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

клонных стенок не двигался и лишь после того, как на наклонных стенках модели оставалось незначительное количество угля весь он начинал скользить по наклонным стенкам днища, что и давало некоторый износ от процесса истечения. В модели же с а = 60° при открывании задвижки выпускного отверстия вся масса угля приходила в движение и медленно опускалась вниз. При этом ча­ стицы угля, расположенные у вертикальных и наклонных стенок

стенок днища движущимся углем происходило практически без какого-либо давления (поскольку уголь начинал скользить по стенкам, когда его оставалось в бункере уже немного), то при гидравлическом виде истечения истирание наклонных стенок дни­ ща происходило под давлением, величина которого зависела от высоты слоя угля.

Для проверки этих положений была проведена специальная серия экспериментов на модели бункера (сс= 45°). Если в преды­

Исследовался износ при истечении угля из модели и при за­ грузке через два отверстия, расположенных у вертикальных сте­ нок. Как и в предыдущих опытах, уголь загружали в модель трижды и лишь после этого определяли износ пластин. Получены следующие результаты: величина износа пластин от трения при истечении Д2 = 8 г, а от ударов при загрузке Д3 = 250 г. Эти цифры

Другой факт, обращающий на себя внимание в табл. 20,— равенство в обеих моделях значений показателей износа от уда­ ров падающих кусков угля при загрузке (разумеется, одинаковым способом).

87

Изучение влияния способа загрузки, оказавшегося однотипным для обеих моделей, показало следующее:

при расположении загрузочного отверстия модели бункера непосредственно над выпускным отверстием первая небольшая порция угля падает на задвижку выпускного отверстия и при этом отдельные кусочки ударяют по нижним частям пластин, затем нижняя часть пластин оказывается закрытой углем и последую­ щие его порции падают в основном уже на уголь, не вызывая износа пластин;

при загрузке модели бункера по второй и третьей схемам (рис. 44, б и в), т. е. через загрузочные отверстия, расположен­ ные над серединой наклонной стенки и у вертикальных стенок, уголь бьет по пластине и скатывается по ней книзу. При этом кус­ ки бьют по пластине до тех пор, пока место падения не покроется углем.

Наименьший износ пластин от ударов кусков угля при загруз­ ке модели, как это видно из данных табл. 21, имеет место при расположении загрузочного отверстия непосредственно над вы­ пускным. Это объясняется тем, что при таком расположении за­ грузочного отверстия только небольшое количество угля падает непосредственно на пластины, а основная масса угля попадает уже на образовавшийся угольный слой.

При второй и третьей схемах расположения загрузочного отвер­ стия износ пластин от ударов угля при загрузке примерно одина­ ков. Объясняется это, по-видимому, тем, что непосредственно на пластины падает приблизительно одинаковое количество угля.

С целью исследования мест и характера износа пластин была проведена еще одна серия экспериментов. С помощью пульвери­ затора поверхность плиток из эквивалентного материала была окрашена слабым раствором охры. В модель бункера вставляли окрашенные пластины и загружали уголь. После каждого пропу­ ска угля через модель бункера пластины вынимали и фотографи­ ровали их поверхности. Проходящий через модель уголь в про­ цессе загрузки и разгрузки снимал с пластин верхний окрашен­ ный слой. Поэтому следы воздействия удара при падении угля в модель и истирания пластин при разгрузке бункера хорошо про­ слеживались на пластинах. Для каждой схемы загрузки произво­ дились три последовательных эксперимента.

Анализ износа пластин, вызванного трением при истечении угля из модели с углом наклона стенок днища а = 45°, т. е. при нормальном виде истечения, показал, что износ незначителен. Признаки износа были видны лишь в нижней части пластин, рас­ положенных непосредственно у выпускного отверстия, на осталь­ ной же поверхности пластин не было обнаружено никаких следов износа.

На рис. 45 показан износ пластин от ударов угля при загрузке и трения при истечении из модели бункера с углом наклона сте­ нок а = 45° и расположением загрузочного отверстия непосредст-

88

подтвердили, что износ внутренних поверхностей бункеров проис­ ходит от ударов кусков угля при загрузке и от истирания дви­ жущимся углем при его истечении из бункера. Соотношение от­ носительной значимости названных двух видов изнашивающих воздействий зависит от ряда факторов и поэтому не является по­ стоянной величиной.

