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筒仓料位传感器的研制 论文答辩 一料位传感器简介 料位传感器是测量贮存容器或工业生产设备里的粉粒状固体 气体之间的分界面位置的传感器 现在常用的料位传感器有称重式 重锤式 电容式 微波式以及超声波式等 料位传感器主要应用于测量火电厂煤位粉位 水泥厂水泥料位 以及粮库粮食料位等 这次研制的是基于应变片的称重式传感器 二基于应变片的筒仓料位称重传感器 电阻应变式传感器如右图 O环四角处分别黏贴应变片 电阻随应变片形变的理论公式为 dR R k R为电阻 为应变 F为受力 K为灵敏度系数 图一 筒仓为锥底圆柱式钢筒仓 其简图如下 传感器用螺栓固定在下图所示 2 支撑柱处 当仓内物料重量变化时 支撑柱将发生的弹性形变 传感器测得形变并将其转化为电阻值 图二 三误差来源 四几种可能的误差解决办法 五对可行方法的进一步分析 六圆锥筒仓的受力分析 本文假设的筒仓模型属于最理想的情况 当其满足轴对称边界条件时 可以选择两种方法来确定筒仓的结构内力 使用薄膜理论来计算壳体主体应力 而采用弯矩理论来分析局部弯曲效应 或者采用有效的数值分析方法 比如运用有限元模拟进行分析 6 1仓壁的受力对于深仓仓壁所受到的的物料压力 各国规范统一采用Janssen理论公式 主要是通过微元法建立物料薄层的的竖向静力平衡方程然后求解得出 为物料的内摩擦角 6 2漏斗的受力目前 漏斗壁的受力的计算方法往往是理论公式与实际经验相结合得出的 本文对我国筒仓规范和Walker理论公式 Rotter等学者推荐的计算方法 进行了介绍和对比 图四 七筒仓受力的ansys有限元分析与对比 1筒仓接触模型采用刚性仓壁 物料DP模型模拟大质量块 接触面间的相互作用包括法向压力作用和经向摩擦力作用 锥型仓底筒仓直径为10m 高度为10m 漏斗顶角的半角为40o 壁厚0 01m 物料假设为水泥 由锥底仓的受力图可以看出漏斗顶部转折处附近仓壁受到物料施加的压力荷载最大 图五 六给出了有限元分析结果与我国规范 欧洲规范 及基于Walker理论的澳大利亚规范的对比 图五图六基于Walker理论的澳大利亚规范在计算结果上与有限元结果更加相符 采用Walker理论公式作为传感器测量结果的后期数据计算公式 结果将更准确 从对比图中还可以看出 越靠近漏斗顶端转折处 Walker理论的计算结果与有限元分析结果符合的越好 2 深仓锥底模型模型采用锥形壳体结构 在壳体内表面施加基于Walker理论的函数型正压力 假设筒仓直径为10m 高度为20m 锥形壳顶角半角为40o 仓壁厚度为0 01m 物料假设为水泥 由基于Walker理论的深仓仓底有限元
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