【文章內(nèi)容簡介】 0 3m ，即一個倉的容積為 20 3m 。 圓筒形料倉的直徑可以按照下面計算 3 KVD? （ 22） 式中 V—— 料倉的幾何容積（3m）； K—— 系數(shù)，一般取 此處取 K=，代入數(shù)據(jù)可以得到 華北水利水電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 8 )m( ??D 沙石料倉的卸料口 影響卸料口的主要因素有：物料的流動性、物料粒度和均勻性以及要求的卸料速度等。在設(shè)計卸料口的尺寸時，還應(yīng)考慮拱塞現(xiàn)象。卸料口的尺寸根據(jù)要求的卸料能力而定。卸料能力按下式計算： Q=3600VΩγ （ 23） 式中 V—— 物料速度（ ms）； Ω—— 垂直料流方向的實際出口面積（ 2m ）； ?—— 物料的容重（ 3tm）。 為了避免卸料時沙石的拱塞，卸料口的水力半徑 Rs 應(yīng)該滿足下式： Rs 0 (1 sin )????? 式中 0? —— 物料的初始抗剪強度（ Kpa）； ?—— 沙石的內(nèi)摩擦角，取 ? =35176。； ?—— 物料的容重（ 3KNm ）。 水力半徑： Rs= AX 式 中 A—— 卸料口的過水?dāng)嗝娣e（ 2m ）； X—— 濕周，即過水?dāng)嗝嫔纤魉鶟駶櫟倪吔玳L度（ m）。 則有已知可得： Rs= 2 4 4ddd? 0 (1 sin )????? 式中 d—— 卸料口邊長 整理可得 : d 04 (1 sin )????? （ 24） 查閱《混凝土機械》可知，沙石的初始抗剪強度 = 0? ，沙石的容重華北水利水電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 9 ? =18 3KNm 。代入上式可得 : ）（）（ ?????? 這里取 d=。 則 Rs= 75( )44d m?? 沙石缷出時的極限水力半徑可按下式計算： Rks= 200 tan (45 )2? ?? ? 代入數(shù)據(jù)得 Rks=）（）（ 2 ???? 當(dāng)卸料口位于料倉底部時，由于 Rs? Rks，此時卸料口的料流速度按下式計算： 03 .42 (1 .6 )V g R s f?? ??? 式中 f—— 物料的內(nèi)摩擦系數(shù)，沙石的內(nèi)摩擦系數(shù) f=tan? =tan 032 =； g—— 重力加速度（ 2ms）； ?—— 物料的流動系數(shù)，沙石的流動系數(shù)為 ，取 ? =。 將已知數(shù)據(jù)代入上式，得： V= 3 . 4 0 . 3 70 . 6 2 9 . 8 (1 . 6 0 . 0 7 5 )1 8 0 . 6 2 5?? ? ? ? ? ?=（ ms） 對于粒度較小的物料，卸料口的直徑 d 即為實際的出口直徑。這種情 況下，垂直料 流方向的實際出口面積為： ）（ππ 222 ????? 則可得料倉的卸料能力為： Q=3600VΩγ=3600=（ t/h） 華北水利水電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 10 沙石料倉的傾斜角 為了使倉壁上的物料滑下，圓形料倉的傾斜角應(yīng)滿足： 02 (5 1 0 )i???? 式中 i? —— 物料與倉壁之間的摩擦角 由前面的計算可知，沙石的內(nèi)摩擦系數(shù) f =。 查閱《混凝土機械》表 34 可知，沙石與鋼制料倉之間的摩擦系數(shù) if 和沙石之間的內(nèi)摩擦系數(shù) f 有如下關(guān)系： if ： f =15:20 由上式可知，沙石與鋼制料倉之間的摩擦系數(shù) if 為： if = 1 5 1 5 0 .6 2 5 0 .4 6 92 0 2 0f ? ? ? 則沙石與鋼制料倉之間的摩擦角為： i? = 0a r c ta n a r c ta n 0. 46 9 25 .1 3if ?? 則料倉的錐底角為： 0 0 0 0 02 ( 5 1 0 ) 2 2 5 .1 3 ( 5 1 0 ) 4 0 .5 4 4 5 .5 4i??? ? ? ? ? ? 為了保證沙石能夠在自重作用下卸料，一般料倉的錐底角應(yīng)該比物料的休止角大0(10 15) ，沙石的休止角一般為 0(30 50) ，所以料倉的錐底角應(yīng)選為 060 。 