель), где смешивается с материалом и по транс-
портному рабочему трубопроводу перемещается в приемные
устройства, которые одновременно служат и отделителями. Чтобы
обеспечить непрерывную работу установки, применяют двухка-
мерные автоматические питатели.
11*	163
Рис. 93. Зерновой элеватор
При аэрировании порошкообразных материалов коэффициент
внутреннего трения резко уменьшается, материал приобретает
свойства текучести, близкие к свойствам жидкости, и может пере-
мешаться по аэрожелобу при наклоне его 0,04 0,05.
При строительстве силосов и других сооружений склада сле-
дует предусматривать антикоррозионную защиту от агрессивного
воздействия минеральных удобрений п ядохимикатов, так как они
быстро разрушают железобетон.
Силосные склады-элеваторы являются основным хранилищем
зерновых грузов (рис. 93). Элеваюр состоит из силосных корпусов,
башни элеватора с механическим оборудованием и нориями (ков-
шовыми элеваторами) для вертикального подъема зерна, надси-
лосных и подсилосных конвейеров для горизонтального переме-
щения зерна.
По своему назначению элеваторы делятся па заготовитель-
ные — для приема зерна непосредственно от производителей
(совхозов, колхозов) и отгрузки его потребителям, мельничные
(производственные) или перевалочные (портовые, базисные), пред-
назначенные как для перевалки зерна с одного вида транспорта
на другой, так и для длительного храпения. Силосные корпуса
элеваторов изготовляют из монолитного, сборного или предвари-
тельно напряженного железобетона. В плане силосы имеют ква-
дратную или круглую форму. Квадратные силосы (4x4 м, высота
31,5 м) обычно устраивают в заготовительных элеваторах. Соби-
рают их из многопустотных плит толщиной 25 см. Диаметр круг-
лых силосов-элеваторов обычно 6 м, а высота 30 м. Толщина стен
достигает 20—25 см. Вместимость типовых круглых силосных
164
корпусов составляет: трехрядных 2x8000 т, четырехрядных
2x16 700 т и шестирядных 2x25 000 т. Емкости (в виде звез-
дочек в плане), образующиеся при соединении круглых силосов,
составляющих сетку силосного корпуса, также используют для
хранения зерна.
Условные обозначения типа элеватора Л2х100 или Л4Х175.
Буква Л означает, что элеватор линейный, первая цифра соответ-
ствует числу норий, а вторая — часовой производительности
каждой из них. Обозначения элеваторов расшифровывают сле-
дующим образом: ЛВ — линейный, для восточных районов
страны; ЛМ — линейный монолитный; ЛС — линейный из сбор-
ного железобетона; ЛСК — линейный из сборного железобетона,
казахстанский. Перерабатывающая способность линейных эле-
ваторов при приеме с автомобильного транспорта составляет
1500—5000, погрузке в вагоны 1500—2500, очистке 500—1500
и сушке 175—2100 т в сутки. Общая мощность электродвигателей
200—1000 кВт.
Обозначения мельничных элеваторов аналогичны заготови-
тельным. Например, элеваторы М2х 100 или МЗх 175 имеют башни
с двумя или тремя нориями производительностью 100 или 175 т/ч.
Силосные корпуса состоят из круглых силосов диаметром 6 и вы-
сотой 30 м, расположенных в три, четыре или шесть рядов.
Вместимость элеваторов 16 или 33,4 тыс. т. Приемная способ-
ность по выгрузке зерна из вагонов 1500—3000 т в сутки. Для вы-
грузки и приема зерна из вагонов устраивают два лара (бункера)
при нориях производительностью 100 т/ч с поперечным располо-
жением относительно осей железнодорожных путей и по четыре
лара при производительности норий 175 т/ч с продольным распо-
ложением по отношению к железнодорожным путям/ Под прием-
ными бункерами проходят ленточные конвейеры, подающие зерно
в загрузочное устройство норий. Выпуск из каждого последую-
щего бункера можно начинать только после того, как из преды-
дущего вышло все зерно. Вагоны следующей постановки могут
быть разгружены в те же самые бункера только после полного
освобождения их от ранее выгруженного зерна. Далее процесс
подачи зерна в силосы, к устройствам очистки, сушки, взвешива-
ния осуществляется конвейерами и нориями. Выгрузка зерна
из вагонов в бункера осуществляется сдвоенными механическими
лопатами с канатной тягой. Применяют также пневматические
и инерционные установки ЦНИИ МПС. Вместимость силосных
корпусов перевалочных элеваторов 50—150 тыс. т.
Для хранения зерна, сахара, песка, минеральных удобрений
и других подобных грузов применяют силосно-резервуарные
склады из предварительно-напряженного железобетона или сталь-
ные. Диаметры силосов-резервуаров значительно больше диаме-
тров нормальных силосов.
Проводятся испытания стальных силосов-резервуаров высотой
20 м и диаметром 24 м. Расход стали для силосов-резервуаров
1G5
составляет примерно 100 кг на 1 т емкости, а в сборных железо-
бетонных силосах расход бетона 200—300 кг и стали 20—30 кг
на 1 т емкости. Стоимость стальных силосов-резервуаров в 3—
4 раза меньше железобетонных; времени на их сооружение затра-
чивается меньше.
Загрузка резервуаров производится гравитационно или загру-
зочными конвейерами, а разгрузка — самотеком через отверстия
в днище или с помощью конвейеров и пневматических разгруз-
чиков.
Вместимость силосов-резервуаров 5; 11; 20; 40 и 80 тыс. т.
Их сооружают из нескольких силосов-резервуаров (2 по 10 или
3 по 11 тыс. тит. п.).
Известен силос-резервуар, состоящий из двух силосов, разме-
щенных один в другом; это позволяет хранить одновременно в од-
ном силосе два различных продукта (белый сахар и рафинад).
В этом случае предусматривается два комплекта подъемно-транс-
портного оборудования с тем, чтобы была возможность одновре-
менно вести работы с различными грузами.
Силосно-резервуарные склады состоят из цилиндрических си-
лосов из металла или железобетона, с кондиционированием
воздуха и механической загрузкой и выгрузкой продукта.
На рис. 94 показан железобетонный силос-резервуар вмести-
мостью 5500 т для хранения сахарного песка. Резервуар располо-
жен на сплошной железобетонной плите, являющейся одновре-
менно дном подвального этажа.
Рис. 94. Силос-резерауар для хранения сахарного песка
166
Подвальный этаж и подсилосное перекрытие возводятся в Моно-
литном бетоне, а стенки резервуара и элеваторной башни бетони-
руются в скользящей опалубке, а снаружи изолируются эффек-
тивным утеплителем и защищаются наружной облицовкой. В ре-
зервуаре специальным лаком наносят на железобетонные стены
и пол защитный слой.
Государственный проектный институт «Гипросахар» разрабо-
тал типовой проект силосно-резервуарного склада для бестарного
хранения сахара-песка емкостью 11 тыс. т. Эта емкость может быть
увеличена до 22 тыс. т при возведении второго силоса-резервуара.
При разработке данного проекта учтен опыт строительства и
эксплуатации силосно-резервуарных складов, сооружаемых
в СССР, а также новейшие данные зарубежного опыта строитель-
ства и эксплуатации подобных сооружений.
Склад для бестарного хранения сахара состоит из силоса-
резервуара (рис. 95) емкостью 11 тыс. т, в который сахар-песок
подается из отделения сушки. Поскольку для сахара существуют
жесткие температурно-влажностные режимы хранения, поступле-
ние сахара-песка в силос производится через сушильное отделе-
ние, где его параметры доводятся до оптимальных (температура
20° + 2° С, относительная влажность в пределах 0,02—0,04%).
В надземной галерее установлено два конвейера — один для
подачи материала в силос после сортировочной машины, где от-
сеивается мелочь и комки, второй — для подачи материала в упа-
ковочное отделение. В элеваторной башне размещены бункерные
весы и лепточный ковшовый элеватор. В надсилосной галерее
установлены ленточные конвейеры, с которых сахар-песок по
специальному рукаву поступает непосредственно в силос-ре-
зервуар.
। В складе предусмотрены упаковочное отделение и помещение
для тарного хранения сахара-песка. В упаковочном отделении
установлена машина для затаривания сахара-песка в мешки, но
здесь может производиться и бестарная отгрузка сахара-песка
в железнодорожный или специализированный транспорт. При дли-
тельном хранении предусмотрена перекачка продукта.
Из сушильного отделения ленточными конвейерами сахар
перемещается по наземной галерее в элеваторную башню. На от-
метке 13,2 м установлен надвесной бункер 7, где сахар взвеши-
вается на бункерных весах 2, далее ссыпается в подвесной бун-
кер 3 и ленточным ковшовым элеватором 4 подается на ленточный
конвейер 5, установленный в надсилосной галерее. С конвейера
сахар ссыпается в силос по специальному рукаву 6 через централь-
ное отверстие.
Разгрузка сахара производится через специальные затворы 7,
расположенные в днище силоса-резервуара.
Дальнейшая транспортировка сахара осуществляется тремя
передвижными и одним стационарным ленточным конвейером, пода-
ющим сахар в элеватор. Элеватор поднимает сахар на отметку
167
-^-Движение сахари-песка '
. ни хранение в силос
-> - Движение сахара-песка
из силоса на отгрузки
Рис. 95. Типовой силос-резервуар вместимостью 11 тыс. т для хранения
сахарного песка
27,6 м и отводится течкой в надвесной бункер 8, весы 9, подвесной
бункер 10 и по надземной галерее ленточным конвейером пере-
дается в сушильно-упаковочное отделение.
При длительном хранении для контроля за качеством сахара
необходимо пересыпать сахар из силоса-резервуара вновь в си-
лос-резервуар путем переброски с одного ковшового элеватора на
Другой.
Система кондиционирования обеспечивает постоянную тем-
пературу и влажность внутреннего воздуха в хранилище сахара.
168
лУ о о


Рис. 96. Схема кондиционирования сахарного
песка, обеспечивающая постоянную темпера-
туру и влажность
Схема ее показана на рис. 96.
Воздух, поступающий из
атмосферы, предварительно
очищается в ячейковых филь-
трах типа ФЯП. Очищенный
воздух подогревается в кало-
риферах модели СТД-3010В
(теплоноситель — вода с
максимальной температурой
+95° С), увлажняется или
осушается в оросительной
камере форсуночного типа
КД 1002В-1, вновь подогре-
вается до заданных парамет-
ров и центробежным венти-
лятором высокого давления
подается в кольцевой воздуш-
ный канал, расположенный наднище хранилища, по его периметру.
По всей длине канала просверлены отверстия для выхода
воздуха. Часть воздуха подается в центр днища для продувания
массы сахара в центральной части хранилища.
Проектом предусмотрены различные способы обработки воз-
духа в зимний и летний периоды для наиболее экономичного
использования оборудования и удешевления всей системы кон-
диционирования.
Для получения заданных оптимальных параметров воздуха
предусмотрены автоматические устройства для регулирования
влажности воздуха и его температуры, а также системы естествен-
ной и приточной вентиляции для создания необходимых тем-
пературно-влажностных условий; система аспирации для удале-
ния сахарной пыли от технологического оборудования, мероприя-
тия пожаро- и взрывобезопасности.
Удельные капиталовложения на 1 т хранимого сахара-песка
составляют 35 р. 30 к.
В последние годы в ряде стран (СССР, США, ФРГ, Голландии
и др.) стали применять металлические силосы-резервуары из стали
и алюминиевых сплавов.
На рис. 97 показан стальной силос-резервуар, вместимость
которого может составлять 20; 40 и 80 тыс. м3 сыпучего материала.
Диаметры резервуара равны: в первом случае 32 м и в осталь-
ных 42 м.
В резервуаре предусмотрена гравитационная загрузка и вы-
грузка материала. Подача материала в резервуар и выдача из него
осуществляется пневматической установкой. В надрезервуарной
галерее установлена осадительная камера 2 и фильтр-очиститель
воздуха L
Из осадительной камеры материал через клапанный затвор 3
поступает в резервуар 4. Из резервуара по наклонным днищам и
169
через дисковые затворы 5 ма-
териал поступает в камерные
насосы 6, расположенные на
самоходных платформах, пе-
ремещающихся по рельсовому
пути 7 в тоннелях 8. В тон-
неле расположены также ком-
муникации сжатого воздуха.
Диаметр кольцевого тоннеля
под резервуаром в соответст-
вии с указанной ранее вмес-
тимостью составляет соответ-
ственно 21; 32 и 42 м.
Склад для хранения саха-
ра-песка, построенный в Со-
ветском Союзе, имеет три
силоса-резервуара вместимо-
стью по 11 тыс. т каждый
с утепленной оболочкой и
кондиционированием воздуха.
Силосы загружают с помощью ленточных конвейеров, ковшо-
вого элеватора и загрузочных воронок; выгрузка производится
самотеком через разгрузочные устройства, представляющие собой
29 воронкообразных отверстий с шиберными затворами. В затворах
предусмотрены люки с пробками для разрушения слежавшегося
сахара. Воронкообразные отверстия расположены по всему днищу
силоса концентрическими кругами, поэтому при выгрузке при-
меняют передвижные ленточные конвейеры и вибропитатели.
При гравитационной выгрузке плохосыпучих материалов в
центре резервуара устанавливают спускную трубу и вращающийся
вокруг нее скребковый конвейер, который разравнивает материал,
поступающий в резервуар, и подает его к центральной разгрузоч-
ной трубе, по которой он поступает на разгрузочные конвейеры
в подрезервуарном тоннеле.
Наиболее распространенные силосы-резервуары датского типа
строят из предварительно-напряженного железобетона с толщиной
стен 20—25 см, что значительно снижает их стоимость. Загрузка
таких силосов-резервуаров производится в результате свободного
падения материала, а разгрузка — самотеком через отверстия
в днище. Иногда строят днища конического типа.
Вместимость силосов-резервуаров 10; 20; 28 тыс. т.; их соору-
жают Из нескольких силосов (например, два по 10 тыс. т или два
по 10 тыс. т. и один — 8 тыс. т).
Наибольшими вместимостью и габаритными размерами обла-
дают силосы для хранения сахара-сырца шведского типа фирмы
Вейбулл с центральной башней, в которой размещено все погру-
зочно-разгрузочное оборудование и система кондиционирования
воздуха.
Глава VII
АВТОМАТИЗАЦИЯ БУНКЕРНЫХ
И СИЛОСНЫХ УСТАНОВОК
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ И ПРИНЦИПЫ АВТОМАТИЗАЦИИ
Системы управления работой бункерных, силосных и резер-
вуарных установок предусматривают управление машинами,
устройствами и оборудованием, выполняющими подачу груза и
загрузку его в бункера, силосы или резервуары, а также выгрузку
и дальнейшее перемещение; регулирование работы машин и их
отдельных узлов; контроль уровня заполнения и опорожнения
бункеров и силосов; блокировку и защиту механизмов от пере-
грузки; пуск и остановку машин и механизмов в заданной после-
довательности при загрузке в бункера и силосы и выгрузке из них.
В зависимости от способа воздействия на основные механизмы
управления и их исполнительные органы системы управления
делят на полуавтоматические, автоматические и автоматические
с использованием управляющих машин.
Автоматизация может быть частичной и комплексной. При
частичной автоматизации осуществляется автоматическое управ-
ление, регулирование и контроль отдельных основных операций
и процессов. При комплексной автоматизации все основные и
вспомогательные операции и процессы контроля, управления и ре-
гулирования работы машин и оборудования выполняются автома-
тически, а заданная производительность, порядок заполнения и
опорожнения бункеров, силосов и резервуаров регулируются без
вмешательства человека, которому приходится лишь наблюдать
за работой специальных приборов и устройств.
Автоматическое управление обеспечивает регулирование ре-
жима работы заданной производительности; контроль и учет ра-
боты установки; блокировку и защиту механизмов от неправиль-
ного включения и перегрузки; сигнализацию и теленаблюдение
за работой устройств и оборудования, а также надежность, безопас-
ность и экономичность работы.
Управление может быть непосредственным (местным) и дистан-
ционным. При непосредственном управлении пульт управления
находится на обслуживаемом объекте, а при дистанционном (теле-
управлении) — вне объекта.
При дистанционном управлении устраняется необходимость
пребывания обслуживающего персонала во вредных условиях
при работе бункерных и силосных устройств, особенно при пере-
171
грузках химических и пылевидных материалов. Дистанционной
управление может быть косвенное, телемеханическое и радиоуправ-
ление.
При косвенном дистанционном управлении команды пере-
даются с пульта по многопроводной связи (для каждой команды
предусмотрен отдельный провод). Оборудование состоит из пульта,
с помощью которого оператор дистанционно управляет механиз-
мами. Для управления контакторами приводов механизмов, обслу-
живающих устройства бункеров и силосов, предусмотрены про-
межуточные реле слабого тока, связующие пульт управления с рас-
пределительным главным вводом силового тока (220—380 В) и
контакторами механизмов, включающих пусковые сопротивления
приводов механизмов.
Телеуправление позволяет передавать команды по ограничен-
ному числу проводов кодированными, разделенными по частоте
и фазе сообщениями, которые на месте приема расшифровываются
и преобразуются для воздействия на цепи управления приводов
и других исполнительных рабочих органов. При этом сечение
проводов в таких схемах значительно меньше, чем в релейно-кон-
такторных схемах. Это снижает габаритные размеры и массу
командоаппаратов, увеличивает надежность и долговечность
работы.
Телемеханическое управление при копировании и разделении
сигналов характеризуется наименьшим количеством проводов
связи. Это облегчает управление на расстоянии, но при передаче
большого числа команд усложняется приемно-передающая аппа-
ратура и замедляется темп управления.
В системах радиуправления в основном сохраняется принцип
телемеханического управления, но требуются еще передающие и
приемные радиостанции. Это увеличивает стоимость оборудования.
При автоматическом управлении происходит элементарное тех-
нологическое воздействие на отдельные операции посредством
технических средств. Цепь, по которой передается технологическое
воздействие, состоит из начального датчика, воспринимающего
внешнее воздействие, промежуточного датчика для модуляции
распределения, преобразования и передачи энергии, полученной
от датчиков (для усиления сигналов применяют усилители), ис-
полнительного датчика, воздействующего на механизм управле-
ния или устройство информации.
Зависимость технологических операций между собой регла-
ментирует весь ход производственного процесса бункерных и си-
лосных установок как самостоятельных сооружений или входящих
в качестве отдельных узлов. Системы автоматического управления
разнообразны по своим функциям и зависят от характера и слож-
ности технологии производственного процесса, а также от техни-
ческих средств, обслуживающих технологический процесс, кото-
рые должны работать в определенном порядке и ритме. Предпи-
сание на изменение или регулирование хода технологического
172
процесса называют заданием, Режиму выполнения технологических
операций характеризуется количественными и качественными по-
казателями, по которым ведут разработку'задания для автомати-
ческого управления. Процессы, у которых значения тех или иных
показателей остаются почти постоянными, называют процессами
с постоянным режимом. Если нельзя указать оптимального значе-
ния показателя режима процесса и он может изменяться в широ-
ких пределах (не переходя установленные границы), то его назы-
вают процессом со свободным режимом. Процессы, в которых опти-
мальное значение показателя изменяется строго определенным
образом, называют процессами с несвободным режимом. Они от-
носятся к процессам с управляемым режимом.
Процессы, которые сводятся к управлению пуском и останов-
кой, а также сопровождающиеся контролем и требующие вмеша-
тельства при аварийном режиме, и процессы со свободным режи-
мом относятся к процессам с неуправляемым режимом.
Автоматическое управление технологическим процессом или
отдельными механизмами машин и оборудования последовательным
воздействием по заранее заданной программе называется программ-
ным управлением.
Автоматическое регулирование применяют для поддержания
на заданном уровне регулируемой величины показателей (пара-
метров) режима производственного процесса или изменения регу-
лируемой величины по наперед заданному закону (или по любому
заранее неизвестному закону).
Автоматическое регулирование, обеспечивающее стабилизацию
некоторого параметра технологического процесса, называют ста-
билизирующим; изменение параметра в функции времени по опре-
деленной программе — программным, а изменение по любому за-
кону, в том числе и по ранее неизвестному, — следяющим.
Показатели процесса называются регулируемыми величинами,
а устройства, осуществляющие регулирование, — регуляторами.
В системе автоматического регулирования большого числа раз-
личных параметров применяют машины централизованного кон-
троля и управления (МЦКУ).
При автоматизации используют различные виды сигнализации:
командную, для подачи звуковых или других сигналов с машин или
устройств на пульт управления и обратно; контрольную, для авто-
матического извещения о включении в работу и остановке машин,
механизмов или устройств; предупредительную, автоматически
извещающую оператора и обслуживающий персонал о прибли-
жении критического режима в работе автоматизированной уста-
новки, за которым может наступить аварийное состояние; аварий-
ную, которая оповещает об аварийном отключении автоматизиро-
ванных устройств в результате превышения критического режима
или неисправного состояния.
Автоматическая блокировка бывает запретно-разрешительная
и аварийная, первая устраняет возможность включения и отклю-
173
чения машин, устройств и средств автоматизации в несоответствую-
щем режиме работы, а вторая обеспечивает автоматическое и по-
следовательное отключение всех машин, механизмов и устройств,
подвергшихся аварийному состоянию. Для автоматического отклю-
чения приводов машин и средств автоматики применяют автома-
тическую защиту.
Информация о состоянии контролируемых устройств воспроиз-
водится на табло (мнемосхеме) или пульте управления приборами-
индикаторами.
В системах автоматики различают механические, электриче-
ские, гидравлические, пневматические и другие основные элементы.
Принятая в СССР общая Государственная Система приборов
(ГСП) предусматривает унификацию блоков в устройствах, слу-
жащих для получения, передачи, переработки и использования
информации; основные метрологические положения, стандартиза-
цию сигналов, присоединительных размеров, параметров источ-
ников питания, свойств вспомогательных материалов и другие
данные.
Поточно-транспортные системы автоматики и телемеханики со-
бирают в отдельные блоки, панели или печатные схемы. Это упро-
щает монтаж и ремонт во время эксплуатации.
АВТОМАТИЗАЦИЯ ЗАПОЛНЕНИЯ И ОПОРОЖНЕНИЯ
БУНКЕРОВ И СИЛОСОВ
Автоматизация управления бункерными устройствами преду-
сматривает включение, выключение или переключение грузопото-
ков при заполнении бункеров или силосов и автоматическое вклю-
чение при снижении уровня материала ниже заданного. Для этого
в бункерах устанавливают датчики, которые при заполнении бун-
кера до определенного уровня или верха автоматически выклю-
чают конвейер, сбрасыватель или другое устройство, заполняющее
бункер, а при выдаче груза выключают и включают затворы или
питатели, а также останавливают устройства и закрывают затворы
при полном заполнении или опорожнении бункеров, силосов и ре-
зервуаров.
Почти всегда в автоматизированный комплекс бункерных или
силосных устройств входят лотки, желоба или трубы.
По лоткам (желобам) груз поступает на конвейеры, ковшовые
элеваторы, а с последних с помощью лотков (желобов) загружается
в бункеры или силосы.
Выдача груза из бункеров и силосов на транспортные средства
также осуществляется с помощью лотков, желобов или труб. Гра-
витационное движение груза по этим устройствам определяет ре-
жим работы всего автоматизированного комплекса и его оборудо-
вания, поэтому важно правильно устанавливать лотки и желоба.
Углы наклона гравитационных устройств, скорости движения
груза и его сбрасывания в приемные устройства следует выбирать
174
таким образом, чтобы исключить дробление груза и увеличение
динамических нагрузок на бункерные установки.
Очень важна правильная установка лотков и желобов при за-
грузке бункеров конвейерами и выдачи груза из бункеров раз-
личными питатёлями. На загрузочный конвейер груз подается по
лотку (желобу) и с конвейера сбрасывается на лоток (желоб)
при поступлении в бункера.
Параметры лотков и желобов, их устройство и установка
влияют на режим работы конвейеров, ковшовых элеваторов, пнев-
мо- и гидротранспортных систем, входящих в автоматизированный
комплекс перемещения сыпучих грузов.
Автоматизация управления, регулирования и контроля за ра-
ботой машин и устройств, образующих поточно-транспортную си-
стему, состоит из регламентированного порядка последователь-
ности пуска и остановки машин и устройств: включения и выклю-
чения устройств, обеспечивающих подачу грузов на транспортные
средства и выгрузку с них; обеспечение работы машин в автома-
тизированном режиме при ручном управлении; автоматического
отключения неисправных устройств, подающих груз на неисправ-
ные транспортные средства; обеспечения независимого пуска ма-
шин и устройств при ремонте и осмотре; автоматического согласо-
вания работы загрузочных и разгрузочных устройств и адресова-
ния груза в места разгрузки; дистанционного контроля за состоя-
нием работы машин и оборудования.
Дистанционное автоматизированное управление конвейерами
предусматривает пуск и остановку конвейерной линии нажатием
кнопки на пульте управления, а также автоматическое регулиро-
вание и контроль за правильностью работы всех звеньев конвейера
(обеспечение необходимых интервалов между запуском отдельных
звеньев, их блокировка, звуковая и световая сигнализация).
Автоматическое регулирование конвейеров заключается в под-
держании постоянного значения рабочих параметров или состоя-
ния рабочих органов (производительности, скорости движения тя-
гового органа, автоматического регулирования его натяжения
и т. п.).
Автоматическая защита предназначена для отключения при-
водов конвейеров и средств автоматизации. Разрешительная авто-
блокировка устраняет возможность включения и отключения при-
водов конвейеров, устройств и средств автоматизации в несоот-
ветствующем режиме работы.
Автоматизация контроля работы конвейерных установок пре-
дусматривает блокировку и автоматическое выключение приводов
при возникновении неисправностей в работе конвейеров; контроль
и регулирование подачи груза на конвейеры, а также дистанцион-
ное или автоматическое управление разгрузкой; контроль ско-
рости движения и величины проскальзывания ленты на приводных
барабанах и положения ее на роликовых опорах, а также состоя-
ния отдельных деталей узлов конвейеров и перегрузочных уст-
175
ройств; сигнализацию на центральный пульт, отражающую состоя-
ние контролируемых деталей узлов, машин и оборудования.
Импульсы для контроля и регулирования работы конвейеров
могут быть получены от блок-контактов магнитных пускателей
электродвигателей; приводных, натяжных и отклоняющих уст-
ройств; от движущегося рабочего органа или вращающихся опор-
ных частей.
В конвейерных установках, как правило, применяют привод
с трехфазными асинхронными электродвигателями и короткозамк-
нутым ротором, для пуска электродвигателей применяют магнитные
пускатели с тепловой защитой, устанавливаемые обычно вблизи
управляемого электропривода. Кнопки пуска и остановки кон-
вейеров могут быть расположены на значительном расстоянии от
привода. В стационарных конвейерных установках с постоянным
фиксированным направлением перемещения груза обычно при-
меняют аппаратуру, работающую или на том же напряжении
(380 В), как и силовые цепи, или на переменном токе напряжением
220 В. При использовании для самоблокировки блок-контакта пу-
скателя для связи пульта с пускателем необходимо три провода,
а если один провод общий, то два. При наличии одного общего
провода для пуска и остановки каждого конвейера и при установке
в помещении центрального поста управления реле промежуточ-
ного усиления достаточно иметь еще один провод.
В конвейерных установках с несколькими возможными напра-
влениями движения груза или работающих в сочетании с другими
устройствами с реверсивным движением раббчего органа, часто
требуется более сложная блокировка. В этом случае применяют
промежуточное усилие и аппаратуру первичной коммутации на
постоянном токе напряжением 24; 48 и 60 В и вторичной комму-
тации на переменном токе с напряжением силовой цепи.
Для пуска электродвигателя конвейерных установок часто
применяют механические (центробежные, инерционные и гидрав-
лические) и электрические (индукционные и тахогенераторные)
реле скорости. Принцип работы механических реле основан на
механическом воздействии на контактные устройства, а электри-
ческих — на электрическом воздействии тока на контактное уст-
ройство или магнитной индукции, величины которых пропорцио-
нальны линейной скорости движения рабочего органа. Пусковое
реле обеспечивает необходимую последовательность пуска, вы-
полняет блокировочные функции и подает сигналы на средства
контрольной, предупредительной и аварийной сигнализации.
Пуск конвейеров производится нажатием кнопки с пульта
управления. При этом срабатывает реле звуковой сигнализации и
реле, включающее с выдержкой 5—8 с питание линейных релей-
ных блоков, которые последовательно управляют магнитными
пускателями электродвигателей приводов конвейеров. При нор-
мальном разгоне первого конвейера подается сигнал па пуск вто-
рого конвейера, в это время блокируется магнитный пускатель
176
первого конвейера. После разгона до заданной скорости второго
конвейера сигнал поступает на следующий и т. д.
Если сработает любой из датчиков контроля бокового схода
или разрыва ленты, завала мест перегрузки и др., автоматически
подается сигнал на выключение всех приводов конвейерной линии.
Цепи управления работают обычно на напряжении 36 В от транс-
форматора. Индивидуальный пуск конвейеров производят нажа-
тием кнопки местного управления.
В случае срочной необходимости все конвейеры останавли-
ваются автоматически. Обычно конвейерную установку останавли-
вают только при полном освобождении конвейеров от груза, т. е.
на холостом ходу, поскольку пуск электродвигателей с коротко-
замкнутым ротором под нагрузкой нежелателен, так как затруд-
нен ввод в действие из-за ограничительного пускового момента
двигателя и большого пускового тока. Для остановки выключают
питатель конвейерной установки, а затем с выдержкой времени,
достаточной для перемещения груза конвейером, отключаются
остальные конвейеры.
Во избежание преждевременного срабатывания реле при коле-
баниях скорости в пусковой период и для обеспечения выдержки
времени при последовательном включении электродвигателей
реле скорости должны иметь регулируемую выдержку времени.
Период неустаповившегося ритма движения ленты (до полного
выравнивания скорости) зависит от длины конвейерной ленты,
конструкции и состояния вращающихся частей и других фак-
торов.
На табло центрального пульта управления для визуального
контроля за состоянием работы бункеров и конвейеров устанавли-
вают сигнальные лампы, включенные через соответствующие кон-
такты реле скорости.
Приводы питателей, затворов, заслонок, лотков, сбрасывателей
приводятся в действие также асинхронными двигателями с корот-
козамкнутым ротором. Приводы включают пускателями или марш-
рутными переключателями реле при задании маршрута команд-
ными импульсами от контактов либо поворотом соответствующих
рукояток на пульте управления, если работа этих механизмов
не автоматизирована.
Автоматическое управление работой плужковых разгрузчиков
и сбрасывающих барабанных тележек включено в общую систему
автоматизации конвейерной линии. Управление разгрузкой лен-
точных конвейеров сбрасывающими барабанными тележками и
Челноковыми конвейерами может производиться дистанционно.
Перемещение сбрасывающей тележки от одного места разгрузки до
другого осуществляется по определенной программе или сигна-
лами, подаваемыми датчиками уровня груза в бункерах. При
программном управлении тележками может быть предусмотрена
автоматическая корректировка программы в ходе процесса па ос-
нове информации о наличии материала в местах приема груза.
12	Р. Л. Зенков и др.	177
При автоматической загрузке бункеров или силосов сбрасы-
вающей конвейерной тележкой последовательно измеряется уро-
вень материала в бункерах и автоматически выбирается наимень-
ший, по которому загружаются все бункеры.
Датчик (ультразвуковой уровнемер) устанавливается на сбра-
сывающей тележке и перемещается вместе с ней.
Обычно бункеры загружаются конвейерами последовательно,
причем загрузка по уровню сочетается с загрузкой по времени.
Такие установки требуют большого числа аппаратуры автомати-
зации.
При автоматическом управлении загрузкой бункеров с при-
менением ультразвукового уровнемера необходимо равномерное
распределение материала по бункерам для обеспечения беспере-
бойной работы технологических установок, в которые поступает
материал из бункеров. При загрузке тележка останавливается
в тех точках бункера, где фактический уровень материала ниже
выбранного. Сигнал остановки сбрасывающей тележки возникает
при совпадении сигналов измеренного уровня и выбранной про-
граммы. При достижении сбрасывающей тележкой последнего по
ходу загрузки бункера срабатывает конечный выключатель, и
тележка без остановки движется вдоль бункеров назад.
При заполнении бункеров до заданного уровня их загружают
до следующего более высокого уровня.
Для бесперебойного обеспечения материалом всех бункеров
в системе распределения предусмотрен контроль за временем за-
грузки каждой точки бункера.
Если простой в какой-либо точке бункера больше предельно
допустимого времени, устанавливаемого тумблерами, то программа
загрузки автоматически меняется.
Ультразвуковой измеритель уровня надежно работает при на-
личии металлической решетки на бункере с расстоянием между
прутками не менее 12—15 см.
Погрешность загрузки по высоте бункера, считая от датчика
уровнемера, составляет на уровне 1,5—2,0 м	0,25 м, ина4м ±
0,5 м.
Производительность конвейеров при перемещении сыпучих и
кусковых грузов автоматически регулируется изменением тол-
щины слоя груза на несущей поверхности конвейера и подачи (за-
грузки) груза на конвейер.
Наличие груза на несущей поверхности конвейера контроли-
руется датчиками при отклонении импульсного органа массой пере-
мещаемого груза, толщина слоя которого становится больше или
меньше заданной. Импульсный орган представляет собой ролик
или лопатку, опирающиеся на поверхность груза; иногда для этой
цели используют поддерживающий ролик верхней груженой ветви.
Поворот рычага с лопаткой или роликом либо провисание ветви
ролика грузовой ветви приводят во вращение ротор датчика,
включают сигнал. Для предупреждения пересыпания в перегрузоч-
178
ных устройствах также применяют датчик с лопаткой, вмонтиро-
ванной в стенку воронки, или свободно подвешенным флажком
(экран). При образовании завала на загружаемой ленте флажок
отклоняется и включает контакт рычажного устройства.
При освобождении ленты конвейера рычаг под действием пру-
жины или противовеса возвращается в исходное положение, при
этом замыкаются размыкающие контакты и включаются магнит-
ные пускатели предшествующих по потоку конвейеров.
Бесконтактные емкостные датчики обычно располагают под
груженой ветвью конвейера, и с изменением слоя груза они по-
дают сигнал. Для этих же целей применяют радиоактивные дат-
чики (рис. 98, а) с гамма-излучением изотопов. Над поверхностью
груза устанавливают гамма-излучатели /, а под несущей поверх-
ностью конвейера — приемник излучения 2, преобразователь 3
и регулятор 4 потока.
Для контроля обрыва ленты под холостой ветвью ленты укреп-
ляют тонкую струну; при натяжении струны контакты реле,
включенного в систему управления, замкнуты. При обрыве ленты
холостая ветвь ее провисает и обрывает струну, размыкая тем
самым контакты реле. Датчик продольного разрыва представляет
собой подпружиненную площадку, размещенную под рабочей
ветвью и поддерживающую замкнутыми контакты реле. При про-
хождении разорванного участка ленты площадка загружается
просыпавшимся материалом — контакты размыкаются.
Для контроля положения ленты на конвейере по ее сторонам
устанавливают концевые выключатели. Размыкающие контакты
выключателей соединены последовательно и включены в цепь
магнитного пускателя конвейера; при отклонении в сторону лента
отжимает рычаг концевого выключателя, и двигатель конвейера
отключается. Для этой цели используют также и дефлекторные
ролики, устанавливаемые на самоцентрирующейся опоре, которая
при смещении ленты поворачивается и выключает электродви-
гатель.
Чаще всего для контроля целости ленты применяют концевой
выключатель, размыкающий контакт которого включен в цепь
12*	179
управления магнитным пускателем конвейеров. При нормальной
работе конвейера ролик опирается на движущуюся ленту и тяга,
соединяющая поводок ролика с концевым выключателем, не натя-
нута. При обрыве ленты холостая ветвь провисает, ролик под влия-
нием собственного веса опускается и разрывает цепь, отключая
электродвигатель.
Скорость движения несущей поверхности конвейера контро-
лируют преимущественно тахогенераторами, присоединяемыми
к любому из ведомых барабанов или специальному ролику. Сигнал
тахогенератора подается в релейный усилитель. Для контроля за
пробуксовкой ленты применяют устройство с двумя тахогенера-
торами 1 и 3 (рис. 98, б), один из них воспринимает движение ве-
дущего барабана, а другой — ленты. Выходные токи обоих генера-
торов подаются на измерительный мост 2. При равенстве скоростей
(и сигналов тахогенераторов) ток в измерительной диагонали моста
отсутствует. При пробуксовке сигнал разбаланса моста через реле
времени 4 воздействует на систему управления 5 — происходит
выключение двигателя привода или включение двигателя натяж-
ного устройства. Характеристики тахогенераторов должны быть
одинаковыми.
При подаче груза в бункера и силосы только ковшовыми эле-
ваторами либо в сочетании с конвейерами порядок управления,
регулирования и контроля сохраняется.
При нарушении движения тягового органа двигатели автома-
тически отключаются; у элеваторов применяются ограничители
обратного хода. В ленточных элеваторах используют ограничи-
тели храпового типа, а в цепных, кроме ограничителей обратного
хода, применяют специальные односторонние кулаки, удерживаю-
щие цепь в случае ее обрыва. При срабатывании предохранитель-
ных устройств связанные с ними рычажные концевые выключатели
привода электродвигателей мгновенно выключают электродви-
гатель.
Чаще всего ковшовые элеваторы работают в сочетании с лен-
точными конвейерами, которые загружают груз в башмак элева-
тора или принимают груз от элеватора и перемещают в бункера
(силосы). На рис. 99 приведена схема управления и блокировки
электродвигателей приводов элеватора и ленточного конвейера.
Местное и автоматическое управление осуществляется универ-
сальным переключателем УП, а пуск и остановка кнопками КЛ4.
Для аварийной остановки приводов элеватора и конвейера в схеме
предусмотрены выключатели АВ1 и АВ2. В начале работы уни-
версальный переключатель УП устанавливают на автоматическое
управление. После подачи предупредительного звукового сигнала
замыкаются контакты реле 2РП (катушка этого реле входит в схему
центральной сигнализации), и питание получает реле 2РП2, сраба-
тывают замыкающие контакты в цепи контактора К2 и включают
его; контактор втягивается и включает двигатель элеватора.
Одновременно блок-коптакты /<2 включают реле 2РП2, замыкаю-
180
Рис. 99. Схема управления и блокировки электроприводов
ковшового элеватора и конвейера при загрузке бункеров и
силосов
щие контакты которого подсоединены параллельно контактам
реле 2РП. При снятии звукового сигнала контакты реле 2РП раз-
мыкаются. Одновременно вторые замыкающие контакты реле
2РП2 подают питание в цепь управления двигателем конвейера
и на сигнальную лампу Л32, затем включается контактор К1 дви-
гателя конвейера. При невключенном двигателе элеватора не мо-
жет быть включен двигатель конвейера, так как питание цепи
управления катушки контактора конвейера осуществляется через
контакт реле 2РП2, а оно включается блок-контактом элеватора
К2. Кроме того, при работающих двигателях элеватора и конвей-
ера отключение элеватора вызывает остановку и ленточного кон-
вейера.
Для снижения пусковой нагрузки поточной конвейерно-эле-
ваторной системы с большим количеством короткозамкнутых дви-
гателей применяют пульс-пару. В этой схеме при подаче напря-
жения, на которое настроены реле времени, они начинают пере-
181
менно срабатывать и включать группы четных и нечетных проме-
жуточных реле пуска двигателей. Замыкающие контакты этих
реле введены в цепи управления четной и нечетной групп пуска-
телей двигателей конвейеров и осуществляют запуск последних
в заданной последовательности. Выдержка времени пульс-пары
соответствует времени срабатывания реле скорости данного кон-
вейера, которые блокируют цепь управления пускателем.
Схема работы пульс-пары следующая: при нажатии кнопки
«пуск» срабатывает реле пуска, которое своим блок-контактом
обеспечивает непрерывность питания всей релейной схемы; одно-
временно срабатывают реле времени и вся четная группа проме-
жуточных реле, замыкающие контакты которых в цепях управле-
ния включают четные пускатели; однако срабатывает только один
пускатель, так как цепи управления остальных будут разомкнуты
блок-контактами нечетной группы пускателей. При срабатывании
этого пускателя его реле скорости своим замыкающим контактом
поставит питатель на самопитание, а блок-контакт подготовит
к срабатыванию следующий пускатель.
После выдержки, на которую настроено реле времени, оно сво-
ими замыкающими контактами включит цепь реле времени не-
четной группы промежуточных реле, а размыкающий контакт реле
времени отключит цепь четной группы промежуточных реле. При
этом срабатывает только пускатель двигателя очередного конвей-
ера, цепь управления которого подготовлена для этого.
После выдержки замыкающий контакт реле времени включит
цепь реле размыкающим контактом, и реле пуска и вся система
придут в исходное положение; при этом будет подан импульс на
включение четной и выключение нечетной группы промежуточных
реле и т. д. При пуске последнего конвейера размыкающий кон-
такт его реле скорости отключит цепь реле пуска и прекратит ра-
боту пульс-пары. Такая схема повышает надежность блокировки.
Для поддержания определенных режимов работы бункерных
(силосных) установок с пневматическим оборудованием приме-
няют аппаратуру, автоматически осуществляющую контроль за
давлением воздуха в трубопроводах, смесительных и осадитель-
ных камерах, устройствах аэрирования; за скоростью движения
воздуха, производительностью установок и т. д. В пневматических
установках используют автоматическую блокировку переключа-
телей, затворов, питателей и контроль уровня груза в приемных
устройствах. Режим работы Пневматической установки автомати-
чески регулируют изменением подачи воздуха в трубопровод, ко-
торое зависит, в свою очередь, от количества груза, находящегося
в рабочем трубопроводе. На пневмотранспортных установках с пи-
тателями режим работы регулируют в зависимости от количества
вводимого в трубопровод груза. Устройство для автоматического
регулирования поступающего воздуха (рис. 100) устанавливают на
всасывающем трубопроводе 1 перед присоединением к турбона-
сосу, оно состоит из сильфона 7, соединенного с трубопроводом
182
Рис.- 100. Схема автоматического уст-
ройства для регулирования подачи ко-
личества воздуха в пневмотрубопровод
ппевмоустановки
Рис. 101. Схема автоматического регу-
лирования пульпонасосной установки
трубкой 6 и уравновешенного двумя пружинами (одна регули-
руется). Сильфон воспринимает давление в трубопроводе. Масло
по трубопроводу 4 от масляного насоса 3 подается к укрепленной
шарнирно струйной трубке 5, соединенной с сильфоном.
Подтягиванием пружины регулируют положение струйной
трубки 5, подающей масло в то или другое отделение золотнико-
вого усилителя 8. При этом изменяется направление подачи масла
в корпус сервомотора 10 и соответственно движение в нем поршня,
соединенного системой рычагов и тягой 9 с клапаном 2 во всасы-
вающей трубе 1. При уменьшении нагрузки в трубопроводной
сети и увеличении давления в трубопроводе у насоса наклон кла-
пана к оси трубы увеличивается, а сечение трубы и, следовательно,
поток воздуха уменьшаются. При увеличении нагрузки в сети,
наклон клапана уменьшается и поток воздуха возрастает. Таким
образом достигается автоматическое регулирование количества
воздуха в трубопроводе в зависимости от количества транспорти-
руемого груза.
Такой же принцип использован в установках автоматического
регулирования нагнетательных устройств. Регулировать коли-
чество подаваемого в трубопровод воздуха можно также измене-
нием частоты вращения воздуходувной машины. На пневмотранс-
портных установках с питателями поддерживать определенный
режим работы можно регулированием количества вводимого в тру-
бопровод груза.
Поддержание оптимального режима работы гидротранспорта,
обслуживающего бункерные загрузочные и разгрузочные устрой-
ства, необходимо выдерживать консистенцию и скорость движения
пульпы по трубопроводу, чтобы количество расходуемой для пере-
мещения насыпного груза воды не превосходило действительно
необходимого для обеспечения устойчивой и надежной эксплуата-
ции гидротранспортной установки. При постоянном количестве
подаваемой в систему воды концентрацию пульпы можно регу-
лировать подачей груза, изменением режима работы питателя.
183
На рис. 101 показаны схемы автоматического регулирования
пульпонасосной установки в зависимости от необходимой произ-
водительности. Fla схеме рис. 101, а частота вращения рабочего
колеса пульпонасоса 3, подающего пульпу в пульпопровод 4, из-
меняется регулированием гидромуфты 5, соединяющей вал колеса
с двигателем 6, а на схеме рис. 101, б регулированием частоты вра-
щения электродвигателя 7 с фазовым ротором (на рисунках подача
пульпы показана стрелками). Импульс для регулирования пере-
дается от указателя уровня пульпы 1 в резервуаре 2. Через трубку
указателя уровня под небольшим давлением пропускают воздух,
выходящий пузырьками на поверхность. Сопротивление выходу
воздуха из трубки возрастает при повышении и уменьшается при
снижении уровня пульпы. Применяют также поплавковые, радио-
метрические и другие датчики уровня. Изменения величины
сопротивления воспринимаются контрольным аппаратом 9
(рис. 101, а)у который посылает соответствующий импульс на
исполнительный механизм, меняющий с помощью сервомотора 8
положение рычага регулятора 7 и частоту вращения ведомого вала
гидромуфты 5; на рис. 101, б воздействие передается с контроль-
ного аппарата 5 на барабанный контроллер 6, регулирующий ча-
стоту вращения двигателя 7 с фазовым ротором.
Для регулирования частоты вращения рабочего колеса пульпо-
насоса можно использовать объемную гидропередачу, допускаю-
щую плавное автоматическое регулирование частоты вращения
в широком диапазоне, или гидротрансформаторы. Для автомати-
ческого определения консистенции пульпы и регулирования по-
дачи груза и воды используют специальные приборы — консисто-
метры, радиометрические датчики, просвечивающие трубопровод
гамма-лучами.
Автоматизация управления кранами (тельферами), применяю-
щимися при загрузке бункеров сыпучими кусковыми грузами,
чаще всего по схеме кран—бункер—автомобиль, состоит в том,
что местное ручное управление механизмами крана заменяется
полуавтоматическим или автоматическим дистанционным. Полу-
автоматическое управление краном заключается в бесступенча-
том регулировании разгона и замедления крановых механизмов
изменением индуктивного сопротивления в цепи статора с исполь-
зованием двигателей с дросселями насыщения. Более эффективно
применение импульсного регулирования, которое обеспечивает
необходимые характеристики работы двигателей с фазовым рото-
ром; изменение частоты вращения при этом достигается перио-
дическими размыканиями и замыканиями электрической цепи.
Для этой цели можно применять тиристорные полупроводнико-
вые элементы.
При дистанционном управлении крановыми механизмами на-
ходят применение частотное уплотнение и кодирдвание, которые
позволяют передавать команды по одному проводу (телеуправле-
ние). В этом случае применяют генераторы токов высокой частоты.
184
Частот но-кодов а я система телеуправления крапами рассчитана па
передачу значительного числа команд. Передача команд осуще-
ствляется комбинациями из нескольких импульсов различных
тональных частот в определенном спектре. Имеются установки,
в которых применены трехимпульсный, пятиимпульсный и шести-
импульсный коды. При использовании мпогопмпульсного двоич-
ного кода при числе импульсов, равном пяти, количество возмож-
ных комбинаций (команд) достигает 32, при числе импульсов, рав-
ном шести, 64.
Частотно-кодовая система управления состоит из комапдо-
аппарата, позволяющего посылать исполнительным механизмам
крана и бункерных устройств токи с различным частотным раз-
делением в сочетании с кодированием. Для этой цели используют
шифраторы, а для расшифровки команд, поступающих на прием-
ное устройство исполнительных механизмов по одному проводу,—
дешифраторы, усилители и пусковую аппаратуру механизмов.
Для автоматизации управления грейфером применяют электри-
ческий дифференциальный автомат с сельсинами. При рассогла-
совании углов поворота механизма крапа и сельсина срабатывает
реле и производится переключение в цепи управления механизмом
грейфера.
Для автоматизации управления грейфером в Бельгии приме-
няют цифровой дифференциальный регулятор привода грейферного
'механизма и синхронизации приводов механизма перемещения кра-
на. Трейферпый механизм имеет стальной канат для подъема и
опускания грейфера и канат для его открывания и закрывания.
Соотношение скоростей намотки канатов изменяется в зависи-
мости от режима работы грейфера. Канат для закрывания грей-
фера перемещается быстрее, чем канат для подъема, и медленнее
при открывании грейфера.
Для согласованного перемещения обоих канатов и управления
электроприводами грейферного механизма на вход цифрового диф-
ференциального регулятора от датчиков, фиксирующих переме-
щение канатов, подаются импульсы. В блоке определения направ-
ления вращения при поступлении сдвинутых относительно друг
друга на 90° в зависимости от направления вращения входных им-
пульсов формируются сигналы различной полярности, которые
подаются по двум отдельным каналам в реверсивный счетчик, где
производится сравнение пути перемещения обоих канатов неза-
висимо от того, поднимаются они или опускаются.
При соотношении скоростей канатов, соответствующих циклу
открывания грейфера, реверсивный счетчик работает в режиме
сложения. Полностью открытому грейферу соответствует опреде-
ленное число, записанное счетчиком, при котором выдается сиг-
нал «Грейфер открыт».
При закрывании грейфера счетчик работает в режиме вычита-
ния. Когда показания счетчика становятся равными нулю, вы-
дается сигнал «Грейфер закрыт».
185
Чтобы обезопасить канат от перегрузки при переполненном
грейфере, электродвигатель снабжают ограничителем момента, ко-
торый включается перед окончанием цикла закрывания по сиг-
налу от реверсивного счетчика и обеспечивает равномерное рас-
пределение нагрузки между обоими канатами.
Если емкость счетчика полностью заполнена, то с выхода счет-
чика подается сигнал на узел блокировки, и дальнейший счет
импульсов прекращается.
Перед включением установки счетчик импульсов приводится
в исходное положение. При помощи кнопки прерывателя, установ-
ленной на пульте управления краном (тельфером), можно начать
процесс подъема грейфера при показаниях реверсивного счетчика,
не равных нулю.
Если в процессе загрузки грейфера происходит значительное
провисание канатов, то длительность цикла существенно увели-
чивается. Для предотвращения провисания канатов работа диф-
ференциального регулятора пути согласовывается с работой огра-
ничителя момента электродвигателя.
Синхронизация вращения электродвигателей обеих опор крана
предотвращает возникновение перекосов и недопустимых механи-
ческих перенапряжений крановых конструкций. Существуют си-
стемы автоматического управления без обратной связи (жесткие),
с обратной связью и самонастраивающиеся.
Системы без обратной связи, действующие согласно заданной
команде или программе, называются разомкнутыми, хотя функция
обратной связи в таких системах выполняется крановщиком, на-
блюдающим за ходом процесса и при надобности корректирую-
щим его.
В системах с обратной связью или замкнутых выходная регу-
лируемая величина воздействует на входную для выполнения по-
следующих операций. Операции механизмами крана выполняются
с учетом отклонений при постоянных, заранее определенных усло-
виях работы.
Самонастраивающиеся системы могут длительно работать по
заданной программе, корректировать и даже менять ее в зависи-
мости от изменения внешних условий работы и состояния самой
системы.
В системах с жесткой программой кран (тельфер) совершает
строго заданную последовательность движений и операций. Кор-
ректировка и изменение программы могут быть осуществлены кра-
новщиком. Программирование работы крана без обратной связи
и корректировки может осуществляться простым устройством,
состоящим из вращающихся переключателей, число которых соот-
ветствует числу выполняемых операций.
Значения параметров цикла крана непрерывно повторяются и
остаются неизменным на весь период работы крана. Эту схему
управления можно применять в тех случаях, когда работа машины
длительное время не меняется при перемещении груза между двумя
186
точками. Когда меняются
точки захвата и отдачи груза,
а также пути перемещения
крана, используют команд-
ное устройство, в которое
крановщик закладывает ко-
манды, заготовленные на пер-
фоленте, магнитной ленте или
диске с предварительно опре-
Рис. 102. Блок-схема унифицированной систе-
мы программного управления кранами
деленными изменяющимися
операциями в пределах заданной длительности работы. При
этом предусмотрены устройства, которые позволяют производить
корректировку программы при изменяющихся условиях работы
крана. Унифицированная система программного управления
кранами с обратной связью, разработанная ВНИИПТмашем
(рис. 102), состоит из входного блока /, через который задается
программа работы крана, распределителя 2, устройства долго-
временной оперативной памяти 4, которое связано с входным
блоком контрольным устройством 3. Импульсы команд поступают
в дешифратор 5, блок сравнений 6, суммирующий блок 7, в авто-
матические устройства управления 8 и исполнительный механизм
крана 9. Контрольное устройство 11 связывает суммирующий
блок 7 со следящей системой 10. При движении машины специаль-
ная следящая система 10 выдает в суммирующий блок импульсы,
характеризующие положение механизмов машины относительно
некоторого, условно выбранного нулевого положения. При совпа-
дении числа импульсов, выдаваемых следящей системой по каж-
дому из механизмов машины, с числом импульсов, предусмотрен-
ных программой, блок сравнения выдает сигнал в автоматическое
устройство, управляющее краном.
Существующие системы программного управления комплек-
сами подъемно-транспортных машин, устройств и оборудования
разнообразны по назначению и исполнению. Последнее время при-
меняют системы числового программного управления, в которых
весь объем априорной информации выражается в числовой форме
в отличие от систем циклового программного управления, где
пути перемещения рабочих органов задаются настройкой пере-
ключателей.
Переработка информации в системах программного управления
может осуществляться в дискретной форме, когда каждое значе-
ние программного параметра выражается через определенное число
импульсов.
Дискретная форма информации предпочтительнее непрерывной,
так как процесс передачи и обработки дискретной информации яв-
ляется более помехоустойчивым, чем при непрерывной информации,
и обеспечивает более высокую точность математических операций
над различными сигналами.
187
Рис. 103. Датчики контроля и регулировки заполнения «.опорожнения бункеров и силосов
Наряду с системами программного управления дискретного
типа получают развитие и аналоговые системы.
Широкими техническими возможностями обладают комбини-
рованные системы программного управления, сочетающие оба
принципа действия. В таких системах при переходе от одного вида
информации к другому используют аналого-цифровые и цифро-
аналоговые преобразователи различных типов.
Для комплексной автоматизации всех операций, выполняемых
машинами и оборудованием в технологическом процессе загрузки,
перемещения, выгрузки, а иногда и для выполнения вспомога-
тельных операций без участия человека, применяют управляю-
щие машины, программа которых выбирается электронной вы-
числительной машиной (ЭВМ).
Программа таких устройств может быть частично или пол-
ностью изменена системой ручного ввода или с помощью перфо-
карт и перфолент.
Для управления и регулирования загрузочных и разгрузоч-
ных устройств и контроля уровня заполнения бункеров и силосов
применяют мембранные и диафрагменные, электромеханические
и электрические, фотоэлектрические и радиационные датчики
(рис. 103).
Мембранные и диафрагменные датчики наиболее просты по
конструкции; их монтируют в стенках бункера (силоса) запод-
лицо с их внутренней поверхностью (рис. 103, а, б). Мембрана
(резиновая или металлическая) под давлением груза прогибается
и давит на шток. Нормально шток пружиной выдавливает
мембрану внутрь бункера (силоса); при перемещении мембраны
188
нод давлением груза свободный конец штока контактирует с вы-
ключателем электрической цепи привода и сигнальных ламп.
Электрические датчики представляют собой крыльчатки или
щупы (рис. 103, в).
Крыльчатки верхнего 2 и нижнего 3 уровней получают враще-
ние от легкого малогабаритного электродвигателя 1. Достигнув
уровня груза, они останавливаются, электродвигатель выклю-
чается ртутным переключателем и дает сигнал в электрическую
цепь управления загрузочным устройством. Щуп электромехани-
ческих датчиков опущен в бункер на стальном канате, цепях или
шарнирно укрепленных стержнях (рис. 103, г). Чувствительный
элемент таких приборов представляет собой подвешенный попла-
вок в виде конуса (рис. 103, д), шара или колокола (рис. 103, е),
снабженный ртутным или другим контактом. При незначительном
отклонении от вертикального положения под действием груза
датчики срабатывают, а при освобождении от груза вновь зани-
мают вертикальное положение и посылают об этом сигнал к при-
водам и месту контроля управления загрузочно-разгрузочными
устройствами. Устройство опрокидывающегося щупа показано па
рис. 103, д.
В удлиненном коническом корпусе 3 опрокидывающегося щупа
заключен стальной шарик 1 и две индуктивные катушки 2. Сверху
корпус имеет крышку 6, а снизу плиту 4. Шарик может перека-
тываться по сферической поверхности внутри корпуса. Корпус
залит демпфирующей жидкостью 5. Разъем 7 соединяет датчик
с панелью сигнализации. Когда под действием груза корпус щупа
наклонится и шарик выкатится из зазора, между катушками и
в контуре генератора возникнут высокочастотные колебания, у опе-
ратора па пульте загорится лампа, а также в зависимости от не-
обходимости включатся (или выключатся) загрузочные и разгру-
зочные устройства. При отвесном положении корпуса щупа шарик
находится между катушками и устраняет (срывает) колебания
генератора. Однако такие датчики чувствительны к ударам круп-
ных кусков груза.
При крупнокусковом грузе более устойчивы электрические дат-
чики, которые состоят из подвешенных в бункере на разных уров-
нях электродов, соединенных с реле уровня переходного сопро-
тивления, имеющим электронный или магнитный искробезопас-
ный усилитель тока. Более надежны фотоэлектрические и радиа-
ционные указатели уровня, не требующие непосредственного
механического воздействия на них груза.
В фотоэлектрических датчиках лучи света от лампы, рас-
положенной на одной стороне бункера, попадают на фотоэлемент,
установленный на противоположной стороне, возникающий при
этом ток через усилитель питает якорь реле, удерживающий ра-
зомкнутые контакты. Если груз пересекает луч света от лампы, то
ток в цепи фотоэлемента на противоположной стенке бункера пре-
рывается, контакты замыкаются, вследствие чего включаются
189
или выключаются соответствующие механизмы, обслуживающие
бункера.
В бункерах с пылящими грузами фотодатчики работают не-
надежно, так как луч света может быть прерван густыми облаками
пыли.
Надежнее фотоэлектрических работают радиационные дат-
чики (рис. 103, ж). Препятствием для проникновения узкого четко
направленного пучка гамма-лучей от гамма-излучателя / до гамма-
индикатора 2 служит только определенная толщина груза, поя-
вившаяся на уровне датчика.
Приемники излучения состоят из счетчиков Гейгера—Мюллера,
электронных усилителей, преобразователей, электромагнитных
реле и сигнальных указателей; при пересечении направленного
пучка гамма-лучей плотной средой груза изменяется энергия
гамма-излучения и уменьшается воздействие на индикатор.
Для контроля загрузки применяют также автоматическое от-
меривание груза с помощью конвейерных весов, по показанию
которых выключают конвейер или питатель после пропуска опре-
деленного количества груза.
На рис. 103, з показана схема питателя с автоматическим, под-
держанием заданной величины грузопотока. Питатель состоит из
патрубка бункера /, вибрационного питателя 2, короткого ленточ-
ного весового конвейера 5, рама которого с одной стороны укреп-
лена шарнирно, а с другой — опирается на весовой упругомагнит-
ный датчик 5. Подача на весовой конвейер производится регу-
лируемым электромагнитным вибрационным питателем. Сигнал от
датчика передается на устройство 6, регулирующее ток, который
питает электромагнит вибрационного питателя 4, в результате
изменяется производительность питателя.
Если в системах уже работает вычислительная машина, то для
программирования работы подъемно-транспортных систем с бун-
керными устройствами /целесообразно использовать программу
этой машины. Вычислительные машины быстро выполняют счет-
ные операции и обрабатывают большое количество данных; однако
это обычно и затрудняет их промышленное применение, поэтому
рационально конструирование*систем, которые на основе модуль-
ной логики позволяют довольно легко связать между собой обыч-
ные управляющие устройства.
В настоящее время разработаны: схема, выполняющая логиче-
ский выбор одного из группы, бункеров для заполнения его мате-
риалом с корректируемой в ходе процесса программой; бескон-
тактное устройство на полупроводниковых логических элементах
для автоматической загрузки бункеров самоходным сбрасывателем;
автоматическая система непрерывной выдачи сыпучих материалов
из бункеров; бесконтактная телеавтоматическая система на полу-
проводниковых элементах для управления, регулирования и кон-
троля за работой всей поточно-транспортной системы с примене-
нием бункеров и перегрузочных устройств.
190
АВТОМАТИЗАЦИЯ ВЗВЕШИВАНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ОБЪЕМА СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ,
ПОДАВАЕМЫХ ИЗ БУНКЕРОВ И СИЛОСОВ
Для обеспечения равномерной выдачи груза из бункеров при-
меняют различные питатели. Зная производительность питателя,
можно примерно определить количество выданного груза из бун-
кера по объему или массе. Питатель с ленточным конвейером, при-
меняемый для всех видов сыпучих порошкообразных, гранулиро-
ванных и среднекусковых грузов, с шириной ленты 0,4—1,1 м,
движущейся со скоростью 0,5 м/с, обеспечивает производитель-
ность до 300 м3/ч. Для хорошосыпучих, порошкообразных и зер-
нистых грузов используют винтовые конвейеры и тарельчатые
питатели небольшой производительности до 30 м3/ч.
Производительность стандартных пластинчатых конвейеров
для средне-, крупнокусковых и абразивных грузов достигает
1000 м3/ч. В последние годы для всех видов сыпучих и кусковых
грузов применяют вибропитатели, работающие по принципу вибра-
ционных конвейеров и обладающие высокой точностью дозировки
груза.
Автоматический контроль производительности конвейеров поз-
воляет установить фактическое время их работы и объем отпущен-
ного груза.
Весовые дозаторы обычно представляют собой питатели вибра-
ционного типа, принимающие груз из загрузочного устройства
и подающие его на конвейерные электронные весы, с которых опре-
деленная масса груза равномерно поступает на рабочий конвейер.
Регистрация количества перемещенного конвейером груза осу-
ществляется весами непрерывного действия, состоящими из взве-
шивающего устройства, учиты-
вающего массу груза на опре-
деленном участке ленты, и тахо-
метрического, фиксирующего
скорость ленты. Импульсы обо-
их устройств интегрируются
планетарным механизмом и вы-
даются счетчиком в виде цифро-
вых данных. Применяют весы,
у которых нагрузку от измери-
тельной площадки с ролико-
опорами воспринимают верти-
кальные тяги с тензометричес-
кими датчиками сопротивления,
регистрирующими и подающими
электрические сигналы опреде-
ленной силы в генератор, кото-
рый суммирует их во времени.
Таким образом определяется
191
масса груза. Барабанные лопастные питатели, производительность
которых достигает 150 м3/ч, используют как дозаторы, подающие
груз определенными порциями, равными объему между лопатками.
Их применяют для любых сыпучих грузов, кроме средне- и крупно-
кусковых. Дозаторами называются устройства цикличного дей-
ствия, производящие при каждом цикле выдачу из бункера и от-
меривание определенного количества (дозы) насыпного груза. До-
зирование может производиться по объему или по массе. Дозиро-
вание по объему осуществляется с помощью мерного опрокиды-
вающегося сосуда (рис. 104) или ячеечного барабана. При повороте
мерного сосуда цилиндрическая спинка его закрывает отверстие
бункера.
При автоматическом дозировании по массе сосуд устанавли-
вают на весах, которые автоматически воздействуют на бункер-
ный затвор или питатель в момент, когда масса насыпного груза
в сосуде достигает заданной величины. Автоматизировано также
открывание и закрывание загрузочного и выпускного устройств,
а затем следующее открывание затвора бункера или включение
питателя.
На рис. 105, а показан автоматический весовой дозатор сыпу-
чих материалов. Масса материала из бункера-питателя 1 подается
в весовой бункер 2, измеряется автоматически и непрерывно весо-
измерительным устройством с многоэлементным магнитоанизо-
тропным первичным измерительным преобразователем 6, который
имеет магнитопровод из пластин магнитно-мягкого материала, и
две обмотки (намагничивающую и измерительную), уложенные
в два ряда симметрично расположенных отверстий магнитопровода.
192
Одним концом магнитопровод первичного преобразователя жестко
закреплен в неподвижной опоре, другой конец нагружается из-
меряемой силой, пропорциональной массе вещества, находяще-
гося в весовом бункере, которая передается на первичный преобра-
зователь через рычаг 3 и соединительную тягу 5. Масса пустого
бункера уравновешивается противовесом 4.
На намагничивающую обмотку магнитоанизотропного преобра-
зователя подается стабилизированное напряжение. Во вторичной
измерительной обмотке наводится напряжение, амплитуда кото-
рого пропорциональна приложенной силе. Выходной сигнал пре-
образователя, который представляет собой напряжение, изменяю-
щееся с частотой питающего тока, преобразуется схемой согла-
сования (СУ) в напряжение постоянного тока и измеряется вто-
ричным цифровым вольтметром 9 (результаты измерения массы
выдаются в цифровой форме). Для построения системы автомати-
ческого весового дозирования используется кодированный, дво-
ично-десятичный код 8—4—2—1 (выход цифрового вольтметра),
который подается на дискриминатор 10.
Дискриминатор сравнивает результат измерения, полученный
цифровым вольтметром, с предварительно установленными задан-
ными значениями, определяемыми полем допуска измеряемой
величины, и выдает сигнал в схему управления дозированием,
приведенную на рис. 105, б.
Степень наполнения весового бункера 2 непрерывно фикси-
руется вторичным прибором 9 и сравнивается с установкой па
дискриминаторе 10 (рис. 105, а). При достижении заданной дозы
срабатывает электромагнитное реле дискриминатора и размы-
кается контакт В в схеме управления (рис. 105, б).
Привод П1 закрывает затвор бункера-питателя 7, и подача
материала в весовой бункер прекращается. Выдача дозы из весо-
вого бункера происходит через определенные промежутки вре-
мени, задаваемые преобразователем интервалов времени ДИВ,
контакт которого ДИВ1 дает команду на открытие затвора весо-
вого бункера 8, а электропневмореле ЭПР2 включает привод за-
твора /72. После выгрузки дозы затвор закрывается.
Схема управления дозированием предусматривает автомати-
ческий и дистанционный режим работы, блокировку привода П1
затвора питателя 7 при открытом затворе весового бункера 8
(контакт 2РП2), а также сигнализацию при отклонении наполне-
ния весового бункера от заданного.
Производительность весового дозатора в автоматическом ре-
жиме можно изменять объемом задаваемой на дискриминаторе
дозы и частотой выдачи доз, устанавливаемой преобразователем
интервалов времени. Для автоматического учета массы поданного
дозатором вещества выходной сигнал цифрового вольтметра через
транскриптор Т поступает на цифропечатающую машину ДПМ,
которая регистрирует на бумажной ленте массу каждой выданной
дозы.
13	Р. Л. Зенков и др.	193
Весовой дозатор предназначен
для химических производств, где
процессы взрывоопасны; в нем
используются пневматические ис-
полнительные устройства П1 и П2
и магнитоанизотропный измери-
тельный преобразователь во взры-
возащищенном исполнении.
На обогатительных фабриках
при отгрузке сортовых углей при-
меняют конвейерные стрелы по
Направление движения при погрузке
Рис. 106. Автоматизированное погру-
зочное устройство АПУ-1
числу отгружаемых сортов угля.
В этом случае из бункеров, рассчитанных па определенный сорт
угля, через дистанционно управляемые или автоматически дей-
ствующие затворы уголь поступает на ленточные конвейеры, по-
дающие его на бункерные весы. На каждый погрузочный конвейер
устанавливают два весовых бункера, чтобы обеспечить непрерыв-
ность загрузки вагонов. Пока один бункер заполняется через
распределительную тележку, в другом происходит взвешивание
и подача на погрузочную конвейерную стрелу. По мере загрузки
полувагоны перемещаются с помощью дистанционно управляемых
вагонотолкателей. Работа всех агрегатов кодируется на перфо-
карте в зависимости от типа поступающих под погрузку вагонов
(грузоподъемность, число осей, длина) и вводится в управляющую
машину, которая программирует режим работы маневровых ваго-
потолкателей и погрузочных устройств.
Если для взвешивания вагонов с грузом используют железно-
дорожные вагонные весы, то па весы они подаются маневровой ле-
бедкой, действующей автоматически.
Автоматизированное погрузочное устройство АПУ-1, контро-
лирующее погрузку по объему, отличается простотой и высокой
производительностью (рис. 106). Установка состоит из подвижной
фермы 1 с дозировочным желобом 4, которые монтируют под горло-
виной 2 погрузочного бункера. Устанавливают дозировочный же-
лоб 4 на требуемой высоте в зависимости от типоразмера полува-
гона с помощью двух кривошипных механизмов.
Выпускное отверстие для груза перекрывается цепным затво-
ром 3, который состоит из двух обойм, соединенных между собой
по периметру отрезками цепей. Верхняя обойма крепится к вну-
треннему неподвижному цилиндру выходного отверстия, ниж-
няя — к наружному подвижному. При повороте нижней обоймы
по отношению к верхней цепи перекрещиваются и при определен-
ном угле поворота полностью перекрывают выход угля из горло-
вины.
Поворот наружного цилиндра по отношению к внутреннему
осуществляется двумя канатами, встречно наматываемыми на его
поверхность. Один конец каната наматывается на барабан лебед-
ки 6, а на втором подвешен груз 8. При наматывании каната на
194
барабан лебедки цепной затвор открывается, а при отключении
муфты сцепления барабана с приводом цепной затвор закрывается
под действием груза 8. Конечное положение открытого и закрытого
затвора фиксируется концевыми выключателями.
Перемещает вагоны под погрузку маневровый вагонотолка-
тель 9 (МУ-25). Разрешение на подачу порожних вагонов под по-
грузку дает оператор сигналом светофора 5. Зеленый свет заго-
рается при условии, если балка вагонотолкателя и дозировочный
лоток подняты в крайнее верхнее положение. По мере подачи
вагонов в зависимости от их типа срабатывает соответствующее
реле и устанавливается в необходимое положение дозировочный
желоб, затем контактор выдает команду на открытие цепного
затвора, и начинается погрузка угля в полувагон до образо-
вания первоначального конуса и самоподпора в дозировочном
желобе.
Вагонотолкатель передвигает состав при наличии подпора
груза и останавливает при отсутствии подпора. По мере продви-
жения и загрузки полувагона в междувагонном пространстве осве-
щается реле окончания загрузки ФКЗ и с некоторым опережением,
исключающим рассыпание груза, закрывается цепной затвор. Даль-
нейшее перемещение вагонов вызывает затемнение фотореле Ф1,
Ф2, ФЗ, а затем ФКЗ кузовом следующего за груженым порож-
него вагона. При подходе порожнего вагона к месту начала по-
грузки срабатывают фотореле ФН1 и ФН2, толкатель и вагон оста-
навливаются, и начинается загрузка следующего вагона. После
окончания загрузки подается сигнал па выходной светофор 7,
разрешающий локомотиву выводить состав.
Институтами Гидроуглеавтоматизация и Гипроуглегормашем
разработан автоматизированный углепогрузочный пункт произ-
водительностью 1 тыс. т в час с одновременным автоматическим
взвешиванием вагонов. Погрузочный пункт состоит из подающего
конвейера, промежуточного бункера, маневрового устройства пор-
тального типа с тяговым усилием 40 тс (МУ-40) и вагонных под-
бункерных весов. В комплекс входит специальное устройство для
уплотнения угля, погружаемого в полувагоны, и аппаратура уп-
равления работой пункта. В процессе погрузки происходит крат-
ковременная остановка вагонов на весах для определения массы
угля.
Высокая производительность комплекса обеспечивается в ре-
зультате предварительного накопления угля в бункере. Ма-
невровое устройство с повышенным тяговым усилием обеспечи-
вает подачу под погрузку укрупненных групп вагонов.
Институтом «УкрНИИпроект»^ разработаны'-ьавтоматизирован-
ные углепогрузочные комплексы* производительностью 2 тыс. т
в час (по схеме П-3) и 4 тыс. т в час (по схеме П-4).
Углепогрузочный комплекс П-3 (рис. 107) состоит из конвей-
ера 1 производительностью 2 тыс. т в час, подающего уголь в про-
межуточный бункер 2 вместимостью 80 м3. Из промежуточного
13*	195
Рис. 107. Автоматизированный погрузоч- Рис. 108. Автоматизированный погрузоч-
ный комплекс П-3	пый комплекс П-4
бункера через два качающихся питателя 3 производительностью
по 1,0 тыс. т в час и перекидной желоб 4 уголь поступает в вагоны.
Погрузка угля производится при непрерывном движении состава
с помощью электротягача. Рабочая скорость движения 0,08—
0,1 м/с.
Загружают вагоны по объему с последующим взвешива-
нием на вагонных весах. Установка для уплотнения угля 5 дей-
ствует параллельно с погрузкой. Отборка проб и анализ качества
отгружаемого угля производятся параллельно с погрузкой. Для
автоматизированного управления работой комплекса создается
необходимая аппаратура.
Углепогрузочный комплекс П-4 (рис. 108) состоит из подаю-
щего ленточного конвейера 1 производительностью 4 тыс. т в час,
ковшового пробоотборника 2 для отбора проб угля из потока, про-
межуточного бункера 3 вместимостью 80 м8 и погрузочного же-
лоба 4 с гидравлическим управлением.
Высокая производительность погрузки достигается за счет
создания подпора и повышения скорости истечения угля из про-
межуточного бункера через телескопический желоб прямоуголь-
ного сечения. Погрузка угля осуществляется при непрерыв-
ном движении состава с помощью электротягача со скоростями
0,08—0,1 м/с.
196
АВТОМАТИЗАЦИЯ УСТРОЙСТВ ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ
СЫПУЧЕСТИ И БОРЬБЫ СО СВОДООБРАЗОВАНИЕМ
СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ В БУНКЕРАХ И СИЛОСАХ
Для улучшения истечения сыпучих грузов из бункера и сило-
сов применяют автоматически действующие устройства: механи-
ческие, вибрационные, пневматические, пневмоударные, пневмо-
реактивные; для этой цели используют также звуковые генера-
торы, подогрев паром, воздухом и др. Действие побудителей
непрерывного истечения материалов основано на смещении или пе-
ремешивании материала, находящегося в бункере (силосе), для
нарушения или уменьшения сцепления между отдельными части-
цами материала и ликвидации образовавшегося свода из материала
внутри бункера (силоса), который препятствует истечению мате-
риала. Побудители для нарушения сцепления частиц материала
путем перемешивания состоят из горизонтального вала, распо-
ложенного в плоскости сечения бункера, с насаженными на него
по винтовой линии с определенным шагом лопастями или шты-
рями, которые, вращаясь, побуждают материал к истечению. Вра-
щающиеся лопасти (штыри) как бы послойно срезают зависающий
материал, разрушают слежавшийся материал или образовавшийся
свод. Такие побудители должны непрерывно работать в течение
всего времени выдачи груза из бункера, иначе сами могут стать
помехой свободному истечению материала. Поэтому привод та-
ких побудителей включается параллельно приводу затворов и пи-
тателей, т. е. в период выдачи материала из бункеров (силосов)
побудители работают непрерывно, а включаются и выключаются
автоматически.
При наличии в бункере рассекателей, стабилизирующих вну-
треннее давление, рыхлители мешалки устанавливают с ними на
одном уровне.
В качестве механических побудителей применяют устройства
параллельных шнеков, качающихся штанг, подвижных наклонных
стенок бункера, приводимых в движение механическим приводом
или сжатым воздухом. В последнем случае металлические наклон-
ные стенки бункера внутри покрывают герметично футерованной
резиновой тканью, и при подаче через патрубок сжатого воздуха
во внутреннее пространство между футерованной тканью и сталь-
ной стенкой бункера ткань выпучивается, давит на материал, за-
державшийся на стенке, и ускоряет его истечение.
Для перегрузки плохосыпучих грузов применяют бункера
с активным дном. Дно бункера представляет собой ленточный
конвейер, и груз (например, картофель с сырой землей) хорошо
выдается из бункера.
Широко применяют электромеханические и электромагнитные
накладные и подвесные вибрационные побудители (вибраторы).
Накладные вибраторы устанавливают с наружной стороны на-
клонной стенки бункера примерно на одной трети высоты от
197
выходного отверстия. Вибрация передается через стенки бункера
к грузу. Следует иметь в виду, что в зависимости от режима работы
вибратора может происходить как разрыхление материала в бун-
кере, способствующее его истечению, так и уплотнение, затруд-
няющее разгрузку.
В Московском институте инженеров железнодорожного транс-
порта проведены исследования по виброуплотнению и разрыхле-
нию минеральных удобрений, перевозимых насыпью, и установ-
лена зависимость коэффициента уплотнения (k) от ускорения виб-
рации (/).
Оптимальное значение ускорения вибрации, обеспечивающее
максимальный коэффициент уплотнения при сохранении качества
удобрений и кузова вагона, составляет / = 9 -НО м/с2. При этом
коэффициент уплотнения для карбомида k = 16%; для аммиачной
селитры k = 14%. При ускорениях /> 16 м/с2 (по условиям опыта)
был отмечен эффект «виброкипения», что сопровождалось увели-
чением объема, занимаемого удобрениями, а также падением дав-
ления на дно модели с одновременным увеличением на боковых
стенках.
Между ускорением вибрации, амплитудой А (м) и частотой
вибрации © (рад/с) существует зависимость
/ = Л©2.	(151)
Зная требуемое ускорение, по формуле (151) можно найти
амплитуду колебаний:
А = /7©2.
Ускорение при уплотнении / < g (g — ускорение свободного
падения), а при рыхлении / > g (обычно j = 12 -т-15 м/с2).
Для разрыхления и обеспечения сыпучести уплотненного
груза, перевозимого в бункерных вагонах, при условии сохран-
ности вагонов, по данным ЦНИИ МПС, может быть принято ю «з
< 25 Гц или © с 150 рад/с.
Исходя из соотношения (151) приближенно можно определить
требуемый момент массы дисбалансов
М = A Sm,
где 2/и — вибрирующая суммарная масса.
Умножая правую часть выражениями g, получим весовой ста-
тический момент массы’дисбалансов:
М3 = A S tng:
Статический момент массы /Ив связан со статическим момен-
том площади сечения неуравновешенной части дисбаланса S соот-
ношением
Мв =
198
где Д — толщина неуравновешенной части дисбаланса; у — удель-
ная плотность материала дисбаланса.
Зная статический момент массы дисбалансов, можно выбирать
их геометрические размеры.
Мощность двигателя вибраторов N и возмущающее усилие Р
можно определить по формулам
Р = Мв>2; N = МЛ©3.
Подвесные вибраторы опускают внутрь бункера (силоса) в массу
груза. Применяемые вибраторы отличаются друг от друга устрой-
ством рабочих органов. Чаще всего применяют двух- или четырех-
эксцентриковые вибраторы с асинхронным трехфазным двигате-
лем мощностью 0,4—0,9 кВт, напряжением 220—380 В, регулируе-
мые и регулируемые направленного действия. Частота колеба-
ний 2800 в минуту.
В силосах-резервуарах для внутреннего перемещения сыпучего
материала как при загрузке, так и выгрузке широко применяют
скребковые конвейеры, а для принудительной выгрузки из сило-
сов-резервуаров щепы (Финляндия) — шнековые конвейеры.
Рабочим органом у накладных вибраторов является плита,
а у подвесных — жесткий вибрирующий вертикальный вал с ло-
пастями, вращающийся вокруг своей оси. Применяют также верти-
кальные вибрирующие пластины или вибрирующие тяги, распо-
ложенные в бункере и расходящиеся внутри груза. Тяги одним
концом крепятся к приводу побудителя, а другим — к стенкам
бункера. Имеются и другие типы вибрационных побудителей,
применяемых в качестве питателей при выгрузке из бункеров и
силосов угля, руды, нерудных строительных материалов и других
грузов.
Принцип работы автоматических побудителей основан на аэри-
ровании материала, применении воздушного удара, продувки
теплым или холодным воздухом.
Вибрирование, аэрирование и продувка воздухом порошко-
образных грузов противодействует образованию сводов и способ-
ствует ускорению разгрузки бункеров и силосов.
Оборудование для аэрирования материала в бункере или сило-
се состоит из воздухораспределительных коробок, покрытых по-
ристыми материалами (керамическими пористыми, древесными или
синтетическими плитками, различными видами тканей, перфори-
рованными трубами), к которым снизу подводится воздух под дав-
лением не менее 0,5 ат.
Часто аэрационными сводообрушающими устройствами
(рис. 109) оборудуют днища бункеров и силосов. Для контроля
разгрузки силосов устанавливают нижние указатели уровня. Ра-
бота аэрационных устройств основана на насыщении материала
воздухом, проходящим через пористые плиты и уплотненные слои
материала.
199
Рис. 109. Аэрационное разгрузочное
устройство
Пористые плиты укладывают
на днищах силосов таким обра-
зом, что при их объединении
создается общая разрыхлитель-
ная система в каждом силосе.
Воздухораспределительными ко-
робками с пористыми плитами
покрывают 25—100% площади
поперечного сечения каждого
-силоса. Воздухораспределитель-
ные коробки состоят из чугун-
ной рамы, в верхней части
которой на особых заплечиках
установлены пористые плиты на
специальной замазке. Активная
поверхность воздухораспреде-
лительной коробки составляет
0,125 м2. В нижнюю часть ко-
робки ввернута труба с фланцем
и резиновой прокладкой; на
этой трубе внутри коробки име-
ются небольшие отверстия, через
которые в полость коробки
подается сжатый воздух. Пройдя
через пористую плитку, воздух
проникает в слой материала,
примыкающий к воздухораспре-
делительным коробкам; мате-
риал разрыхляется, ему при-
дается текучесть.
Для материалов пылевидных, порошкообразных, подвержен-
ных сводообразованию и слеживаемости пневматические побу-
дители устанавливают в определенном порядке и по всей поверх-
ности вертикальных стенок силоса. Для разрушения образую-
щихся сводов давление повышают в ресивере до 5—6 ат. Для этой
цели все вентили расхода воздуха закрывают, затем быстро откры-
вают вентиль, питающий нижнюю часть силоса, и коротким воз'
душным ударом разрушают свод.
Пористые элементы из тканей при равной с керамической плит-
кой воздухопроницаемостью обладают более равномерными аэри-
рующими свойствами и менее подвержены потере воздухопрони-
цаемости. При подаче влажного воздуха в аэрационное устройство
на поверхности керамических плиток образуется плотная камен-
ная корка.
Осушка и очистка сжатого воздуха осуществляются в пластин-
чатом маслоотделителе и фильтрах обезвоживания. Сжатый воздух
поступает в нижнюю часть фильтра и проходит через систему
пластинок. Часть влаги оседает на пластинках и стекает в нижнюю
200
часть; остальная влага поглощается торфом. С повышением влаж-
ности торфа растет сопротивление фильтра. При разности давлений
на манометре, равной 0,025 МПа, фильтр останавливают для
просушки. Один раз в год необходимо заменять торфяной филь-
трующий слой. Сушат фильтры подогретым воздухом от электро-
калорифера при переключении запорной арматуры.
В каждом силосе под выгрузочным отверстием устанавливают
пневматический разгружатель для донной выгрузки, предназна-
ченный для непрерывной и равномерной подачи разрыхленного
груза в транспортные средства.
Воздух, вытесняемый из силосов, очищается рукавным филь-
тром со встряхивающим устройством; фильтр устанавливают над
одним из силосов, соединенным с другими трубой.
Подача сжатого воздуха к аэроднищам и пневмопогрузчикам
донной выгрузки под давлением 2 ат осуществляется от стацио-
нарной или передвижной компрессорной станции.
При малых объемах (например, при хранении 50 т минераль-
ных удобрений) можно использовать передвижную компрессор-
ную станцию ПКС-5 состоящую из компрессора К-5М, автомобиль-
ного двигателя КАЗ-120 и ресивера, установленных на двухосной
рессорной тележке с пневматическими шинами. Производитель-
ность станции 5 м3/мин, рабочее давление воздуха 7 ат.
Сжатый воздух от передвижной компрессорной станции к скла-
дам подается с помощью резиновых шлангов высокого давления,
присоединенных спецгайками к приемной гребенке, которая кре-
пится к наружному трубопроводу сжатого воздуха.
Для улучшения истечения порошкообразных материалов, хра-
нимых в силосах, применяют в качестве побудителей перфориро-
ванные трубы, обтянутые белтинговой рукавной тканью. Трубы
вмонтированы в коническое днище силоса. При подаче сжатого
воздуха через аэрирующую систему материал, расположенный
в зоне системы, насыщается воздухом и приобретает повышенную
текучесть.
Известен также ряд других пневмопобудителей истечения
порошкообразных материалов из силосов, например пневматиче-
ские сопла с давлением до 6 ат. С помощью быстроходных венти-
лей мгновенная подача сжатого воздуха в зоны зависания матери-
ала не только аэрирует материал, но вызывает ударное действие
воздуха, уменьшает сцепление частиц материала и улучшает исте-
чение. Этот метод, получивший название воздушных факелов, не
всегда разрушает образовавшиеся своды и разрыхляет материал.
Воздушно-реактивный сводообрушитель состоит из резинового
шланга длиной до 2,5 м диаметром 28—38 мм, подвешенного верти-
кально в силосе; на его конце закреплено алюминиевое колено
с соплом. При прохождении сжатого воздуха через шланг, ко-
лено и сопло возникают реактивные силы, под действием которых
сводообрушитель совершает хаотические движения в материале и
выбрасывает воздушную струю, воздействующую на материал.
201
Для работы пневматических сводообрушителей необходим
сжатый воздух; кроме того, сводообрушители воздействуют только
на материалы, подверженные аэрированию.
Аэрирование материала может осуществляться и при верти-
кальном подвешивании перфорированных труб.
При аэрационном способе разгрузки силосов расход воздуха
составляет примерно 1 м3 на одну тонну цемента.
Многие сыпучие грузы, особенно порошкообразные и грану-
лированный, — гигроскопичны. Процесс увлажнения зависит от
влажности окружающей среды. При значительной влажности по-
верхностный слой, непосредственно контактирующий с окружаю-
щей средой, быстро увлажняется, мелкие частицы, кристаллы или
гранулы слипаются между собой, образуя корку, которая пре-
пятствует выгрузке. По мере нарастания влажности увеличи-
вается слеживаемость. Процесс поглощения влаги из воздуха или
ее отдача происходят до тех пор, пока не наступит равновесие
между влажностью груза и воздухом.
При значительной влажности теряется сыпучесть материала,
а при дальнейшем увлажнении происходит сплавление и даже
растворение материала. Процесс насыщения зависит от длитель-
ности хранения. Исследования, проведенныеМИИТом с гранулами
карбамида при влажности воздуха 87—91%, показали, что оплав-
ление гранул начиналось через 6 ч; через 12 ч гранулы начинали
растворяться, через 48 ч — растворились на 50%, а через 96 ч
произошло полное растворение гранул.
Различают свободную влагу, которую можно удалить высу-
шиванием, внутреннюю, которая удаляется только при разруше-
нии кристаллов, и связную, которая через определенное время
переходит в свободную и способствует слеживанию материала.
Испарение влаги из материала также приводит к затвердению
многих материалов; образованию комков и поверхностной корки,
затрудняющих выгрузку. Исследования показали, что многие
порошкообразные и гранулированные материалы при определен-
ной постоянной влажности не слеживаются в течение длительного
срока хранения. Удалить постоянно освобождающуюся влагу
можно продувкой всей массы груза (гранулированные минераль-
ные удобрения, сахар-песок и др.) сухим воздухом.
При создании определенных влажностно-температурных ре-
жимов можно обеспечить длительное хранение таких материалов
в бункерах и силосах.
Для поддержания температурно-влажностных режимов в бун-
керах и силосах большой вместимости применяют автоматически
действующие систему кондиционирования воздуха и теплообеспе-
чения, которые состоят из источника тепла, кондиционеров, воз-
душных отопительных агрегатов и регистров в колпаках избыточ-
ного давления, подогревающих выходящий из силосов воздух для
отопления надсилосных помещений и поддержания температуры
в пределах +(15 -*-20)° С.
202
Например, оборудование силосно-резервуарных складов для
хранения сахара-песка из трех силосов вместимостью 11 000 т,
состоит из котельной с двумя котлами общей теплопроизводитель-
ностью 500 тыс. ккал/ч, работающей на жидком топливе (соляре);
трех кондиционеров (по одному на силос), оборудованных двух-
степенчатым фильтром для очистки наружного воздуха, калори-
фером для подогрева воздуха, вентиляторами высокого давления
(развиваемый напор до 480 мм вод. ст.), электродвигателем мощ-
ностью 12 кВт (2800 об/мин) и диафрагмой для регулирования дав-
ления воздуха, подаваемого в силос в зависимости от высоты за-
груженного слоя сахара; трех подвальных воздушных отопитель-
ных агрегатов (в каждом из силосов) с параметрами: подача
воздуха 10 тыс. м3/ч, температура подогрева воздуха от 20 до
47° С, теплоноситель — вода температурой 70—90° С; мощность
установленного двигателя 1,73 кВт, частота вращения 930об/мин;
трех отопительных регистров в колпаке избыточного дав-
ления.
Подготовленный в кондиционере воздух поступает в перифе-
рийный кольцевой канал, откуда равномерно подается в слой
сахара. Часть воздуха (от 4 до 15%) попадает в воздуховыпускную
шахту, расположенную в центре силоса.
Пройдя весь слой сахара, часть воздуха направляется на отоп-
ление чердака силоса, где подогревается кольцевыми регистрами-
калориферами, а избыток удаляется через клапаны избыточного
давления. Системы кондиционирования силосно-резервуарного
склада, спроектированного институтом Гипросахар, описана на
стр. 168—169.
В холодное время для борьбы со смерзаемостью и для обеспече-
ния сыпучести грузов применяют дренажирование, обезвоживание
в отстойных бункерах и центрифугах, сушку на специальных уста-
новках. Кроме того, иногда добавляют в груз различные соли или
другие вещества, образующие с грузом несмерзающуюся или
плохо смерзающуюся массу. Применяют также кондиционирова-
ние воздуха либо продувку груза теплым воздухом для поддержа-
ния необходимых режимов в силосах. Обработка воздуха в зимний
и летний период различна. Для поддержания оптимальных пара-
метров воздуха используют автоматические устройства регулиро-
вания влажности воздуха и его температуры. Смерзшиеся грузы
в бункере приходится либо длительно разогревать, либо разрых-
лять механическими средствами, чтобы восстановить сыпучесть.
Следует отметить, что с уменьшением влажности резко увели-
чивается отрицательная температура смерзаемости, а при увели-
чении — уменьшается. Многие грузы, в том числе и гранулирован-
ные (карбомид, аммиачная селитра и др.) обладают хорошей холо-
доустойчивостью, и для их хранения в зимнее время в бункерах
и силосах целесообразно создавать условия, способствующие охла-
ждению всех гранул, что может быть достигнуто продувкой груза
холодным воздухом.
203
Для обеспечения нормальной работы бункерных устройств
с нерудными строительными материалами в зимнее время в зоне
разгрузочных люков устанавливают закрытые паровые регистры
для подогрева материалов др расчетных температур; температура
заполнителей в бункерах (полубункерах) регулируется автомати-
чески с дистанционным контролем расхода и давления пара. По-
дача теплоносителя в регистры осуществляется также автомати-
чески за счет установки камерных датчиков температуры и элек-
тромагнитных вентилей на вводах пара в регистры. Уровень за-
полнения бункеров контролируется с пульта управления прием-
ного устройства, а освобождение бункера — с пульта управления
подачи груза на производство в результате установки датчиков
уровня.
Глава VIII
' ТЕХНИЧЕСКАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ
БУНКЕРНЫХ УСТРОЙСТВ И ИХ ЭФФЕКТИВНОСТЬ
ПОРЯДОК ПРИЕМА В ЭКСПЛУАТАЦИЮ
БУНКЕРНЫХ УСТРОЙСТВ И ОХРАНА ТРУДА
Перед вводом в эксплуатацию бункерных устройств произво-
дят прием и испытания строительной части, а по окончании мон-
тажа — испытание механического оборудования.
Когда сборка бункерной установки вполне закончена, что
устанавливается по комплектовочной ведомости, приступают
к пробному пуску сначала его элементов, а затем и всего устрой-
ства в целом.
Вначале оборудование пускают вхолостую; при этом- регули-
руют натяжение конвейерных лент и цепей, центрируют ход лент
конвейеров и питателей. Проверяют устройства сигнализации
и блокировки, а также приборы автоматического управления.
Для контроля предохранительных устройств искусственно создают
аварийные ситуации (например, для контроля предохранителей
схода ленты при помощи натяжных винтов ленточного питателя
отводят ленту в сторону).
После успешного испытания бункерных устройств на холостом
ходу их загружают транспортируемым материалом; при этом
проверяется работа бункерных датчиков верхнего и нижнего
уровней, регуляторов производительности питателей и дозаторов,
обеспыливающих устройств, пробоотборников и т. п.
При испытаниях под нагрузкой вновь проверяют правильность
хода лент загрузочных и разгрузочных конвейеров. Недопустимое
смещение ленты в сторону сигнализирует о недостатках в уста-
новке загрузочных или разгрузочных устройств (например,
нецентральная подача груза на ленту). Контролируют также дей-
ствие очистительных приспособлений для лент и барабанов.
При пробном пуске бункерных пневмоподъемников замеряют
давления в воздухопроводах и ресиверах; фиксируют места уте-
чек воздуха и регулируют предохранительные клапаны. Прове-
ряют работу воздушных фильтров, аэрирующих устройств. Соз-
дают искусственные заторы в выпускных отверстиях бункеров
(за счет неполного открытия затворов) и проверяют эффективность
действия сводообрушителей.
Пробный пуск считается успешно завершенным, если бункер-
ные устройства позволяют получить расчетную производитель-
ность, а их показатели соответствуют техническим требованиям.
205
Когда бункерные устройства проверены и отрегулированы при.
работе вхолостую и под нагрузкой, приступают к эксплуатацион-
ным испытаниям установки в производственных условиях. Во
время эксплуатационных испытаний все элементы оборудования
находятся под наблюдением представителей монтажной органи-
зации и эксплуатационников. После бесперебойной работы бун-
керных устройств в течение трех-пяти смен составляют и подпи-
сывают двусторонний приемо-сдаточный акт и передают установку
в промышленную эксплуатацию.
При неправильной эксплуатации бункерные установки могут
представлять собой зоны повышенной опасности, особенно при
оперировании с тяжелыми крупнокусковыми грузами. Например,
при отказе тормозов обратного хода загрузочных бункерных
конвейеров обрушение вниз тяжелого груза может вызвать опас-
ные аварии. Поэтому при обслуживании бункерных устройств
необходимо строго соблюдать правила техники безопасности.
Загрузочные и разгрузочные устройства должны быть снабжены
ограждениями, сообенно при работе с липкими загрязняющими
материалами (мокрая глина), так как в процессе работы оборудо-
вание сильно загрязняется и рабочие делают попытки производить
очистку, не останавливая конвейера или питателя. Ограждение
передвижных воронок ленточных и пластинчатых конвейеров дол-
жно быть закреплено па воронке и передвигаться вместе с ней.
Помещение бункерной установки должно быть хорошо осве-
щено. Вокруг приводов бункерных устройств необходимо предус-
матривать свободное пространство для безопасного обслуживания;
расстояние от выступающих частей приводных механизмов до стен
помещения или колонн принимается не менее 1 м. На ограждениях
приводов бункерных устройств необходимо устанавливать бло-
кировочные приспособления, устраняющие возможность запуска
двигателей при снятых ограждениях. Около приводов должны
быть вывешены инструкции по правилам включения и выключе-
ния двигателей. Пусковые приборы следует сблокировать со зву-
ковым предупредительным сигналом, без срабатывания которого
запуск двигателей невозможен.
Во время ремонта бункерных устройств на пусковых шкивах
вывешивают щит с надписью «Не включать, оборудование ремон-
тируется», а пусковой шкаф закрывают на замок, ключ от кото-
рого находится у руководителя ремонтных работ. Должны быть
вывернуты также плавкие предохранители рубильника.
.Если при работе бункерных установок выделяется много взве-
шенной пыли, то применяют электродвигатели только закрытого
типа. Напряжение электроосветительной сети в надбункерных и
и подбункерных галереях должно быть не выше 12 В. Необхо-
димо регулярно проверять состояние изоляции всех электросетей
бункерной установки, так как при порче изоляции могут ока-
заться под током рамы бункерной установки и элементы бункер-
ных устройств, связанные с рамами: загрузочные конвейеры,
206
лотки, спускные трубы и т. п. Для рам, которые могут оказаться
под током при поврежденной изоляции, необходимо делать защит-
ное заземление.
Приборы управления сбрасывающими устройствами надбун-
керных конвейеров следует устанавливать таким образом, чтобы
оператор не задевал одеждой за движущиеся части конвейера и
не возникала опасность падения оператора в бункер. Необходимо
проверять крепления противовесов на рычагах бункерных затво-
ров и перекидных клапанов, так как на практике имели место
случаи травм из-за падения противовесов с рычагов или ослабле-
ния натяжного винта, фиксирующего противовес.
В помещении бункерной установки должны быть вывешены
плакаты, запрещающие лицам обслуживающего персонала ста-
новиться на поверхность насыпного груза в бункере, поскольку
при открытии выпускного отверстия стоящие на поверхности груза
люди могут утонуть в образующейся воронке. Если спуск рабо-
чего в бункер вызван необходимостью, то следует обязательно
пользоваться монтажным поясом на цепи или канате из хлопка,
пеньки, синтетических волокон. Свободный конец цепи или ка-
ната закрепляют на верхних частях бункера, причем длина под-
веса должна быть минимальной. Категорически воспрещается
опускать рабочих в полую трубу, образующуюся в насыпном грузе
над выпускным отверстием бункера; стенки такой трубы могут
внезапно обрушиться.
При сводообразовании насыпного груза над выпускным отвер-
стием бункера рабочим запрещается самовольно пытаться разру-
шить свод через выпускное отверстие. Внезапное обрушение свода
из крупнокускового груза может привести к несчастным случаям.
Обслуживающий персонал должен хорошо изучить инструк-
цию по технике безопасности при эксплуатации бункерных
устройств.
Бункерные и силосные установки, работающие сезонно (на-
пример, установки в портах замерзающих зимой рек, погрузоч-
ные устройства для сахарной свеклы, картофеля, технологиче-
ские установки на свеклосахарных заводах и т. п.), значительную
часть времени года не используются. Для сохранности бункеров
и механического оборудования установок в период бездействия
должны быть проведены мероприятия по их консервации. Для
этого бункеры и силосы полностью опорожняют, их стенки и днища
освобождают от прилипшних частиц груза и очищают от грязи.
Стальные бункеры и силосы покрывают масляной краской из-
нутри и снаружи для предохранения от ржавчины в период дли-
тельной консервации.
Все исправные узлы механических бункерных устройств оста-
вляют на срок консервации в неразобранном виде и заправляют
обычной смазкой, применяемой при эксплуатации.
Небольшие затворы и легкосъемные части больших затворов
снимают с бункеров, покрывают нейтральной смазкой и передают
207
на хранение в кладовую; туда же передают приводные ремни,
цепи и транспортерные ленты питателей и конвейеров, а также
электродвигатели с пусковой аппаратурой и приборами автомати-
ческого управления.
Все неокрашенные детали механического оборудования покры-
вают нейтральной смазкой, при этом необходимо следить, чтобы
на ленту питателей и конвейеров не попали смазочные материалы
при консервации.
