Raimondirus.ru

RAiMONDI
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Угол естественного откоса; Angle of repose

Угол естественного откоса — Angle of repose

Угол естественного откоса , или критический углом естественного откоса , из гранулированного материала является крутым углом спуска или погружений по отношению к горизонтальной плоскости , в которой материал может быть свалил растекание. Под этим углом материал на грани откоса находится на грани скольжения. Угол естественного откоса может составлять от 0 ° до 90 °. Морфология материала влияет на угол естественного откоса; гладкие округлые песчинки не могут быть сложены так круто, как грубые, взаимосвязанные пески. На угол естественного откоса также могут повлиять добавки растворителей. Если небольшое количество воды способно заполнить промежутки между частицами, электростатическое притяжение воды к минеральным поверхностям увеличит угол естественного откоса и связанные с этим величины, такие как прочность почвы .

Когда сыпучие сыпучие материалы насыпают на горизонтальную поверхность, образуется коническая куча. Внутренний угол между поверхностью сваи и горизонтальной поверхностью известен как угол естественного откоса и связан с плотностью , площадью поверхности и формой частиц, а также коэффициентом трения материала. Материал с низким углом естественного откоса образует более плоские груды, чем материал с большим углом естественного откоса.

Этот термин также используется в механике , где он относится к максимальному углу, под которым объект может упираться в наклонную плоскость без скольжения вниз. Этот угол равен арктангенс от коэффициента статического трения μ s между поверхностями.

Определение сыпучести

Сыпучесть определяется как время, в течение которого определенная масса вещества проходит (протекает) через отверстие определенного размера.

Оборудование

В зависимости от сыпучести испытуемых материалов используют воронки различных конструкций:

– без выходного ствола (типа «бункер», рис. 1), с различными размерами внутреннего угла и диаметрами выходных отверстий;

– с выходным стволом (рис. 2).

Воронка поддерживается в вертикальном положении при помощи специального устройства.

Вся конструкция должна быть защищена от вибраций.

Методика

В сухую воронку с закрытым выходным отверстием помещают без уплотнения навеску испытуемого материала, взятую с точностью ±0,5 %. Количество испытуемого материала зависит от его насыпного объема и от используемого оборудования, но должно занимать не менее 80-90 % от объема воронки.

Открывают выходное отверстие воронки и определяют время, за которое через отверстие пройдет весь образец. Проводят не менее 3 определений.

Если при использовании оборудования, представленного на рис. 1, скорость высыпания 100 г порошка через насадку 1 менее 25 с, рекомендуется использовать воронку, представленную на рис. 2.

Если при использовании оборудования, представленного на рис. 1, навеска испытуемого материала неравномерно высыпается из воронки с насадкой 1, последовательно определяют сыпучесть, используя воронку с насадкой 2 или 3.

stepen-sypuchesti

Рис. 1 – Воронка без выходного ствола (бункер) со сменной насадкой

Насадку изготавливают из нержавеющей кислотоупорной стали (V4A, CrNi). Размеры указаны в мм

stepen-sypuchesti2

Рис. 2 – Воронка с выходным стволом

Размеры указаны в мм

В табл. 1 представлены типовые размеры диаметров выходных отверстий сменных насадок.

Таблица 1 – Типовые размеры диаметров выходных отверстий сменных насадок

Читайте так же:
Как выбрать грунтовку для дверей
НасадкаДиаметр (d) выходного отверстия, мм
110 ± 0,01
215 ± 0,01
325 ± 0,01

Представление результатов

Сыпучесть выражают в секундах с точностью до 0,1 с, отнесенных к 100 г образца, с указанием типа использованного оборудования, номера насадки.

На результаты могут влиять условия хранения испытуемого материала.

Результаты могут быть представлены следующим образом:

а) как вычисленное среднее значение сыпучести при условии, что ни один из результатов не отклоняется от среднего значения более чем на 10 %;

Угол естественного откоса схема

Исследование угла естественного откоса строительных и рудных материалов при проектировании и разработке строительно-дорожных, горных машин и оборудования

Одним из важнейших показателей, необходимых при расчётах основных параметров фрикционных сепараторов и транспортирующих машин является угол естественного откоса горных пород, который образуется свободной поверхностью рыхлой горной массы или иного сыпучего материала с горизонтальной плоскостью (иногда используется термин «угол внешнего трения»).

Частицы материала, находящегося на свободной поверхности насыпи, испытывают состояние критического (предельного) равновесия. Угол естественного откоса связан с коэффициентом трения и зависит от шероховатости частиц, степени их увлажнения, гранулометрического состава и формы, а также от удельного веса материала. По углам естественного откоса пород определяют максимально допустимые углы откосов уступов и бортов карьеров, насыпей, отвалов и штабелей.

Угол естественного откоса для крупнокусковых фракций превышает углы мелкозернистого материала: например, угол естественного откоса криворожской руды крупностью 40–70 мм составляет 45є, а для фракции 50–12 мм – 36є. Н.Л. Гольдштейн утверждает, что, попадая на поверхность ранее засыпанных материалов, куски продолжают движение по откосу, причём, чем больше их скорость в момент падения, тем энергичнее и дальше они перемещаются по поверхности откоса. Скорость же движения материалов увеличивается с высотой их падения.Рис. 1 Схема определения угла естественного откоса по С.В. Полетаеву

Рис. 1 Схема определения угла естественного откоса по С.В. Полетаеву

Различают угол естественного откоса груза в покое и в движении. Величина угла естественного откоса в покое больше, чем в движении. В табл. 1 приведены некоторые усредн ённые данные по углам естественного откоса некоторых промышленных материалов.086 t1

Для определения угла естественного откоса частиц используют приборы С.В. Полетаева (рис. 1) или Н.Г. Тетянко (рис. 2).Рис. 1 Схема определения угла естественного откоса по Н.Г. Тетянко

Рис. 2 Схема определения угла естественного откоса по Н.Г. Тетянко

Измерения угла естественного откоса рекомендуется проводить путём прикладывания транспортира с вращающейся стрелкой и линейкой (рис. 3).Рис. 3 Угломер ската материала

Рис. 3 Угломер ската материала

По методу С.В. Полетаева сыпучий материал засыпается через воронку, установленную на штативе (на рис. не показано). Штатив с воронкой используется для удобства проведения опытов, к тому же с его помощью можно изменять высоту, с которой будет ссыпаться материал. Высыпанные частицы располагаются на столе в виде конуса.

На рис. 4 представлен рабочий процесс определения угла естественного откоса дробленой медно-никелевой руды (по методу С.В. Полетаева) с использованием угломера ската материала.Рис. 4 Определения угла естественного откоса

Рис. 4 Определения угла естественного откоса

По методу Н.Г. Тятенко сыпучий материал насыпается в ящик со стеклянными стенками, затем ящик опрокидывается и ставится на стол. При этом частицы располагаются в ящике так, что на стеклянном экране линия поверхности частиц определит их угол естественного откоса (который также измеряется транспортиром).

Читайте так же:
Как долго сохнет грунтовка по металлу

Угол естественного откоса частиц, так же как и угол трения характеризуется коэффициентом внутреннего трения частиц, т.е. коэффициентом трения частицы по частице при послойном его движении.

Вышеизложенное позволяет сделать вывод, что оценку того или иного метода определения угла естественного откоса следует производить исходя из условия соблюдения при опытах постоянства и однородности факторов, влияющих на величину показателя угла естественного откоса, а именно: давления, скорости, площади соприкосновения трущихся поверхностей и др.

Целесообразно применять для определения угла естественного откоса такой прибор, который по принципу своего действия более или менее соответствует рабочему органу изучаемой машины.

Для исследований были приняты следующие материалы: щебень, добытый в карьере рудника «Медвежий ручей » Норильского промышленного района. При проведении опытов использовались отсортированные фракции: >1 мм, 1–2,5 мм, 2,5–5 мм, 5–10 мм и 10-20 мм. Для исследования угла естественного откоса рудного материала использовалась медно-никелевая руда, добытая на руднике «Октябрьский» Талнахского месторождения Норильского промышленного района. При проведении опытов использовались те же фракции руды, что и при исследовании щебня.Графическая зависимость угла естественного откоса щебня разных фракций в покое

Результаты исследования угла естественного откоса щебня приведены в табл. 2 и на рис. 5 и 6.Графическая зависимость угла естественного откоса щебня разных фракций в движении

Полученные закономерности и значения углов естественного откоса будут полезны при проектировании наклонного ленточного устройства для разделения строительных сыпучих материалов. Они также могут быть полезны разработчикам транспортирующих машин, позволят определить максимально допустимые углы откосов уступов и бортов карьеров, насыпей, отвалов и штабелей.Графическая зависимость угла естественного откоса медно-никелевой руды разных фракций в покое

Угол естественного откоса

На практике данными о величине угла естественного откоса пользуются при определении площади штабелирования груза, количества груза в штабеле, объема внутритрюмных штивочных работ, при подсчете величин давления груза на ограждающие его стенки, при расчетах остойчивости судов, учитывающих перемещение груза при крене судна, а также при расчетах погрузочно-разгрузочных и транспор­тирующих устройств.

Справочные данные об углах естественного откоса для одних и тех же насыпных грузов в разных источниках иногда существенно отличаются друг от друга, так как замеры углов производятся раз­личными методами и при разном исходном состоянии исследуемого материала. Например, для пшеницы величина угла естественного откоса, по данным различных авторов, изменяется от 16 до 38°, для углей – от 30 до 45°, для рудных концентратов – от 25 до 50°, для некоторых видов руд – от 30 до 45° и т. д.

Величина угла естественного откоса груза зависит от формы, размера, шероховатости и однородности грузовых частиц, влажно­сти массы груза, способа его отсыпки, исходного состояния и мате­риала опорной поверхности.

Применяются различные методы определения величины угла естественного откоса; к числу наиболее распространенных относятся способы насыпки и обрушения.

Экспериментальное определение сопротивления сдвигу и основных параметров груза производится обычно методами прямого среза, одноосного и трехосного сжатия.

Читайте так же:
Как замыть грунтовку переходом

Испытания свойств груза методами прямого среза применимы как к идеальным, так и к связным сыпучим телам. Метод испытания на одноосное (простое) сжатие – раздавливание применим только для оценки общего сопротивления сдвигу связных сыпучих тел при условном допущении, что во всех точках испытываемого образца сохраняется однородное напряженное состояние. Наиболее надежные результаты испытаний характеристик связного сыпучего тела дает метод трехосного сжатия, позволяющий исследовать прочность образца груза при всестороннем сжатии.

Определение угла естественного откоса мелкозернистых веществ (размеры частиц менее 10 мм) производится с помощью «наклонного ящика». Угол естественного откоса в этом случае – угол, образованный горизонтальной плоскостью и верхней кромкой испытательного ящика в тот момент, когда только начнется массовое осыпание вещества в ящике. Размеры ящика: длина 600 мм, ширина 400 мм, высота 2000 мм. С помощью угломера измеряют угол между верхней кромкой ящика и горизонтальной плоскостью с точностью до 0,5 °. Угол естественного откоса рассчитывают как среднеарифметическое из трех измерений и округляют до 0,5 °.

Судовой метод определения угла естественного откоса вещества используют при отсутствии «наклоняемого ящика». В этом случае угол естественного откоса – это угол между образующей конуса груза и горизонтальной плоскостью. Образец испытуемого вещества высыпают так, чтобы образовался начальный конус. Затем оставшуюся часть очень осторожно высыпают с высоты нескольких миллиметров на вершину конуса так, чтобы форма конуса была симметричной. Угол измеряется в четырех точках на уровне полувысоты конуса, расположенных вокруг конуса с шагом 90 °. То же повторяется с двумя другими пробами. За величину естественного откоса принимают среднее арифметическое двенадцати измерений, округленное до 0,5°.