'2. Износ внутренних поверхностей от ударов кусков угля зави­ сит от числа и расположения загрузочных отверстий. Наименьшая величина износа имеет место при одном загрузочном отверстии, расположенном непосредственно над выпускным.

3.При расположении загрузочного отверстия у вертикальной стенки интенсивно изнашивается верхняя и нижняя части наклон­ ной стенки динща, в центральной же ее части износ незначителен.

4.Износ наклонных стенок днища от воздействия истирания движущейся массой существенно зависит от вида истечения угля из бункера. При нормальном виде истечения износ наклонных стенок днища в изучавшихся условиях был приблизительно в пять раз меньше, чем при гидравлическом виде истечения, и прояв­

лялся практически лишь у самого низа наклонных стенок вблизи выпускного отверстия.

6. Опыты на моделях подтвердили правильность сделанного ранее на основе данных натурного обследования бункеров вывода о наличии на их внутренних поверхностях зон, отличающихся характером и величиной изнашивающих эксплуатационных воз­ действий.

3. ИССЛЕДОВАНИЕ УСЛОВИЙ ВОЗНИКНОВЕНИЯ НОРМАЛЬНОГО И ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ВИДОВ ИСТЕЧЕНИЯ

В ходе исследований, содержание и основные результаты которых излагаются в настоящем параграфе, изучалось влияние угла наклона днища бункера, коэффициента внутреннего трения сыпучего угля и коэффициента его внешнего трения по тому или иному материалу стенок днища на вид истечения сыпучего из бункера.

Исследования проводились на модели бункера, выполненной в масштабе 1: 10 натурной величины. Размер стороны натурного бункера в плане был принят равным 6 м, что соответствует, как отмечалось выше, принятому размеру сетки колонн промышлен­ ных сооружений. В соответствии с указанным до этого масшта­ бом моделирования размер стороны модели бункера в плане был принят равным 60 см. Каркас модели бункера изготовили сборно­ разборным из уголкового железа, а вертикальные стенки, бункера и наклонные стенки его днища были выполнены из фанеры тол­ щиной 8 мм. Конструкция модели позволяла в зависимости от целей опыта изменять форму днища, угол наклона его стенок, размеры и расположение выпускных отверстий и заменять мате­ риал внутренних поверхностен бункера.

95

Сыпучего, через каждые 3 сек производили последовательную фотосъемку движущегося материала. Фотоаппарат был укреплен на штативе. Модель бункера хорошо освещалась.

Полученные фотоснимки изучали, обрабатывали и по ним строили траектории движения отдельных частиц.

Полученные при описываемых исследованиях данные характе­ ризовали не количественную сторону процесса, а его качествен­ ные особенности, т. е. давали информацию о характере влияния отдельных факторов на вид истечения сыпучего угля.

Сравнение траекторий движения мелкого угля при истечении из моделей с разными углами наклона стенок днища, покрытых рифленым картоном, показало, что процесс движения угля в этих моделях одинаковый: при открывании выпускного отверстия в массе угля образуется воронка обрушения, на поверхности — во­ ронка выпуска. Истечение угля происходит через воронку обру­ шения, т. е. в бункере уголь движется от стенок к середине. Дви­ жения угля вдоль стенок бункера не наблюдается. Процесс за­ полнения воронки обрушения несколько отличается от такого же процесса, наблюдавшегося при истечении хорошосыпучего мате­

наклонной поверхности воронки выпуска, но, наряду с равномер­ ным осыпанием мелкого угля, происходят и внезапные обрушения его верхних слоев. Такой характер движения мелкого угля свиде­

наклона стенок днища 60° и внутренними поверхностями, покры­ тыми стеклом, ничем не отличался от процесса движения такого же угля в модели, внутренние поверхности которой были покрыты рифленым картоном. Это говорит о том, что степень шероховато­ сти внутренних поверхностей существенного влияния на процесс истечения мелкого угля из модели бункера не оказывает.

Наблюдения также показали, что нижние слои угля, располо­ женные непосредственно на наклонных стенках днища, при раз­ личных углах наклона последних и разной степени шероховатости внутренних поверхностей, остаются в покое до самого последнего момента, и движения угля вдоль наклонных стенок днища не происходит.

Это положение хорошо согласуется с результатами натурного обследования большого числа действующих бункеров для рядо­ вого и мелкого угля, в которых, как указано в главе I, встреча­ лись большие зависания угольной мелочи на стенках и при раз­ грузке бункера движение угля происходилопо нормальному виду истечения.