【文章內(nèi)容簡介】 =?3＋ (?1－ ?3)． cos2? =?1（ 1 22?cos ? ）＋ ?3（ 1 22?cos ? ） ?=（ ?1－ ?3）． sin?． cos? 莫爾圓的圖解法：已知最大主應(yīng)力 ?1 和最小主應(yīng)力 ?3，最小主應(yīng)力面 X 軸的夾角為 ?時，可由作圖求得任意方向面 A— B上所作用的應(yīng)力。在圖 57（ b）中，由已知的 ?3，即 c 點(diǎn)，作與 ?軸成 ?角的直線和莫爾圓相交，交叉點(diǎn)為 P（極點(diǎn)）。由 P點(diǎn)作 A— B 的平行線和莫爾圓相交于 Q， Q 點(diǎn)的坐標(biāo)即為作用于 A— B 的應(yīng)力 ?，?。為什么可以這樣繪圖呢？其理由是： ?QPC 和 ?QFC 分別為弧 QC 的圓周角和中 機(jī)械交通學(xué)院“卓越工程師”班畢業(yè)論文 14 心角， 2?QPC=?QFC。而且， ?QPC=?BAO=（ ?/2） － ?， ?QFC=?－ 2?，因此，?QFD=?－ ?QFC=2?。在上述求極點(diǎn) P 時，如通過 D 點(diǎn)作最大主應(yīng)力面的平行線亦得到相同的結(jié)果。 4 糧倉流動因數(shù) 料斗形狀，倉壁摩擦系數(shù)等因素決定著料倉的流動性質(zhì)， Jenike 以料斗流動因數(shù) ff 來表示，并定義為料斗內(nèi)粉體固結(jié)主應(yīng)力 與作用于料拱腳的最大主應(yīng)力 之比， 作用于料拱腳的最大主應(yīng)力 可由下式確定 式中 — 容積密度 B— 卸料口寬度 H（ ） — 料斗半頂角 的函數(shù)， 如 圖所示 也可由下式近似計算： H（） =（ 1+m） 式中 m— 料斗形狀系數(shù)，軸線對稱的圓錐料斗， m=1。 平面對稱的楔形料斗， m=0 機(jī)械交通學(xué)院“卓越工程師”班畢業(yè)論文 15 已經(jīng)證明穩(wěn)定料拱的料腳上作用著主應(yīng)力 ，它與料拱的跨距 B 成正比，其變化如圖所示。對于一定形狀的料倉，因 及 均同料斗直徑呈線性關(guān)系，根據(jù)應(yīng)力分布的理論分析，可得 流動函數(shù)（ FF）和流動因素（ ff） 可以畫在一起，如圖 514 所示，位于 FF 線之上的 ff 那部分（ FFff），處于料拱上的應(yīng)力超過顆粒強(qiáng)度則發(fā)生流 動。位于 FF線下面的 ff線那部分，應(yīng)力不足引起破壞，將發(fā)生結(jié)拱。兩條線的交叉點(diǎn)代表了臨界值，在此交叉點(diǎn)以上可以滿足整體流動條件。 機(jī)械交通學(xué)院“卓越工程師”班畢業(yè)論文 16 第二章 糧倉計算 1 糧倉的容積及貯存 按形狀分類，料倉分圓柱形和棱柱形兩大類。實(shí)際貯存物料時，因?yàn)槲锪线M(jìn)入料倉的進(jìn)料點(diǎn)總是固定的，料堆上必然要形成一個圓錐形，因此，物料不能占滿整個容積，產(chǎn)生容積損失。如圖 515 所示，料倉的實(shí)際容積（ V， ）為料倉的幾何容積（ V）扣除損失容積（ VL）后的容積，即 V， =V－ VL 料倉的容積損失 圓筒形料倉的 VL按下式確定： VL= 43023 3 1R F x F F x dxc os . ( ) c os .? ????????????? 