Обробка експериментальних даних

Метою експерименту є визначення фізико-механічних показників, які характеризують витікання сипких середовищ із складувальних ємностей. На основі цих показників визначаються конструктивні параметри бункерів, рудоспусків, силосів.

Для сухого піску, гравію, сильно подрібнених руд та інших сипких матеріалів, ефективний кут тертя – δ за своїм чисельним значенням дорівнює куту внутрішнього тертя – φ. Величина ефективного кута визначається графічно таким способом: по відомим σ₁ і σ₂ у вибраному масштабі, будують коло або на півколо Мора.

Для того щоб їх побудувати потрібно:

1. Побудувати прямокутну систему координат σ,τ.

2. На вісі абсцис відкласти значення σ₁ і σ₂.

3. На різниці σ₁-σ₂, як на діаметрі, побудувати коло або на півколо Мора.

4. З центра кола, в вертикальному напрямку, провести радіус до перетину його з окружністю.

5. Точку перетину прямої з колом спроектувати на вісь ординат. Відрізок на осі ординат від початку координат до спроектованої точки дорівнює зсувному зусиллю τ₀.

6. З початку координат провести пряму, дотичну у одній точці до кола Мора.

7. Виміряти величину утвореного ефективного кута тертя δ.

8. Ефективний кут тертя δ, по своєму чисельному значенню рівний куту внутрішнього тертя сипкого матеріалу. На основі цього ми можемо записати δ=φ.

Після визначення основних показників, що характеризують сипкість подрібнених порід – зсувного зусилля τі кутів внутрішнього тертяφвизначають опір зсуву:

τ₀=σ₂tgφ, (13.1)

де τ₀, одержане графічно, повинно приблизно дорівнювати розрахунковому.

Діаметр випускного отвору бункера через який висипають пісок або руду можна розрахувати за формулою Зенкова Р. Л:

, (13.2)

де γ_піск– насипна вага піску (2,18 – 2,29 г/см³).

Для кварцових пісків, брекчій і деяких малоподрібнених руд, кут внутрішнього тертя знаходиться у межах 30-70^о.

Питання для самоконтролю

1. Що ви розумієте під сипким середовищем чи сипким тілом?

2. Які показники характеризують рухомість частинок сипкого тіла?

3. Що ви розумієте під кутом внутрішнього тертя?

4. Як визначити графічно τ₀?

5. Як визначити розрахунковим способом τ₀?

6. Як визначити P₁іP₂,σ₁ іσ₂?

7. Як визначити діаметр випускного отвору бункера?

8. Чи подібні сипкі тіла з рідиною і якщо подібні, то чим?

Лабораторна робота № 14 (см2) Визначення кута природного відкосу подрібнених порід

Кутом природного відкосу називають кут утворений між вільною поверхнею насипної породи і горизонтальною площиною на якій розташована ця порода. Чисельне значення цього кута залежить від величини часток гірської маси, вологості, коефіцієнту тертя між частками і характеру формування сипкого тіла.

Кут природного відкосу можна визначити за допомогою порожнього циліндра.

Експеримент по визначенню кута природного відкосу виконується у наступній послідовності:

1. Порожній циліндр без дна, ставлять на рівну поверхню і заповнюють сипким матеріалом (піском) на рівень його висоти.

2. Заповнений циліндр без бокових коливаньпідіймають вгору. Звільнений пісок від циліндру розсиплеться по горизонтальній площині основи, утворюючи конус правильної геометричної форми з висотоюН_к, і діаметромД_к.

3.Об’єм циліндру . (14.1)

4.Об’єм конусу: . (14.2)

5. Виходячи з рівності об’ємів породи у циліндрі і конусі записуємо рівняння:

.

6. Діаметр утвореного конусу залежить від його висоти. Оскільки основу конуса не задано, його можна обчислити через висоту конуса Н_кта кутφ..

7. Кут природного відкосу визначається з виразу: . (14.3)

8. Визначивши значення tg φ,визначити кут природного відкосуза таблицями Брадиса.

9. Експерименти виконуються з трьома фракціями порід 0,5; 1,0 і 1,5 мм.

10. По чисельному значенню кута природного відкосу і величині фракцій побудувати залежність зміни кута від величини часток породи.

11. Експериментальні дані занести до таблиці 14.1.

Таблиця 14.1

№	Результати вимірювань			Результати обчислень
	Нц, см	Дц, см	Нк, см	Vц=Vк	tg φ	φ
1
2
3

Отримані дані кутів зрівняйте з наведеними у таблиці 14.2.

Таблиця 14.2

Порода	Кут внутрішнього тертя	Зчеплення	Коефіцієнт розпушення
Аргіліт	30	0,4-30	1,2-1,3
Пісок	20-35	0,85-3,3	1,2-1,25
Скальні породи	35-65	150-300	1,2-1,4