GABONASILÓKBA TELEPÍTETT TÁVHOMÉROK ELMÉLETI ÉS KÍSÉRLETI VIZSGÁLATA

Átírás

1 GABONASILÓKBA TELEPÍTETT TÁVHOMÉROK ELMÉLETI ÉS KÍSÉRLETI VIZSGÁLATA Halás Isván * Oros Árpád ** RÖVID KIVONAT A gabonasilókban a árol anyag homérsékleének emelkedése károsodás ill. minoségromlás oko, eér a homérsékle ellenorésére a cellafödémekre un. csokábelekkel fölfüggese és a gabonába belógó elekromos hoérékeloke (ávhoméroke) alkalmanak. A beépíe ávhomérok muködése köben kedeben öbbsör elofordul, hogy a felfüggesés ill. a aró vagy födémserkee a felfüggeso ero haására meghibásodo. Jelen dolgoaban a kidolgoo mérési módserrol, a ermésees nagyságban végrehajo kísérleek eredményeirol ill. a javasol sámíási eljárásról sámolunk be. 1. BEVEZETÉS A gabonasilókban a árol anyag homérsékleének emelkedése károsodás ill. minoségromlás oko, eér a homérsékle ellenorésére a cellafödémekre ún. csokábelekkel fölfüggese és a gabonába belógó elekromos hoérékeloke (ávhoméroke) alkalmanak. A így kialakío auomaikus mérorendser a gabona homérsékleének folyamaos mérésével leheové esi, hogy echnológiai beavakoással, áforgaással, aa selloeéssel a károsodás megakadályoák. A beépíe ávhomérok muködése köben kedeben öbbsör elofordul, hogy a felfüggesés ill. a aró vagy födémserkee a felfüggeso ero haására meghibásodo. A eekre vonakoó visgálaok rámuaak arra, hogy a korábbiaknál ponosabb és megbíhaóbb módserek alkalmaására van sükség, ugyanis a elmélei sámíásoka megneheíik, és késégessé esik a anyagállandók, súrlódási ényeok, ill. a üríés köbeni silónyomás növekedés mérékének és haásának bionyalanságai. A erveés sámára sükséges visonylag egyseru, de ugyanakkor kello bionságo solgáló módser kidolgoásáho eér elengedheelenül sükségesek a ermésees nagyságban végrehajo mérések. Jelen dolgoaban egy ipari megbíás kereében, (a Solnok Megyei Gabonaforgalmi és Malomipari Vállala megrendelésére) a Vasbeonserkeeek Tanséke Laboraóriumában kidolgoo mérési módserrol, a ermésees nagyságban végrehajo kísérleek eredményeirol ill. a javasol sámíási eljárásról sámolunk be. * okl. mérnök, a mus. ud. kandidáusa, ny. ud. fomunkaárs, BME Hidak és Serkeeek Tanséke ** okl. mérnök, a mus. ud. kandidáusa, ny. egyeemi anár, BME Hidak és Serkeeek Tanséke

2 2. A FELFÜGGESZTO ERO ELMÉLETI SZÁMÍTÁSA A cellafödémhe függese ávhomérore a 2.1. ábra serin váol nyomások muködnek, ugyanis a árol anyag üríés köben lefelé moog (2.1.a. ábra), e a haás a b. ábra serini silónyomásokkal lehe figyelembe venni. A visgálaho a legelerjedebb Janssen-féle elmélee hasnáljuk fel. A 2.1. ábra jelöléseivel D - a cella belso áméroje µ - a cellafal és a árol anyag kööi súrlódási ényeo µ - a ávhoméro és a árol anyag kööi súrlódási ényeo d - a ávhoméro áméroje l - a ávhoméro bemerülési hossa g - a ávhoméro folyóméer súlya ph k = - pv a vísines és függoleges nyomás visonya F - a cella keresmesei erülee K a cella kerülee A silócellában fellépo vísines nyomás a Janssen féle elméleel p h = p h,max ( 1 e )

