Способ определения коэффициента бокового давления мелкодисперсных сыпучих материалов Советский патент 1992 года по МПК G01N3/24 

Изобретение относится к исследованию физико-механических свойств мелкодисперсных сыпучих материалов, в частности к определению коэффициента бокового давления сыпучего материала в зависимости от сроков хранения при заданном нормальном напряженном состоянии, и может быть использовано в пищевой, химической, горнорудной и других отраслях промышленности.

В современной промышленности при расчете бункеров и других аккумулирующих емкостей для хранения сыпучих материалов используется коэффициент бокового давления насыпных материалов. Известны способы определения коэффициента бокового давления расчетным путем (Зенков Р.Л. Механика насыпных грузов. М.: Машиностроение. 1964, вып. 2.250 с.) и с помощью датчиков (Курочкин A.M. Давление зерна в силосэх. Сборник Саратовского политехнического института. 1971, вып. 3).

Известные способы определения коэффициента бокового давления сыпучих материалов не позволяют с достаточной степенью точности производить измерения в зависимости от сроков их хранения.

Известно устройство, конструкция которого обеспечивает осуществление способа определения коэффициента бокового давления сыпучих материалов (авт. св. СССР № 1167476, 1985), заключающегося в поджиме боковой вставки до заданного усилия 02, загрузке испытуемого материала, сжатия его до момента начала отхода боковой вставки, с последующим измерением вертикального напряжения о. Коэффициент бокового давления п определяется из отношения

гдео - вертикальное напряжение; Oi - горизонтальное напряжение.

XI Х{ XJ

О СО 00

Однако данный способ не позволяет с достаточной степенью точности производить измерения, учитывая влияние вертикального напряжения и сроков хранения сыпучих материалов,

Целью изобретения является нооыше- ние точности измерения коэффициента бокового давления мелкодисперен их сыпучих материалов при различных вертикаль;:их напряжениях в зависимости от сроков хранения материалов, а также приближение мс пытаний к условиям хранения мелкодисперсных сыпучих материалов,

Поставленная цель достигается том, что для определения коэффициента боксг.ого давления мелкодисперсных сыпучих материалов осуществляют поджим боковой вставки к сыпучему материалу нагрузкой, на 10-15% большей расчетного нормального горизонтального напряжения, а последующим сжатием материала и его выдержкой под этой нагрузкой, после чего полностью разгружают сыпучий материал и ступенчато уменьшают нагрузку на подвижную Соковую вставку с последующим сжатием сыпучего материала до заданной величины до отхода подвижной боковой вставки.

Предлагаемый способ позволяет определить коэффициент бокового давления при вертикальном напряжении в пределах 30...80 кПа (наиболее распространенном в промышленности) с течением времени, т.е. позволяет определить физическое состояние мелкодисперсных сыпучих материалов под действием нагрузки в любых промежутках времени.

Способ осуществляемся следующим образом.

Перед испытаниями с помощью устройства по авт. св. СССР № 1 1G7476. 1985, теп- зокольцо для измерения вертикального нормального напряжения О и тензобалка для измерения горизонтального нормального напряжения oi сыпучего материала тарируются при помощи соответственно гирь и динамометра. Затем определяются значения горизонтального нормального напряжения в данный момент времени способом по авт. св. СССР № 1167476, 1985, и строится зависимость ог - f() для исследуемого сыпучего материала.

После этого осуществляют поджим боковой вставки с горизонтальным усилием, превышающим найденное из зависимости Ог- f(7i) на 10-15%, которое учитывает погрешность измерений, с целью предотвращения отхода подвижной боковой вставки во время сжатия исследуемого сыпучего материала до заданного вертикального напряжения сп. Цилиндр заполняется исследуемым сыпучим материалом. Под действием вертикального напряжения о сыпучий материал выдерживают необходимое время (5

мин; 1 ч; 1 сут; 5 сут и т.д.), после чего снимают нагрузку с сыпучего материала. Затем ступенчато уменьшают усилие на подвижную боковую вставку в пределах 10% для необходимой точности измерений с по0 следующим сжатием исследуемого сыпучего материала до заданного вертикального напряжения TI. Горизонтальное напряжение Oi регистрируют в момент начала отклонения стрелки регистрирующего прибора во

5 время сжатия сыпучего материала, что соответствует отходу подвижной боковой вставки. После окончания опыта отработанный материал выгружают, засыпают новый материал и опыт продолжают. Коэффициент

0 бокового давления определяют из соотношения

п.. п о Г

Предлагаемый способ позволяет опре5 делить величину коэффициента бокового давления в заданной плоскости с одновременным определением в той же плоскости вертикального напряжения состояния о сыпучего материала в процессе его хра0 нения,

В инженерной практике при расчете аккумулирующих емкостей для сыпучих материалов различной природы величина коэффициента бокового давления условно

5 принимается постоянной, однако в действительности коэффициент бокового давления- величина не постоянная и зависит от природы материала, его гранулометрического состава, физико-механических

0 свойств, напряженного состояния, т.е. высоты слоя сыпучего материала в емкости, сроков хранения и других факторов.

Предлагаемый способ позволяет определять величину коэффициента бокового

5 давления п с точностью до 10% в зависимости от указанных факторов, что, в свою очередь, позволяет научно обоснованно, а не оперируя средними данными, производить расчеты аккумулирующих и других емкостей

0 для мелкодисперсных сыпучих материалов, Формула изобретения Способ определения коэффициента бокового давления мелкодисперсных сыпучих материалов, по которому сыпучий материал

5 помещают в цилиндр с поршнем, с подвижной боковой вставкой и крышкой, нагружают крышку цилиндра и подвижную боковую вставку расчетной нагрузкой и производят сжатие поршнем сыпучего материала до отхода подвижной боковой вставки, по которой определяют нормальное напряжение и коэффициент бокового давления, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и приближения условий испытаний к условиям хранения мелкодисперсных сыпучих материалов, предварительно определяют расчетное горизонтальное нормальное напряжение, подвижную боковую вставку поджимают к сыпучему материалу

0

нагрузкой, на 10-15% большей расчетного нормального горизонтального напряжений, после сжатия поршнем сыпучего материала его выдерживают под этой нагрузкой, после чего полностью разгружают сыпучий материал и производят ступенчатое уменьшение нагрузки на подвижную боковую встазку со ступенчатым увеличением сжатия сыпучего материала до отхода подвижной боковой вставки.

Изобретение относится к исследованию физико-механических свойств сыпучих материалов и может быть использовано в пищевой, химической, горно-рудной и других отраслях промышленности. Целью изобретения является повышение точности измерения коэффициента бокового давления и приближение условий испытаний к условиям хранения мелкодисперсных сыпучих материалов. Осуществляют поджим боковой вставки нагрузкой на 10-15% большей расчетного усилия, с последующей выдержкой материала под заданным напряжением, после чего полностью разгружают сыпучий материал. Затем ступенчато уменьшают усиление на боковую вставку с последующим нагружением сыпучего материала до начала момента ее отхода.