ブログ

Jul 18, 2023

サイロの失敗: ジョン W. カーソン博士が学んだ事例と教訓

2023 年 3 月 23 日 | By Jenike & Johanson Sponsored by Silos およびゴミ箱は、他のほぼすべての産業用機器よりもはるかに高い頻度で故障します。 失敗には歪みだけが含まれる場合もあります

2023 年 3 月 23 日 | ジェニケ＆ヨハンソン著

主催

サイロやビンは、他のほとんどの産業用機器よりもはるかに高い頻度で故障します。 場合によっては、故障には歪みや変形が含まれるだけで、見た目は悪いものの、安全性や動作上の危険は生じません。 他の場合には、故障によって構造が完全に崩壊し、それに伴う使用不能や人命の損失さえも伴います。

構造上の欠陥に関わる数多くの事例が紹介されており、よくある間違いや設計の限界が示されています。

統計は入手できませんが、何百もの工業用および農場のサイロ、ビン、ホッパーが毎年ある程度の故障を経験しています。 [1-3] 場合によっては、失敗は完全かつ劇的な構造崩壊となることがあります。 また、失敗がそれほど劇的でも明らかでもない場合もあります。 たとえば、コンクリートの壁に亀裂が生じたり、鋼鉄製の外殻にへこみが生じたりすることがありますが、どちらも何気なく観察している人には無害に見えるかもしれません。 それにもかかわらず、これらはおそらく是正措置が必要であることを示す危険信号です。

サイロの障害による経済的コストは決して小さくありません。 所有者は生産の損失と修理による当面のコストに直面し、近隣の従業員は重大な危険にさらされ、設計者と建設者は責任を問われる可能性から訴訟に直面する可能性があります。

サイロ障害の主な原因は、設計、構築、使用法、メンテナンスの 4 つのカテゴリのうち 1 つ以上の欠陥によるものです。 これらのそれぞれについて、例と教訓を示しながら以下で検討します。

サイロ設計には専門知識が必要です。 設計者は、まず材料の流れ特性 [4] を確立し、次に流路の形状、流れと静圧の発生、動的効果などの項目を考慮する必要があります。 必要な速度で確実に排出できるようにしながら、ガタつきやサイロの自発振動などの問題を防止する必要があります。 不均一な荷重、熱荷重、および非標準的な製造詳細の影響を考慮する必要があります。 何よりも、デザイナーは、不完全または誤解を招く情報、ハンドブックからの推奨事項、または「いつもこのように行われてきた」症候群を持つ人々からの推奨事項に直面したときに、どのような場合に注意すべきかを知っておく必要があります。

図 1、偏心引抜きによる不均一な圧力

設計基準を確立したら、それに従った適切な設計を行う必要があります。 ここで設計者は、荷重の組み合わせ、荷重経路、構造要素に対する一次および二次効果、および要素の相対的な柔軟性を十分に理解する必要があります。 [5,6] 設計の要件と意図が完全に実現されるように、構造の最も重要な詳細をどのように構築するかには特別な注意を払う必要があります。

設計者が無視しがちな最も一般的な 5 つの問題と、それぞれのいくつかの例を以下に説明します。

これは見落とされがちなため、サイロ構造の問題の最も一般的な原因の 1 つです。 これは、ホッパーからの取り出しポイントが円形サイロの垂直中心線上にない場合に発生します [7,8]。複数のホッパーを備えたサイロを使用し、ホッパー出口のうちの 1 つまたは 2 つだけが一度に使用される場合に特によく発生します。時間。 結果として生じる流路がサイロの壁と交差すると、サイロの周囲に不均一な圧力が発生し、水平および垂直の曲げモーメントが発生します。 図 1 を参照してください。多くのサイロ設計者は、フープ張力を高めるだけでこれらの不均一な圧力を誤って考慮しています。 [9,10]

いくつかの例：

図2 等ピッチスクリューフィーダーの偏心離脱

混合サイロは 24 本の外部チューブを利用して、シリンダー部分とコーン部分からさまざまな高さでプラスチック ペレットを取り出しました。 いくつかのチューブの上のシリンダー部分に大きなしわが発生しました。 ここで学べる教訓は次のとおりです。

サポートビーム、逆コーン、ブレンドチューブ、その他のタイプの内部構造により、サイロの壁に大きな集中荷重や非対称な圧力がかかり、許容できない曲げ応力が発生する可能性があります。