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粮堆专用压力传感器研制与散装粮堆底部压力试验研究

魏兆龙  
【摘要】:作为常见散体物料的粮食,不仅呈现散粒体一般力学特性,更由于粮食是一种具有呼吸作用的生命活性体,加之其储存品质的相关要求,因而粮食散体具有不同于一般散体的力学特性。粮食是重要的战略物资,其大多以散体物料的方式储存在粮仓内。存放粮仓内的粮食散体会对仓壁产生侧压力,对粮堆底部产生竖向压力,前者是粮仓结构设计的重要力学参数,有关的研究较多且较为成熟;而针对后者研究甚少。由于粮食散体是不同于一般的岩土颗粒体,粮堆底部压力测试需要专用的压力传感器,因此研制适用粮堆环境专用的压力传感器并开展粮堆底部压力现场实仓测试研究是十分必要的。本文结合前期有关人员的研究基础上,在粮食行业公益性科研专项(编号:201413003-4)的支持下,充分调研了粮仓和粮堆实际环境,分析了粮堆底部压力受力特性,进行了粮堆专用压力传感器的结构设计和试制,开展了传感器的实验室室内性能测试,以及粮堆颗粒介质环境的传感器性能标定,进而改进和完善传感器的制造方案,为实仓测试奠定基础。在此基础上,本论文紧密结合有关研究已经进行的粮堆底部压力现场试验与模拟分析试验,开展了中试实验仓和实仓现场试验,按照实际仓房的尺寸,设计了传感器现场布设方案及信号测试与接收方案,对两个仓房进行现场实测。通过一定周期时间的测试,获得粮堆底部压力在不同空间和时间的数据,分析获得粮堆底部压力随时空的分布规律。通过中试实验仓和实际工况下大型散装粮平房仓底部压力的测试,得到了粮堆底部压力分布与变化情况。静态堆积过程中粮堆底部压力分布会受粮食密实度、进料方式、仓内地上笼、仓壁摩擦等影响因素影响。通过数据对比分析发现:粮堆堆积形成初期,压力值较规范值小,粮堆底部压力分布差异性较大,各测点压力值与进粮工艺密切相关;随着时间的推移,底部各测点压力值总体上都呈现不断增大的趋势,但是其整体压力的增幅慢慢趋于平稳,压力值差距逐渐变小,压力值慢慢趋近于规范值。历经一定周期的现场实验与检验,认为传感器的灵敏性和长期稳定性等性能能够较好满足要求,适用于粮堆环境压力测试。本文的研究丰富了散体特别是粮食散体的试验研究内容,为进一步进行粮堆压力场研究奠定一定基础,为仓储结构设计以及相关领域的研究提供参考。


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