式中損失系數(shù) f l為積分項(xiàng)， F=（ 1－ aR ） 2 棱柱形料倉如圖所示，可看作通過堆積中心鉛垂地分為四部分，四個棱柱之角各有堆積中心，按下式計算 VL。 設(shè)長邊為 L，短邊為 b，令 ?=b/L，則 機(jī)械交通學(xué)院“卓越工程師”班畢業(yè)論文 17 根據(jù) b/L 值可計算 fL值，見圖 圓筒形料倉（如圖），其幾何容積 V 為圓柱體的容積與平截圓錐體的容積之和，可按下式計算： V= ?4 D2h1＋ ?12 h(D2＋ Dd＋ d2) 棱柱形料倉（如圖），其幾何容積為正平行六面體的容積與平截四棱錐體的容積之和，可按下式求出： V=abh1＋ h6 (2a1b1＋ ab1＋ 2ab) 機(jī)械交通學(xué)院“卓越工程師”班畢業(yè)論文 18 料倉的有效容積和幾何容積兩者的比值稱為有效系數(shù)（或稱充填系數(shù)） ?0=VV? 式中 ?0－料倉的有效系數(shù)， ?0=~ 之間。 料倉的有效容積 ?0 隨物料的自然休止角的大小和裝料情況不同 而有差別。對于同一物料兩點(diǎn)裝料時的裝料量比一點(diǎn)裝入時多，通常裝料有一點(diǎn)，兩點(diǎn)和四點(diǎn)。 料倉的貯存量可按下式計算： Q0=V， ? 或 Q0=V?0? 式中 Q0－料倉的貯存量，噸； ?－物料容重，噸 /米 3 4 卸糧口 料倉卸料口的形狀，大小及位置直接影響到料倉的操作。對于棱形料倉來說，卸料口有圓錐截面的，矩形截面的及正方形截面的。卸料口所在的位置如圖所示。 料倉卸料口最佳尺寸用實(shí)驗(yàn)方法確定， 影響卸料口尺寸的主要因素有三個：第一是物料的流動性質(zhì)；第二是物料的粒度和均勻性系數(shù)；第三是要求的卸料速度。 根據(jù)詹尼克理論，整體流料倉的卸料口尺寸取決于粉體的流動函數(shù)和料倉的流動因素的比值，即整體流料倉的條件為： FF ff fC?1 顯然，結(jié)拱的臨界條件為： FF=ff 如以 fCCrit 表示結(jié)拱時的開放屈服強(qiáng)度，則可寫成： ?1 =fccrit 機(jī)械交通學(xué)院“卓越工程師”班畢業(yè)論文 19 用詹尼克方法確定料倉卸料口尺寸的方法原則上適用于細(xì)粒物料（粒徑小于 毫米），因 為粗顆粒物料不存在屈服強(qiáng)度。 料倉的卸料口尺寸 ，其一邊長度（或直徑）所允許的也可按下式進(jìn)行計算： A=k(D＋ 80)tg?r 式中 A－方形卸料口的一邊（或圓形卸料口的直徑），毫米； k－實(shí)驗(yàn)系數(shù)，篩分過的物料 k=,未篩分過的物料 k=。 D－物料的最大粒度，毫米； ?r－物料的自然休止角。 此式適用 于物料的自然休止角 ?r=30。 ~50。 ，物料的最大粒度 D?300 毫米。由上式計算的卸料口尺寸還必須根據(jù)其卸料能力加以驗(yàn)算，卸料能力可由下式計算： Q=3600Fv 式中 Q－卸料口的卸料能力，米 3/小時； F－出料口面積，米 2； v－物料通過卸料口的卸出速度，一般 ~2 米 /秒，對于難于松散物料取小值，結(jié)于容易松散物料取大值。 第三章 糧倉的助流 在料倉的操作過程中，常在料倉卸料時出現(xiàn)結(jié)拱和中心穿孔等現(xiàn)象，引起料流的不正常。為了使料倉的料流正常，除作正確的整體流料倉設(shè)計外，還采取一些助流措施（特別是對于空間障礙難于采用理想結(jié)構(gòu)的料倉和難于流動的物料）來改善料倉中物料的流動狀況。 