На время нахождения конвейера в консервации ленту осла-
бляют и натяжной груз снимают. Не допускается на ленту кон-
вейера в период консервации класть посторонние предметы, так
как они могут повредить ленту. Картеры редукторов должны
быть залиты маслом до верхней отметки. Отдельные элементы обо-
рудования (приводные и натяжные станции, редукторы, ролико-
опоры, щиты управления и т. п.) покрывают рогожами, толем,
руберойдом или обшивают досками. Лёгкосъемные ролики желоб-
чатых роликоопор снимают с конвейеров, покрывают смазкой и
укладывают в деревянные закрытые ящики, устанавливаемые
вблизи конвейера.
Стальные ленты оставляют па конвейерах и покрывают с обеих
сторон нейтральной смазкой: рекомендуется над лентами устраи-
вать настил из досок, чтобы на ленту не попали тяжелые пред-
меты, которые могут ее повредить.
Из отопительных приборов и водопроводной сети бункерной
тщательно удаляют воду (оставшаяся в трубах вода может разор-
вать трубы в зимний период).
Помещение бункерной установки на время консервации запи-
рают на замок и пломбируют. По окончании консервации соста-
вляют акт, который вместе с описью наличного оборудования
установки и ведомостью сданного на склад имущества передают
на хранение руководителю предприятия, эксплуатирующего бун-
керную установку.
Если при консервации были обнаружены дефекты в узлах
установки, то составляют дефектную ведомость, которую прила-
гают к приемо-сдаточному акту.
Часто периоды консервации совпадают с периодами капитальных
ремонтов оборудования. В таком случае дефектные узлы конвейера
снимают и отправляют на ремонт, а оставшиеся части консерви-
руют.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ
И ВЫБОР ВАРИАНТОВ БУНКЕРНЫХ, СИЛОСНЫХ
И СИЛОСНО-РЕЗЕРВУАРНЫХ СООРУЖЕНИЙ И УСТРОЙСТВ
Выбор вариантов и технико-экономическое обоснование при-
менения бункерных, силосных и силосно-резервуарных сооруже-
ний и устройств, требующих значительных капитальных затрат,
производятся на основе типовой методики определения экономи-
ческой эффективности капитальных вложений, утвержденной Гос-
2Q8
планом СССР, Госстроем СССР и Президиумом Академии наук.
Различают общую (абсолютную) и сравнительную эффективность
капитальных вложений.
Показатели общей экономической эффективности рассчиты-
вают по отрасли, министерствам, хозяйственным объединениям:
КП. о == ДЯ/Кс
где Д/7 — прирост годовой прибыли за планируемый период;
7<с — капитальные вложения в строительство объектов производ-
ственного назначения.
По отдельным предприятиям
Экп.п = (К-С)/А,
где Ц — стоимость планируемой годовой переработки материалов,
проходящих через сооружения (устройства); С — себестоимость
переработки материалов по проекту; К — сметная стоимость про-
ектируемого объекта (капитальные затраты на бункерные, силос-
ные и силосно-резервуарные сооружения, устройства и оборудо-
вание).
При оценке общей экономической эффективности капитальных
вложений анализируют факторы, влияющие на ее изменение (на-
пример, изменение трудоемкости продукции, материалоемкости,
снижение сметной стоимости использования действующих производ-
ственных основных и оборотных фондов и др.).
Показатель использования действующих производственных
фондов определяют по формуле
Э - П
K-f-Ф ’
где П — годовой объем прибыли; К + Ф — среднегодовая стои-
мость производственных основных фондов и нормируемых оборот-
ных средств.
При сопоставлении различных вариантов сооружений и уст-
ройств или модернизации и реконструкции их, хозяйственных
или технических решений, размещения сооружений и их комплек-
сов рассчитывают сравнительную экономическую эффективность
капитальных вложений, показателём которой является минимум
приведенных затрат.
Приведенные затраты по каждому сопоставляемому варианту
представляют собой сумму текущих расходов £Сг и капитальных
вложений JjKi, приведенных к одному году или всему сроку экс-
плуатации сооружений и устройств одинаковой размерности в соот-
ветствии с нормативом эффективности:
= min или^/^ + Tj^Ci = min,
где Ен — нормативный коэффициент эффективности капитальных
вложений; Тл — нормативный срок окупаемости капитальных
вложений (величина, обратная Еа).
14	р. Л. Зенков н др.	209
Нормативный коэффициент эффективности по народному хо-
зяйству в целом установлен на уровне не ниже 0,12, т. е. окупае-
мость капитальных вложений в течение восьми лет. Для стимули-
рования технического прогресса, учета структуры фондов, осо-
бенностей отрасли, неодинаковых уровней заработной платы,
различий уровня цен и других районных различий допускается
отклонение от установленного коэффициента эффективности по
согласованию с Госпланом СССР.
Расходы по эксплуатации 2jCz состоят из расходов на непо-
средственно входящие в себестоимость перегрузочные работы £ С11(-
и косвенно связанные с этими работами, но отражающиеся в дру-
гих звеньях перегрузочно-складского процесса £СК/, т. е. £CZ =
= Z Cnz + 5 СК1-. Расходы, связанные с эксплуатацией, могут
быть определены исходя из годовой себестоимости работы соору-
жений и их оборудования.
Себестоимость годовой работы сооружений и оборудования
2cz = o,oi2XA+ 2з+ 2э+ 2м+ £р0Р,
где 0,01 £/С — амортизационные отчисления*, руб; 5СУ —
единовременные расходы на транспортирование бункеров, сило-
сов с одного перегрузочного пункта на другой и расходы на демон-
таж и монтаж при их перестановке, если используются инвен-
тарные бункера и силосы, руб; 2 3 — расходы по заработной
плате за год, руб; £ Э — расходы на энергию (электроэнергию,
топливо) за год, руб; £ М — расходы на обтирочные и смазочные
материалы за год, руб.; £ РОр — расходы на техническое обслу-
живание и все виды ремонтов, кроме капитального, руб.
Капитальные затраты определяют как сумму расходов
на сооружение и приобретение подъемно-транспортного и другого
относящегося к нему оборудования с учетом Доставки и монтажа;
на устройство автоматического контроля, дистанционного, полу-
автоматического, автоматического или программного управления,
автоматического или телеавтоматического регулирования, если оно
предусмотрено в проекте, а также на теле- и радиоустановки и дру-
гие средства автоматики, связанные с работой устройств; на
путевое развитие, автоподъезды, водопроводную сеть и другие
устройства, специально сооружаемые в связи с работой перегру-
зочного пункта.
Заработную плату обслуживающего установку персонала,
а также рабочих, выполняющих вспомогательные операции, можно
определить по формуле
к
£3=а
1=1
* Нормы амортизационных отчислений по основным фондам народного хо-
зяйства СССР. М.» Госплан СССР 1961.
210
где а — коэффициент общих начислений на зарплату, учйтываЮ-
щий’дополнительные расходы на оплату за работу в праздничные
дни, за замещение рабочих, находящихся в отпусках, и другие
расходы (составляет примерно 1,4); 7\ — время работы каждой
категории обслуживающего персонала; Чг — количество человек
каждой категории, обслуживающих установку; с\ — тарифная
ставка для каждой категории обслуживающего персонала; i —
= 1, 2, 3, ..., k — число категорий обслуживающего персонала.
Расходы на силовую электроэнергию можно найти по формуле
п	п
2 ЭЭ1 = 2
1=1	1=1
где Nt — номинальная мощность электродвигателя каждого агре-
гата механизированной установки, кВт; г|дг — коэффициент ис-
пользования двигателя по мощности и времени при средней его
загрузке; Т( — время работы машины, ч; г]г — коэффициент,
учитывающий потери в электрораспределительной сети данной
установки и аккумуляторах (1,05—1,2); сЭ1- — стоимость 1 кВт ч
силовой электроэнергии, руб.
Расходы на освещение определяют как произведение мощности
светильников, времени их горения и стоимости световой энергии.
Расходы на топливо машин с двигателями внутреннего сгора-
ния находят по формуле
fl	п
= ^2^	l^rl (^111 ^xi) Лдм <1>
где сТ(- — стоимость 1 кг топлива, руб.; kHi, kxi — удельный рас-
ход топлива на 1 л. с. номинальной мощности в час при нормаль-
ной загрузке и при холостой работе; т]дм <> Лдв/ — коэффициент
использования двигателя по мощности и по времени.
Удельный расход жидкого топлива на 1 л. с. в час для двига-
телей внутреннего сгорания в зависимости от мощности составляет:
дизельного 0,18—0,23 кг при нормальной работе и 0,06—0,08 кг —
при холостой; бензина соответственно 0,29—0,34 кг и 0,09—0,12 кг;
керосина 0,32—0,4 кг и 0,13—0,16 кг. Чем меньше мощность дви-
гателя, тем больше удельный расход топлива. Расход жидкого
топлива для всех автомобилей составляет 1,5—2,5 л на 100 км
пробега. При работе автомобилей с прицепами норма на 100 км
пробега для тягача увеличивается из расчета 2,5 л на каждую
тонну массы прицепа.
Расходы на смазочные, обтирочные и йспомогательные мате-
риалы определяют на основе имеющихся норм и расценок, а при
их отсутствии могут быть приняты в зависимости от привода
(электрический или двигатель внутреннего сгорания) соответ-
ственно для самоходных кранов 0,25 и 0,1, для экскаваторов 0,3
и 0,25, для погрузчиков 0,2, для конвейеров 0,2 от расходов
на электроэнергию или топливо.
14*	211
Для автомобильного транспорта потребность в смазочных
материалах рассчитывают исходя из норм расхода масла на каж-
дые 100 л расхода топлива: масла для карбюраторных автомобиль-
ных двигателей 3,5 л, трансмиссионного масла для автомоби-
лей с одной ведущей осью 0,8 л, консистентной смазки 0,6 кг
и масла для дизельных автомобилей 5 л. На большинстве пред-
приятий норма расхода обтирочных материалов на один средне-
списочный автомобиль составляет 2 кг в месяц.
Расходы на техническое обслуживание и текущий ремонт со-
стоят из расходов на заработную плату рабочим, занятым техни-
ческим обслуживанием и ремонтом, и стоимости запасных частей
и материалов. Ремонтируют погрузочно-разгрузочные машины,
агрегаты и устройства в соответствии с принятой системой плано-
во-предупредительного ремонта и действующими ремонтными нор-
мативами.
Принятую нормативную трудоемкость технических обслужи-
вании и текущих ремонтов (в чел.-ч) умножают на часовую ставку
рабочего среднего разряда и получают заработную плату ремонт-
ных рабочих. Следовательно, стоимость технического обслужи-
вания и текущего ремонта ^Рор может быть’ определена по
формуле
р ___ /,	*^т. о^т. о Ч* VT, рПт. р а' । t \
2/ор~/?i 21 Тц.р J 1>Ст-р ''/v22iGp.«*
где Уто и ¥т р — трудоемкость проведения по каждой машине
соответственно одного технического обслуживания и одного те-
кущего ремонта, чел.-ч; m — число погрузочно-разгрузочных
машин; пт о, птр — число приходящихся на межремонтный цикл
соответственно технических обслуживании и текущих ремонтов;
Тц р — межремонтный цикл каждой машины, ч; Тч — длитель-
ность работы машин, ч; ст р — часовая тарифная ставка ремонт-
ного рабочего средневзвешенного разряда с учетом премиальных;
Ср_ м — расходы на ремонтные материалы и запасные части, руб.;
и k2 — коэффициенты, учитывающие начисление косвенных
расходов на заработную плату и стоимость ремонтных материалов
и запасных частей (равны примерно 1,1).
Стоимость ремонтных материалов и запасных частей, требую-
щихся для ремонта 2 Ср. м> ПРИ отсутствии норм можно примерно
определить в процентном отношении от заработной платы ремонт-
ных рабочих с учетом премиальных (обычно 150—200%). Мень-
ший процент принимается при изготовлении запасных частей на
специальных заводах.
Амортизационные отчислейия, предназначенные для восста-
новления первоначальной стоимости, подлежат взносу в учре-
ждения Госбанка СССР. Себестоимость переработки 1 т груза
212
определяют делением расходов на количество подлежащего
переработке груза 2
Если по сравниваемым вариантам капитальные вложения осу-
ществляются в разные сроки, а текущие затраты изменяются во
времени, то варианты следует сравнивать приведением затрат бо-
лее поздних лет к текущему моменту, умножая на коэффициент
приведения, определяемый по формуле
k =	1
пр (Н-£н)г
где Т — период времени приведения в годах.
При сравнении двух вариантов одноэтапных капитальных
вложений и постоянных (не меняющихся во времени) эксплуата-
ционных расходов может оказаться, что показатели по капитало-
вложениям рассматриваемого варианта меньше другого (базового)
и расходы по эксплуатации этого варианта меньше другого то
ясно, что выгоднее первый вариант. Если оказывается, что 2 X) >
> 2-Кц, а 2	< 2 Си, тогда определяют срок окупаемости до-
полнительных капитальных вложений для более капиталоемкого
варианта:
Т - S Kl~
где Тп — нормативный срок, число лет окупаемости дополнитель-
ных капитальных вложений.
Следовательно:
Е _
2^- 2*и '
Экономический эффект, получаемый народным хозяйством от
внедрения новой установки, может служить показателем коли-
чественной оценки технического уровня. Чем выше экономический
эффект от внедрения новой или модернизированной техники, тем
выше ее технический уровень. Сравнивая принимаемые решения,
можно определить разность приведенных затрат.
Если новый вариант и сравниваемый прежний вариант или
базовый имеют одинаковые неизменные качественные показа-
тели, тогда экономический эффект от нового варианта может быть
определен как разность приведенных расходов по этим вариантам.
Если же при новом варианте количество продукции будет пре-
вышать ранее выпускаемую при прежнем (или базовом), то тогда
необходимо учитывать приведенные затраты на производство
213
дополнительной продукции при определении экономического
эффекта по формуле
2 сэ = (S с, + ен 2 к,)+(2 сд+£н Е кд) - (Е сп+S /<п),
где 5 Сд 4- Ен 2 Кд — приведение затраты на производство объ-
ема дополнительной продукции.
При повышении качественных показателей нового варианта
(роста производительности, изменения срока службы и др.) при
определении приведенных расходов дополнительные расходы учи-
тывают введением в базовый вариант коэффициентов, учитываю-
щих эти изменения,
2 Ci + Е„ 2 Ki = (ЕСб + Ея Е Кб) Мел.
где k„ = 77эИ//7э б — коэффициент, учитывающий рост произво-
дительности по сравнению с базовым вариантом; kc„ =	+
4- Е„)/(ВЦ 4- Е„) — коэффициент, учитывающий изменения срока
службы нового варианта по сравнению с базовым.
Оценка степени экономической эффективности новой техники
определяется отношением приведенных затрат на рубль продук-
ции
„   2 Су+е„ 2 Ку
сст	ц
где 2 Су 4- Еа 2 Ку — приведенные расходы, приходящиеся на
единицу продукции; Ц — цена производственной продукции.
Внедрение нового технического решения определяется усло-
вием, что издержки по новому варианту будут ниже, чем при срав-
ниваемом (базовом) варианте.
Технический прогресс требует беспрерывного совершенствова-
ния средств механизации, улучшения их- технических и эксплуата-
ционных показателей. Однако границей экономической целесо-
образности проведения тех или других мероприятий является
равенство приведенных годовых затрат по новой или модернизи-
рованной технике и базовой (существующей) при нормативном
коэффициенте окупаемости капитальных затрат.
Если равенство затрат наступит в интервале времени, мень-
шем нормативного, то проект (решение) можно принять к реали-
зации. При интервале, равном сроку окупаемости, решение мо-
жет быть принято только при улучшении других натуральных
показателей, а при интервале, большем срока окупаемости, новое
решение приводит к убыткам и может быть принято к реализации
только в том случае, если оно определяет технический прогресс
в данной области и в последующем будет эффективно.
Оценивая экономические показатели новой техники, особенно
в первые годы освоения, следует учитывать возможность их
резкого изменения. По данным Всесоюзного института сельско-
214
хозяйственного машиностроения (ВИСХОМ), коэффициент изме-
нения затрат на производство сельскохозяйственных машин
в зависимости от года освоения при неизменном выпуске (за еди-
ницу принят первый год), изменялся со второго года освоения до
седьмого с 0,80 до 0,62, а коэффициент затрат на производство
этих машин в зависимости от масштаба производства за тот же
срок составил от 1,394 до 0,608 при производстве в первом году
1 тыс. шт., в пятом году — 10 тыс. шт. и седьмом 50 тыс. шт.
Например, если во втором году освоения собственные затраты
на 1 машину при выпуске 5 тыс. машин составили 3800 р., то на
пятом году при выпуске 25 тыс. машин себестоимость составила
2100 р.
Чем меньше срок окупаемости, тем выше экономическая эффек-
тивность новой техники и ее технический уровень.
