一種精確計(jì)算圓筒倉(cāng)容量的方法
【專利摘要】一種精確計(jì)算圓筒倉(cāng)容量的方法,涵蓋現(xiàn)有圓筒倉(cāng)的所有倉(cāng)口種類,根據(jù)倉(cāng)口的數(shù)量不同進(jìn)行分類,對(duì)某一類筒倉(cāng)在計(jì)算時(shí),先將圓筒倉(cāng)倉(cāng)體的有效容量分割成多點(diǎn)入料錐體、圓臺(tái)、圓柱、不規(guī)則扇形體、可變棱臺(tái)、倉(cāng)口不規(guī)則三棱體六部分,分別計(jì)算六部分的體積,再進(jìn)行加和,可得到筒倉(cāng)的有效體積,若乘以堆密度,便可得到倉(cāng)容量數(shù)據(jù)。對(duì)于其中的不規(guī)則部分,采用多重積分、實(shí)體分割配合控制條件和邏輯判斷條件相結(jié)合的方式并按照設(shè)定的順序進(jìn)行計(jì)算,規(guī)則部分直接計(jì)算。
【專利說明】
-種精確計(jì)算圓筒倉(cāng)容量的方法
技術(shù)領(lǐng)域:
[0001] 本發(fā)明屬于工程技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域,具體設(shè)及煤炭行業(yè)圓形儲(chǔ)煤倉(cāng)容量的一種精確計(jì) 算圓筒倉(cāng)容量的方法。
【背景技術(shù)】:
[0002] 圓筒倉(cāng)作為儲(chǔ)煤設(shè)施,W其占地面積小、直徑多樣、儲(chǔ)存容量大、環(huán)保安全、設(shè)計(jì)及 施工技術(shù)成熟廣泛應(yīng)用于煤炭、化工、電力等工業(yè)領(lǐng)域。目前在進(jìn)行圓筒倉(cāng)設(shè)計(jì)時(shí),由于設(shè) 計(jì)人員無法計(jì)算出倉(cāng)體的有效儲(chǔ)存容量,對(duì)于圓筒倉(cāng)的儲(chǔ)存容量確定,往往是根據(jù)圓筒倉(cāng) 倉(cāng)體的有效設(shè)計(jì)高度、倉(cāng)體直徑和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行估算。運(yùn)種估算方法得到的倉(cāng)體容量存在 較大的偏差。若倉(cāng)體容量估算偏大,則會(huì)誤導(dǎo)后續(xù)的圓筒倉(cāng)倉(cāng)體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),導(dǎo)致圓筒倉(cāng)地基 承載力計(jì)算偏大,運(yùn)樣不僅造成材料浪費(fèi)、建設(shè)成本偏高,而且還會(huì)出現(xiàn)因設(shè)計(jì)容量不足引 起的商業(yè)糾紛。若倉(cāng)體容量估算偏小,很可能出現(xiàn)倉(cāng)體內(nèi)物料儲(chǔ)存負(fù)荷超載的現(xiàn)象,最終因 倉(cāng)體地基承載力不足,造成倉(cāng)體發(fā)生傾斜,影響圓筒倉(cāng)的安全正常使用。因此精確地計(jì)算出 倉(cāng)體的有效容量是圓筒倉(cāng)倉(cāng)體設(shè)計(jì)的重要前提。
【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0003] 本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有設(shè)計(jì)不足,提供了一種精確計(jì)算圓筒倉(cāng)容量的方法, 利用計(jì)算機(jī)高效計(jì)算的優(yōu)點(diǎn),W計(jì)算方法的形式填補(bǔ)現(xiàn)有的倉(cāng)體容量精確計(jì)算的空白。該 方法具有界面使用效果好、類型覆蓋全、計(jì)算精度高、效率高、穩(wěn)定性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
[0004] 為達(dá)到上述目的,本發(fā)明采用如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:
[0005] -種精確計(jì)算圓筒倉(cāng)容量的方法,包括W下步驟:
[0006] 1)將圓筒倉(cāng)分割成多點(diǎn)入料錐體、圓臺(tái)、圓柱、不規(guī)則扇形體、可變棱臺(tái)和倉(cāng)口不 規(guī)則=棱體六部分;
[0007] 2)將多倉(cāng)口形式參數(shù)轉(zhuǎn)化為單倉(cāng)口形式參數(shù),分別計(jì)算六個(gè)部分的體積;