料倉的高度 料倉由圓柱體和底部圓椎體部分組成，因此料倉的高度由圓柱體高度 H1 和圓椎體高度 H2 兩部分組成。 圓椎體高度 H2 可按下式計算： 2 1 ( ) ta n2H D d ??? 代入數(shù)據(jù)可得： H2 =）（）（ ???? 華北水利水電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 11 向料倉內(nèi)裝料時，因為受休止角的 影響，沙石不可能完全填充整個料倉。所以，料倉的實際容積小于其幾何容積。在 AA線以下的物料充滿了料倉，在其上的則只能利用一部分。決定 AA線位置的 h1可以按照下式確定： dD ?tan2h1 ? 式中 D—— 圓形料倉的直徑（ m）； ?—— 物料的休止角。 查閱機械設(shè)計手冊，沙石的休止角d?=30176。， D=。 帶入數(shù)據(jù)可得： ）（ 1 ??? 2h的大小可由下式計算： 2 212 222 44/h D VVVD VVV π ）（π ?????? 式中 V—— 沙石料倉的容積（ m179。）； 1—— AA 線以上部分的體積（ m179。）； 2—— 錐體部分的體積（ m179。）。 1V可以按照下式計算： 211 h12 DV π? 2V可以按照下式計算： ??? tan24tan2d2d31tan2231 33222 ）（π）π （）π （ DDDDV ?????? 式中 D—— 圓形料倉的直徑（ m）； d—— 卸料口的直徑（ m）； ?—— 料倉的傾角 有已知可得， D=， d=， ?=60176。 代入數(shù)據(jù)可得： 華北水利水電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 12 ）（π 321 ????V ）（）（π 3332 ????? 則代入數(shù)據(jù)可得2h的值為： ）（π ）（ 322 ?? ??? 則料倉圓柱體的高度 1H為： 1= 21hh ? 代入數(shù)據(jù)得： ）（ ???H 料倉的容積 V=203m 料倉的直徑 D= 卸料口的直徑 D= 圓柱體部分的高度 1H= 圓錐體部分的高度 2= 錐體傾斜角 ?=60176。 閘門的設(shè)計 閘門是用來控制料斗卸料口的開啟與關(guān)閉。閘門的類型很多，但在混凝土攪拌裝置中最常用的是扇形閘門。閘門根據(jù)其操作方式的不同分為手動式、氣動式和電動式。手動卸料閘門使用較少，大多數(shù)采用氣動開門，因為氣動控制性能好，即使漏點氣對混凝土無影響，一般用操縱電磁氣閥來實現(xiàn)卸料閘門的啟閉。閘門有弧形門和反弧形門兩種，沙、小卵石用反弧形門，大一點的骨料用弧形門。 倉門的設(shè)計主要從兩個方面來考慮，一是應(yīng)確保配料的產(chǎn)量。倉門的設(shè)計不宜過大，但必須保證設(shè)備的產(chǎn)量。二是應(yīng)該確保 配料的精度。另外在設(shè)計料門時還應(yīng)考慮骨料的拱塞現(xiàn)象，尤其是細(xì)骨料。在某些情況下，如果受條件的限制，倉門不能設(shè)計得很華北水利水電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 13 大時，則應(yīng)考慮采用破拱措施。骨料破拱常用方式是在料斗壁上加裝附著式振動器。 本次設(shè)計采用弧形閘門。 材料的選擇 料倉的材料選用 Q235,它的焊接性能好，安全性好，經(jīng)濟性好。 查閱《機械設(shè)計手冊》可知， Q235 鋼的屈服極限 2 1 6 2 3 5s M Pa? ? ，現(xiàn)取220s MPa? ? ，塑性材料的安全系數(shù) sn = ，現(xiàn)取 sn =。 則 Q235鋼的許用應(yīng)力 220[ ] 1 1 0 ( )2 .0ss M P an?? ? ? ?。 沙石料倉壓力的計算 料倉內(nèi)物料的壓力作用于料倉的側(cè)壁和底部，是料倉長期所受荷重的一部分。料倉內(nèi)的物料產(chǎn)生水平力，作用在倉壁上引起拉應(yīng)力。由于摩擦力的作用，倉壁上產(chǎn)生彎曲應(yīng)力。料倉設(shè)計時要保證其具有可靠的強度，防止出現(xiàn)開裂以及倒塌現(xiàn)象。料倉中物料的壓力可以分解為圓筒和圓 錐兩部分進(jìn)行計算。 圓柱部分的壓力 倉壁的壓力計算需要做如下假設(shè)： 1） 料倉內(nèi)物料全部裝滿； 2） 同一平面的垂直壓力恒定； 3） 物料的基本特征和填充狀態(tài)均一（內(nèi)摩擦系數(shù)均為常數(shù)）。 在距離物料表面 y 處取一厚度為無限小的物料層，對其進(jìn)行受力分析。其一共受以下四個力的作用： 上面物料的垂直壓力 2yPD /4 下面物料的支持力 2()yyP dP D? /4 自身重力 2gdyD? /4 倉壁的摩擦力 4xP Ddy? /4 由平衡方程 0yF ?? 得： 華北水利水電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 14 2()yyP dP D? /4+ 4xP Ddy? /4 2yPD /4 2gdyD? /4=0 式中 Py —— 垂直壓力（ Pa）； Px —— 對 側(cè)壁的壓力（ Pa）； D—— 料倉的直徑（ m）； ?—— 物料與料倉之間的摩擦系數(shù)； ?—— 物料的容重（ 3kgm ）； g—— 重力加速度（ 2ms）。 將水力半徑 HR 2 4DD? 代入上式，整理可 得： HyHxR dPdy R g P??? ? 散粒物料在料倉內(nèi)的壓力分布與液體的壓力分布不同。由于散粒物料的內(nèi)摩擦力和對固體表面的摩擦力比液體的大得多，物料的垂直壓力 (Pv)和對側(cè)壁的壓力（ Ph）的分布和大小與深度（ h）不成正比例關(guān)系，當(dāng)超過一定深度時壓力便趨于定值。在同一深度（ h）處，物料的垂直壓力 (Pv)和對側(cè)壁的壓力（ Ph）大小也不同，他們的關(guān)系用側(cè)壓力系數(shù)（ k）表示。側(cè)壓力系數(shù)（ k）為一定深度處物料對側(cè)壁的壓力（ Ph）和垂直壓力 (Pv)的比值，即 Phk Pv? 對于無粘性的散粒物料，可用下式來計算其用側(cè)壓力系數(shù)（ k）： 1 sin1 sink ???? ? （ 25） 式中 ?—— 物料的摩擦角 沙石的內(nèi)摩擦角為 ? =35176。，代入可得： 35sin1 ??? ??? 應(yīng)用邊界條件（當(dāng) y=0 時， Px =0）對 HyHxR dPdy R g P??? ? 積分可得 : 華北水利水電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 15 Px = ()[1 ]Hyk RHRg e ??? ?? Py = ()[1 ]Hyk RHRg ek ??? ?? 料倉方體部分的極限最大高度： maxh = 1= 由前面的計算可知，沙石與鋼制料倉之 間的摩擦系數(shù)為： if = 料倉的水力半徑為：）（ ??? DR H 查閱《混凝土機械》可知，沙石的容重 ? =1800（ 3kgm ） 將以上各參數(shù)代入式中，可得： Px =】【 ??????=（ KPa） Py =】【 .. ????=（ KPa） 上式計算的是料倉承受的靜壓力。由于料倉在裝料或卸料時物料是流動的，因此，料倉承受的是動載荷。動載荷壓力計算公式為： 39。xxPP?? 39。yyPP?? 式中 ?—— 動載荷系數(shù) ? 值可按下式計算： ? =+minhB 式中 h—— 料倉方體部分的高度（ m）； minB —— 料倉卸料口的最小尺寸（ m）。 將 minB =， h= 代入上式可得： ? ? ???? 所以 華北水利水電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 16 ` ???xP（ KPa） `y ??（ KPa） 圓錐體部分的計算 錐體倉壁與水平面成 ?角。為了確定物料作用于方椎體倉壁上的壓力，現(xiàn)在在其上方取長度為 dl 的單位寬度面積，則作用在作用在倉壁上的正壓力為： xyN dN dNP dl?? 單位長度上的作用力可按下式計算： si n ( si n ) si nx x xdN dP P dl? ? ??? c os ( c os ) c osy y xdN dP P dl? ? ??