1 糧倉的結(jié)拱 物料顆粒堵塞出料口，以致不能卸料的現(xiàn)象， 稱為結(jié)拱。它是料倉，特別是粉狀機(jī)械交通學(xué)院“卓越工程師”班畢業(yè)論文 20 物料料倉，最難解決的問題。結(jié)拱現(xiàn)象的情況錯綜復(fù)雜，常見的結(jié)拱形式如圖所示 第一種（圖 a）是在出料口附近的顆?；ハ嘀?，形成所謂拱架狀態(tài)。這種形式在出料口較小而顆粒較大的情況下最為常見。一般只要加大出料口，或在沖擊，振動作用下即可破拱。 第二種（圖 b）是物料集存在料倉的錐部，使物料不能下落。這種形式在粉狀物料中最為常見。它與物料的物理性質(zhì)和力學(xué)條件有關(guān)，是最難解決的結(jié)拱現(xiàn)象，其原因尚侍研究。 第三種（圖 c）是物料在出料口上部近于垂直下落，形成空穴狀。它常見于顆粒間有粘 附性的細(xì)粉。輕者可用振動和吹入空氣的方法破拱，嚴(yán)重時則需要用機(jī)械破拱。 第四種（圖 d）是物料附著于料倉的錐部表面，形成研缽狀。這種現(xiàn)象常見于壁面的傾角過小和對壁面有附著性和粘性的粉狀物料。輕者可用振動或吹入空氣破拱，嚴(yán)重時只能用機(jī)械鏟除。 結(jié)拱現(xiàn)象除了與物料的性質(zhì)，特別是粒度、顆粒形狀、比密度、體積密度、壁面傾角、光潔度以及出料口的大小等到因素有關(guān)。結(jié)拱的原因大致可分為顆粒之間或顆粒與料倉壁面之間的摩擦及粘力，以及物料顆粒間的粘結(jié)力。 2 助流措施 為了防止結(jié)拱，改善料倉中物料的流動狀態(tài)，可采取改變料倉結(jié)構(gòu)， 安裝改流體，振動，充氣流態(tài)化以及機(jī)械攪拌等措施進(jìn)行助流。 機(jī)械交通學(xué)院“卓越工程師”班畢業(yè)論文 21 糧倉結(jié)構(gòu) 除了可以采用加大出料口，加大料倉壁面傾角以及壁面光滑程度外，還可將料倉制成如圖所示的各種形式，以達(dá)到助流的目的。 改流體 對于料流不正常的料倉可以在料倉中插入一個圓錐狀或角錐狀的改流體來改善整個料倉中的流動類型。插入改流體后，改流體與料倉壁形成環(huán)形出料口，這近似于是無窮多個極短的楔端敞開的楔形料斗的組合體。 在有改流體的料倉內(nèi)的料流形態(tài)，將由漏斗狀改變?yōu)檠乇诿娴恼w流狀。這種料流形態(tài)的變化只可能發(fā)生在作用范圍之內(nèi)，該范圍為圖 的 ABC 區(qū)域。 C 點(diǎn)的位置由 AB 線與 AC 線之間的夾角來確定。 C 點(diǎn)處的流動是沿著料斗壁發(fā)生的，假設(shè)流動通道對稱，該夾角將作為總夾角 ?=?1+?2 的函數(shù)，并與物料的內(nèi)摩擦角 ?有關(guān)，如圖所示。 改流體的形態(tài)大多數(shù)為圓錐狀或角錐狀（應(yīng)與料斗的形狀相同），其它還有圓板狀或圓柱狀。圓錐狀的改流體的半頂角大致上為 30。 。 改流體的高低位置取決于臨界比 W/R，如圖 所示。該圖系由楔形料斗算得，表示了 W/R值與內(nèi)摩擦角 ?，壁面摩擦角 ?， 和料斗半頂角 ?1有關(guān)。 對于流動性差的物料，很可能在改流體的下方發(fā)生滯流現(xiàn)象，還必須再設(shè) 置一個較小的改流體，如圖所示，兩個以上的改流體的排列位置，應(yīng)以臨界角 ?