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

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 15.10.2024

Просмотров: 79

Скачиваний: 0

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

сирующнх собственное сопротивление движению короб­ ки 2 и вращению блока 5), кг;

гол — коэффициент сопротивления вращению блока.

По полученным значениям сг„ и т строят график зависимости между этими величинами, откладывая первый показатель по осп

абсцисс,

а второй — по оси ординат. По графику определяют тан­

 

 

 

 

генс угла, а затем

и сам угол

 

 

 

 

наклона прямой к оси абсцисс.

 

 

 

 

Это и будет угол внутреннего

 

 

 

 

трения р.

 

определении

угла

 

 

 

 

При

 

 

 

 

 

 

внутреннего трения

сыпучих

 

 

 

 

тел

таким

или

аналогичными

 

 

 

 

способами

существенное

зна­

 

 

 

 

чение имеет величина нор­

 

 

 

 

мальной нагрузки, т. е. давле­

 

 

 

 

ния

на

 

сыпучее

тело.

Это

 

 

 

 

видно

из

кривых

 

(рис. 34),

 

 

 

 

построенных Л. И. Бароном

Рис. 34. Зависимость угла

внутреннего

[6] по данным

[57]

испытаний

на сдвиг

песка

в

районе

От­

трения р от давления Р на сыпучее при

начальном

коэффициенте

пористости:

тавы (Канада). Кривая

1 от­

/ —

0,58;

2 — 0,62; 2 —

0,66

носится

 

к песку

с начальным

0,58, кривая

 

 

коэффициентом

 

пористости

2 — к песку с коэффициентом

пористости 0,62 и кри­

вая 3 — то же с коэффициентом

0,66.

Как

видим,

относитель­

ное влияние давления Р на величину р с ростом пористости умень­ шается. Для малых давлений характерны повышенные значения угла внутреннего трения. После того как давление достигнет не­ которого уровня, величина угла внутреннего трения стабилизи­ руется. Следует отметить, что точность определения р при малых давлениях заметно снижается. По описанной методике авторами было проведено в Донецком ПромстройНИИпроекте определение угла внутреннего трения рядового угля шахты № 27 комбината Торезантрацит.

Относительно небольшие размеры прибора не позволили осуще­ ствить испытания сортированных углей крупных классов и создать

при испытаниях нормальные

напряжения,

превышающие

1500 кгс/м2.

 

 

 

 

 

 

 

Были определены углы внутреннего трения для

рядового угля

с частицами

крупностью

до 20

мм

в неуплотненном

состоянии.

Влажность испытываемого

угля

была 4, 6, 8,

10,

12,

15 и 20%.

Вертикальные

нагрузки принимали

равными

10, 20, 40 и 60 кгс,

что создавало в угле нормальные напряжения, соответственно рав­ ные 250, 500, 1000 и 1500 кгс/м2. В процессе опыта уголь предва­ рительно нагружали заданной нагрузкой, а затем прикладывали сдвигающее усилие. Каждый опыт повторяли от четырех до десяти

т

раз. Коэффициент вариации

получаемых результатов составлял

в среднем 12—21%.

 

По величине нормальных

сти и касательных т напряжении гра­

фически определяли угол внутреннего трения р и величину началь­

ного сопротивления сдвигу то.

 

 

 

 

 

 

11.

 

 

Усредненные результаты опытов приведены в табл.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 11

 

 

В е л и ч и н а к а с а т е л ь н о г о н а п р я ж е н и я в у г л е

 

 

 

 

 

 

В л а ж ­

( к г е / м 2 )

п р и н о р м а л ь н ы х н а п р я ж е н и я х и

Н а ч а л ь н о е с о ­

У г о л

 

К о э ф ф и ц и е н т

 

 

 

 

 

в н у т р е н ­

н о с т ь

 

 

к г е / м ®

 

 

п р о т и в л е н и е

 

 

 

 

в н у т р е н н е г о

у г л я

w,

 

 

 

 

 

с д в и г у т 0 ,

н е г о т

р е ­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

т р е н и я

 

 

 

 

 

 

 

к г е / м

2

н и я

р ,

 

%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г р а д у с

 

 

 

 

2 5 0

5 0 0

1 0 0 0

1 5 0 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

250

448

840

1

2 2 0

55

 

38

 

0,78

 

6

260

445

820

1

2 0 0

70

 

37

 

0,755

 

8

292

472

835

1190

1 1 0

 

36

 

 

0,726

1 0

292

477

840

1195

115

 

36

 

 

0,726

1 2

302

482

845

1 2 0 0

1 2 0

 

36

 

 

0,726

15

304

484

847

1 2 0 2

1 2 2

 

36

 

 

0,726

2

0

260

435

785

1135

85

 

35

 

 

0,7

Из данных таблицы

видно,

что угол внутреннего трения при

изменении влажности w угля от 4 до 20% изменялся от 38 до 35°.

Начальное сопротивление сдвигу с увеличением

влажности угля

увеличивалось, достигнув мак­

 

 

симальных значений при

w =

 

 

= 8—15% ■ Дальнейшее

уве­

 

 

личение влажности

приводи­

 

 

ло к разжижению угля и

 

 

уменьшению

начального

со­

 

 

противления

сдвигу

то

(рис.

 

 

35).

 

 

 

внешнего

 

 

Характеристики

 

 

трения. Под термином тре­

 

 

ние в технике

принято

пони­

 

 

мать

противодействие

(со­

 

 

противление)

 

перемещению

 

 

контактирующих

тел

одно от­

 

 

носительно другого. В фи­

Рис. 35. Зависимость начального со­

зике

такой

вид

сопротивле­

ния

называется

 

внешним

противления сдвигу

т0 от влажности

 

угля

w

трением.

 

 

 

 

 

 

Когда говорится о силе трения, имеется в виду сила сопротив­ ления относительному перемещению контактирующих тел, направ­ ленная противоположно сдвигающему внешнему усилию [6]. Пре­ дельная величина силы трения, при которой еще не наступает пе­

ремещение

одного

контактирующего тела

относительно другого,

называется

с ил о й

т р е н и я покоя , или

с т а т и ч е с к о й си­

л о й т р е и и я. После того как внешняя сила превысит силу тре-

61

1шя

покоя, начинается относительное перемещение

контактирую­

щих тел. При этом

также

будет действовать сила

сопротивления,

направленная навстречу перемещению, называемая

с илой

т р е ­

ния

д в и ж е н и я ,

или

к и н е т и ч е с к о й с и л о й т ре ния .

Отношение силы трения скольжения к величине нагрузки,

нор­

мальной к поверхности трения, называется коэффициентом трения скольжения. Обозначим этот коэффициент для сыпучих материа­

лов р'. Понятия

коэффициент трения скольжения

и коэффициент

внешнего трения

будут в нашем случае совпадать.

коэффициент

В

математической

записи

интересующий пас

•внешнего трения р' определится в общем виде выражением

где

R — сила трения скольжения; Р — нагрузка, нормальная к по­

верхности трения.

следует,

что

 

Из выражения (9)

 

 

 

 

R = [i'P,

(Ю)

т. е., что коэффициент р/ является коэффициентом пропорциональ­

ности между силой трения и нормальной нагрузкой.

От размеров

площади

касания величина

его,

как видим, не зависит.

 

 

 

Если построить график, отло­

жив

на оси

абсцисс

нагрузку Р

(рис. 36), а по оси ординат

силу R,

то величину

коэффициента

трения

р'

можно

будет

представить

в ви­

де тангенса

угла

 

 

 

 

Рис. 36. Схема к пояснению угла

 

 

в' = -j- tgp'-

 

(И)

 

 

 

 

 

 

 

 

трения

Угол

р',

равный

arctgp',

при­

нято

называть

у г л о м

в н е ш-

н е г о т р е и|и>я.

внешнего

трения

Для определения углов или

коэффициентов

сыпучих материалов применяют простые приборы, называемые трибометрами.

Существующие конструкции трибометров можно подразделить на два типа: с наклонной рабочей поверхностью (трибометры са­ мотечного действия) и с горизонтальной рабочей поверхностью (трибометры с принудительным перемещением).

В 1950—1960 гг. в нашей стране разными авторами были про­ ведены определения углов и коэффициентов внешнего треиия уг­ лей, главным образом по стальным листам. Стимулировали такие исследования в основном потребности самотечного транспортиро­ вания добываемых углей. Полученные результаты были приведены в некоторых справочных пособиях, а также руководствах по транс-

62

портирова'нию сыпучих грузов п были систематизированы, проанализированы и в известной степени обобщены в монографии [6].

Однако упомянутые данные никак нельзя было считать доста­ точными для решения тех инженерных задач, которым посвящена настоящая книга. Обусловлено это тем, что сведения об углах внешнего трения различных углей по таким материалам, как моно­ литный бетон, бетонные плитки и кирпич, были явно недостаточ­ ны, а характеристики трения по новым футеровочным материа­ лам— каменному литыо, шлакоситаллу, керамическим плиткам — отсутствовали совсем. Кроме того, известная часть сведений была в значительной мере обесценена отсутствием указаний о крупности и влажности тех углей, для которых были получены приводимые величины углов трения. По изложенным причинам пришлось про­ вести серию специальных исследований.

Перечень материалов, по которым были определены значения

углов трения приведены в табл.

12.

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

12

У с л о в н ы / !

 

 

 

гост

 

 

н о м е р

М а т е р и а л

З а в о д -

и з г о т о в и т е л ь

Р а з м е р ы ,

м м

м а т е р и а л а

 

 

 

 

 

 

1

Бетон монолитный

 

—

 

250x250x40

2

Бетонные плитки

 

—

3

Каменное литье

Донецкий камнелитейный

ТУ завода

180X115X18

4

(плитки)

То же

 

То же

250x250x30

То же

 

5

Шлакоситалл (плит­ Константииовский «Авто­

ТУ УССР

250x250x10

6

ки)

стекло»

 

21-138-66

250x250x20

То же

Константнновский им. Ок­

ТУ завода

7

Кирпич красный

тябрьской революции

530-71

250x120x65

Кирпичный (станция Фе­

8

 

нольная)

6787-69

ю о х ю о х ю

Керамические плит­ Донецкий намнелитепиый

9

ки

 

 

 

 

 

Стальные листы

 

—

—

—

 

10

Доски необработан­

 

 

 

 

 

 

ные

 

 

 

 

 

Керамические плитки для полов в дальнейшем для краткости

назовем

просто керамическими плитками.

 

 

 

Известно, что для защиты от износа нередко применяют стале­ бетон. Поверхность сталебетона практически не отличается от по­ верхности бетона. Поэтому углы трения по сталебетону в излагае­ мой серии опытов не определялись — было принято, что углы тре­ ния по неизношенной поверхности бетона и сталебетона оди­ наковы.

При составлении программы исследований было принято во внимание, что в случае выполнения футеровки из штучных мате-

63

Исследовались углы внешнего трения антрацита шахты № 27 комбината Торезантрацпт (пласт Гольдштейновский) и битуми­ нозного угля марки Г шахты «Ново-Бутовка» комбината Макеевуголь (пласт Бутовский). Коэффициенты крепости исследовав­ шихся углей по шкале проф. М. М. Протодьяконова были по тех­ ническим причинам определены только методом толчения. Для

каждого

угля

было произведено десять определений. Средние

арифметические

значения

 

коэф­

 

 

 

фициентов

крепости

оказались

 

 

 

следующие:

антрацита

шахты

 

 

 

№ 27 /=1,63, угля шахты «Ново-

 

 

 

Бутовка» /=0,95.

углы

трения

 

 

 

Определялись

 

 

 

рядового и сортированного

угля

 

 

 

следующих

классов

крупности:

 

 

 

+ 100,

50—100,

25—50,

13—25,

 

 

 

6—13

и

 

0—6

мм.

Класс

 

 

 

+ 100 мм был ограничен макси­

 

 

 

мальным размером кусков 200 мм,

 

 

 

так что правильнее было бы на­

 

 

 

зывать

этот

класс крупности

Рис. 38. Трибометр с наклонной ра­

100—200 мм, однако в дальней­

 

бочей поверхностью

шем

будем

его

называть

 

 

 

+ 100

мм, как это принято

в классификации энциклопедического

справочника «Горное дело»

[27].

 

производилось на ручных си­

Разделение на классы крупности

тах с отверстиями размером 6, 13, 25, 50 и 100 мм. Сита

с отвер­

стиями до 25 мм

включительно имели круглые отверстия, а более

крупные — квадратные.

 

на трибометре с наклонной

рабочей

Углы трения

определяли

поверхностью (самотечного действия). Конструкция трибометра схематично показана па рис. 38. Угол наклона плиты 2 относи­ тельно горизонтальной опоры 1 можно плавно изменять от 0 до '90°. На плиту, находившуюся в горизонтальном положении, насы­ пали уголь 3, масса G которого оказывала давление Р на плиту (груз G условно изображен на рисунке в виде квадрата). Когда слагающая веса R' превышала силу трения R, уголь начинал сколь­ зить по наклонной плоскости плиты. Угол наклона р' (его отсчи­ тывали по шкале), при котором начиналось скольжение угля, ■представлял собой угол трения данного угля по материалу плиты, а тангенс этого угла — соответствующий коэффициент трения. Шкала трибометра имела такие размеры, что можно было брать отсчеты целых и десятых долей градуса.

При опытах фиксировали углы трения угля отдельно по плит­ кам (без учета воздействия швов) и в целом по фрагменту футе­ ровки. Угол трения по плиткам определяли в момент начала сколь­ жения угля по нижним плиткам, угол трения же по футеровке определяли в момент начала скольжения всей массы угля. Каж-

5 Л. И. Барой

65

Смотрите также файлы