Практика производства замеров углов естественного откоса в натурных условиях показывает, что их вели­чина несколько изменяется в зависимости от метода отсыпки груза (струей или дождем), массы исследуемого груза, высоты, с которой производится экспериментальная отсыпка.

Для определения угла естественного откоса в условиях пор­та рекомендована следующая методика. Зерно из бункера объемом 2 м 3 высыпается с высоты 2,5 м через отверстие 400х400 мм на ровную бетонную или асфальтированную площадку. Под углом естественного откоса понимается среднее арифметическое значение углов наклона к горизонту образую­щих зернового конуса, измеренных с четырех его сторон. Практическое использование методики показало, что она успешно может быть применена для сухих насыпных грузов со сравнительно однород­ными частицами ограниченного размера, а для увлажненных и крупнокусковых грузов пользоваться этим методом затруднительно из-за зависания материала. Поэтому для производства отсыпки груза при определении угла естественного откоса более целесооб­разно использовать ленточный или скребковый транспортер, обеспе­чивающий сбрасывание груза с высоты 2,5 м.

Угол естественного откоса можно определить и другим способом. Напри­мер, зерно насыпается в ящик с размерами 400х400х1000 и отверстием 300X400, расположенным внизу одной из стенок. После открытия задвижки зерно высыпается в от­гороженный двумя стеклянными стенками лоток. Угол наклона поверхности зерна к горизонту принимается за угол естествен­ного откоса a.

Читайте так же:
Как обработать грунтовку перед покраской

Для быстрых измерений удобен способ Мооса, при котором зерно насыпают в прямоугольный ящик со стеклянными стенками размерами 100х200х300 мм на 1/3 его высоты. Ящик осторожно поворачивают на 90° и измеряют, угол между поверхностью зерна и горизонтальной (после поворота) стен­кой. Опыты проводят при всех указанных способах по 3 раза.

В лабораторных условиях для определения углов естественного откоса используют приборы различных систем, общим недостатком которых является возможность производства экспериментов только с грузами, имеющими относительно небольшие и однородные гру­зовые частицы.

Наиболее распространенными методами определения угла естественного откоса в лабораторных условиях являются следую­щие.

1. В ящик прямоугольной формы размером 10х20х30 мм (или больше) насыпают исследуемый материал так, чтобы свободная его поверхность была горизонтальной, а затем осторожно поворачи­вают его на угол 45 или 90° и после прекращения осыпания груза определяют угол естественного откоса a с помощью транспортира или путем замера высоты h и длины L заложения откоса и вычисления тангенса угла a (tga = L/h)

2. Диск диаметром 10 см (или больше), имеющий вертикальный тарированный стержень, опускают в стеклянную банку и засыпают исследуемым материалом. Затем диск плавно вынимают. Высота оставшегося на диске конуса материала показывает величину угла естественного откоса, значения которого нанесены на стержне.

3. В воронку с диаметром трубы 5 мм (или больше, в зависи­мости от гранулометрического состава материала) осторожно засыпают исследуемый материал, и затем воронку медленно под­нимают по мере образования конуса груза. Полученный таким об­разом конус замеряют угломером с четырех сторон и среднее зна­чение принимают за величину угла естественного откоса исследуе­мого материала.

Вне зависимости от метода определения угла естественного от­коса каждый опыт необходимо проводить не менее трех раз для получения наиболее характерных средних значений.

ГОСТ 27802-93
Глинозем. Метод определения угла естественного откоса

2 ПРИНЯТ Межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации 21 октября 1993 г.

За принятие проголосовали:

Наименование национального органа стандартизации

3 Постановлением Комитета Российской Федерации по стандартизации, метрологии и сертификации от 02.06.94 N 160 межгосударственный стандарт ГОСТ 27802-93 введен в действие непосредственно в качестве государственного стандарта Российской Федерации с 01.01.95

4 ВЗАМЕН ГОСТ 27802-88

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

Обозначение НТД, на который дана ссылка

Обозначение соответствующего стандарта ИСО

Номер раздела, пункта

1. НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

1. НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Настоящий стандарт распространяется на глинозем, предназначенный преимущественно для производства алюминия, и устанавливает метод определения угла естественного откоса.