決定的 CD 線為準(zhǔn)。 機(jī)械交通學(xué)院“卓越工程師”班畢業(yè)論文 22 3 振動助流 粉體在振動的情況下，可使其壁面摩擦系數(shù)降低，也可使其內(nèi)部摩擦阻力減小，因而采用振動的方式可以達(dá)到對料倉助流的目的。振動裝置可用來助流的振動方式有倉壁振動和料斗振動兩種。 倉壁振動 用振動器對倉壁進(jìn)行振動的方法，對防止粘附性或粘結(jié)性小的物料的助流較有 機(jī)械交通學(xué)院“卓越工程師”班畢業(yè)論文 23 效。振動器的安裝部位必須選擇在壁面的波腹處（圖）較更為有效。但如果安裝不當(dāng)，反而會助長結(jié)拱。采用的振動器要求產(chǎn)生來回振動，如電磁振動器 ，回轉(zhuǎn)偏心振動器。 采用料斗振動的方法可使多種流動性不好的干燥和半干松散物料順利卸料。振動料斗應(yīng)與貯存料倉及其支承結(jié)構(gòu)隔開。具體作法是在振動料斗（ D）和貯存料倉的固定部分（ B）之間設(shè)置一個柔性連結(jié)部分（ C），圖 533 所示。由于料斗的振動，料倉中的流動范圍顯著增大（ A），其直徑等于振動料斗的入口。圖 533 所示振動料斗有兩個主要組成部分：一個漏斗狀小卸料口（ E）（它從料倉活化部分向外卸料）和一個擋板（ F）（它承受貯存物料的壓力荷截并把振動直接傳遞給在它上面的物料）。采用料斗振動可使貯存的物料按“ 先進(jìn)先出”的整體流方式進(jìn)行卸料。 4 機(jī)械攪拌助流 機(jī)械攪拌的方法適合于雖經(jīng)振動而不下落的附著性強(qiáng)的粘性粉料，如圖所示 。 機(jī)械交通學(xué)院“卓越工程師”班畢業(yè)論文 24 第四章 糧倉結(jié)構(gòu)圖及靜力分析 機(jī)械交通學(xué)院“卓越工程師”班畢業(yè)論文 25 結(jié)構(gòu)接觸靜力學(xué)分析圖 倉箱受力分析圖 機(jī)械交通學(xué)院“卓越工程師”班畢業(yè)論文 26 倉體網(wǎng)格劃分圖 機(jī)械交通學(xué)院“卓越工程師”班畢業(yè)論文 27 致謝 畢業(yè)設(shè)計是對我們知識運(yùn)用能力的一次全面的考核，也是對我們進(jìn)行科學(xué)研究基本功的訓(xùn)練，培養(yǎng)我們綜合運(yùn)用所學(xué)知識獨(dú)立地分析問題和解決問題的能力，為以后撰寫專業(yè)學(xué)術(shù)論文和工作打下良好的基礎(chǔ)。本次設(shè)計能夠順利完成，首先我要感謝我的母校，是她為我們 提供了學(xué)習(xí)知識的土壤，使我們在這里茁壯成長；其次我要感謝機(jī)械交通學(xué)院的老師們，他們不僅教會我們專業(yè)方面的知識，而且教會我們做人做事的道理；尤其要感謝在本次設(shè)計中給與我大力支持和幫助的史增錄老師，每有問題，老師總是耐心的解答，使我能夠充滿熱情的投入到畢業(yè)設(shè)計中去；還要感謝我的同學(xué)們，他們熱心的幫助，使我感到了來自兄弟姐妹的情誼；最后還要感謝相關(guān)資料的編著者和給予我們支持的社會各界人士，感謝您們?yōu)槲覀兲峁┮粋€良好的環(huán)境，使本次設(shè)計圓滿完成。 機(jī)械交通學(xué)院“卓越工程師”班畢業(yè)論文 28 參考文獻(xiàn) [1] 中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科