Вантажознавство. МВ до лабораторних та практичних занять

41

Такі принципи можна застосовувати і при зменшенні значень на шкалах 1, 2, 7 і 8 на інше значення, але при цьому розрахунки значно ускладняються. Так, наприклад, при зменшенні довжини А за шкалою 1 в 3 рази отримані об'єми необхідно збільшити в 32 = 9 і 33 = 27 разів, що подумки провести складно, в порівнянні із збільшенням в 102 = 100 і 103 =

1000 разів.

У роботі окремо для кожного виду штабеля при визначенні за номограмою приводиться:

назва виду штабеля;необхідні для розрахунку вихідні дані;

значення, яке зняте з номограми, коефіцієнт збільшення (якщо він потрібний), підсумковий результат (об'єм);

всі проміжні значення, які зняті з номограми (якщо вони є). Наприклад. Конус. S = 40 м, = 35 , VК = 190 м3.

Піраміда. А = 25 м, = 35 , VП = 1,75 103 = 1750 м3.

Призма. А = 28 м, L = 40, = 35 , С = 1,35, VПР = 0,52 102 100 = 5200

м3.

Значення з номограми знімаються з максимально можливою точніс-

тю.

Розрахунковий метод більше точний, але вимагає складних (із застосуванням обчислювальної техніки) і трудомістких розрахунків та знання формул розрахунку об'ємів геометричних фігур.

У роботі окремо для кожного виду штабеля при визначенні розрахунковим методом приводиться:

назва виду штабеля;необхідні для розрахунку вихідні дані;

підсумкова розрахункова формула та результат (об'єм).

Значення тангенса кута природного укосу знімаються зі шкали 8 напроти значення шкали 9 з максимальною точністю.

Порядок виконання роботи. Відповідно до заданого варіанта визначаємо з табл. 1 шифри та кути природного укосу ( ) штабелів.

Таблиця 1

42

За обраним шифром штабелів з табл. 2 визначаємо їх найменування (вид), лінійні розміри та насипну масу.

Спочатку визначаємо об'єми штабелів за допомогою номограми. Конус. Відкладаємо S на шкалі 2 (рис. 5) і на шкалі 9, з'єднуємо

прямою лінією (лінійкою або іншим рівним предметом) ці точки. На перетинанні цієї прямої лінії зі шкалою 4 знімаємо значення об'єму VК, м3.

Піраміда. Відкладаємо А на шкалі 1 і на шкалі 9, з'єднуємо прямою лінією ці точки. На перетинанні цієї прямої лінії зі шкалою 3 знімаємо значення об'єму VП, м3.

Призма. Відкладаємо А на шкалі 1 і на шкалі 9, з'єднуємо прямою лінією ці точки. На перетинанні цієї прямої лінії зі шкалою 5 знімаємо проміжне значення С. З'єднуємо це значення С прямою лінією зі значенням L на шкалі 8 і на шкалі 6 визначаємо (знімаємо) значення об'є- му VПР, м3.

Клин. Як було показано раніше, об'єм штабеля у формі клина (VКЛ) є похідним від об'ємів призми (VПР) із шириною А та довжиною основи L, і піраміди (VП) з основою А (рис. 1, 2). Об'єм клина визначаємо як різниця цих об'ємів, м3

VКЛ = VПР – VП.

Об'єм призми (VПР) і піраміди (VП) знаходимо за раніше наведеними алгоритмами. Для цього відкладаємо А на шкалі 1 і на шкалі 9, з'єднуємо прямою лінією ці точки. На перетинанні цієї прямої лінії зі шкалою 3 знімаємо значення об'єму VП, м3, а на перетинанні зі шкалою 5 знімаємо проміжне значення С. З'єднуємо це значення С прямою лінією зі значенням L на шкалі 8 і на шкалі 6 визначаємо (знімаємо) значення об'єму VПР. Підставивши отримані значення VПР і VП у формулу розрахунку VКЛ, одержуємо його значення.

Обеліск. Як було показано раніше, об'єм штабеля у формі обеліска (VОБ) є похідним від об'ємів прямого паралелепіпеда зі сторонами L, B і H,

43

алгоритмами. Для цього відкладаємо H на шкалі 7 і на шкалі 9, з'єднуємо прямою лінією ці точки. На перетинанні цієї прямої лінії зі шкалою

ретинанні зі шкалою 5 знімаємо проміжне значення С. З'єднуємо це значення С прямою лінією зі значенням L на шкалі 8 і на шкалі 6 визначаємо

Vоб = L B H − VпрL − VпрB + VпA .

Тепер визначаємо об'єми штабелів вантажів розрахунковим спосо-

бом.

Конус VК = 0,00423 S3 tg ; Піраміда VП = 1/6 A3 tg ;

Призма VПР = 1/4 A2 tg L;

Клин VКЛ = VПР – VП = 1/4 A2 tg L – 1/6 A3 tg ;

Обеліск

VОБ = L B H − VпрL − VпрB + VпA = L B H −1/4 A2 tgα (L + B) + 1/6 A3 tgα ,

де A = 2 H / tg .

Розраховуємо масу вантажу в кожному виді штабеля для кожного способу (за номограмою та розрахунковим способом) визначення, т

QШТ = VШТ .

Наприкінці роботи визначаємо погрішності методів. Для цього розраховуємо відхилення маси вантажу Q у штабелі кожного виду, яке визначено за номограмою – QН і розрахунковим способом QР (т) та визначаємо погрішність , %

Q = QН – QР ;

= Q 100 / QР.

Значення Q розраховується за модулем, тобто завжди має позитивний знак.

44

Лабораторна робота № 6. Визначення кількості навалочного вантажу методом паралельних вертикальних розрізів

Мета роботи. Ознайомлення із практичними методами визначення кількості навалочного вантажу в штабелях довільної форми та створюваного вантажем навантаження.

Загальні вказівки. У даній роботі розглядається зберігання навалочних вантажів у штабелях довільної форми. Така форма штабеля виходить часто при:

досипанні вантажу до раніше сформованого штабелю;формуванні штабеля кранами, оснащеними грейферами;після забору (узяття) частини вантажу зі штабеля правильної гео-

метричної форми.

Для визначення кількості вантажу, яка зберігається насипом на складі порту або на відкритій площадці, необхідно розрахувати об'єм штабеля (насипу) вантажу та помножити його на об'ємну вагу (насипну масу) вантажу.

При визначенні об'єму насипу найбільш широке поширення одержав метод маркшейдерської зйомки, який полягає в сукупності геометричних вимірів і обчислень, необхідних для складання планів та рішення різних геометричних завдань. При маркшейдерських зйомках широко використовуються геодезичні методи та інструменти, наприклад, теодоліт – геодезичний інструмент для виміру на місцевості горизонтальних і вертикальних кутів.

Зйомка для визначення об'ємів здійснюється найпоширенішим на практиці тахеометричним способом. Тахеометрична зйомка це вид маркшейдерської зйомки, при якій горизонтальні та вертикальні кути виміряються по колах тахеометра – видом теодоліта з далекомірником. Основним об'єктом тахеометричної зйомки є характерні точки насипу, які визначають його контур. За результатами зйомки за допомогою транспортира та лінійки виконується масштабний план насипу.

Так як при тахеометричній зйомці визначають положення тільки характерних точок брівок, при обчисленні об'ємів за даними зйомки допускають деяку помилку, називану помилкою репрезентативності. Роблячи тахеометричну зйомку пікетів, також допускають помилки у вимірах довжини та кутів, які вносять додаткову помилку в зображення контуру на плані, називану погрішністю зйомки. Крім того, допускаються помилки при накладенні на план кутів і довжин за допомогою транспортира і лінійки, які викликають додаткову погрішність виміру об'єму, називану погрішністю накладення.

Помилка об'єму, який отриманий за результатами тахеометричної

45

зйомки, визначається як сума квадратів перерахованих вище видів погрішності.

На практиці також зустрічається інший метод для розрахунку об'є- му штабеля довільної форми – метод паралельних вертикальних перетинів. Метод полягає в тому, що штабель паралельними площинами розбивається на ряд блоків (рис. 1).

Рис. 1 Схема розрізів і перетинів штабеля

Для цього попередньо визначаються місця через які будуть проходити перетини. Частота розташування перетинів (відстань між ними) визначається формую наситу – зміною ширини, висоти, кута нахилу й ін. ознаками, які впливають на площу перетинів (рис. 1). При побудові перетинів точки, через які вони проходить, відзначаються кілочками на верхньому ребрі штабеля.

На кожному перетині від верхньої точки до основи штабеля натягується та кріпиться градуйований канат так, щоб він був паралельний куту укосу цієї частини штабеля. При наявності точки перегину, в ній розташовується кілочок, до якого кріпиться канат. Для спрощених розрахунків, які дають більшу погрішність, канат натягується без урахування точок перегинів (рис. 1).

При наявності горизонтальної площини у верхній частині насипу – плато, кілочки закріплюються на ребрі штабелю, який утворений верхнім плато та укосом (нахилом штабелю).

Перетини повинні проходити (розташовуватися кілочки) у площині яка перпендикулярна повздовжній осі насипу штабеля – довжині.

За довжиною градуйованого канату визначаються довжини ділянок, а за допомогою кутоміра – кути під якими натягнутий канат на кожній ділянці. Після чого розраховується площа кожного перетину, як сума площ ділянок, які його складають.

Об'єм блоку визначається як добуток половини суми площ перетинів (F), які його обмежують, на відстань між ними (L). Об'єм штабеля визна-

46

чається як сума об'ємів окремих блоків складових штабелю. За об'ємом штабеля та насипній масі ( ) визначається маса вантажу в штабелі, а за значенням найбільшої висоти насипу – максимальне навантаження, яке створюється вантажем у штабелі. Висота штабеля визначається послідовним додаванням збільшення (прирощення) висот, яке розраховано на підставі вимірів.

У роботі розглядається спрощений варіант розрахунку, коли штабель розбивається двома перетинами (F1 і F2) на три частини (рис. 2, а). Площа перетинів у крайніх точках (F0 і F3) дорівнює 0.

Рис. 2 План штабеля та схема перетинів

Площа кожного перетину (F1 і F2) складається з елементарних геометричних фігур (рис. 2, б):

трьох трикутників (перший зі сторонами а1, h1, ℓ1, другий – а2, h, ℓ2, третій – а3, h3, ℓ3);

одного прямокутника зі сторонами а2 і h1 (h3, якщо h3 h1).

Якщо h3 h1 перетин (рис. 2, б) має вигляд дзеркального відображення.

У табл. 1 (три останні стовпчики) наведені, як допоміжний матеріал, значення косинусів і синусів деяких кутів ( ).

Порядок виконання роботи. Відповідно до заданого варіанта визначаємо з табл. 1 шифри:

першого та другого перетинів;відстаней між перетинами;насипної маси.

За шифром з табл. 2 вибираються вихідні дані для розрахунків:

для першого перетину – довжини гіпотенуз ℓ1, ℓ2, ℓ3 (м) і значення прилеглих кутів 1 і 3 ( );

для другого перетину – довжини гіпотенуз ℓ1, ℓ2, ℓ3 (м) і значення прилеглих кутів 1 і 3 ( );

відстані між перетинами – L1, L2, L3, м;

47

насипна маса – , т/м3.

Таблиця 1

h = h1 – h3 ,

значення h береться за модулем, тобто h завжди має позитивний знак

48

(+), поза залежністю від результату розрахунку.

Довжину катета цього трикутника (а2) визначаємо з теореми Піфаго-

ра, м

Катет а2 є й стороною другого прямокутника (рис. 2, б).

Розрахунок величини, які складають перетини (а, h, ℓ) здійснюється з точністю до 1 мм, тобто не менш трьох знаків після коми.

Далі розраховуємо величину складових перетину – площі трикутни-

S3 = 1/2 а3 h3.

Площа прямокутника (S) визначаємо з виразу, м2

S = а2 min{h1; h3}.

Визначаємо площу перетину, м2

F = S1 + S2 + S3 + S.

Отримана площа – площа першого перетину, тому F1 = F.

Після цього проводимо аналогічні розрахунки для другого перетину та отриману площу позначаємо F2 = F.

Визначаємо об'єми трьох сегментів (див. рис. 2, а), м3

При розрахунку об'ємів необхідно враховувати, що перетин F0 і F3 проходить через краї (крайні точки) штабеля (рис. 2, а) та їхня площа, відповідно, дорівнює 0.

Об'єм усього штабеля дорівнює сумі складових сегментів, м3

V = V1 + V2 + V3.

Визначивши об'єм штабеля V, і знаючи насипну масу , розраховуємо масу вантажу в штабелі, т

Q = V .

Із всіх висот першого та другого перетину знаходимо максимальну, і визначаємо найбільше навантаження, яке створюється вантажем у штабелі, т/м2

Р = max{hi} ,

де hi – висота (h1, h3) першого та другого перетину, м.

Лабораторна робота № 7. Формування штабелів вугілля

Мета роботи. Ознайомлення із практичними методами розміщення штабелів навалочних вантажів (на прикладі вугілля) у порту з дотриманням правил техніки безпеки та протипожежних заходів.

49

Загальні вказівки. При зберіганні вугілля в порту найбільше поширення мають штабелі у формі клина та обеліска. Штабелі у вигляді конуса, піраміди і призми зустрічаються набагато рідше й, особливо при великих вантажопотоках, менш ефективні. Це обумовлено тим, що площа, яка відводиться під штабелі вантажів у вигляді цих фігур, набагато більша (через наявність розривів, проходів і проїздів), чим у обеліска або клина (при однаковій кількості вантажу).

Форми клина та обеліска пов'язані між собою. Можна сказати, що обеліск це усічений клин (рис. 1). З рис. 1 видно, якщо досипати вантаж (добудувати нагору пунктирні лінії), то з обеліска вийти клин, а при обмеженні висоти складування із клина виходить обеліск.

Рис. 1. Взаємозв’язок форми клина та обеліска

Величина кута природного укосу ( ) вантажу залежить від: форми, розміру, шорсткості та однорідності його часток; вологості маси вантажу; способу його відсипання; вихідного стану та матеріалу опорної поверхні. Значення кута природного укосу вугілля коливається від 30 до 65°.

При розміщенні вугілля на складах необхідно визначити довжину LШТ, ширину BШТ і висоту HШТ штабеля.

Ширина штабеля визначається шириною площадки, величиною проходів між штабелем та конструктивними елементами (будинками, спорудженнями, залізничними й підкрановими коліями, автомобільними шляхами й ін.). Визначені наступні мінімальні (більше можна, менше не можна) величини при розміщенні навалочних вантажів:

відстань від осі залізничної колії до штабеля – 2,5 м; відстань від підкранової колії (головки рейки) – 2 м; проходи між штабелями – 6 м.

Більшість портальних кранів, які використовують у портах, мають ширину порталу (відстань між голівками рейок підкранових колій) 10,5 м. Залізничні колії в порту мають таку ж ширину, що й основна мережа залізничних колій України – 1520 мм.

Висота штабеля визначається обмеженнями, пов'язаними з: використанням технічної норми навантаження на основу (підлогу)