При сопоставлении приведенных расходов сравниваемых ва-
риантов необходимо учитывать снижение стоимости воспроизвод-
ства старой установки или машины, потому что к моменту освое-
ния серийного производства новой техники старая проработала
некоторое количество лет, и за это время имелся рост общего тех-
нического уровня, появились более производительные, надежные
и экономичные конструкции. Стоимость воспроизводства уста-
новки 2 Кт через Т лет после внедрения определяется из выраже-
ния
1Ж = *Пр1Х
где £ Д' — стоимость воспроизводства установки в момент вне-
дрения, руб.; &пр — коэффициент приведения разновременных
затрат.
Чем больше интервал между внедрением существующей уста-
новки, машины, тем меньше величина коэффициента приведения
fenp и тем больше потребуется времени для того, чтобы суммарные
затраты по новой установке оказались ниже, чем у существую-
щих.
Предельное допустимое значение интервала внедрения опре-
деляется при периоде окупаемости, равном нормативному. При
дальнейшем повышении интервала внедрения новая установка
станет менее эффективной, чем существующие. Величина предель-
ного интервала внедрения меняется в зависимости от технических
и эксплуатационных показателей. Чем меньше первоначальная
стоимость новой установки, чем выше ее производительность и
ниже эксплуатационные расходы, связанные с ее работой, и чем
лучше остальные качественные показатели, тем больше может быть
предельный интервал внедрения.
Особое внимание следует уделять таким показателям как уро-
вень комплексной механизации, производительность труда, уско-
рение перегрузочного процесса, сохранность груза, улучшение
охраны труда (снижение шума, степени вибрации, санитарии,
гигиены и^др.). ]
215
Уровень комплексной механизации определяют по формуле
*км = -^^-100°/о.
где J QKM — годовой объем работ, выполненный комплексно-ме-
ханизированным способом, 2 Qr — общий объем работ.
Рост уровня производительности труда при выработке на одного
рабочего в каждом сравниваемом варианте и qu) определяют
по формуле
утр- ‘У 100%.
Эффективность от ускорения перегрузочного процесса в вагоно-
часах (автомобиле-, судо-часах)
где qBt а. с — норма загрузки вагона (автомобиля, судна) грузом, т;
Т,. Тц — время простоя вагонов (автомобилей, судов) под гру-
зовыми операциями, ч.
Зная оборот вагона (автомобиля, судна) Тоб, можно определить
количество груза, которое будет дополнительно перевезено тем же
подвижным составом за счет меньших его простоев под грузовыми
операциями
__ Г., а. с^в. а. с
доп — 24Гоб
Приложение
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НАСЫПНЫХ ГРУЗОВ
Насыпной груз	Коэффициент внутреннего трения	4 Материал		Коэффициент внешнего трения		Коэффи- циент динами- ческого уплот- нения	Началь- ное сопро- тивление сдвигу, Па
Апатит порош- кообразный Гипс Глина Глинозем по- рошкообраз- ный Горчица Гравий Гречиха Земля грунто- вая Земля формо- вочная Зерно сухое Зола Известняк	0,60—0,65 0,58—0,82 0,84—1,00 0,54-0,56 0,47—0,49 0,49—1,00 0,70 0,55—1,00 0,58—0,73 х- 0,84—1,20 0,57—1,26		Сталь Дерево Резина Бельтинг Бетон ' Сталь Резина [ Бетон Сталь Сталь Дерево Резина Бельтинг Бетон Сталь ( Сталь Дерево [ Резина Сталь [ Сталь Резина Сталь Сталь Дерево Бельтинг Бетон Сталь Дерево Резина Бельтинг	0,58 0,60 0,63 0,65 0,55 0,61—0,78 ] 0,70—0,82 0,45-0,55 J 0,75—1,00 0,42—0,54 ’ 0,45-0,53 0,46—0,48 0,48—0,54 0,50 0,58—1,00 0,30—0,52 I 0,37—0,56 1 0,4—0,59 j 0,75—1,00 0,46—0,71 1 0,46—0,61 j ^40,58 0,60—0,85 ' 1,00 1,00 0,84-1,00 j 0,56—1,00 0,70 0,66 0,66'		1,2 1,14— 1,52 1,13- 1,20 1,15 1,13— 1,34 1,05— 1,08 1,09— 1,18	50 10—80 300 До 100
217
Продолжение прилож.
Насыпной груз	Коэффициент внутреннего трения	Материал	Коэффициент внешнего трения	Коэффи- циент динами- ческого уплот- нения	Началь- ное сопро- тивление сдвигу, Па
Известь гаше- ная Известь шла- мовая Камень Карбид каль- ция Клинкер Кокс Криолит Крупа манная Мел Мука Нефелитовый концентрат Опилки дре- весные Отруби Песок Подсолнух Просо	0,75 0,75 0,55—0,66 0,52—1,19 0,52—1,12 0,58—0,70 0,81 0,57—1,16 0,6—0,85 0,60—1,50 1,44—1,60 0,57—0,84 0,65—1,00 0,41—0,43	Сталь Бетон Сталь ( Сталь \ Бетон / Сталь [ Бетон г Сталь 1 Дерево 1 Бетон Сталь Дерево Резина Бельтинг Сталь ( Сталь J Резина 1 Бельтинг 1 Бетон Сталь Дерево Резина Бельтинг Бетон . Г Сталь | Резина 1 Бельтинг / Сталь t Резина Сталь Резина Бельтинг Бетон ( Сталь t Резина | Сталь | Дерево ( Резина	0,35 0,55 0,6 • 0,58—0,84 0,84 0,3—0,55 0,50 0,47—0,53 0,83—1,00 0,84—1,00. 0,55—0,95 0,59—0,68 0,60—0,65 ' 0,70—0,75 0,65 0,49—0,65 ] 0,85—0,95 0,57—0,85 0,6 J 0,3—0,68 0,58—0,60 0,60—0,62 ‘ 0,60—0,70 0,50 0,39—0,83 ) 0,51—0,65 } 0,70—1,10 J 1,2-1,6 \ 1,20	/ 0,32—0,80 0,46—0,56 0,47—0,80 ’ 0,58—0,84 0,49 I 0,60 J 0,31	) 0,3-0,35 } 0,36—0,4 j	1,17— 1,23 1,08- 1,13 1,12— 1,19 1,29— 1,40 1,30 1,16- 1,29 1,1—1,15 1,08	60-150 50 100—200 30—360 30
218
Продолжение прилож.
Насыпной груз	Коэффициент внутреннего трения	Материал	Коэффициент внешнего трения	Коэффи- циент динами- ческого уплот- нения	Началь- ное сопро- тивление сдвигу, Па
Пыль угольная			Сталь	0,32—0,77	—	—
		Бетон	0,64—0,73	—	—
Рис	0,84	—	—	——	—
		Г Сталь	0,32-0,58 )		
Рожь	0,47—0,78	< Дерево	0,37—0,78 1	1,05—	—
		( Резина	0,45	)	1,13	
Руда	0,67—0,86	Сталь	0,57—0,84	—	—
Сахар	1,19	Сталь	0,85—1,00	—	—
		[ Сталь	0,32-0,54	—	—
Свекловица	—	/ Дерево	0,36—0,47	—	—
		4 Резина	0,44-0,54	—	—
Свекловичное	0,78		— -	-—	—
семя					
Селитра	0,78—0,84	—	—	—	—
Семя конопля-	0,6—0,78	( Сталь	0,25—0,45	--	—
ное		( Дерево	0,31-0,48	—	—
		Сталь	0,34—0,35	——	—
Семя льняное	0,46—0,66	Дерево	0,31-0,66	—	—
		Резина	0,40-0,45				——
		Бетон	0,41	—	—
Семя подсол-		( Сталь	0,32—0,49	—	—
нечное		( Дерево	0,36-0,58	—	—
Семя клеще-		( Сталь	0,29—0,38	—	—
видное		\ Дерево	0,36	—	—
Семя сурепное	0,42	Дерево	0,36	—	—
Снег сухой	0,12—0,34	—	—	—	—
Снег влажный	0,42	—	—	—	—
Снег мокрый	0,45	—	—	—	—
		Сталь	0,30—0,70		
Сода кальцини-		Дерево	0,48		
рованная	0,71—1,02	Резина	0,44—0,68	1,08—	По 100
		Бельтинг	0,67	1,17	ж W
		Бетон	0,5		
Солод	0,41—1,2	Сталь	0,49-1,2	—	—
Соль поварен-		j Резина’s	0,63 Т7)	1,11—	
ная	0,57—1,2	| Бельтинг	0,49	/	1,14	
		Сталь	0,51—0,69		
Спек дробле-	0,93—1,14	Дерево Резина	0,6—0,74 0,58—0,79	1,07— 1,2	До 70
ныи		Бельтинг	0,50—0,60	-	
219
Продолжение прилож.
Насыпной груз	Коэффициент внутреннего трения	Материал		Коэффициент внешнего трения		Коэффи- циент динами- ческого уплотне- ния	Началь- ное сопроти- вление сдвигу, Па
Сульфат аммо- ния	0,84	—		—		—	—
Торф	0,62—1,19		 Сталь Дерево Бетон	0,45—0,75 0,35—0,80 0,27—0,80		—	—
Уголь камен- ный	0,51—1,00		Сталь Дерево Резина Бельтинг Бетон	0,29-0,84 0,84—1,00 0,55—0,70 0,7—0,76 0,5-0,9		1,20— 1,21	До 100
Фосфорит по- рошкообраз- ный	—		f Сталь [ Бетон	0,3	] 0,5	J		1,21	—
Фтористый алюминий	0,51—0,73		Сталь Дерево Резина . Бельтинг	0,58—0,6 0,52—0,55 0,53-0,61 0,64—0,73 ,		1,14—1,5	50—170
Цемент	0,5-0,84		Сталь Дерево Резина Бельтинг , Бетон	0,3-0,65 0,3-0,4 0,64 0,7-0,74 0,58 J		1,15— 1,19	До 150
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.	Алферов К. В. Бункеры, затворы и питатели. М.—Л., Машгиз, 1946,
178 с.
2.	Алферов К. В., Зенков Р. Л. Бункерные установки. М., Машгиз, 1955,
308 с.
3.	Беляков А. С., Белякова Т. Д. Автоматический весовой дозатор.— «Меха-
низация и автоматизация производства», 1974, № 9.
4.	Видинеев Ю. Д. Автоматическое непрерывное дозирование материалов.
М.—Л., «Энергия», 1965, ПО с.
5.	Гриневич Г. П., Гельман А. С., Гриневич Г. Г. Комплексная механизация
погрузочно-разгрузочных и транспортных операций в строительстве. М., «Строй-
издат», 1970, 331 с.
6.	Жученко В. А., Иванников В. В., Курдяшов С. П. Безвакуумиое струйное
гидротранспортпое устройство. М., Сборник ЦНИИТЭСтром, № 1, 1970.
7.	Зенков Р. Л. Механика насыпных грузов. М., «Машиностроение», 1964,
251 с.
8.	Карпин Е. Б. Расчет и конструирование весоизмерительных механизмов и
дозаторов. М., Машгиз, 1963, 524 с.
9.	Квапил Р. Движение сыпучих материалов в бункерах. Пер.] с немец-
кого, М., 1961.
10.	Клейн Г. К. Строительная механика сыпучих сред. М., Госстрой изд ат,
1966, 252 с.
11.	Латышев Б. В. Практические методы расчета железобетонных силосных
корпусов. Л., Стройиздат, 1973, 112 с.
12.	Новиков А. Н. Методы борьбы со сводообразованием сыпучих материалов
в емкостях. Сборник НИИинформстройдоркоммунмаш. М., 1966, 68 с.
13.	Орлов С. П. Дозирующие устройства. М., «Машиностроение», 1966, 288 с.
14.	Jenike A. W, Johanson J. R. Fliessgerechte siloformen fur Schtittguter,
Aufbereit-Techn., 1971, N 6.
15.	Jenike A. W. Storage and flow of solids. Bullet in of the University of
Utan, vol. 53, November, 1964, N 26.
16.	Jenike A. W. Why tins don’ts flow «Mechanical Engineering», 1964, May,
p. 40—43
17.	DIN 1055 Blatt, Lasten in Silozellen, Ausgabe Nor. 1964.
18.	Kvapil R., Taubmann H. J. Flow and extraction ofsolids from bins, Paper.
Amer. Soc. Meeh. Eng. 1968
19.	Metcalf J. R. The effect of wall yield on str ass in bunker, Ind. J. Rock Meeh,
and Mining Sei, 1971, N 3.
20.	Konsseau A. Dosage des granulats et des Laboratores Patiers, Paris. 1964,
N 10.
21.	Theimer O. F. Ober hyperbolische Siloausbaiite Aufbereit—Techn., 1971,
N 6.
22.	Theimer О. P. Bursten von Stahlsilos bel Tifen temperatur, Bauingenieur,
1967, N 3.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие........................................................... 4
Глава I. Основные положения механики насыпных грузов................. 5
Свойства насыпных грузов ...................................... 5
Классификация насыпных грузов ................................. 13
Слеживаемость, смерзаемость и сводообразование................. 14
Истечение сыпучих материалов из емкостей...................... 16
Глава II. Типы бункерных устройств. Расчет давления на стенки и дно.
Геометрия бункеров ........................................... 21
Классификация и описание бункерных устройств................... 21
Материалы для изготовления бункеров ........................... 29
Давление насыпных грузов на стенки бункеров.................... 30
Давление насыпных грузов на дно бункеров...................... 34
Геометрия бункеров ............................................ 35
Расчет размеров выпускных отверстий............................ 49
Глава III. Расчет бункеров .......................................... 51
Расчет йа прочность ......................................... 51
Расчет на прочность прямоугольных бункеров................... 54
Расчет пропускной способности бункеров........................ 63
Силосы и их расчет ......................................... .64
Глава IV. Побудители сыпучих материалов в бункерах................. 81
Классификация стабилизаторов и побудителей.................... 81
Механические побудители....................................... 85
Вибрационные побудители . ... ~............................... 89
Аэрационные побудители ...................................... 93
Г л а в а V. Питатели сыпучих материалов ......................... 98
Классификация питателей...................................... 98
Обеспечение требуемой точности подачи сыпучих материалов ...	99
Питатели с вращающимся рабочим органом........................ 103
Питатели с тяговым рабочим органом............................ 107
Питатели с колебательным рабочим органом...................... 111
Пневматические питатели....................................... 117
Расчет питателей.............................................. 120
Питатели, работающие под давлением............................ 137
Г л а в а VI. Комплексные бункерные и силосные установки......... 142
Бункерные установки........................................... 142
Силосные установки ..........................................   154
222
Глава VII. Автоматизация бункерных и силосных установок . . . .	171
Общие сведения и принципы автоматизации...................... 171
Автоматизация заполнения и опорожнения бункеров и силосов 174
Автоматизация взвешивания и определения объема сыпучих мате-
риалов, подаваемых из бункеров и силосов..................... 191
Автоматизация устройств для восстановления сыпучести и борьбы
со сводообразованием сыпучих материалов в бункерах и силосах 197
Глава VIII. Техническая эксплуатация бункерных устройств и их
эффективность.........................................   205
Порядок приема в эксплуатацию бункерных устройств и охрана труда 205
Определение экономической эффективности и выбор вариантов
бункерных, силосных и силосно-резервуарных сооружений и уст-
ройств ................................................. 208
Приложение................................................... 217
Список литературы............................................ 221
ДК 621.86.067
Рецензент А. Н. Колобов
Зенков Р. Л., Гриневич Г. П., Исаев В. С. Бункерные
устройства, М., «Машиностроение», 1977.
В книге описаны конструкция и расчет наиболее
механизированных и автоматизированных хранилищ
большой емкости (силосов) и бункерных устройств,
питателей и погрузочно-разгрузочных механизмов с уче-
том механических свойств сыпучих материалов. При-
ведены технические характеристики и принципиальные
схемы указанного оборудования.
Книга предназначена для инженерно-технических
работников конструкторских бюро и заводов строи-
тельного машиностроения, а также для специалистов
строительной индустрии..
Табл. 8, ил. 109 список лит. 22 назв.
30207-221
038(01)-77
-221-77
© Издательство «Машиностроение», 1977 г.
ИБ № 1030
Ростислав Леонидович Зенков, Георгий Петрович Гриневич,
Виктор Семенович Исаев
БУНКЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА
Редактор Л. В. Мясникова
Технический редактор Н. Ф. Демкина Корректор Ж. Л. Суходолова
Переплет-художника Е. И. Волкова
Сдано в набор 11/1 1976 г. Подписано в печать 18/Ш 1977 г. Т-02360
Формат бОхЭО1/!» Бумага типографская № 3 Усл. печ. л. 14
Уч.-изд. л. 14,75 Тираж 7800 экз. Заказ 1489 Цена 89 коп.
Издательство «Машиностроение», 107885, Москва, Б-78, 1-й Басманный пер.
Ленинградская типография № 6 Союзполиграфпрома
при Государственном комитете Совета Министров СССР
по делам издательств, полиграфии и книжной торговли
193144, Ленинград, С-144, ул. Моисеенко, 10