3 i F = Kµ k a haármélység, amely körcella eseében ' Db = és (1) 4µ k ph, max γ = k (2) a legnagyobb vísines nyomás, = mélységben. A ávhoméro felüleére haó súrlódó nyomás: p s, h h,max e = µ p = µ p ( 1 ) (3) A ávhoméroben kelekeo húóero a d magasságú elemi résen d P = p K d = K p d, (4) s, µ h a eljes ero a = l hosson vége össegéssel kapjuk meg, aa P () = µ K p s, l d ami behelyeesíések uán l P () = µ K p ( 1-e ) d (5) h,max A inegrálás végrehajva: - P ( ) = µ K p h,max + e - l ill. a inegrálási haárok behelyeesíése uán

4 l P ( ) =µ K ph,max l + e - e (6) a = helyen. P l = µ K k γ l e (7) Magas cellákban, ha l = 3,5 P = µ k γ ( l - ) (8) K Körcellában: P Db µ dπd b µ = µ K k γ (l - ) = γ( l - ) = d Dbγ,8 ( l - ) (9) 4µ k µ 4 µ beveeve a c µ = µ ényeo, a húóero a P = c d D b γ,8 (l ) (1) össefüggéssel sámíhaó. 3. A FÜGGESZTO EROK KÍSÉRLETI VIZSGÁLATA A 1. fejeeben fölvee problémák isáására és a 2. fejeeben kidolgoo elmélei módser ellenorésére a emlíe ipari megbíás kereében a álalunk késíe eromérokkel és a kidolgoo módserrel laboraóriumi és ermésees nagyságú kísérleeke végeünk A függeso kábelek A visgálai módser kidolgoásáho és a függesoero megbíhaó helysíni mérésére alkalmas érékelo jellemoinek meghaároásáho laboraóriumi visgálaoka végeünk a gyakorlaban alkalmao felfüggeso kábeleken.

5 Kéféle speciális kábel u.n. silóhoméro csokábel - visgálunk: - a imporból sármaó, és a DANFOS homérokhö hasnál 32 db φ 1,36 1,42 mm elemi sálból álló, 16 mm áméroju, kemény muanyaggal borío kábel, és - a SASAD Ts. Museripari Ágaa álal gyáro 3 db φ 1,41 1,5 mm es elemi sálakból álló 2 mm áméroju, lágy muanyaggal bevon haai kábel. A sakíópróbák eredményeinek érékelése alapján a - DANFOS Elecric álal gyáro csokábel minák álagos sakíóereje F sa = 76,77 kn ra, a álagos sakíósilárdság pedig σ sa = 1581 N/mm 2 -re adódo. A elemi sálak öss. felülee: ΣA e = 48,56 mm 2 - a SASAD ípusú csokábelek álagos sakíóereje F sa = 66,7 kn vol, a álagos sakíósilárdság pedig a egyedileg visgál elemi sálak sakíópróbái alapján - σ sa = 1634 N/mm 2 re adódo. Amin láhaó e a maximális ero ami a kábelek elsakadása eseén felléphe olyan nagy, amelye a ilyen haásra eredeileg nem méreee födémek károsodás nélkül nem képesek hordani. A elmélei megfonolások is a muaják, hogy a fellépo húóerok lényegesen kisebbek. A fölmerülo bionyalanságok isáásá és a ényleges helye megismerésé solgálják a helysíni visgálaok A eroméro cella és a visgálai módser ismereése A függeso kábelek musaki jellemoinek ismereében, a ávhomérok elhelyekedésének egyedi körülményei is figyelembe véve, olyan eroméroke erveünk, amelyek a sükséges mérési arományban kello érékenységgel bírnak, a függeso erovel arányos jeleik elekromosan ovábbíhaók, elhelyeésükhö nem kell a homéroke kivenni a árol anyagból (vagy a cellá leüríeni) és nem igénylik a alkalmao felfüggesési mód áalakíásá. Mindeen igényeke és még egyéb i föl nem sorol igényeke is kielégíik a 1. ábrán bemuao eroméro cellák. 1. ábra: Eroméro cellák

6 A hengeres cso alakú cellák ké féldarabból állnak, amelyek a alkoó menén, a csofal eljes vasagságában egymásho illeskednek. A össeillesés uáni, mindenkor aonos helyeüke, és együdolgoásuka, a csofalban animerikusan elhelyee acél csapok, valamin a illeskedo felüleekol 9 -kal elfordío, ugyancsak ké féldarabból álló és csavarokkal össesoríhaó peremgyuruk biosíják. A erovel arányos fajlagos alakváloás mindké féldarabban 3 3 db alkoó-, és gyuruirányban muködo Kyowa gym. nyúlásméro bélyeg (srain gauge) érékeli és alakíja á villamos jellé. Egy egy cellán ehá 12 db bélyeg van. A egymásól 12 - ra lévo 3 db aonos irányú bélyeg sorba van köve és a így kialakío 4 csopor pedig a ismer eljes híd (u.n. Weasone híd) kapcsolásban van. Eel a elrendeéssel a eseleges külponosság kompenálhaó, a homérsékleváloás haása kiküsöbölheo, a cella érékenysége pedig ε l = ε 2 (1 + µ ) mérékben növelheo. A mérésechnikában ismereeink serin még nem alkalmao egyedi öle alapján a Tansék laboraóriumában késül eroméro cellák musaki jellemoi a kövekeok: belso áméro: A dolgoó keresmese külso áméroje: A soríógyuruk külso áméroje: Teljes magasság: Mérési inervallum: Érékenység: 3 mm 4 mm 9 mm 1 mm 1 kn köö,4% (a akuális méréshaárra vonakoóan) A ismeree méroáalakíók a sokásos elekromos méroerosíokhö ( méro hidakho ) kövelenül csalakoahaók, a mér adaok a visgála során figyelemmel kísérheok és akár analóg, akár digiálisan rögíheok. A helysíni visgálaaink során Hoinger gym. KWS 35 DA yp. digiális kijelésu vivofrekvenciás hida hasnálunk A függeso erok helysíni mérése A arókábelek fölfüggesési helyén áadódó ényleges eroke a árolás különböo fáisaiban (ölés, arós árolás, üríés, áforgaás), minden eseben úgy mérük, hogy a eroméro cella belso furaán ámeno kábel eredei befogó serkeee a cella eejére ámaskodo, a cella pedig a aláámasásra ül föl. A celláka úgy épíeük be a mérés helyére, hogy a lehorgonyó feje, soríó bilinccsel megfoguk és kéoldal elhelyee Lucas ípusú hidraulikus méro emelovel kb mm rel megemelük, a ké féldarabbal körefoguk és a eroméro össeserelük. A eromérok alá, beépíéskor egy egy félig sliccel acélleme is elhelyeünk egyrés aér, hogy a lemebe csavarohaó kengyelek segíségével a cellák kiserelésé megkönnyísük, másrés aér, hogy a késobbiek során a kábel följebbhúásáho sükséges ero (a u.n. fölsakíó ero) mérésé a cella beépíése nélkül is leheové együk.

7 Helysíni visgálaaink során egy eljes ölési és üríési ciklus ala folyamaosan mérük a fölfüggeso ero váloásá, a öbbi eseben pedig a üríéskor és a u.n. forgaáskor (a üríe anyag egyideju vissaölésekor) fellépo húóeroke. Minden cellabeépíéskor és hossabb ideig felölve aro cellákban is, fölsakíó ero méréseke is végeünk A mér adaok A mér adaoka a 3.4. ábláaban foglaluk össe ábláa: Össesío ábláa a silóhomérok függeso kábeleire haó húóerok mér érékeirol Megjegyés: A I. és II. jelu mérések ké - egymás uán kövekeo - év erményein örének. A árol Vasbeon silók (D=7,5 m) Acél siló (D=9,) anyag és a SASAD-kábel DÁN-kábel SASAD-kábel DÁN-kábel méréskori φ2mm; h=3m φ16mm; h=3m φ2mm; h=15m φ16mm;h=15m állapo I. mérés II. mérés I. mérés II. mérés I. mérés II. mérés [kn] Búa: ölés 9,917 5,64 6,891 3,894 ** üríés 1,289 5,695 5,687 7,347 4,67 ** forgaás - 4,981 - fölsakíás 6,55 5,728 - hossabb ömörödés 11,9 * uán Borsó (h=3m) (h=23m (h=28m) (egés) ölés üríés 8,643 ** 7,1 4,545 3,48 5,4 ** forgaás 7,936 ** 6,519 4,958 3,284 4,5 ** fölsakíá s 12,622 6,198 3,491 Kukorica: ölés 3,47 üríés 5,264 ** 3, ** 3,759 3,636 forgaás 3,35 fölsakíás hossabb ömörodés uán 3,946 * A SASAD kábel végén a PVC bevona minegy 3 cm hosson hullámosan gyurodö vol ** Inerpolál érékek

8 Aokban a eseekben amikor egy folyama (ölés, üríés forgaás) köbeni függeso ero váloásá kísérük figyelemmel, a mér adaok köül csak a éslel legnagyobb éréke üneük fel a 3.4. ábláaban. A ermények eseleges minoségváloásából adódó elérések éslelésére a második (II. jelu) méréssoroao a elso (I. jelu) mérések uán, egy év múlva végeük. A mérések ehá ké egymás uán kövekeo év erményein aonos körülmények köö örének. A méréseke ké féle kábelen (SASAD és DÁN), háromféle anyaggal (búa, kukorica, borsó) és vasbeon ill. fémsilókban végeük, a helyi adoságoknak megfelelo kombinációban. 4. A SZÁMÍTOTT ÉS MÉRT EREDMÉNYEK ÖSSZEHASONLÍTÁSA A meogadasági ermékekre a sakirodalomban alálhaó anyagjellemoke búa, borsó és kukorica eseében a alábbi ábláaban adjuk meg. Anyagjellemok Anyag kn/m 3 ϕ µ µ ü búa 8, 3,414,325 borsó 8, 3,349,268 kukorica 8, 3,414,325 A mér és sámío húóerok Vasbeon P [kn] siló SASAD DÁN D=7,5m mér sám. mér sám. gyári búa 7,35 7,41 4,1 x 4,26 nincs x borsó 5,4 5,7 -- 3, nincs kukorica 3,95 4, ,1 nincs x D = 9, m l = 2 m eseén p max = 7,5 kn A c ényeok érékei a mérési eredmények alapján Vasbeon c ényeo siló SASAD DÁN búa,55,4 borsó,45,3 kukorica,3,2

9 Fémsiló c ényeo SASAD DÁN búa,75,5 borsó,55,4 kukorica,45,25 A 7,5 m áméroju vasbeon, ill. a 1 m áméroju fémsilókban végrehajo mérések alapján meghaároo c ényeovel, a 1. képle segíségével a gyakorla sámára elegendo ponossággal sámíhaó a ávhoméroben kelekeo húóero. Megjegyeük, hogy a SASAD homérokön néhány eseben a burkola össegyurodö, hullámosodo, így a áméro megnövekedése mia a sámíonál nagyobb húóeroke mérünk. E a jelenség arra figyelmeee, hogy a burkolao nem sabad lágy anyagból késíeni és a gyárási echnológiá javíani kell. 5. A MÉRÉSEK TAPASZTALATAI, JAVASLATOK A eljes beárolási és üríési folyama során mér húóerok váloásá a ábrák muaják ábra

10 A diagramokból megállapíhaó, hogy: 5.2. ábra - a beárolás ala a kedei érékol elekinve a húóero lineárisan váloik, - a üríés során a húóero a beárolási érék ala ill. fele hullámos váloás mua, - a üríés megkedésekor a beárolás során mér húóero minegy 1 % - al megno majd lecsökken, ennek oka feleheoen a nyugalmi és mogó súrlódás kööi különbség, - a dániai kísérleek serin a beárolás uán egy nappal a húóero minegy 1%- os növekedése apasalhaó. A nyugalmi állapoban a ávhoméro megemelése, a árol anyagból való fölhúása során a húóero mindig minegy 1%-kal nagyobb, min a üemelés ala mér legnagyobb érék. A legnagyobb húóero kísérlei meghaároásáho ehá a ovábbiakban nincs sükség a eljes beárolási és üríési folyama alai mérésekre, elegendo a befüggese ávhoméronek a árol anyagból való meghúásáho sükséges ero mérése. A ávhoméro aró serkeei elem méreeése során célseru figyelembe venni a, hogy a silókban árol anyag a meogadaság áalakulása, fejlodése során megváloha, eér a felfüggesés a várhaó legnagyobb húóerore kell méreeni. A ávhoméro felfüggesésének visgálaáho a gyakorla sámára a alábbi köelío módser javasoljuk. A ideális meogadasági erméknek a silónyomás sámíásáho sükséges jellemoi legyenek, üríési állapoban γ = 1 kn/m 3 µ =,24 k = 1,

11 5.3. ábra eekkel körcella eseében D D b b = = Db 4 µ k 4 x,24 x 1, a 1. s. képle, c=,5 eseén P =, max 4 d Db ( l - Db alakra egyserusödik. (d =,16 m, D b = 7,32 m, l = 28 m) P max, = 4,16 7,32 (28, - 7,32) = ) 9,7 kn

12 Négysög alakú siló eseén D = 4 a b 2 (a + b) A ávhoméro kábel álal a cellafödémre áadódó mérékadó húóero sámíására a alábbi össefüggés javasoljuk H M = 1,3 G Ö + 1,4 P h i G Ö - a ávhoméro és kábel önsúlya, P h - a árol anyag ismer jellemoi alapján sámío húóero, 1,3 és 1,4 bionsági ényeok. Abban a eseben, ha ismer a fölsakíó ero, akkor P h helye a énylegesen mér éréke kell behelyeesíeni. 6. ÖSSZEFOGLALÁS A anulmány a gabonasilókban elhelyee homérok fölfüggeso kábeleiben fellépo húóerok elmélei és kísérlei visgálaával foglalkoik. A árol anyag jellemoinek ismereében egyseru sámíási módser javasol a siló - födéme erhelo húóero meghaároására. A serodok álal kidolgoo módserrel, valóságos körülmények köö különböo üemi állapookban (ölés, üríés, árolás) vége kísérleek mérési eredményei alapján meghaároák a fölfüggeso eronek a a sélso éréké, amelyre a aróserkeee méreeni kell. Javaslao adnak een eronek a valóságos körülmények kööi egyseru mérési módserére. 7. IRODALOM [1] Oros Á.: Megjegyések a silónyomás sámíásáho, BME Tudományos Kölemények Beon és Vasbeon Ünnepi Kiadvány, old. [2] Oros Á.: Megjegyések a silónyomás sámíásáho vasbeon gabonasilók eseében, BME Vasbeonserkeeek Tanséke Tudományos Köleményei, [3] Halás I. Oros Á.: Silónyomás mérések laboraóriumi modellen, BME Vasbeonserkeeek Tanséke Tudományos Köleményei, old. [4] Halás I. Oros, Á.: Sakvélemény a silókban alkalmao ávhomérokben kelekee húóerok meghaároására vége mérésekrol, BME Vasbeonserkeeek Tansékén késül sakvélemény 1984.