Вантажі та їх класифікація

Тема 2. КЛАСИФІКАЦІЯ ВАНТАЖІВ

Параметри і властивості вантажів (штучних, сипких, рідких)

Вантажі можна розділити на три основні групи: штучні; рідкі і газоподібні та сипкі.

Штучні вантажі характеризуються формою і розмірами, масою однієї одиниці, коефіцієнтом тертя об транспортуючу поверхню (стрічка, настил або лоток) і властивостями.

Розміри штучних вантажів коливаються в широкому діапазоні: від декількох сантиметрів до декількох метрів (наприклад: прокат, лісоматеріали), а маса їх - від декількох Ньютонів (Н) до кілоньютонів (кН). Коефіцієнт тертя штучних вантажів об опорні поверхні складає 0,1…0,7.

До особливостей штучних вантажів відносять: крихкість (вироби з скла); схильність до розхитування через округлість форми; забруднення або схильність до запилення (мішки з цементом, борошном); специфічні властивості вантажу: вогненебезпечність, токсичність, вибухонебезпека, отруйність (хімічні вантажі); наявність гострих кромок, які ушкоджують елементи конвеєра.

В даний час - штучні вантажі найпоширеніший вид вантажу, оскільки до штучних можна віднести будь-який вантаж в тарі. Штучні вантажі можна умовно розділити на: генеральні, одиничні і масові.

Генеральні вантажі – транспортуються нерегулярно, звичайно часто не повторюються. Наприклад, металеві конструкції, великогабаритні машини і т.д. Ці вантажі характеризуються лінійними розмірами – довжиною, шириною, висотою і масою одиниці вантажу.

Одиничні вантажі – великогабаритні, які часто повторюються.

Масові вантажі – це вантажі, розміри яких стандартні і багато разів повторюються. До них відносять вантажі, упаковані в мішки, бочки, ящики, контейнери і пакети.

Основні параметри характерних штучних вантажів стандартизовані і наводяться у відповідних стандартах (наприклад: ГОСТ 13502-68 «Пакети паперові. Розміри.», ГОСТ 2226-75 «Мішки паперові. Загальні технічні умови».
ГОСТ 19317-73 «Мішки льняні. Загальні технічні умови».).

Рідкі й газоподібні вантажі. Особливістю даних вантажів є текучість - можливість переміщення вантажу по трубах (газопроводах), жолобах під невеликим тиском.

Основні параметри рідких і газоподібних вантажів: густина, кінематична в'язкість, температура спалаху, температура самозігрівання, межа вибуху, випаровування і отруйність.

Сипкі вантажі в першу чергу розподіляються за типом накладених зв'язків.

Особливість сипких вантажів – мають властивості рідин і твердих тіл, тобто займають форму посудини в якій знаходяться, витікають з отворів, створюють тиск і створюють масив, властивий твердому тілу.

Основні властивості сипких вантажів

Механічні властивості – визначаються характером зв'язку на контактах частинок твердої фази і здатністю передавати тиск на дно і стінки посудини.

Фрикційні властивості – визначаються характером тертя між частинками вантажу і тертям об поверхню, що транспортується.

Аеродинамічні властивості – визначаються швидкістю витання, швидкістю віднесення, швидкістю псевдозрідження і опором шару сипкого матеріалу руху через нього потоку рідини або повітря.

Теплові і електрофізичні властивості – впливають на технологічні процеси (докладніше вивчення виходить за рамки даної дисципліни).

Сипкі вантажі характеризуються: насипною густиною, гранулометричним складом (розміром частинок), відносною вологістю, сипкістю (коефіцієнтом внутрішнього і зовнішнього тертя); склепінняутворюванням; абразивністю, аутогезією (клейкість), адгезією; злежуванням, гострокромчастістю; самосортуванням; морозостійкістю, а також особливими властивостями (хімічна активність, розпилювання, вибухонебезпека, самозаймання, отруйність).

Насипна густина(об'ємна маса, натура, натурна маса) (r, т/м³) - це кількість насипного вантажу об'єму, що доводиться на одиницю

, (2)

де – маса сипкого вантажу, т

– об'єм, м³.

Із збільшенням розмірів частинок збільшується насипна густина, оскільки при цьому відбувається відносне зменшення об'єму повітряних проміжків між частинками вантажу. Залежно від насипної густини вантажі класифікують на:

Тип вантажу	Насипна густина	Вантаж
Легкі	менше 0,6 т/м^3	деревна тирса, кокс і т.д.
Середні	0,6...1,6 т/м^3	зерно, шлак, кам'яне вугілля, тощо
Важкі	1,6...2,0 т/м^3	пісок, гравій, тощо
Дуже важкі	більше 2,0 т/м^3	руда, булижники, камінь, тощо

Гранулометричний склад – характеристика, що визначає геометричні розміри частинок і співвідношення їх розмірів в загальному об'ємі сипкого матеріалу, тобто гранулометричний склад - це розподіл за крупністю частинок, визначається розміром найбільших частинок, що містяться в пробі, якщо їх не менше 10 %. За крупністю насипні вантажі розподіляються на наступні категорії, що характеризуються розміром частинок:

Категорії крупності насипних вантажів	Розміри частинок, мм
Пилоподібні	менше 0,05 мм
Порошкоподібні	0,05...0,5 мм
Зернисті	0,5...6 мм
Дрібнокускові	6...80 мм
Середньокускові	80...350 мм
Крупнокускові	350...500 мм
Дужекрупнокускові	більше 500 мм

Грануломорфологічний склад – оцінює форму, характер поверхні частинок, співвідношення основних розмірів (ширини і довжини, товщини і довжини) і характеризується двома коефіцієнтами:

- коефіцієнт, що враховує відношення основних розмірів

; ,

де l, b і а – відповідно довжина, товщина і ширина частинки;

- коефіцієнт форми ,

де F – поверхня частинки,

F_ЭКВ – поверхня кулі, F_ЭКВ = .

Сипкість. Окрім самого вантажу в масі, що транспортується, можуть знаходитися мінеральні і органічні домішки. Добра сипкість дозволяє досить легко транспортувати вантаж за допомогою норій, конвеєрів і пнемотранспортуючих пристроїв, завантажувати в різні за розмірами і формою сховища.

Звичайно сипкість характеризується: кутом природного укосу a (іноді ще називається внутрішнім кутом тертя) і кутом тертя (рис.4).

Під кутом тертя розуміють якнайменший кут, при якому сипкий вантаж починає ковзати по якій площині або поверхні – коефіцієнт тертя (при ковзанні).

Під кутом природного укосу a розуміють кут між діаметром основи і твірною конуса, що виходить при вільному падінні вантажу на горизонтальну площину. Значення цього кута залежить від:

– сил зчеплення між окремими частинками, що визначаються, зокрема, вогкістю вантажу,

– від сил тертя, що виникають при відносному переміщенні частинок.

Якщо площина, на якій лежить вантаж, рухається, зазнаючи струсів, то вантаж розсипається і кут природного укосу при русі менший кута природного укосу у спокої (звичайно j @ 0,35 a).

Аутогезія – здатність частинок вантажу прилипати одна до одної і утворювати грудки.

Адгезія – здатність вантажу прилипати до твердих тіл, особливо якщо вантаж має високу вогкість. Явище адгезії враховують при виборі форми і матеріалу робочих органів (ковшів), до яких вантаж не повинен прилипати, а також при виборі очисних пристроїв.

Склепінняутворення – сипкий вантаж, що має явище аутогезії, утворює в отворі розвантаження подібність склепіння (рис. 5).

Транспортується такий вантаж за допомогою ланцюгових конвеєрів, конвеєрів безперервного волочіння, скребковим конвеєром, елеватором із застосуванням ковшів без дна.

Абразивність – здатність частинок при русі стирати (зношувати) робочі і тягові органи машини. Абразивність залежить від твердості, маси, форми і міцності матеріалу.

За абразивними властивостями вантажі підрозділяються на категорії:

А – неабразивні – продукти сільського господарства, зерно, тирса;

B – малоабразивні – буре і кам'яне вугілля, глина, гравій і т.п.;

С – середньоабразивні – цемент, пісок сухий, гравій округлий;

D – високоабразивні – щебінь, руди кольорових металів, пісок вологий, тверді гірські породи.

Гострокромчастість – це здатність насипного вантажу утворювати гострі кромки при дробленні, які руйнують робочі поверхні несучих елементів (стрічок, ковшів, настилів, лотків і т.п.)

Злежуваність – здатність деяких насипних вантажів (цементу, вапна, гіпсу) втрачати рухливість при зберіганні. Тому доводиться застосовувати різні способи боротьби зі злежуваністю (наприклад, в бункерах установлюють розпушувачі – механічні, вібраційні або пневматичні). В кінці роботи необхідно стежити за добрим очищенням кожухів конвеєрів.

Тиск на дно і стінки посудин – залежитьвід величини відношення висоти шару до характерного розміру посудини.

Розглянемо посудину і побудуємо епюру питомого тиску на її стінки (рис. 6). Питомий вертикальний тиск на стінки посудини визначається наступним чином . Для нашого випадку в конкретній посудині із заданими розмірами:

.

Питомий горизонтальний тиск на стінки посудини

де – коефіцієнт бічного тиску, залежить від кута природного кута укосу.

Перетворюючи рівняння для визначення питомого горизонтального тиску одержимо залежність

– формула Ямсона

Самосортування є наслідком неоднорідності за масою і густиною твердих частинок у сипкому вантажі. Завантаження сипкого вантажу в сховища або випуск з них самопливом, переміщення конвеєрами, перевезення у вагонах, автомобілях і т.п. обов'язково супроводжується самосортуванням, яке приводить до порушення однорідності вантажу.

Знання вищеперелічених властивостей сипкого матеріалу дозволяє вирішувати велике число прикладних задач, які мають практичне значення. Так, механізація і автоматизація транспортування, обробка і зберігання в сховищах (складах, силосах, металевих бункерах) базуються на фізичних властивостях вантажу. За показниками, що визначають сипучість, можна моделювати поведінку сипкого вантажу при переміщенні по самопливах, ситах і т.п.

Дата добавления: 2014-01-05