[000引3)組合六個(gè)部分的體積,得出圓筒倉(cāng)有效容積。
[0009] 本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于,認(rèn)為入料點(diǎn)是均勻分布的簡(jiǎn)化多點(diǎn)入料模型,將多點(diǎn) 入料錐體分割成圓臺(tái)和多個(gè)圓錐體。
[0010] 本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于,據(jù)圓筒倉(cāng)倉(cāng)口數(shù)量,設(shè)置每個(gè)類型倉(cāng)口計(jì)算頁面;
[0011] 每個(gè)計(jì)算頁面總體劃分為輸入?yún)?shù)和計(jì)算結(jié)果兩個(gè)區(qū)域,按照筒倉(cāng)的底部倉(cāng)口、 中部圓柱與頂部圓臺(tái)分別布置參數(shù)并設(shè)有多點(diǎn)入料選項(xiàng)框;
[0012] 確定輸入?yún)?shù)項(xiàng)有倉(cāng)口長(zhǎng)度方向的長(zhǎng)度、角度、倉(cāng)口中屯、距,倉(cāng)口寬度方向的寬 度、角度、倉(cāng)口中屯、距,倉(cāng)頂圓臺(tái)部分安息角、上半徑,倉(cāng)中圓柱部分高度、直徑,筒倉(cāng)多點(diǎn)入 料的選擇及入料點(diǎn)個(gè)數(shù)、安息角、上下半徑;計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)項(xiàng)有倉(cāng)口至倉(cāng)頂高度、倉(cāng)容積、相 貫線角度。
[0013] 與現(xiàn)有的估算方法相比,本發(fā)明的有益效果在于:
[0014] 本發(fā)明方法通過對(duì)圓筒倉(cāng)倉(cāng)體的有效容量進(jìn)行分割計(jì)算,將有效倉(cāng)體分割成多點(diǎn) 入料錐體、圓臺(tái)、圓柱、不規(guī)則扇形體、可變棱臺(tái)、倉(cāng)口不規(guī)則=棱體六部分。如圖I所示,其 中多點(diǎn)入料錐體、圓臺(tái)、圓柱=部分體積通過設(shè)計(jì)參數(shù)轉(zhuǎn)化后,直接計(jì)算;不規(guī)則扇形體、可 變棱臺(tái)、倉(cāng)口不規(guī)則=棱體通過多重積分、實(shí)體分割配合控制條件和邏輯判斷條件按照設(shè) 定的順序進(jìn)行計(jì)算。因此,本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn):
[0015] 1.計(jì)算結(jié)果非常精確;
[0016] 2.計(jì)算方法適用圓筒倉(cāng)現(xiàn)有倉(cāng)口的常用種類。
【附圖說明】:
[0017] 圖1是單倉(cāng)口形式圓筒倉(cāng)形式;
[001引圖2是單倉(cāng)口形式圓筒倉(cāng)簡(jiǎn)圖;
[0019] 圖3是相貫線與底面的夾角分析圖;
[0020] 圖4(a)是棱臺(tái)高度與底面長(zhǎng)度和寬度關(guān)系立面圖;
[0021 ]圖4(b)是棱臺(tái)高度與底面長(zhǎng)度和寬度關(guān)系俯視圖;
[0022] 圖5是切除的扇形體形式;
[0023] 圖6(a)是切除的扇形體剖面圖;
[0024] 圖6(b)是切除的扇形體平面圖;
[0025] 圖7(a)是兩倉(cāng)口圓筒倉(cāng)倉(cāng)下S角棱體體積橫向剖面;
[0026] 圖7(b)是兩倉(cāng)口圓筒倉(cāng)倉(cāng)下S角棱體體積縱向剖面;
[0027] 圖8是兩倉(cāng)口形式圓筒倉(cāng)倉(cāng)下S角體形式圖;
[0028] 圖9(a)是兩倉(cāng)口形式圓筒倉(cāng)倉(cāng)下S棱體體積分析橫向剖面圖;
[0029] 圖9(b)是兩倉(cāng)口形式圓筒倉(cāng)倉(cāng)下S棱體體積分析縱向剖面圖;
[0030] 圖10(a)是四倉(cāng)口剔除部分體積橫向剖面圖;
[0031] 圖10(b)是四倉(cāng)口剔除部分體積縱向剖面圖;
[0032] 圖11是四倉(cāng)口圓筒倉(cāng)排料倉(cāng)口分布形式;
[0033] 圖12是六倉(cāng)口圓筒倉(cāng)排料倉(cāng)口分布形式。
[0034] 參數(shù)說明:
[003引Va:棱臺(tái)體積,m3;
[0036] 化:倉(cāng)口圓柱體積,m3;
[0037] Vc:扇形體體積,m3;
[0038] Vd:倉(cāng)下S角棱體中線較高者體積,m3;
[0039] Vk:倉(cāng)下S角棱體中線較低者體積,m3;
