Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
МОДЕЛЮВАННЯ НАПРУЖЕНОГО СТАНУ СИПКОГО МАТЕРІАЛУ В МІРНИКУ ДОЗАТОРА
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Інститут інженерної механіки та транспорту
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Не вказано
Інформація про роботу
Рік:
2008
Тип роботи:
Курсовий проект
Предмет:
Інші
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Міністерство освіти і науки України
Національний університет “Львівська політехніка”
Інститут інженерної механіки та транспорту
Кафедра автоматизації та комплексної
механізації машинобудівної промисловості
КУРСОВИЙ ПРОЕКТ
з дисципліни
“Механіка сипких речовин”
на тему
“ МОДЕЛЮВАННЯ НАПРУЖЕНОГО СТАНУ
СИПКОГО МАТЕРІАЛУ В МІРНИКУ ДОЗАТОРА ”
Зміст
1. Анотація………………………………………………………………..…………..3
2. Вступ……………………………………………………………………………….4
3. Модель напруженого стану сипкого матеріалу у мірнику при
гравітаційному витіканні …………………………………………………………...5
4. Додатки…………………………………………………………………………...
Анотація
В даній роботі розглянуто модель циліндричного мірника. Наведені розрахунок моделі напруженого стану сипкого матеріалу у мірнику при гравітаційному витіканні, графіки залежності вертикальних і горизонтальних напружень від діаметру вихідного отвору мірника та об’ємної щільності сипкого матеріалу. Наведено залежність для визначення оптимальної висоти мірника від діаметра мірника та дози продукту дозування.
Вступ
Дозування сипкого матеріалу (СМ) широко використовується в харчовій промисловості та суміжних з нею галузях. В багатьох випадках дозування є однією з основних операцій, оскільки визначає якість готової продукції та регламентує витрати сировини.
Інтенсифікація технологічних процесів з впровадженням автоматизованих операцій визначає підвищенні вимоги до дозуючих пристроїв. Одним з основних напрямків в організації процесу дозування є максимальна механізація та автоматизація виробничого потоку при забезпеченні відповідного скорочення циклу дозування, підвищення контролю за станом сумішей, точного дотримання заданої рецептури та маси вихідної дози. Автоматизація процесу дозування сприяє скороченню допоміжного часу, забезпечує простоту керування дозаторами, що знижує собівартість продукції.
Діапазон вихідних доз, необхідність дотримання певних технологічних вимог при дозуванні, обумовлює використання в хімічній промисловості дозуючий пристроїв, різних за конструкцією та способом дозування. Найбільш широке розповсюдження отримали два способи дозування. Дозування матеріалу за масою є більш точним, ніж дозування за об’ємом, але менш продуктивним та більш дорогим. Використання об’ємного способу суттєво спрощує процес дозування, однак характеризується значною похибкою маси вихідних доз, що в багатьох технологічних процесах виробництва обмежує його використання.
Результати роботи об’ємних дозуючих пристроїв залежать від коливання ступеня ущільнення СМ у дозуючих ємкостях (ДЄ), викликаного зміна вмісту вологи, гранульованого складу, форми частинок та інших показників. Для отримання мінімальної похибки дозування необхідно забезпечити сталу інтенсивність потоку, швидкість та коефіцієнт заповнення ДЄ сипкими матеріалами з різними фізико-механічними властивостями (ФМХ).
МОДЕЛЬ НАПРУЖЕНОГО СТАНУ СИПКОГО МАТЕРІАЛУ У МІРНИКУ ПРИ ГРАВІТАЦІЙНОМУ ВИТІКАННІ
У даній роботі для опису витікання СМ з мірника прийнята модель сипучого середовища, в якій перерозподіл напружень відбувається внаслідок відкривання випускного отвору у днищі мірника, основою якої служить модель запропонована А.Каталимовим. Метод розрахун ку напружень за допомогою цієї моделі найбільш точно утотожнює процеси, які відбуваються в шарі СМ при витіканні з мірника, оскільки враховує лінійну залежність дотичних напружень від радіальної координати та відкидає припущення, що вертикальні напруження незмінні у поперечному перерізі. Витікання матеріалу розглядається як процес неперервного утворення та руйнування агрегатних структур з наявністю пульсаційних характеристик поля напружень та деформацій, зміна яких здійснюється в межах актив ного та пасивного граничних стенів.
Для дослідження напруженого стану СМ у ДЄ розглянемо рівно вагу елементарного диску нескінчено малої товщини dz у відповід ності з розрахунковою схемою (рис. 1).
У даному випадку відмовимось від припущень, що вертикальне напруження є функцією тільки координати z, залишивши експеримен тальне обгрунтоване припущення про сталість горизонтальних на пружень у поперечному перерізі та лінійність зміни дотичного на пруження від максимуму на стінці ДЄ до нуля на осі. У такому ви падку отримаємо:
(1)
де - горизонтальне напруження в перерізу, який розглядається; - дотичні напруження в шарі СМ та біля стінки ДЄ, відповідно; , , z – лінійні координати у відповідності з рис.1.
Співвідношення (1) вказують на лінійну залежність від радіальної координати, як і в вирішенні І.Янсена, і є абсолютно чіткими для асимптотного вирішення. Однак у відмінності від янсенівського вирішення прийняті припущення знімають одне з основних протиріч Янсена про те, що вертикальне напруження незмінні в поперечному січенні.
(2)
яке з врахуванням (1) при прийме вигляд
(3)
де - коефіцієнт тертя сипкого матеріалу до стінки ДЄ ; - коефіцієнт внутрішнього тертя .
В рівнянні (3) Знаки „+” і „–” визначають активний і пасивний напружені стани, відповідно. Таким чином коефіцієнт бокового тиску у шарі СМ залежить не тільки від коефіцієнта внутрішнього тертя матеріалу до стінки мірника, а визначається також віддаленості точки від осі мірника.
Для розгляду компонент напруження, які діють в шарі СМ, розглянемо рівновагу плоского елемента у відповідності з рис.1. Рівняння балансу сил, які діють на вирізаний елемент, має вигляд:
(4)
де індекси характеризують силові фактори, які аналізуються.
Проекція сили, яка діє на верхню поверхню вирізаного елемента, складає:
(5)
де ( – кільцева координата
Рис. 1. Модель напруженого стану в мірнику.
З урахуванням (3) отримаємо:
(6)
В даному випадку
(7)
Знаки „+” і „–” в формулі (5.7) визначають також активний і пасивний напружений стан, відповідно.
Проекція масової сили на вертикальну вісь складає:
, (8)
де ( – об’ємна густина сипкого матеріалу; g – прискорення вільного падіння.
Відповідно проекції сил, які діють на бокову поверхню елемента і нижню поверхню циліндричного диску, запишемо:
(9)
(10)
З врахуванням співвідношень (6), (8), (9), (10) рівняння (4) отримаємо вигляд:
(11)
Розв’язавши його і підставивши граничні умови , отримаємо формулу для визначення горизонтального напруження:
(12)
При отримаємо:
(13)
За допомогою моделі напруженого стану проведемо дослідження щодо впливу параметрів мірника (z,D) на величину горизонтального і вертикального напруження і .
Рис.1. Графічні залежності горизонтального напруження від коефіцієнта насипної щільності для різних значень діаметра мірника D.
Рис.2. Графічні залежності вертикального напруження від коефіцієнта насипної щільності для різних значень діаметра мірника D.
Рис.3. Графічні залежності горизонтального напруження від коефіцієнта внутрішнього тертя для різних значень діаметра мірника D.
Рис.4. Графічні залежності вертикального напруження від коефіцієнта внутрішнього тертя для різних значень діаметра мірника D.
Рис.5. Графічні залежності горизонтального напруження від коефіцієнта насипної щільності для різних значень коефіцієнта внутрішнього тертя
Рис.6. Графічні залежності вертикального напруження від коефіцієнта насипної щільності для різних значень коефіцієнта внутрішнього тертя
Рис. 7. Графічні залежності горизонтального напруження від діаметра мірника D для різних матеріалів: 1 – гіпс; 2 – мелена кава; 3 - борошно.
Рис. 8. Графічні залежності вертикального напруження від діаметра мірника D для різних матеріалів: 1 – гіпс; 2 – мелена кава; 3 - борошно.
Рис. 9. Графічні залежності горизонтального і вертикального напружень і від діаметра мірника D для гіпсу
Рис. 10. Графічна залежність висоти мірника z від діаметра мірника D для гіпсу
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора