CN107543647B - 一种固体颗粒物料对筒仓壁侧压力的测定装置及测定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种固体颗粒物料对筒仓壁侧压力的测定装置及测定方法，包括筒仓、测力单元、升降单元和支撑框架，筒仓上方设有给料机，底部设有卸料器；支撑框架设于筒仓一侧，支撑框架顶部的横梁位于筒仓的一个侧壁的上方；升降单元包括电机、设于横梁上的定滑轮和通过定滑轮连接电机与测力单元的绳索；测力单元包括测力件和测力钢板，测力件为两端设有连接机构的测力计，测力件一端与绳索连接，另一端与测力钢板的上部连接，测力钢板的下部设有滚轮；位于横梁下方的侧壁的两个相邻侧壁上设有用于限制测力钢板上下滑动及左右摆动的限位槽，测力钢板的滚轮与横梁下方的侧壁滚动接触。该装置可辅助用于设计筒仓壁的承载能力，增加筒仓使用安全性。
Description
技术领域
本发明属于物料工程领域，涉及固体颗粒物料对筒仓壁侧压力的测定装置及测定方法。
背景技术
固体颗粒物料筒仓在装料、储料和卸料时，物料对筒仓壁即筒仓竖直方向上壁面的侧压力作用，是设计筒仓和对筒仓进行强度校核时的重要参数，侧压力计算不准确会导致筒仓发生变形甚至倒塌的事故，造成国家和人民生命财产的损失。目前常用于工程实际的计算方法存在一定的不足之处，包括公式中引入的侧压力系数为常数，而实际侧压力系数随物料高度的不同而变化；未考虑装卸料时物料运动的工况，只能计算物料静止时储料的侧压力，这就导致计算方法的应用具有局限性，计算结果与实际情况有出入，降低了筒仓设计的准确性，增加了筒仓使用过程中的危险性。
发明内容
本发明第一目的在于提供一种固体颗粒物料对筒仓壁侧压力的测定装置；
本发明第二目的在于提供一种利用上述装置测定固体颗粒物料对筒仓壁侧压力的方法。
上述目的是通过如下技术方案实现的：
一种固体颗粒物料对筒仓壁侧压力的测定装置，包括筒仓、测力单元、升降单元和支撑框架，筒仓上方设有给料机，底部设有卸料器；所述支撑框架设于筒仓一侧，支撑框架顶部的横梁位于筒仓的一个侧壁的上方；所述升降单元包括电机、设于所述横梁上的定滑轮和通过定滑轮连接电机与测力单元的绳索；所述测力单元包括测力件和测力钢板，测力件为两端设有连接机构的测力计，测力件一端与绳索连接，另一端与测力钢板的上部连接，测力钢板的下部设有滚轮；位于横梁下方的侧壁的两个相邻侧壁上设有用于限制测力钢板上下滑动及左右摆动的限位槽，测力钢板的滚轮与横梁下方的侧壁滚动接触。
优选地，所述升降单元还包括减速器和绕绳轱辘，减速器连接在电机的转轴上，绕绳轱辘连接在减速器上，绳索缠绕在绕绳轱辘上。
优选地，所述给料机为螺旋给料机，该螺旋给料机的出料口位于筒仓的上方。
优选地，所述测力件为两端设有挂钩的测力计，测力钢板的上部设有挂钩孔，测力件一端与绳索连接，另一端与测力钢板上的挂钩孔连接。
优选地，所述绳索为钢丝绳。
优选地，所述电机为正反转电机。
一种采用上述测定装置测定固体颗粒物料对筒仓壁侧压力的方法，包括如下步骤：
步骤S1，将测力钢板悬挂在测力件下端，通过控制电机使测力钢板的下端贴近筒仓底部但不和底部接触，使其处于自然悬挂状态，同时测力钢板进入限位槽，读取测力计上的数值即为测力钢板的自重G；
步骤S2，卸料器关闭的情况下启动给料机，使物料连续填充筒仓，到达设定高度后停止给料，记录连续给料过程中测力计的数值，得到连续给料过程中不同料位高度的名义装料摩擦力F1；通过下式计算得到连续给料过程中不同料位高度物料对测力钢板的正压力：
FN1＝(F1-G)/μ1；μ1为物料与测力钢板之间的滑动摩擦系数；