[0040] a:倉(cāng)口 長(zhǎng)度,m;
[0041] b:倉(cāng)口寬度,m;
[0042] A:棱臺(tái)上表面長(zhǎng)度,m;
[0043] B:棱臺(tái)上表面寬度,m;
[0044] T:棱臺(tái)高度,m;
[0045] 0:倉(cāng)口長(zhǎng)度或?qū)挾确较蛏辖嵌?,?br>[0046] 01:倉(cāng)口長(zhǎng)度方向上角度,%
[0047] 02:倉(cāng)口寬度方向上角度,%
[004引(6:相貫線與底面夾角,%
[0049] Fx:X軸正方向上棱臺(tái)上底面長(zhǎng)度,m;
[(K)加]Fy:Y軸正方向上棱臺(tái)上底面長(zhǎng)度,m;
[0化1] R:圓筒倉(cāng)半徑,m;
[0化2] La:長(zhǎng)度方向上倉(cāng)口中屯、距,m;
[0化3] Lb:寬度方向上倉(cāng)口中屯、距,m;
[0化4]山:長(zhǎng)度方向上倉(cāng)口中個(gè)數(shù);
[0化5] m:寬度方向上倉(cāng)口中個(gè)數(shù)。
【具體實(shí)施方式】:
[0056] W下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作出進(jìn)一步的說明。
[0057] W單倉(cāng)口圓筒倉(cāng)為例,如圖1,對(duì)筒倉(cāng)進(jìn)行體積分割,圓錐部分和圓柱部分體積計(jì) 算容易,此處略去。倉(cāng)口部分體積等于圓柱體體積減去陰影部分的體積,如圖2;倉(cāng)口部分體 積=Va+化-Vco
[0058] 由圖1和圖2可W看出,棱臺(tái)下底面長(zhǎng)度a和寬度b為已知尺寸(倉(cāng)口尺寸),棱臺(tái)上 底面長(zhǎng)度A、寬度B和棱臺(tái)高度T未知。為了尋求棱臺(tái)上底面長(zhǎng)度A、寬度B和棱臺(tái)高度T與已知 參數(shù)的關(guān)系,進(jìn)行如下假設(shè)。
[0059] 假設(shè)倉(cāng)體倉(cāng)口的角度分別為01和02,倉(cāng)口棱臺(tái)高度為T,相貫線與底面夾角為0。
[0060] 根據(jù)圖3,對(duì)于倉(cāng)口夾角為目1的方向,在該面上做一線段ac,在S角形abc內(nèi)該線段 在底面的投影為ab = BC = T*tan目1,同樣的方法在另外側(cè)面做二角形cde,線段Ce在底面的 投影為cd = CD = T*1:an白 2。
[006 白1 =
[006
[006
[006
[00 化]
[0066] A = 2Fx,B = 2Fy
[0067] 根據(jù)圖5與圖6,切除部分的體積為對(duì)稱的,對(duì)稱的兩側(cè)體積相等,因此只需求出一 個(gè)方向上的體積,然后乘W2即可,下面W平面圖右側(cè)陰影部分的體積計(jì)算為例進(jìn)行計(jì)算。 要想求出該部分的體積只需在該陰影區(qū)域(區(qū)域D)進(jìn)行積分即可,此區(qū)域?yàn)?X=m和X2+Y2 =
R2組成的區(qū)域,該區(qū)域內(nèi)(單位:m) ,
[006引在Z方向上,Z = tan目*(x % 度,D為直線X=m和X2+Y2 = R2組成的區(qū)域。
[0069] 則切除的扇形體積為:
[0070]
[0071] 實(shí)施例1
[0072] 當(dāng)圓筒倉(cāng)倉(cāng)口為雙倉(cāng)口時(shí),若兩個(gè)倉(cāng)口位于倉(cāng)口的寬度方向上,倉(cāng)口的長(zhǎng)度為a, 倉(cāng)口的寬為b,兩個(gè)倉(cāng)口的中屯、距為L(zhǎng),則WL+b替換單個(gè)倉(cāng)口形式圓筒倉(cāng)體積計(jì)算中的倉(cāng)口 寬度b,得到單個(gè)倉(cāng)口形式圓筒倉(cāng)體積,完成兩個(gè)倉(cāng)口形式圓筒倉(cāng)至單個(gè)倉(cāng)口圓筒倉(cāng)形式的 參數(shù)轉(zhuǎn)化。若位于長(zhǎng)度方向上,同理。
[0073] 轉(zhuǎn)化為單倉(cāng)口形式后,需要剔除倉(cāng)口之間的S角棱體,見圖7中陰影部分,形式見 圖8。由圖9可看出,該部分體積由S角形長(zhǎng)度為EF的S角棱體積+切割后組成的棱體組成。 所W兩個(gè)倉(cāng)口形式的圓筒倉(cāng)體積為轉(zhuǎn)換后的單倉(cāng)口形式的圓筒倉(cāng)體積減去倉(cāng)下倉(cāng)口間剔 除的體積。
[0074] 剔除的體積為:
[00巧]實(shí)施例2
[0076] 當(dāng)圓筒倉(cāng)為四倉(cāng)口時(shí),圓筒倉(cāng)體積為轉(zhuǎn)換后的單倉(cāng)口形式體積減去倉(cāng)下倉(cāng)口間剔 除的體積。剔除部分見圖10中陰影部分,體積形式見圖11,倉(cāng)下倉(cāng)口兩個(gè)方向均有兩個(gè)小倉(cāng) 口,體積計(jì)算時(shí)必須在兩個(gè)方向上同時(shí)剔除=棱體的體積,再加上交叉處的體積。
[0077] 被剔除部分由=個(gè)=棱體組成。=個(gè)=棱體受倉(cāng)下倉(cāng)口尺寸和倉(cāng)口間距的制約, 被分割成一個(gè)斷面較高的=棱體和兩個(gè)斷面高度較小的兩個(gè)=棱體。對(duì)兩個(gè)斷面的高度進(jìn) 行判斷,計(jì)算較小者。
[007引實(shí)施例3
[0079] 當(dāng)圓筒倉(cāng)倉(cāng)口為六倉(cāng)口(見圖12)、十六倉(cāng)口時(shí),均轉(zhuǎn)化為單倉(cāng)口進(jìn)行計(jì)算,剔除的 體積則需要判斷,直接剔除與分段剔除。
[0080]
[0081]
[0082]
[0083]
[0084]
[0085]
[00化]實(shí)施例4
[0087]當(dāng)多倉(cāng)口筒倉(cāng)有多點(diǎn)入料時(shí),可W認(rèn)為入料點(diǎn)是均勻分布的簡(jiǎn)化多點(diǎn)入料時(shí)體積 計(jì)算模型。將圓筒倉(cāng)單點(diǎn)入料圓錐部分體積進(jìn)行分割,分割成圓臺(tái)和多個(gè)圓錐體。計(jì)算時(shí)仍 用圓錐模型進(jìn)行計(jì)算,多入料點(diǎn)的頂部"圓錐"體積為圓臺(tái)體積+入料點(diǎn)個(gè)數(shù)X單個(gè)圓錐入 料點(diǎn)的體積。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種精確計(jì)算圓筒倉(cāng)容量的方法,其特征在于,包括以下步驟: 1) 將圓筒倉(cāng)分割成多點(diǎn)入料錐體、圓臺(tái)、圓柱、不規(guī)則扇形體、可變棱臺(tái)和倉(cāng)口不規(guī)則 三棱體六部分; 2) 將多倉(cāng)口形式參數(shù)轉(zhuǎn)化為單倉(cāng)口形式參數(shù),分別計(jì)算六個(gè)部分的體積; 3) 組合六個(gè)部分的體積,得出圓筒倉(cāng)有效容積。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種精確計(jì)算圓筒倉(cāng)容量的方法,其特征在于,多點(diǎn)入料時(shí), 物料均勻分布,將多點(diǎn)入料錐體分割成圓臺(tái)和多個(gè)圓錐體。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種精確計(jì)算圓筒倉(cāng)容量的方法,其特征在于,據(jù)圓筒倉(cāng)倉(cāng)口 數(shù)量,設(shè)置每個(gè)類型倉(cāng)口計(jì)算頁面; 每個(gè)計(jì)算頁面總體劃分為輸入?yún)?shù)和計(jì)算結(jié)果兩個(gè)區(qū)域,按照筒倉(cāng)的底部倉(cāng)口、中部 圓柱與頂部圓臺(tái)分別布置參數(shù)并設(shè)有多點(diǎn)入料選項(xiàng)框; 確定輸入?yún)?shù)項(xiàng)有倉(cāng)口長(zhǎng)度方向的長(zhǎng)度、角度、倉(cāng)口中心距,倉(cāng)口寬度方向的寬度、角 度、倉(cāng)口中心距,倉(cāng)頂圓臺(tái)部分安息角、上半徑,倉(cāng)中圓柱部分高度、直徑,筒倉(cāng)多點(diǎn)入料的 選擇及入料點(diǎn)個(gè)數(shù)、安息角、上下半徑;計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)項(xiàng)有倉(cāng)口至倉(cāng)頂高度、倉(cāng)容積、相貫線 角度。
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK105956221SQ201610240288
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年4月18日
【發(fā)明人】孫再征, 胡超哲, 蘇強(qiáng), 史培寧, 包永紅
【申請(qǐng)人】中煤西安設(shè)計(jì)工程有限責(zé)任公司