Изучение физико-механических свойств транспортируемых грузов. зучение основных физико-механических свойств насыпных грузов, методики их определения и их влияния на выбор рабочих параметров транспортирующих машин

Белорусская государственная политехническая академия

Кафедра «Горные машины»

Лабораторная работа

по дисциплине:

«Горно-транспортные машины и подъемные механизмы»

Изучение физико-механических свойств транспортируемых грузов

Минск, 2001

Цель работы:

1. Изучение основных физико-механических свойств насыпных грузов, методики их определения и их влияния на выбор рабочих параметров транспортирующих машин.

2. Экспериментальное определение физико-механических характеристик насыпных грузов.

Основные положения и содержание работы

Выбор типа транспортирующих машин и расчет их основных параметров тесно связаны с физико-механическими свойствами перемещаемых грузов.

Все грузы делятся на насыпные и штучные. К насыпным относятся грузы, которые хранятся и перемещаются навалом. Их основными свойствами являются насыпная плотность, фракционный состав (крупность частиц), подвижность, абразивность. К важным свойствам относятся также влажность, липкость, смерзаемость, слеживаемость, и ряд других.

По фракционному составу (крупности частиц, мм) грузы делятся на:

- пылевидные              - до 0,05 мм        - мелкокусковые             - 10 - 80

- порошкообразные    - 0,05 - 0,5           - среднекусковые            - 80 – 200

- мелкозернистые        - 0,5 – 2               - крупнокусковые            - 200 – 350

- крупнозернистые      -  2 – 10               - особо крупнокусковые – более 350

По однородности частиц насыпные грузы делятся на рядовые и сортированные. Однородность оценивается коэффициентом однородности

                                       (1)     где d_max  и  d_min  - соответственно наибольший и наименьший размеры частиц в пробе. При k_о > 2,5 груз считается рядовым;  при   груз считается сортированным, т.е. достаточно однородным и характеризуется средним размером кусков

                                 (2)    

          Крупность частиц учитывают при выборе типа транспортирующей машины, ширины несущего органа или желоба, расчете загружных и выгружных устройств.

Насыпной плотностью  r  называется масса единицы объема свободно насыпанного материала. По плотности насыпные грузы делятся на следующие группы (т/м³):

- легкие (кокс, торф и т.п.)                                    - до 0,6

- средние (зерно, уголь, шлак)                              - 0,6 – 1,2

- тяжелые (песок, гравий, порода)                        - 1,2 – 2

- весьма тяжелые (руда, камень)                           - более 2

Определяют плотность с помощью мерной емкости.

Плотность определяется по формуле

                                            (3)     где  т  - масса груза, кг;

V  -  объем сосуда, м³.

          Плотность груза учитывается при определении массовой производительности машин и определении нагрузок.

Подвижность частиц характеризуется коэффициентом внутреннего трения, углом естественного откоса материала и коэффициентом внешнего трения.

Коэффициент внутреннего трения зависит от давления в слое материала и от сил сцепления между частицами. Зависимость предельных касательных напряжений  t от нормальных напряжений сжатия  d   показана на рис. 1. Она характеризуется прямой  ав  на диаграмме напряжений, возникаю щих в сыпучем материале. Угол  j_в  наклона прямой  ас  к оси абсцисс является углом трения

, где  f_в  - коэффициент внутреннего трения. Угол  j_d  является углом сопротивления сдвигу, он увеличивается с повышением касательных напряжений.  Отрезок  t_о соответствует начальному  сопротивлению сдвигу и характеризует силу сцепления частиц между собой. Хорошо сыпучие грузы имеют  t_о , близкий к нулю. Начальное сопротивление сдвигу зависит от размеров и формы частиц, степени уплотнения и влажности материала.

Угол естественного откоса  j- это угол межу свободной поверхностью откоса и горизонтальной плоскостью. Величина угла jзависит от фракционного состава и влажности материала.

Различают угол естественного откоса в покое  j и в движении  j^’, причем обычно  j> j^’. В расчетах принимают j^’ = 0,7 j. Для хорошо сыпучих материалов  j»j_т , где  j_т - угол внутреннего трения. Угол  jиспользуется  при определении площади поперечного сечения груза на несущем органе.

При назначении максимального угла наклона конвейера, загрузочных и разгрузочных лотков, угла установки плужкового сбрасывателя необходимо учитывать коэффициент внешнего трения груза о сталь  f_с  и резину  f_р. Этот коэффициент находится в определенной зависимости  от коэффициента внутреннего трения. Приближенно считают, что  f_с»0,75 tg j_т,

f_g »0,8 tg j_т,  f_р »0,85 tg j_т.

Различают коэффициент внешнего трения в состоянии покоя и в движении. Обычно считают, что коэффициент внешнего трения в движении на 30 % меньше его же в покое.

Абразивность – способность материала истирать поверхность рабочего органа. По степени абразивности грузы делят на четыре группы:

А – неабразивные (мел, опилки, торф), В – малоабразивные (уголь, известняк, гравий), С – средней абразивности (цемент, песок, земля), D – высокоабразивные (щебень, руда, зола).

          Учитывается абразивность при выборе способа транспортирования.