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

смесей. На однородные фракции антрацит разделяли на ручных ситах с отверстиями 0,15; 0,3; 0,6; 1,2; 2,5; 5; 10 и 20 мм.

В табл. 8 приведены составы (в % по весу) исследованных смесей антрацита.

Таблица 8

Результаты экспериментов по определению углов естественного откоса ф антрацита приведены в табл. 9 и 10.

Т а б л и ц а 9

Изменение значений ф для антрацита в зависимости от круп­ ности показано на рис. 31. Разность значений углов естественного откоса для наиболее крупной и наиболее мелкой фракции соста­ вила 14°50', т. е. почти вдвое больше, чем для битуминозного угля.

Исследования влияния влажности угля на угол естественного откоса были проведены на рядовом угле крупностью до 25 мм. Частицы таких размеров составляли основную массу (60—70%) рядового угля и поэтому угол естественного откоса и другие сыпу­ чие свойства рядового угля определялись главным образом именно свойствами фракции крупностью 0—25 мм.

Уголь увлажняли водой, затем тщательно перемешивали, опре­ деляли ф и сразу же отбирали пробу угля для определения его

56

весовой влажности w. С увеличением влажности угол естествен­ ного откоса увеличивался. Результаты экспериментов следующие:

Весовая влажность w, % Среднее значение угла естествен­

Крупность частии, антрацита, мм

4,1 до 6%, т. е. приблизительно на 2%, привел к увеличению угла естественного откоса ср на 4°10/, то примерно такое же прираще­ ние ш (от 8,2 до 10,3%) дало увеличение ср на ПО'. Это подтверж­

Известно, что сдвиг (скольжение) некоторой части сыпучего

57

Элементарные сопротивления сдвигу возникают в сыпучем теле во всех точках взаимного касания зерен, находящихся на некото­ рой поверхности, отделяющей сдвигаемую часть сыпучего тела от части, остающейся неподвижной. Каждое из этих сопротивлений выражено элементарным усилием, направленным в сторону, об­ ратную сдвигающей силе. Поскольку структура сыпучего тела в каждой точке его объема не поддается математически точному определению, устойчивость структуры всего сыпучего тела выво­ дится на основе статистической оценки совокупности сил трения, способных сопротивляться сдвигу на поверхности возможного раз­ рушения. Именно такое совокупное сопротивление трению в сыпу­ чих грунтах и понимается под термином внутреннее трение [50]. Согласно общему принципу статистического учета напряжений оно условно рассматривается как сила, непрерывно распределенная по поверхности возможного разрушения сыпучего грунта. В соответ­ ствии со сказанным, некоторый коэффициент, статистически харак­

Как распределенная по сечению сила внутреннее трение сыпу­ чего, по существу, является реакцией касательного напряжения т, равно ему по величине, но направлено в обратную сторону.

Из рассмотрения условий предельного равновесия частицы иа поверхности возможного разрушения внутри сыпучего тела выво­ дится обычным способом понятие угла внутреннего трения р, рас­ сматриваемого как предельный угол, тангенс которого равен коэф­ фициенту внутреннего трения рШ1. Таким образом,

муле (4).

Из формулы (6) видно, что сопротивление сыпучего тела сдви­ гу находится в прямой зависимости от нормального напряжения сги: чем выше значение од, тем больше величина т.

Общий принцип применяемых методов экспериментального оп­ ределения углов внутреннего трения заключается в проведении испытаний сыпучего тела иа срез (сдвиг) и непосредственном из­ мерении разрушающих усилий при этом виде испытаний (сдви­ гающего усилия). Зафиксировав указанное усилие и зная из усло­ вий проведения испытания площадь среза и нагрузку по нормали, можно подсчитать величину нормальных и касательных напряже­ ний. Повторив испытание при двух значениях нормальной нагруз­

58

ки, можно построить график зависимости касательных напряже­ ний от нормальных. Угол наклона графика будет равен углу внутреннего трения.

Для лабораторных определений коэффициента внутреннего трения насыпных грузов часто используют коробчатые приборы с верхней подвижной коробкой [6].

Схема такого прибора, показанная на рис. 33, состоит из не­ подвижного желоба 1 с направляющими а—а, по которым двп-

Рнс. 33. Коробчатый прибор для определения сопротивления сыпучего тела сдвигу

жется коробка 2 без днища, соединенная с грузовой чашкой 3 при помощи шнура 4, перекинутого через блок 5. Сыпучая порода при испытании заполняет желоб 1 до уровня направляющих. В короб­ ку 2 также загружают определенное количество испытуемой сыпу­ чей породы, поверх которой помещают рамку 6 с прижимными пластинами 7, имеющими точно определенный вес. На чашку 3 постепенно добавляют гири до тех пор, пока коробка 2 не придет в движение. Сопротивление движению коробки, как и сопротивле­ ние вращению блока 5, компенсируется заранее подобранными добавочными разновесами на чашке 3.

Для определения угла трения вначале вычисляют нормальные ап и касательные т напряжения, возникающие по плоскости сдви­ га. Эти подсчеты производятся по формулам

где G1 — масса рамки, кг;

G2 — масса прижимных планок, кг;

5 — площадь сечения коробки, см2;

h — высота слоя сыпучего материала в коробке, см; уп — насыпная масса сыпучего материала, кг/см3;

Gs — масса гирь на чашке 3 (за вычетом веса гирь, компен-

59