Дополнения и изменения, отражающие потребности народного хозяйства, выделены курсивом*.
________________
* В бумажном оригинале обозначения и номера стандартов и нормативных документов приводятся обычным шрифтом. — Примечание изготовителя базы данных.

2. ССЫЛКИ

ГОСТ 25389 Глинозем. Метод подготовки пробы к испытанию.

ГОСТ 27798 Глинозем. Отбор и подготовка проб.

3. СУЩНОСТЬ МЕТОДА

Глинозем с определенной высоты насыпают на горизонтальную поверхность и определяют линейный угол у основания конуса, образованного глиноземом.

Читайте так же:
Как отмыть от вещей грунтовку

Прибор для определения угла естественного откоса

ГОСТ 27802-93 (ИСО 902-76) Глинозем. Метод определения угла естественного откоса

4. АППАРАТУРА

Установка для определения угла естественного откоса (чертеж), состоящая из следующих узлов: воронки I, консольной стойки II, плиты III и цилиндра IV.

4.1. Воронка (/) из нержавеющей стали или полированного алюминия, имеющая носок внутренним диаметром 6 мм, состоит из двух частей, между которыми с помощью резьбового соединения закреплено сито с размером отверстий 1 мм.

Воронка на винтах крепится к подставке или нижняя часть воронки имеет наружную резьбу, с помощью которой воронка крепится к консольной стойке.

4.2. Опорная плита минимальной длиной 270 мм и минимальной шириной 200 мм (270 мм). Плита должна быть максимально недеформируемой и изготовлена из мрамора, нержавеющей стали или другого коррозионностойкого металла. На полированной поверхности опорной плиты проведены четыре прямых линии под углом 45° друг к другу, на пересечении этих линий находится установочный штифт, который фиксирует расположение блока шаблона для правильной установки воронки по высоте.

Регулирование уровня обеспечивается тремя регулируемыми по высоте подставками.

Допускается жестко закреплять плиту на трех винтовых опорах (установочных винтах), служащих для регулирования ее горизонтального положения.

4.3. Подставка воронки выполнена из нержавеющей стали. Она укреплена на плите так, чтобы ось воронки располагалась перпендикулярно к плите и проходила через ее центр.

4.4. Блок высоты (цилиндр) представляет собой металлический цилиндр с полированной поверхностью высотой 40,0 мм. Основание блока имеет выемку для центрального установочного штифта на опорной плите.

5. ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЯ

5.1. Проба материала

5.2. Определение угла естественного откоса

5.2.1. Плите придают горизонтальное положение с помощью установочных винтов. Точность установки контролируют уровнем.

5.2.2. Помещают цилиндр в центр плиты и опускают воронку так, чтобы ее нижний конец пришел в соприкосновение с верхним торцом цилиндра. Цилиндр убирают.

5.2.3. С высоты около 40 мм глинозем со скоростью 20-60 г/мин ссыпают в середину воронки, не вызывая при этом вибрации прибора. Возможное засорение сита в процессе определения устраняют при помощи легких движений кисточкой, исключающих вибрацию прибора. Подачу глинозема производят до тех пор, пока вершина образующегося из глинозема конуса не достигнет нижнего конца воронки. При этом образуется усеченный конус с верхним диаметром 6 мм. Основание конуса очерчивают, глинозем с плиты удаляют и измеряют длину четырех пересекающихся линий.

Испытания проводят три раза: из двух отдельных проб и третьей, приготовленной после усреднения первых двух.

6. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

Среднее арифметическое результатов трех определений не должно отличаться от значения каждого отдельно взятого определения более чем на ±2°.

7. ПРОТОКОЛ ИСПЫТАНИЯ

Протокол испытания должен содержать следующие данные:

идентификацию исследуемого материала;

ссылку на применяемый метод;

результаты испытания и метод их выражения;

особенности, отмеченные в процессе определения;

любые операции, не предусмотренные в настоящем стандарте или считающиеся необязательными.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector