Stroi-doska.ru

Строй Доска
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Углы естественного откоса для сыпучих материалов

Углы естественного откоса для сыпучих материалов

  • Новости
  • Каталог
    • Журналы
    • Горный журнал
    • Обогащение руд
    • Цветные металлы
    • Черные металлы
    • Eurasian mining
    • Non-ferrous Мetals
    • CIS Iron and Steel Review
    • MPT
    • Музеи
    • Ore & Metals Weekly
    • Архив журналов
    • Книги
  • Реклама
  • Подписки
  • Авторам
    • Требования к оформлению статей
    • Этические основы редакционной политики Издательского дома «Руда и Металлы»
    • Условия публикации
    • Рекомендации для рецензентов
  • Издательский дом
    • Вакансии
    • Об Издательстве
  • Контакты
    • ИД «Руда и Металлы»
    • Редакции журналов
    • Горный журнал
    • Цветные металлы
    • Черные металлы
    • Обогащение руд
    • Представительства в странах СНГ и за рубежом
  • Работа
  • НПК «Механобр-техника», г. Санкт-Петербург, РФ:

    Герасимов А. М., старший научный сотрудник, канд. техн. наук, gerasimov_am@mtspb.com

    Григорьев И. В., главный конструктор

    Устинов И. Д., руководитель научно-образовательного центра, д-р хим. наук, ustinov_id@mtspb.com

    Угол естественного откоса сыпучих материалов — их важнейшая физическая характеристика. Показано, что корректное измерение угла откоса возможно в устройствах с подпорной стенкой и разгрузочной площадкой.

    Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 17-79-30056.

    1. Wollborn T., Schwed M. F., Fritsching U. Direct tensile tests on particulate agglomerates for the determination of tensile strength and interparticle bond forces // Advanced Powder Technology. 2017. Vol. 28. P. 2177–2185.
    2. Guimarães A. V., Costa A. M., Araujo A. C., Sylow T., Barbosa M. G. Use of the saturation curve to predict the optimal moisture in sintering // Proc. of the XXIX IMPC, Moscow, September 17–21, 2018. Pt. 9. Pillarization, agglomeration and sintering. Paper 188. P. 34–43. USB flash drive.
    3. Sivrikaya O., Arol A. I. An investigation of the relationship between compressive strength and dust generation potential of magnetite pellets // International Journal of Mineral Processing. 2013. Vol. 123. P. 158–164.
    4. Adam M., Addai-Mensah J., Begelhole J., Quast K., Skinner W. Enhancing magnetite concentrate granulation by blending with hematite ore // Iron Ore 2017: conf. proc. Perth, Australia: AusIMM, 2017. P. 17–23.
    5. Михайлов Н. Н., Попов С. Н. Влияние нелинейных эффектов на параметры сжимаемости пород-коллекторов // Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений. 2016. № 3. С. 50–57.
    6. Петров А. В. Технология термической обработки и окускования марганцевых концентратов. Кривой Рог: Изд. Р. Козлова, 2019. 517 с.
    7. Mirkovska M., Kratzer M., Teichert C., Flachberger H. P. Principal factor of contact of minerals for successful triboelectric separation process // BHM Berg- und Hüttenmännische Monatshefte. 2016. Vol. 161, Iss. 8. P. 359–382.
    8. Блехман И. И. Вибрационная механика и вибрационная реология. Теория и приложения. М.: Физматлит, 2018. 752 с.

    Способ определения угла естественного откоса сыпучих материалов и устройство для его осуществления