步骤S3，开启卸料器，是物料连续从筒仓中卸出，记录连续卸料过程中测力计的数值，得到连续卸料过程中不同料位高度的名义卸料摩擦力F2；通过下式计算得到连续卸料过程中不同料位高度物料对测力钢板的正压力：
FN2＝(F2-G)/μ1；μ1为物料与测力钢板之间的滑动摩擦系数；
步骤S4，卸料器关闭的情况下启动给料机，使物料间歇填充至筒仓内不同高度，每达到一个设定高度待测力计的数值稳定后记录该数值，得到不同储料高度时的名义储料摩擦力 F0；通过下式计算得到不同储料高度时物料对测力钢板的正压力：
FN0＝(F0-G)/μ0；μ0为物料与测力钢板之间的静摩擦系数。
本发明的有益效果：
本发明提供的测定装置结构简单，制造成本低，利用该测定装置可以测定连续给料过程中不同料位高度物料对测力钢板的正压力、连续卸料过程中不同料位高度物料对测力钢板的正压力和不同储料高度时物料对测力钢板的正压力，测定结果可靠，该装置和方法可以辅助用于设计筒仓壁的承载能力，增加筒仓使用的安全性，降低了事故发生的风险。
附图说明
图1为本发明提供的测定装置的结构示意图；
图2为测力件和测力钢板的结构示意图；其中，A为测力件的结构示意图，B为测力钢板的结构示意图；
图3为筒仓的俯视图；
图4为测力钢板上滚轮的结构示意图；
其中，1为定滑轮，2为支撑框架，3为钢丝绳，4为电机，5为减速器，6为绕绳轱辘， 7为测力件，8为测力钢板，9为筒仓，10为螺旋给料机，11为卸料器，12为上挂钩，13为测力计，14为下挂钩，15为挂钩孔，16为滚轮，17为限位槽。
具体实施方式
下面结合附图具体介绍本发明的技术方案。
如图1所示的一种固体颗粒物料对筒仓壁侧压力的测定装置，包括筒仓9、测力单元、升降单元、支撑框架2、螺旋给料机10和卸料器11，螺旋给料机10的出料口位于筒仓9的上方，卸料器11设于筒仓9底部；支撑框架2设于筒仓9一侧，支撑框架2顶部的横梁位于筒仓9的一个侧壁的上方；升降单元包括电机4、设于横梁上的定滑轮1和通过定滑轮1连接电机4与测力单元的钢丝绳3。测力单元包括测力件7和测力钢板8，测力件7为两端设有上挂钩12和下挂钩14的测力计13(如图2A所示)，测力件7一端与钢丝绳3连接，另一端与测力钢板8上部的挂钩孔15连接，测力钢板8的下部设有滚轮16(如图2B所示和图4 所示)；位于横梁下方的侧壁的两个相邻侧壁上设有用于限制测力钢板8上下运动的限位槽 17(如图3所示)，测力钢板8的滚轮16与横梁下方的侧壁滚动连接。
升降单元还包括减速器5和绕绳轱辘6，减速器5连接在电机4的转轴上，绕绳轱辘6连接在减速器5上，钢丝绳3缠绕在绕绳轱辘6上。
升降单元的电机采用正反转电机，如步进电机。
一种采用上述测定装置测定固体颗粒物料对筒仓壁侧压力的方法，包括如下步骤：
步骤S1，将测力钢板悬挂在测力件下端，通过控制电机使测力钢板的下端贴近筒仓底部但不和底部接触，使其处于自然悬挂状态，读取测力计上的数值即为测力钢板的自重G；
步骤S2，卸料器关闭的情况下启动给料机，使物料连续填充筒仓，到达设定高度后停止给料，记录连续给料过程中测力计的数值，得到连续给料过程中不同料位高度的名义装料摩擦力F1；通过下式计算得到连续给料过程中不同料位高度物料对测力钢板的正压力：
FN1＝(F1-G)/μ1；μ1为物料与测力钢板之间的滑动摩擦系数；
步骤S3，开启卸料器，是物料连续从筒仓中卸出，记录连续卸料过程中测力计的数值，得到连续卸料过程中不同料位高度的名义卸料摩擦力F2；通过下式计算得到连续卸料过程中不同料位高度物料对测力钢板的正压力：
FN2＝(F2-G)/μ1；μ1为物料与测力钢板之间的滑动摩擦系数；
步骤S4，卸料器关闭的情况下启动给料机，使物料间歇填充至筒仓内不同高度，每达到一个设定高度待测力计的数值稳定后记录该数值，得到不同储料高度时的名义储料摩擦力 F0；通过下式计算得到不同储料高度时物料对测力钢板的正压力：
FN0＝(F0-G)/μ0；μ0为物料与测力钢板之间的静摩擦系数。
本发明提供的测定装置结构简单，制造成本低，利用该测定装置可以测定连续给料过程中不同料位高度物料对测力钢板的正压力、连续卸料过程中不同料位高度物料对测力钢板的正压力和不同储料高度时物料对测力钢板的正压力，测定结果可靠，该装置和方法可以辅助用于设计筒仓壁的承载能力，增加筒仓使用的安全性，降低了事故发生的风险。
上述实施例的作用仅在于说明本发明的实质性内容，但并不以此限定本发明的保护范围。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和保护范围。
Claims (7)
1.一种固体颗粒物料对筒仓壁侧压力的测定装置，其特征在于：包括筒仓、测力单元、升降单元和支撑框架，筒仓上方设有给料机，底部设有卸料器；所述支撑框架设于筒仓一侧，支撑框架顶部的横梁位于筒仓的一个侧壁的上方；所述升降单元包括电机、设于所述横梁上的定滑轮和通过定滑轮连接电机与测力单元的绳索；所述测力单元包括测力件和测力钢板，测力件为两端设有连接机构的测力计，测力件一端与绳索连接，另一端与测力钢板的上部连接，测力钢板的下部设有滚轮；位于横梁下方的侧壁的两个相邻侧壁上设有用于限制测力钢板上下滑动及左右摆动的限位槽，测力钢板的滚轮与横梁下方的侧壁滚动接触。
2.根据权利要求1所述的测定装置，其特征在于：所述升降单元还包括减速器和绕绳轱辘，减速器连接在电机的转轴上，绕绳轱辘连接在减速器上，绳索缠绕在绕绳轱辘上。
3.根据权利要求1所述的测定装置，其特征在于：所述给料机为螺旋给料机，该螺旋给料机的出料口位于筒仓的上方。
4.根据权利要求1所述的测定装置，其特征在于：所述测力件为两端设有挂钩的测力计，测力钢板的上部设有挂钩孔，测力件一端与绳索连接，另一端与测力钢板上的挂钩孔连接。
5.根据权利要求1所述的测定装置，其特征在于：所述绳索为钢丝绳。
6.根据权利要求1所述的测定装置，其特征在于：所述电机为正反转电机。
7.一种采用权利要求1-6任一所述测定装置测定固体颗粒物料对筒仓壁侧压力的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1，将测力钢板悬挂在测力件下端，通过控制电机使测力钢板的下端贴近筒仓底部但不和底部接触，使其处于自然悬挂状态，同时测力钢板进入限位槽，读取测力计上的数值即为测力钢板的自重G；
步骤S2，卸料器关闭的情况下启动给料机，使物料连续填充筒仓，到达设定高度后停止给料，记录连续给料过程中测力计的数值，得到连续给料过程中不同料位高度的名义装料摩擦力F1；通过下式计算得到连续给料过程中不同料位高度物料对测力钢板的正压力：
FN1＝(F1-G)/μ1；μ1为物料与测力钢板之间的滑动摩擦系数；
步骤S3，开启卸料器，是物料连续从筒仓中卸出，记录连续卸料过程中测力计的数值，得到连续卸料过程中不同料位高度的名义卸料摩擦力F2；通过下式计算得到连续卸料过程中不同料位高度物料对测力钢板的正压力：
FN2＝(F2-G)/μ1；μ1为物料与测力钢板之间的滑动摩擦系数；
步骤S4，卸料器关闭的情况下启动给料机，使物料间歇填充至筒仓内不同高度，每达到一个设定高度待测力计的数值稳定后记录该数值，得到不同储料高度时的名义储料摩擦力F0；通过下式计算得到不同储料高度时物料对测力钢板的正压力：
FN0＝(F0-G)/μ0；μ0为物料与测力钢板之间的静摩擦系数。
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