Файл: Барон, Л. И. Износ и защита внутренних поверхностей угольных бункеров.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 15.10.2024

Просмотров: 72

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

размером 130x100x25 мм, изготовленные Из строительного рас­

твора состава 1: 2,

с пределом прочности при одноосном сжатии

100 кгс/см2.

барабана уголь собирался на полках и падал

При вращении

на образец. Образец крепили к крышке барабана. Для установле­ ния оптимальных углов наклона полок и их расположения по отно­ шению к изнашиваемому образцу торцовая стенка барабана была изготовлена из плексигласа, что обеспечило возможность наблю­ дения за траекториями падения угля при вращении барабана. На основании этих наблюдений были установлены расположение по­ лок и угол их наклона. Скорость вращения барабана составляла 34 об/мин.

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

7

 

 

 

 

 

 

 

О

Q-P

 

 

Д

 

 

 

 

 

 

 

С,

 

 

 

 

 

 

 

 

н ^

< о

 

h «

 

ч

 

 

Пласт и его геоло­

>» =

 

 

 

 

 

о с;

ч |

 

ft) О

 

и

Комбинат

 

Шахта

гический символ

н

 

s та

о

со

 

| а

 

 

'

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

Л

 

 

 

 

 

 

та

 

•§•=

=

 

 

 

 

 

 

та

 

а

 

 

 

 

 

 

"с ' VD г»та"

о

та

 

 

 

 

 

II

£

 

 

 

 

 

С =

а

 

 

 

А

Торезантрацит

«Красная Звезда»

Наддроновский К \

1,60

18,0

0,60

 

 

№ 27

Гольдштенновский

1,63

2 2

, 2

0,74

 

 

№ 18

hb

 

1,70

26,4

 

 

 

 

 

Фомипскнй Л8

0

, 8

8

 

 

2 1

Ремовский

/ ; 3

1,65

23,4

0,78

 

 

№ 9

Кащеевский

Л7

1,80

30,0

1 , 0

0

Т

Доиецкуголь

«Ново-Моспино»

Кальмиусский

0,77

1 0

, 8

0,36

 

 

«Сорокине» № 2

Прасковеевский lia

0,24

3,6

0

, 1

2

ОС

 

«Глубокая»

Ливенскин h10

0,31

9,3

0,31

К

 

№ 4 «Ливенка»

Смолянпновскнн / ( 7

0 , 2 1

6,3

0

, 2 1

 

 

 

«Ново-Игнатьев-

Ливенскин / ; 1 0

0,19

5,7

0,19

Ж

 

ская»

Смоляниновский h-j

0,48

7,8

0,26

 

№ 29

 

 

№ 12 им. Ф. Кона

Паровичный Ks

0,50

6

, 6

0

, 2

2

Г

Красноармейск-

№ 2

«Водяная»

Родинский К 5

0,67

8,7

0,29

г

уголь

1 0 -бис

Софиевский

/g

0,70

11,4

0,38

Доиецкуголь

г

Макеевуголь

«Ново-Бутовка»

Бутовский iii

0,95

12,3

0,41

д

Красноармейск-

№ 40

Вышележащий /g

1,03

1 2

, 0

0,40

 

 

№ 42

Аршинный Кв

1 , 1 2

12,9

0,43

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4*

 

51


Изнашиваемый образец взвешивали с точностью до I г и укреп­ ляли в барабане, а затем засыпали пробу исследуемого угля. После 10 мин вращения барабана образец извлекали и снова взве­ шивали. Для каждого угля такой эксперимент повторяли до 10 раз. За показатель абразивности аб' принимали выраженную в грам­

мах среднюю потерю в весе образца после 10 мин вращения в барабане с исследуемым углем.

0

0,2

0,6

0,6

0,8

1,0

1,2

1,6

1,6

1,8

f

Рис. 27. Сопоставление коэффициентов

ударной

абра­

зивности къ

с

соответствующими

им коэффициентами

крепости / угля по шкале

проф.

М.

М.

Протодьякопова

Опыты были выполнены на тех же

углях 17 шахт

Донбасса,

на которых определяли коэффициенты

абразивности

трения /г"

и коэффициенты ударной абразивности k'.

 

Результаты экспериментов приведены в табл. 7.

относитель­

По данным экспериментов тоже были вычислены

ные показатели ударной абразивности, выраженные в долях еди­ ницы, которые подсчитаны для каждого угля делением экспери­ ментального значения ударной абразивности для данного угля на аналогичную величину, полученную для наиболее крепкого из ис­ пытывавшихся углей (/=1,8), принятую за единицу. Относитель­ ные показатели ударной абразивности, установленные испытанием

углей в барабанном приборе, обозначим Ы .

Сопоставление относительных показателей ударной абразивно­ сти с коэффициентом крепости / тех же углей, определенными по методу толчения, показано на рис. 27. На рисунке видно, что зависимость получилась линейная, причем, несмотря на довольно значительный разброс точек, довольно четко выраженная.

52


Статистическая обработка экспериментальных данных позво­ лила установить, что указанная зависимость удовлетворяет (для рассмотренных разновидностей угля) следующей простой формуле:

h = 0,47/.

( 3)

Из данных, приведенных в табл. 3 и 6, видно, что для слабых углей величина ka' больше велг

перимеитальных точек в левой части графика (см. рис. 27) расположено выше осредняющей прямой. Это можно объяснить воздействием ди­ намической 'составляющей из­ носа. Чтобы оценить относи­ тельную роль последней при абразивных воздействиях уг­ лей разной крепости в услови­ ях, близких к условиям изна­ шивания образцов во вращаю­ щемся барабане, авторами бы­ ли подсчитаны средние зна­

чения соотношений k ( ,! k "

для

 

 

 

 

 

следующих четырех групп уг­

 

 

 

 

 

лей

с коэффициентом

крепо­

 

 

 

 

 

сти / : I — не менее

0,25; II —

 

 

 

 

 

от 0,25 до

0,75;

III — от

0,75

 

 

 

 

 

до

1,25;

IV — более

1,25.

По

 

 

 

 

 

результатам

анализа

построен

 

 

 

 

 

график 1 (рис. 28), из которо­

 

 

 

 

 

го следует,

что с увеличением

 

 

 

 

 

крепости

угля

относительная

0

0,3

0,6

0,9 1,2

1,5 f

роль динамической составляю­

Рис. 28. Сопоставление средних вели­

щей

(при

экспериментальном

определении

величины

k "

та­

 

 

чии соотношений

 

I —

 

2 — krlk"

с групповыми

средни­

кая

составляющая

практиче­

ми коэффициентами крепости угля по

ски

отсутствует)

закономерно

шкале проф. М.

М. Протодьяконова

снижается.

 

Если для

группы

 

 

 

 

 

I, куда входят наиболее слабые угли, среднее значение соотноше-

ния k c ,lk "

равно

16,39,

 

то для группы

IV

с наиболее крепкими уг­

лями из числа исследованных эта величина становится меньше еди­ ницы. Указанный факт свидетельствует о том, что для слабых уг­ лей динамическая составляющая абразивного износа имеет абсо­ лютно превалирующее значение.

Сопоставим рассмотренный график со сходным графиком 2 (см. рис. 28), построенным для тех же групп углей применительно к коэффициенту ударной абразивности к', полученному при изнаши­

вании аналогичных

образцов — плиток свободно падающими

на

них кусками угля

(напомним, что плитки устанавливали под

уг-

53


лом 45°). Для удобства сопоставления график 2 изменения соотно­ шения k'/li" в зависимости от f показан (см. рис. 28) рядом с гра­ фиком изменения соотношения /гф/й" в зависимости от f. Нетруд­ но видеть, что в условиях барабанной пробы относительное значе­ ние динамической составляющей износа оказалось более высоким, чем при изнашивании таких же образцов свободно падающими кусками мягких углей.

2.ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРЕНИЯ УГЛЕЙ

ВРАЗДРОБЛЕННОМ СОСТОЯНИИ

Рассмотрим следующие характеристики трения углей в раз­ дробленном состоянии: угол естественного откоса; угол (или ко­ эффициент) внутреннего трения; угол (или коэффициент) внешнего

трения.

естественного откоса называется

наибольший

угол,

ко­

 

Углом

торый может

образовать свободная поверхность сыпучего тела

с горизонтальной

плоскостью.

 

 

 

 

 

 

 

 

Исследования по определению утла естественного откоса биту­

минозного угля были

проведены авторами на шахте «Ново-Бутов-

 

 

 

 

 

 

ка»

комбината Макеевуголь. Опы­

 

 

 

 

 

 

ты выполнялись с фракциями

угля

 

 

 

 

 

 

крупиостыо 0—6, 6—13, 13—25, 25—

 

 

 

 

 

 

50 и 50—100 мм, а также со смесью

 

 

 

 

 

 

этих фракций. Данные фракции бы­

 

 

 

 

 

 

ли получены рассевом угля Tia руч­

 

 

 

 

 

 

ных ситах с отверстиями

6, 13, 25,

 

 

 

 

 

 

50 и 100 мм.

Определение

углов

 

 

 

 

 

 

естественного откоса производилось

 

 

 

 

 

 

при помощи

прибора,

показанного

 

 

 

 

 

 

на

рис. 29 и представляющего

со­

 

 

 

 

 

 

бой

пустотелый цилиндр 1, кото­

 

 

 

 

 

 

рый

устанавливали

вертикально

Рис.

29. Прибор

для

определе­

на

горизонтальной

плоскости

и

ния

угла

естественного

откоса

засыпали в него сыпучий

уголь.

 

 

 

 

 

 

После того как уголь

был засыпан,

цилиндр медленно и плавно поднимали. Уголь из цилиндра высы­ пался и располагался в виде конуса 2, образующая которого была наклонена к горизонтальной плоскости под углом естествен­ ного откоса ср. Известно [6], что описанное простейшее устройство для определения углов естественного откоса неплохо зарекомендо­ вало себя на практике при условии, что соотношение между диа­

метром цилиндра

и наибольшим размером кусков (частиц)

сыпу­

чего материала

составляет не менее 3—4, а лучше — не

менее

4—5.

В зависимости от разброса получаемых данных каждый экспе­ римент повторяли от пяти до восьми раз. Коэффициенты вариации для отдельных классов крупности колебались от 3,5 до 6%. Усред-

54


ценные результаты экспериментов по определению углов естест­ венного откоса ср углей различной крупности и рядовых углей сле­ дующие:

Крупность угля, мм

Угол естественного откоса

0 — 6

36°20'

6—13

32°40'

13—25

30°30'

25—50

29°30'

50—100

28°40'

Рядовок (0—100)

35°30'

Исследованные угли были воздушно-сухими.

Результаты экспериментов подтвердили вывод, сделанный бо­ лее 20 лет назад на основе логического анализа в работе [2], о том,

что с увеличением

крупности

 

частиц (кусков), составляю­

 

щих

массу

сыпучего

 

тела,

 

угол

 

естественного

откоса

 

должен

уменьшаться.

 

Это

 

объясняется следующим.

Ме­

 

ханическая

прочность

 

вся­

 

кого сыпучего тела обусловле­

 

на трением и сцеплением его

 

частиц.

При

увеличении

диа­

 

метра

последних

поверхность

 

их по

 

сравнению

с

массой

Крупность кусковугля,мм ^

увелинивается незианительно.

В результате

силы трения и

Рис. 30. Зависимость угла естественного

сцепления

становятся

 

недо­

откоса ср от крупности кусков битуми­

статочными

для

удержания

нозного угля

частиц

в малоустойчивых по­

 

ложениях, т. е. уменьшается угол предельного равновесия частиц на поверхности сыпучего тела, а следовательно, и угол естествен­ ного откоса. Наоборот, с уменьшением крупности частиц конструк­ ционная прочность сыпучих тел возрастает и они становятся устой­ чивыми при более крутых углах наклона боковой поверхности. Этот рост, как указывается в работе [2], должен быть особенно заметен при переходе к самым тонким фракциям.

Зависимость изменения угла естественного откоса ср от крупно­ сти кусков битуминозного угля показана на рис. 30. Разность зна­ чений ср для фракций угля крупностью 0—6 и 50—100 мм соста­ вила приблизительно 8°.

Исследование углов естественного откоса антрацита проведено было на шахте № 27 комбината Торезантрацит. Определялись углы естественного откоса сортированного антрацита восьми фрак­

ций 10—20;

5—10;

2,5—5;

1,2—2,5;

0,6—1,2;

0,3—0,6;

0,15—0,3

и 0,0—0,15 мм, а также углы естественного откоса пяти различных

55