    Номер патента: 1401250

    Текст

    СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) 02 1 В 5/24 ЕНИЯ 2 ОГО но-м е бюрому СС198 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ПИСАНИЕ ИЗ(71) Специально-конструкторскпо подземному самоходному гороборудованию(56) Авторское свидетельство9 1100491, кл. С 01 В 5/24,(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛА ЕСТЕСТ-,ВЕННОГО ОТКОСА СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ ИУСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения угла естественоткоса при исследовании структуреханических характеристик сыпучих материаловЦелью изобретения является снижение трудоемкости определения угла за счет снижения требуемой массы сыпучего материала, При осуществлении способа сыпучий материал насыпают с помощью пластины 6 через отверстие 7 на рабочую поверхность сектора 1, При этом формируется часть кругового конуса, ограниченного перегородками 3 и 4, вершина которого совпадает с ребром 5, С помощью шкал 2 и 8 определяют радиус основания и высоту конуса, по кото ь рым рассчитывают угол естественного откоса. 2 с.п. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения угла естественного откоса при исследовании ст руктурно-механических характеристик сыпучих материалов,Цель изобретения — снижение трудоемкости определения угла.На чертеже показана схема устройства для определения угла естественного откоса сыпучих материалов.Устройство содержит основание, выполненное в виде сектора 1, на рабочей поверхности которого выполне на шкала 2 в виде дуг концентрических окружностей, перегородки 3 и 4, установленные на рабочей поверхности сектора 1 и образующие двугранный угол, ребро 5 которого перпендикулярно рабочей поверхности сектора 1 и проходит через центр шкалы 2, и пластину 6, образующую с перегородками 3 и 4 воронку с отверстием 7 для формирования струи сыпучего материала 25 в направлении ребра 5, имеющего линейную шкалу 8.Способ осуществляют следующим образом,Сыпучий материал насыпают с по мощью пластины 6 через отверстие 7 на рабочую поверхность сектора 1. При этом с помощью двугранного угла фор. мируется часть кругового конуса, ограниченного перегородками 3 и 4. Вершина конуса совпадает с ребром 5.35 С помощью шкалы 2 определяют радиус основания конуса, а по шкале 8 фикси» руют его высоту. Угол естественного , откоса рассчитывают по формулеЬ с = агс 18 -г где Ь и г — соответственно высота и радиус основания конуса,Если известен объем сыпучего материапа, насыпаемого на рабочую поверхность сектора 1, угол естественного откоса рассчитывают или по формулеЧ ,ф о( = агсйд — о -120 К г или по формулеС( = агсСд где Ч — объем насыпаемого сыпучегоматериала;- величина двугранного угла.Кроме того, сыпучий материал можно насыпать в угол зданий при определении угла откоса крупнозернистыхматериалов. Дпя тонкозернистых сыпучих ,материалов сектор 1 и перегородки 3 и 4 могут быть выполнены из полиэтилена.Формула из обретения1, Способ определения угла естественного откоса сыпучих материалов,заключающийся в том, что насыпаютсыпучий материал на горизонтальнуюповерхность до формирования конуса иизмеряют его линейные размеры, покоторым определяют угол естественного откоса, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью снижения трудоемкости определения угла, на поверхности размещают две плоские перегородки, образующие двугранный угол сребром, перпендикулярным поверхности, а материал насыпают так, чтобывершина конуса располагалась на ребре двугранного угла,2. Устройство для определения угла естественного откоса сыпучих материалов, содержащее основание с рабочей поверхностью, на которой выполнена шкала в виде концентрических окружностей, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью снижения трудоемкости определения угла, оно снабжено двумя перегородками, образующими двугранный угол и установленными на рабочей поверхности так,что ребро угла перпендикулярно рабочей поверхности основания и проходит через центр шкалы, и пластиной, которая выполнена в виде равнобокой трапеции и закреплена боковыми сторонами на соответствующих перегород-. ках под острым углом к рабочей поверхности.503. Устройство по п,2, о т л и ч а.ю щ е е с я тем, что на поверхности одной из перегородок вдоль ребра двугранного угла и основания нанесены линейные шкалы,

    Читать еще:  Лента утеплительная для откосов

    Заявка

    СПЕЦИАЛЬНОЕ КОНСТРУКТОРСКОЕ БЮРО ПО ПОДЗЕМНОМУ САМОХОДНОМУ ГОРНОМУ ОБОРУДОВАНИЮ

    ДЕЙНЕКО ПАВЕЛ ФЕДОРОВИЧ, ЗИНЗИВЕР МИХАИЛ ГРИГОРЬЕВИЧ

    МПК / Метки

    Код ссылки

    Способ определения угла естественного откоса сыпучих материалов

    Номер патента: 1091062

    . оставшейся части сыпучего материала к горизонтальной плоскости 2 3.25.К недостаткам известных способовотносится неточная геометрическаяформа свободной поверхности пробы,:влияние плотности упаковки частицпробы.Цель изобретения — повышение точности определения.Указанная цель достигается тем,что согласно соспобу определения угла естественного откоса сыпучих материалов, включающему заполнение сыпу- З 5чим материалом емкости, опрокидывание ее и определение угла наклонасвободной поверхности оставшейся час»ти сыпучего материала к горизонтальной плоскости, емкость с сыпучим ма Отериалом взвешивают до и после опрокидывания, а величину угла наклонасвободной поверхности сыпучего материала определяют по соотношению массоставшейся.

    Прибор для измерения угла естественного откоса сыпучих материалов

    Номер патента: 564510

    . цель достигается тем, чтодно-диск выполнено подвижным вдоль осисосуда, а сам сосуд-съемным,На чертеже показан прибор. в осеразрезе.Прибор состоит из съемного сосуда 1,внутри которого расположен подвижной шток2 с дном-диском 3, на верхнюю часть сосуда установлена втулка 4, на которой установлен угломер, включающий в себя поворотный сектор 5 со шкалой и неподвижнозакрепленный на втулке 4 указатель 6,Сосуд 1 закреплен на горизонтально расположенной площадке 7 корпуса 8 так чтоего ось перпендикулярна указанной площадке,змеханизма Ь осуществляют подъем штока2 при атом на дне диске Э образуется коническое тедо 10 из испытуемого материада, угол образующей которого измеряют, пэворачивая сектор 5 до совмещения его ребра с.

    Устройство для определения углов естественного откоса и обрушения сыпучих материалов

    Номер патента: 1083069

    . естественного откоса и обрушения сыпучих материалов, содержащееоснование, емкость, выполненную в 25виде цилиндра с прозрачным торцоми установленную на основании свозможностью вращения относительногоризонтальной оси, привод вращенияцилиндра и измерительный узел,снаб- З 0жено вогнутой перегородкой, консольно закрепленной на внутренней поверхности цилиндра так, что ее свободныйкрай совпадает с осью вращенияцилиндра.На фиг.1 изображена схема устройства; на фиг.2 » то же, вид А нафиг,1.Устройство содержит основание 1,емкость, выполненную в виде цилиндра 402 с прозрачным торцом 3, установленного с возможностью вращения относительно горизонтальной оси 4. На внут 3069ренней поверхности цилиндра 2 консольно закреплена вогнутая перегородка 5.

    Устройство для измерения углов откоса и обрушения

    Номер патента: 1362920

    . содержит выполненное ввиде диска иэ изоляционного материалоснование 1, закрепленное на вертикальной стойке 2, а также свобЬднонадетый на основание 1 цилиндрическийконтейнер 3, также выполненный изизоляционного материала. Внутреннийдиаметр контейнера 3 равен наружномудиаметру дискового основания 1. Снаружи контейнера 3 коаксиально с нимзакреплена катушка 4 индуктивности,включенная в измерительную схему 5.Основание 1 снабжено фиксатором 6 положения контейнера 3, в который засыпается контролируемый материал 7.Верхняя часть контейнера 3 выполненас коническим фланцем 8.Устройство работает следующим образом,В закрепленный с помощью фиксатора 6 контейнер 3 засыпается испытуемый материал 7 и производится измерение.

    Устройство для определения углов естественного откоса сыпучих материалов

    Номер патента: 1226000

    . изобретения — повышение удобства и точности измерения за счет снабжения цилиндра кольцом и выполнения буртика с фаской на всю толщину.На чертеже изображено устройство для определения углов естественного откоса сыпучих материалов, общий вид.Устройство ходержит корпус 1, основание с базовой плоскостью 2, выполненное в виде диска 3, ограниченного по периметру буртиком 4, имеющим фаску 5 с внутренней стороны на всю толщину буртика 4, полый цилиндр 6, установленный в корпусе 1, кольцо 7, закрепленное на цилиндре 6, соосно ему, с возможностью перемещения вдоль его оси и выхода за торец 8 цилиндра 6, отсчетный узел 9. Устройство работает следующим образом.При подъеме полого цилиндра 6, в котором находится сыпучий материал, последний.

    VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2015

    ОПРЕДЕЛЕНИЕ УГЛОВ ЕСТЕСТВЕННОГО ОТКОСА СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ

    • Авторы
    • Файлы работы
    • Сертификаты

    Угол естественного откоса широко используется при проектировании оборудования для хранения, транспортирования и переработки сыпучих материалов. Численные значения угла зависят от аутогезия, внутреннего трения и плотности упаковки частиц [1, 2].

    Целью данного исследования является экспериментальное определение углов естественного откоса углеродных наноматериалов, которые производятся в промышленных масштабах на ОАО «ЗАВКОМ».

    Методика определения углов естественного откоса

    Известны разные конструкции устройств для определения углов естественного откоса [3, 4, 5]. В данной работе углы определялись на установке [6], которая представлена на рис.1. Установка состоит из основания 1, направляющей 2 и цилиндра 3, на поверхности которого имеется шкала. Процедура определения угла естественного откоса заключалась в следующем: цилиндр в направляющей устанавливали на основание; в цилиндр засыпали исследуемый материал; цилиндр поднимали вверх и материал из трубы высыпался на основание, образуя конус из зернистого материала; затем

    Рис. 1. Общий вид установки цилиндр 3 опускали вниз до момента касания с зернистым материалом; по шкале определяли высоту усеченного конуса H, при известных значениях диаметра нижнего основания Dи верхнего – dрассчитывали угол естественного откоса αест :

    С каждым материалом проводили по три серии, т.е. каждый из соавторов проводил одну серию измерений. В каждой серии проводили по 10 опытов и полученные результаты обрабатывали по стандартным методикам.

    Углы естественного откоса определяли для следующих углеродных наноматериалов:

    «Таунит»; «Таунит – М»; «Таунит – МД». Результаты экспериментов приведены в табл.1.

    Таблица 1. Значения углов естественного откоса.

    Угол естественного откоса, град.

    Как видно из табл. отклонения углов от средних значений, на наш взгляд, существенны. По всей видимости это можно объяснить неодинаковыми значениями насыпной плотности в разных опытах. Из этого можно сделать вывод о том, что методика определения углов и, вполне возможно, устройство нуждаются в доработке и строгой регламентации процесса подготовки материала к процедуре определения угла естественного откоса.

    Список использованной литературы

    1. Першин В.Ф. Расчет относительной плотности и координационного числа полидисперсного материала. Плоская задача/ Порошковая металлургия. — 1990. №3. — С.9-14.

    2. Першин В.Ф. Расчет относительной плотности и координационного числа полидисперсного материала. Пространственная задача / Порошковая металлургия. — 1990. № 5. — С.14-18.

    3. Першина С.В. К вопросу промышленного использования углеродных наноматериалов /

    С.В. Першина, А.Г. Ткачев, А.И. Шершукова, В.Ф. Першин // Приборы. Издатель: ООО «Международное НТО приборостроителей и метрологов», 2007. № 10. – С57-60.

    4. А.с. 1226000 СССР, МКИ 3 G 01В 3/56. Устройство для определения углов естественного откоса сыпучих материалов / В.Ф. Першин, Е.А. Мандрыка, А.Н. Цетович (СССР), 1986, Бюл. № 15.

    Читать еще:  Чем облицевать дверные откосы

    5. А.с. 1472757 СССР МКИ 3 G 01 B 11/26. Способ определения угла естественного откоса сыпучего материала / Н.М. Казанский, А.Д. Ишков, В.Ф. Першин, А.Н. Цетович, Е.А. Мандрыка (СССР), 1989, Бюл. № 14.

    Работа выполнена в рамках государственной поддержки проектов по созданию высокотехнологичного производства, Постановление Правительства РФ щт 9 апреля 2010г. № 218 (Договор № 02.П25.31.0123 от 14 августа 2014 года)

    Угол естественного откоса бетонной смеси. Угол естественного откоса песка

    Углом естественного откоса грунта называется наибольшее значение угла, который образует с горизонтальной плоскостью поверхность грунта, отсыпанного без толчков; сотрясений и колебаний.
    Угол естественного откоса зависит от сопротивления грунта сдвигу. Для установления этой зависимости представим себе грунтовое тело, рассеченное плоскостью а — а, наклоненной к горизонту под углом а (рис. 22).

    Часть грунта выше плоскости а — а, рассматриваемая как единый массив, может оставаться в покое или прийти в движение под действием силы P — собственного веса и воздействия возведенного на нем сооружения.
    Разложим P на две силы: N = P cos а, направленную нормально к плоскости а — а и силу T = P sin а, параллельную плоскости а — а. Сила T стремится сдвинуть отсеченную часть, которая удерживается силами сцепления и трения в плоскости а — а.
    В состоянии предельного равновесия, когда сдвигающая сила уравновешивается сопротивлением трения и сцепления, но когда сдвига еще нет, выполняется равенство 26, т. е. T = N tg ф + CF.
    В глинистых грунтах сдвигу в основном противодействует сцепление.

    В сухом песке сцепления почти нет и состояние предельного равновесия характеризуется соотношением T = N tg ф. Подставляя значения N и T, получим P sin а = P cos a tg ф или tg a = tg ф и а = ф, т. е. угол а соответствует углу внутреннего трения грунта ф в состоянии предельного равновесия массива несвязного грунта.
    Определение угла естественного откоса песка показано на рис. 23. Угол естественного откоса песка определяют дважды — для состояния естественной влажности и под водой. Для этого в стеклянный прямоугольный сосуд насыпают песчаный грунт, как показано на рис. 23, а. Затем сосуд наклоняют под углом не менее 45° и осторожно возвращают в прежнее положение (рис. 23, б). Далее определяется угол а между образовавшимся откосом песчаного грунта и горизонталью; о величине угла а можно судить по отношению hl, равному tg а.

    В последние годы для определения характеристик сопротивления грунтов сдвигу предложен ряд новых методов: по данным испытания грунтов в стабилометрах (см. рис. 11), по вдавливанию шарикового штампа в грунт (рис. 24), аналогично определению твердости по Бринеллю и др.
    Испытание грунта методом шариковой пробы (рис. 24) заключается в измерении осадки шарика S при действии на него постоянной нагрузки р.
    Значение эквивалентного сцепления грунта определяется по следующей формуле:

    где P — полная нагрузка на
    D — диаметр шарика, см;
    S — осадка шарика, см.

    Величина сцепления сш учитывает не только силы сцепления грунта, но и внутреннее трение.
    Для определения удельного сцепления с значение сш умножается на коэффициент К, который зависит от угла внутреннего трения ф (град).

    В последние годы метод шариковой пробы стали применять в полевых условиях. В этом случае применяются полусферические штампы размером до 1 м (рис. 25).
    Характеристики сдвига ф и с называются прочностными и точность их определения имеет большое значение при расчете оснований сооружений по прочности и устойчивости.

    Лабораторная работа 1. Определение величины угла ссыпания и угла естественного откоса зернисто-кускового материала

    Цель работы. Определить величины угла естественного откоса и угла ссыпания зернисто-кускового материала.

    Теоретические положения . Зернисто-кусковой материал, лежащий на наклонной плос­кости (например, на наклонной плоскости бункера , на наклон­ном ленточном транспортере и т. д.), при определенном угле наклона этой плоскости к горизонту начинает ссыпаться по ней. Такой предельный угол наклона называется углом ссыпания.

    В зависимости от формы кусочков можно наблюдать два ви­да движения кускового материала по плоскости ссыпания: сколь­жение и перекатывание. Скольжение наблюдается при кусках с развитыми плоскими гранями; передвижению кусков здесь препятствует трение скольжения между гранями кусков и плос­костью ссыпания. Качение наблюдается при форме кусков, близкой к шару. В этом случае передвижение куска происходит как скатывание его, с сопротивлением трения качения.

    Предельное состояние покоя слоя кускового материала на наклонной плоскости имеет место тогда, когда сила трения F равна проекции М силы тяжести G на эту плоскость (рисунок 1). С другой стороны, эта же сила трения пропорциональна нор­мальному давлению кускового материала на наклонную плос­кость

    F = M = fN ,

    откуда f = М / N = tgα

    где f – коэффициент трения, определяемый свойствами самого материала, равный tga ;

    α – угол ссыпания зернисто-кускового материала.

    Если рассматривать весь слой сыпучего материала , который перемещается по гладкой наклонной плоскости, то здесь, даже в случае кусков шарообразной формы, происходит скорее сколь­жение материала по плоскости, чем перекатывание, так как весь материал «течет» сплошной массой.

    Угол ссыпания зависит от коэффициента трения материала о плоскость ссыпания, от формы и крупности кусков, от структу­ры поверхности, по которой происходит ссыпание (поверхность может быть гладкой, шероховатой, ребристой и т. д.), а также он влажности самого кускового материала.

    Если насыпать зернисто-кусковой материал на горизонталь­ную плоскость, то он располагается на ней в виде конуса. Угол между образующей этого конуса и горизонтальной плоско­стью называется углом естественного откоса зернисто-кускового материала.

    Угол естественного откоса всегда больше угла ссыпания (для одного и того же материала), так как наличие неровностей на поверхности материала препятствует скатыванию, а тем более скольжению кусков. Угол естественного откоса в большой степе­ни зависит от фракционного состава кускового материала, ибо последний определяет собой общую структуру поверхности ко­нуса. Эта разнородность размера кусков вызывает в то же вре­мя преимущественное скатывание крупных кусков материала на край насыпаемой кучи, вследствие того, что неровности поверх­ности оказывают меньшее сопротивление перекатыванию крупн ых кусков, чем мелких (рисунок 2). Неравномерное распределение кусков по крупности необходимо учитывать при загрузке насадочных абсорберов, шахтных печей и т. д., так как в местах рас­положения крупных кусков, т. е. на-периферии, получается боль­шее сечение каналов и газ пойдет преимущественно по этим ка­налам, имеющим меньшее гидравлическое сопротивление.

    Тонко измельченные материалы имеют больший угол естест­венного откоса, т. е. меньшую сыпучесть, в связи с более разви­той поверхностью трения.

    Читать еще:  Рейка для монтажа откосов

    Угол естественного откоса значительно зависит от влажности материала, потому что вода, располагаясь на поверхности кус­ков, вызывает слипание их и тем самым затрудняет движение отдельных кусков. Чем меньше куски материала, тем больше проявляется влияние влажности; но чрезмерное увлажнение приводит к увеличению послойной текучести жидкости между кусочками материала, и угол естественного откоса вновь умень­шается (таблица 1).

    Угол естественного откоса, град, для породы

    Углы естественного откоса для сыпучих материалов

    Как известно, сыпучие тела по своим физическим свойствам занимают промежуточное положение между твердыми телами и жидкостями. Сыпучее тело — своего рода «колония» из однородных твердых частиц. Колония эта при некоторых условиях принимает форму откоса, пирамиды или конуса, определяемую углом внутреннего трения материала. Величина этого угла (его еще называют углом естественного откоса) для некоторых сыпучих тел приведена в таблице.

    Зыбкость и неустойчивость сыпучей среды никого не удивляет. Возьмите, например, песок. Он «растекается», протекает сквозь пальцы, сползает с наклонной плоскости, сдвигает подпорные стенки, передвигается под действием ветра (дюны), может развеяться и исчезнуть, как мираж. В сыпучем материале можно даже утонуть.

    Однако при некоторых условиях зыбкое сыпучее тело может быть весьма устойчивым. Это свойство подвижной сыпучей среды удивляет.

    Чтобы убедиться в этом, выполните несколько элементарных опытов, легко воспроизводимых в домашних условиях. Для них понадобятся: картон, клей, ножницы и сыпучее тело — лучше всего взять речной или морской песок, но он должен быть обязательно сухим. Можно также взять соль, сахарный песок или пшено — то, что найдется на кухне.

    Насыпем на стол из взятого сыпучего материала гряду высотой 5-8 см. Склеим под углом 180 o -2a две картонные плоскости, где а — угол естественного откоса данного сыпучего материала. Чтобы выбранный угол не изменился, соединим картонные плоскости по торцам диафрагмами (рис. 1).

    Угол внутреннего трения (естественного откоса) некоторых сыпучих материалов, градусы

    Песок сахарный50
    Мука пшеничная30-45
    Рис40
    Соль30-50
    Гречиха35
    Крупа манная30-35
    Горох25-28
    Просо22-25
    Песок сухой30-35
    Щебень40-45

    Попробуйте рукой с помощью склеенной фигуры имитировать вертикальную равномерно распределенную нагрузку на насыпанную гряду. Попытайтесь таким образом разрушить «зыбкое», сыпучее тело. Вам это не удастся. Только надо следить, чтобы давление на сыпучее тело было строго вертикальным и чтобы картонный «пресс» был соразмерен с грядой насыпанного материала (как на рис. 1).

    В данном случае насыпанную гряду можно образно сравнить с оптической призмой, которая как бы преломляет внутрь вертикальные силовые линии нагрузки, не выпускает их наружу. Работает внутренний «замок», удержизающий форму сыпучего тела. С увеличением нагрузки действие природного замка усиливается. Аналогию между силовыми линиями и световыми лучами использовал в тридцатых годах профессор Г. И. Покровский для вывода формул, относящихся к распределению динамических давлений в грунте.

    Предельная нагрузка в этих опытах определяется, вероятно, прочностью элементов внутренней структуры материала.

    Попробуем продемонстрировать это свойство сыпучего тела и таким образом еще раз подтвердить его. Для этого склеим из картона коробку размерами 100 X 100X150 мм, одну из боковых стенок выполним из трубок, например, диаметром 20 и длиной 25 мм (см. рис. 2). Трубки можно сделать из бумаги, картона или распилить для этой цели на части поливи-нилхлоридную трубку, применяемую для прокладки электропроводов. Чтобы стенка не разваливалась, трубки можно склеить друг с другом и стенками коробки. Теперь наполним коробку каким-либо сыпучим материалом (см. рис. 3). И мы легко убедимся, что он через дырчатую стенку не высыпается. Трубки можно заменить любы ми ячейками, при этом необходимо лишь выдержать отношение высоты ячеек к глубине как 1 : 1,5, что примерно соответствует тангенсу угла естественного откоса большинства сыпучих материалов,

    Максимально развивая предыдущий опыт, выполним, например, в масштабе 1:100 макет силосной башни для хранения зерна. Примем ее диаметр 7 м, высоту 18 м. Для макета понадобятся кольца из картона с внутренним диаметром 70 мм и 4 опоры, каждая высотой 200 мм (тоже из картона) с консолями для поддержания колец. И хотя в такой силосной башне отсутствуют вертикальные ограждающие конструкции (см. рис. 4), материалы не высыпаются даже при приложении значительной вертикальной нагрузки.

    Насыпанный конус или откос растекаются под действием вибрации, поэтому в описанных опытах для предотвращения вытекания материала из емкостей от сотрясений следует горизонтальные площадки сделать несколько уширенными.

    Опыты можно разнообразить. Эффектна, например, вертикальная емкость с одним отверстием в нижней зоне. Отверстие должно иметь глубину и высоту с отношением, соответствующим тангенсу угла естественного откоса сыпучего тела. Вертикальной нагрузкой выдавить сыпучий материал через отверстие просто невозможно.

    Сделаем некоторые выводы. Из приведенных опытов следует, что сыпучие тела при определенных условиях способны аналогично твердому телу воспринимать значительную вертикальную, равномерно распределенную нагрузку. Она должна Действовать таким образом, чтобы не нарушалась естественная форма сыпучего тела, определяемая углом внутренныо треп. , и, очевидно, должна быть симметричной относительно вершины насыпанного конуса.

    Итак, сыпучее тело может быть подвижным и текучим, то есть похожим на Жидкость, а в некоторых случаях — устойчивым и прочным — уподобляться твердому телу.

    Такие полярные свойства материала, существующие при нормальных условиях, позможно, характерны только для сыпучих тел. Вероятно, в этом их своеобразие.

    Уже предложена, например, конструкция сквозных подпорных стенок, использующая свойство сыпучих тел сохранять форму естественного откоса (авторское свидетельство № 983199). Возможности применения описанных выше свойств сыпучих материалов достаточно широки, но для их реализации требуются как теоретические исследования, так и практические эксперименты на стендах с моделями значительно больших размеров.

    Необходимо добавить, что, например, выполнив ограждающие конструкции складов сыпучих Материалов из горизонтальных элементов (аналогично сооружению, изображенному на рис. 4), можно добиться значительного снижения материалоемкости складов и упрощения строительно-монтажных работ. По сравнению с существующими конструкциями в некоторых случаях расход материалов на стены снижается в 2 раза. Цифра эта зависит, конечно, от объема хранилища, свойств сыпучего материала, условий и технологии хранения.

    Теория сыпучей среды развивается более 200 лет, но не свободна, как пишет крупный специалист в этой области профессор Г. К. Клейн в своей книге «Строительная механика сыпучих тел», от многих белых пятен и противоречий.

    голоса
    Рейтинг статьи
    Ссылка на основную публикацию
    ВсеИнструменты
    Adblock
    detector