Совершенствование конструкции цилиндрических силосов, используемых в сельском хозяйстве

• Автор: Короткий, Олег Александрович
• Шифр специальности: 05.20.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 199 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Основные условные обозначения

Введение

1 Особенности конструкции и методики проектирования стальных цилиндрических силосов

1.1 Определение и классификация силосов для хранения сыпучих грузов

1.2 Назначение и область применения

1.3 Основные положения расчета

1.4 Методы определения давления сыпучего материала

1.5 Цели и задачи исследования

2 Изготовление, техническая эксплуатация и ремонт стальных

цилиндрических силосов

2.1 Особенности изготовления и монтажа
2.2 Характерные дефекты и повреждения элементов силосов
2.3 Анализ причин разрушения конструкций
2.4 Оценка технического состояния силосов
2.5 Зашита поверхностей силосов от коррозии
2.6 Ремонт цилиндрической оболочки силосов
2.7 Методика расчета показателей надежности
2.8 Выводы
3 Совершенствование методов проектирования, изготовления и ремонта стальных цилиндрических силосов, применяемых в сельском хозяйстве
3.1 Направления совершенствования конструкции
3.2 Показатели совершенствования конструкции силоса
3.3 Выводы
4 Разработка математической модели рациональных по массе
цилиндрических силосов
4.1 Построение математической модели цилиндрической обечайки
4.2 Выбор метода исследования математической модели цилиндрической оболочки
4.3 Расчетная модель конической воронки
4.4 Расчетная модель опорных колонн
4.5 Расчетная модель кольца жесткости
4.6 Расчетная модель кровли силоса
4.7 Выводы
5 Описание и разработка программ для расчета геометрических
параметров стального цилиндрического силоса
5.1 Этапы проектирования программного комплекса
5.2 Разработка программного комплекса
5.3 Выводы
6 Оценка точности вычислений на основе экспериментальных
исследований
6.1 Анализ предложенного закона изменения давления на стенки силосов 1 на основе экспериментальных данных
6.2 Оценка эффективности программной реализации алгоритма
проектирования рациональной по массе цилиндрической оболочки
6.3 Изучение экспериментальных исследований НДС цилиндрических
оболочек, нагруженных внутренним давлением
6.4 Выводы
7 Экономическое обоснование эффективности применения САГО
при изготовлении и ремонте стальных цилиндрических силосов
для хранения сыпучих грузов сельскохозяйственного назначения
7.1 Сравнительная калькуляция себестоимости изготовления силоса
по вариантам
7.2 Расчет частных техникоэкономических показателей силоса новой
конструкции
7.3 Сравнительная стоимость ремонта цилиндрической оболочки
7.4 Обеспечение экономичности конструкции при эксплуатации
7.5 Выводы
Общие выводы
Список использованных источников


Технологическая схема применения силосов в технологическом процессе приготовления кормосмесей показана на рисунке 3. Кормовые смеси готовят раздельно, одновременно в двух основных линиях сбора, линиях смешивания и доизмельчения послойно загружаемых компонентов, добавления питательных элементов и выгрузки. Производительность каждой линии до - т/ч. Рисунок 3 - Технологическая схема применения силосов при производстве кормов. Силосы также широко распространены в химической, пищевой и горнодобывающей промышленности. С их помощью обеспечивается стабильная работа всего технологического комплекса. Кроме того, бестарный способ позволяет снизить потери груза и расход тароупаковочных материалов, улучшить санитарно-эпидемиологическую обстановку на рабочем месте. При бестарных перевозках и хранении насыпных грузов снижается в 3-5 раз стоимость перевозки одной тонны груза, уменьшается в 3-4 раза стоимость погрузочно-разгрузочных работ, обеспечивается комплексная механизация и автоматизация этих работ, сокращаются в 5- раз потери груза, уменьшается в 2 раза и более стоимость сооружения хранилищ и потребность в площади для их строительства, ликвидируются расходы на тару, расфасовку и упаковку груза [1]. Кроме того, силосы при незначительных площадях застройки могут иметь большую емкость. Обычно только несущая способность грунтов ограничивает высоту силосных складов. Стальные силосы применяются исключительно круглыми и проектируются в соответствии с указаниями [2] и [3]. Стальные конструкции силосов рассчитываются на силовые воздействия по методу предельных состояний [4], при которых конструкция перестает удовлетворять заданным эксплуатационным требованиям или требованиям при возведении. До г. СССР металлические конструкции рассчитывались по методике допускаемых напряжений, в которой использовался единый коэффициент запаса, учитывающий изменчивость силовых внешних воздействий. В г. Сочетания этих коэффициентов могут быть самыми разнообразными, что значительно точнее отражает особенности работы конструкций. Таким образом, использование методики предельных состояний дает возможность проектировать конструкции с более точным прогнозом надежности. Материалы и соединения для несущих конструкций силосов принимают в соответствии с [4]. Для оборудования, возводимого в районах с расчетной температурой выше минус °С, применяется сталь марки ВСтЗкп2. При строительстве силосов в Северной климатической зоне и районах с расчетной температурой воздуха минус °С и ниже для несущих конструкций рекомендованы низколегированные стали. Проектирование емкостей силосов на первом этапе состоит в предварительном определении их геометрических размеров, отвечающих ряду условий. Далее проводится определение нагрузок, действующих на силос и определение напряжений в элементах конструкции. Стенка цилиндрического корпуса является несущим элементом силоса и рассчитывается по методу предельных состояний в соответствии с требованиями [2], [3]. Толщину стенок цилиндрической части проектируют постоянной но высоте и назначают директивно, что приводит к необоснованному увеличению запаса прочности и устойчивости (особенно в верхней части обечайки), повышению расхода материалов на изготовление ([5]). При расчете силосов должны быть определены на! Дополнительно проводят проверку устойчивости гладких цилиндрических стенок силосов. Также учитываются локальные напряжения краевого эффекта в сопряжении оболочек конструкции и в защемлении оболочек у кольца жесткости. Давление на стенки и дно силоса тем больше, чем меньше внутреннее трение сыпучего груза. Коэффициент внутреннего трения значительно колеблется для одного и того же материала, и величина его зависит от пористости сыпучего тела, влажности и многих других факторов. В силосах масса груза сильно сжимается в поперечном направлении, а, следовательно, давление на стенки и сила трения значительны. Вследствие этого на элемент площади дна давит не весь столб массы, находящейся над ним, так как давление уменьшается за счет силы трения столба массы материала о стенки силосы. Поэтому в силосах меньше давление на дно и больше на стенки.