Ъгъл естествен наклон φ, градуси, е ъгълът, при който неподдържаният наклон на пясъчната почва поддържа равновесие или ъгълът на наклон на повърхността на свободно изсипана почва към хоризонталната равнина.

Определяне на ъгъла на покой има важнопри проектиране на почвени конструкции: насипни и наносни язовири, пътни насипи, насипни язовири, хвостохранилища, както и за оценка на устойчивостта на естествени склонове и за извършване на мерки за тяхното укрепване.

В случаите, когато съпротивлението на срязване на частиците се определя само от силите на триене, ъгълът на покой съвпада с ъгъла на вътрешно триене {φ = φо). Въпреки това, в реалните почви устойчивостта на срязване зависи не само от силите на триене, но и от заплитането на частици и други фактори, влияещи φ, т.е.

Къде φ р,- компонент, дължащ се на триене; φ L -същата, поради годеж; φ s -същото, поради нарязването на частиците.

Компонент φ Тзависи от минералния състав на частиците, наличието на повърхностни филми и др., φ L -върху грапавостта на повърхността и плътността на пакетиране на частиците, и φ s -върху заоблеността и формата на почвените частици. Следователно ценностите φ И φ ообикновено се различават, особено за плътни и разнородни пясъци. Въпреки това, ъгълът на естествен

плитка φ ое лесно определяема и удобна характеристика на якостта на некохезионните почви. Методът се използва само за приблизително определяне на стойността на вътрешното триене на рохкави почви - чисти пясъци. В чистите пясъци ъгълът на вътрешно триене приблизително съответства на ъгъла на покой, т.е. ъгълът, при който неукрепен пясъчен почвен склон е стабилен.

Ъгълът на покой се определя с помощта на UVT устройство (фиг. 8.44), което се състои от метална маса, държач и резервоар. Палетът е монтиран върху trex опори и е перфориран с отвори с диаметър 0,8...1,0 mm за насищане на пясъка с вода. Скалата, монтирана в центъра на таблата, има деления от 5° до 45°, по които се определя ъгълът на покой.

ориз. 8.44. Устройство за определяне на ъгъла на откос на песъчливи почви: схема на устройството: 1 резервоар: 2 капак на резервоара: 3 клетка: 4 маса: 5 перфорирано дъно: 6 - мащаб: 7 - поддръжка: b - общ изгледустройства

Определяне на ъгъла на откос във въздушно-сухо състояние . На масата се поставя държач, в който през фуния се насипва пясък до напълване, като леко се почуква по държача. Внимателно, опитвайки се да не разпръснете пясъка, повдигнете щипката вертикално и вземете показания на скалата в горната част на образувания пясъчен конус.

Опитът се повтаря 3 пъти и се изчислява средноаритметичната стойност. Несъответствието между многократните определяния не трябва да надвишава 1 градус.

Определяне на ъгъла на откос на пясъка под водата . След запълване на клетката с пясък, резервоарът се напълва с вода и след пълно насищане на пробата се определя ъгълът на покой.

За предварително задание на откоси За ями и кариери се препоръчва да се ръководят от стойности на ъглите, близки до ъглите на естествения покой на почвата (Таблица 8.61).

Таблица 8.61

Ъгъл на откос на насипни почви

Стойността на ъгъла на откос (#>") на некохезионните почви се влияе от еднородността на техния гранулометричен състав: монодисперсните почви имат голяма стойност φо,отколкото полидисперсни почви със същия минерален състав. Това се обяснява с факта, че малките частици в сместа запълват празнините между големите, което улеснява тяхното смесване по повърхността на склона.

Триенето между частиците на несвързаната почва е силно повлияно от наличието на течности в почвата, чието присъствие намалява φ. В песъчливите почви без кохезия съдържанието на влага значително влияе върху ъгъла на вътрешно триене. Тъй като съдържанието на влага в пясъка се увеличава до максималния капацитет на молекулна влага, стойността на φ Оестествено намалява поради постепенно намаляване на триенето и достига минимум при максимален капацитет на молекулната влага. По-нататъшното увеличаване на влажността на пясъка води до образуване на капилярна връзка между частиците; поради това ъгълът на вътрешно триене започва да се увеличава и достига максимум с влажност капацитет на капилярна влага, когато силите на капилярно привличане между частиците са най-големи. Последващото увеличаване на влажността на пясъка намалява капилярната свързаност, триенето при контактите на частиците намалява и ъгълът на вътрешното триене постепенно намалява, достигайки минимална стойноств състояние на пълно водонасищане на пясъка.

Гранулометричен състав. На практика естеството и качеството на разрушаването на скалата ясно се определя от нейния гранулометричен състав. Той характеризира разхлабената скала чрез процентното съдържание на частици с различни размери в нея и може да бъде изобразен с крива (фиг. 2.1), ако диаметърът на частиците, mm, е нанесен по абсцисната ос и общото съдържание на частици с диаметър по-малък от зададения се нанася по ординатната ос в проценти.
За характеризиране на разнородността на насипните скали се използва съотношението d60/d10=Kн, наречено коефициент на разнородност (d60, d10 са максималните диаметри на парчетата, съставляващи съответно 60 и 10% от общия обем на насипните скали).
Гранулометричният състав на скалата е особено важен при процесите на хидромеханизация. Зависи от него специфично потреблениевода за развитие и транспорт, минимум допустим наклондъното на лицето и тавите, критична скорост на водата.
Ъгълът на откос φ е максималният ъгъл, образуван от свободната повърхност на натрошена скала с хоризонтална равнина. Скалните частици, разположени на тази повърхност, изпитват състояние на екстремно равновесие. Ако теглото на частицата е P (фиг. 2.2), то в състояние на гранично равновесие върху свободната повърхност върху частицата действат силите: Pn е нормалната сила на натиск, притискаща частицата към свободната повърхност; Pτ е силата, стремяща се да премести частицата надолу; Ft е силата на триене в зависимост от Pn и коефициента на триене ftr, R е опорната реакция. Тъй като частицата е в равновесие, имаме

т.е.

Ъгълът на естествено покой на почвата се нарича най-висока стойностъгълът, който повърхността на почвата, изсипана без удари, образува с хоризонталната равнина; треперене и вибрации.
Ъгълът на откос зависи от устойчивостта на срязване на почвата. За да установим тази връзка, нека си представим почвено тяло, разчленено от равнина a - a, наклонена към хоризонта под ъгъл a (фиг. 22).

Частта от почвата над равнината a - a, разглеждана като единна маса, може да остане в покой или да се движи под въздействието на силата P - собственото си тегло и въздействието на конструкцията, издигната върху нея.
Нека разложим P на две сили: N = P cos a, насочена нормално към равнината a - a и силата T = P sin a, успоредна на равнината a - a. Силата Т се стреми да премести отрязаната част, която се държи от силите на сцепление и триене в a - a равнина.
В състояние на пределно равновесие, когато силата на срязване се балансира от съпротивлението на триене и сцепление, но когато все още няма срязване, е изпълнено равенство 26, т.е. T = N tg f + CF.
В глинести почви срязването се съпротивлява предимно от кохезия.

Лабораторна работа 1. Определяне на големината на ъгъла на изливане и ъгъла на откос на зърнесто-бучков материал

Цел на работата.Определете стойностите на ъгъла на покой и ъгъла на изливане на зърнесто-бучков материал.

Теоретични положения . Зърнесто-бучковият материал, лежащ върху наклонена равнина (например върху наклонена равнина на бункер, върху наклонен лентов транспортьор и т.н.), под определен ъгъл на наклона на тази равнина към хоризонта, започва да се излива надолу. Този максимален ъгъл на наклон се нарича ъгъл на изливане.

В зависимост от формата на парчетата могат да се наблюдават два вида движение на парчето материал по равнината на изливане: плъзгане и търкаляне. Плъзгане се наблюдава при парчета с развити плоски ръбове; движението на парчетата тук се предотвратява чрез триене при плъзгане между ръбовете на парчетата и равнината на изливане. Разточване се наблюдава, когато парчетата са оформени близо до топка. В този случай движението на детайла става, докато се търкаля, със съпротивление на триене при търкаляне.

Пределното състояние на покой на слой от буци материал върху наклонена равнина възниква, когато силата на триене Е равен на проекцията Мгравитация Ж към тази равнина (Фигура 1). От друга страна, същата сила на триене е пропорционална на нормалното налягане на парчето материал върху наклонената равнина

Е= М= fN,

откъдето f = M / N = tanα

Къде е –коефициент на триене, определен от свойствата на самия материал, равен на tga;

α – ъгъл на изсипване на зърнисто-бучков материал.

Фигура 1

Ако разгледаме целия слой от насипен материал, който се движи по гладка наклонена равнина, тогава тук, дори в случай на сферични парчета, материалът се плъзга по равнината, а не се търкаля, тъй като целият материал "тече" като непрекъсната маса.

Ъгълът на наливане зависи от коефициента на триене на материала върху равнината на изливане, от формата и размера на парчетата, от структурата на повърхността, върху която се извършва изливането (повърхността може да бъде гладка, грапава, оребрена и др. ), както и съдържанието на влага в самия материал.

Ако изсипете зърнесто-бучков материал върху хоризонтална равнина, той се намира върху нея под формата на конус. Ъгълът между образуващата на този конус и хоризонталната равнина се нарича ъгъл на откос на зърнисто-бучковия материал.

Ъгълът на откос винаги е по-голям от ъгъла на проливане (за същия материал), тъй като наличието на неравности по повърхността на материала предотвратява търкалянето и още повече плъзгането на парчета. Ъгълът на покой до голяма степен зависи от фракционния състав на бучния материал, тъй като последният определя цялостната структура на повърхността на конуса. Тази хетерогенност в размера на парчетата причинява в същото време предпочитаното търкаляне на големи парчета материал върху ръба на купчината, която се изсипва, поради факта, че повърхностните неравности осигуряват по-малко съпротивление при търкаляне на големи парчета.y парчета, отколкото малки (Фигура 2). Неравномерното разпределение на парчетата по размер трябва да се има предвид при зареждане на опаковани абсорбери, шахтови пещи и др., тъй като в местата на големи парчета, т.е. по периферията, се получава по-голямо сечение на каналите и газът ще тече предимно през тези канали, които имат по-малко хидравлично съпротивление.

Фино смлените материали имат по-голям ъгъл на откос, т.е. по-малка течливост, поради по-развитата повърхност на триене.

Фигура 2

Ъгълът на естествено отклонение значително зависи от съдържанието на влага в материала, тъй като водата, намираща се на повърхността на парчетата, ги кара да се слепват и по този начин затруднява движението на отделните парчета. Колкото по-малки са парчетата материал, толкова по-голям е ефектът от влажността; но прекомерната влага води до увеличаване на послойната течливост на течността между парчета материал и ъгълът на покой отново намалява (Таблица 1).

Таблица 1

Ъгълът на покой и ъгълът на разсейване намаляват рязко с движението на материала и равнината, върху която лежи. По време на удари или вибрации материалът интензивно се разпада, разпространява, опитвайки се да приеме хоризонтално положение, тъй като по време на вибрации в определени моменти взаимното триене по повърхността на контакт на парчетата едно с друго и парчетата с равнината намалява. Това е основата за използването на вибрационни транспортни устройства, вибратори за улесняване на разтоварването на контейнери, самосвали и дозиращи устройства.

Познаването на ъглите на покой и падане е необходимо при проектирането складови помещения, конвейери, шахтови пещи, където се занимават с насипни материали. Невъзможността за теоретично отчитане на всички фактори, които определят големината на тези ъгли, води до необходимостта от експерименталното им определяне.

Описание на монтажа. За определяне на ъгъла на покой се използва гладка линия хоризонтална равнинас отбелязани върху него деления в сантиметри и къс метален цилиндър; за определяне на ъгъла на изливане - устройство, състоящо се от вал 1, върху който се завинтва кабелът, скоба 2, през която кабелът е свързан към повдигащата дъска 3, и инклинометър 4, монтиран на оста на въртене на повдигащата дъска. Повдигащата дъска е снабдена с указател, който показва ъгъла на нейното повдигане върху транспортира (Фигура 3). Поставена е кутия за събиране на разлятата маса. Работата също използва линийка, везни и правоъгълна метална рамка.

Фигура 3

Провеждане на експерименти и записване на наблюдения. При определяне на ъглите на почивка и изхвърляне се използва насипен материал от два или три размера.

А. Определяне на ъгъла на откос

1. Поставете металния цилиндър в центъра на хоризонталната равнина,

2. Загребете насипния материал и го изсипете в цилиндъра.

3. Бавно повдигнете цилиндъра, позволявайки на материала да се разпръсне свободно по равнината.

Б. Определяне на ъгъла на наливане

1. Поставете правоъгълна метална рамка върху повдигащата дъска и я напълнете изцяло с насипен материал.

2. Отстранете правоъгълната рамка и бавно завъртете вала, приведете повдигащата дъска в наклонено положение.

3. Когато материалът започне да се рони, спрете повдигането на дъската и запишете ъгъла на нейния наклон. Прехвърлете целия материал от дъската за повдигане и нейната стойка върху лист хартия, претеглете материала, добавете определено количество вода (определено от учителя), разбъркайте добре и направете същите определения с мокрия материал (стъпки A, 1 - 4 и Б,

Въведете експерименталните резултати в таблица 2.

Таблица 2

Обработка на резултатите от експеримента. Използвайки съотношението, определете стойносттатен α и използвайте таблиците, за да намерите съответната стойност на α.

font-size:14.0pt; font-family:" times new roman>където α е ъгълът на покой, градуси;

H – височина на купчината материал, cm;

Д – диаметър на купчината материал, cm;

font-size:14.0pt; font-family:" пъти нов роман>– радиус на купчината материал, cm,

1) Кратко резюме на теорията и целта на работата.

2) Монтажна схема.

3) Таблица 2.

4) Заключение за работата.

Задача за подготовка за лабораторна работа .

1) Смилане твърди материалии тяхната класификация.

2) Смилане, пресяване и дозиране твърди вещества.

Въпроси за сигурност .

1) Обяснете понятието „ъгъл на търкаляне“.

2) Видове движение на буци материал по равнината на изливане.

3) Назовете факторите, от които зависи ъгълът на изливане на зърнесто-бучков материал.

4) Обяснете понятието „ъгъл на откос на зърнест бучен материал“.

5) Назовете факторите, от които зависи ъгълът на покой.

6) Кажете ми коя стойност е по-голяма - ъгълът на проливане или ъгълът на почивка, обяснете защо.

7) Как се променят стойностите на ъгъла на проливане и ъгъла на почивка с движението на материала и равнината, върху която лежи?

8) Как ъгълът на откос зависи от влажността?

9) фино или едро смлян материал има по-голям ъгъл на откос?

10) Защо е необходимо да знаем ъглите на покой и падане?

Ъгъл на почивка или ъгъл на почивка - това е ъгълът между равнината на основата на стека и образуващата, който зависи от вида и състоянието на товара. Ъгъл на покой – максималният ъгъл на наклон на гранулиран материал, който няма кохезия, т.е. свободно течлив материал. Насипните и порести насипни товари имат по-голям ъгъл на покой от твърдите еднократни товари. С увеличаване на влажността ъгълът на покой се увеличава. По време на дългосрочно съхранение на много насипни товари ъгълът на покой се увеличава поради уплътняване и слепване. Има разлика между ъгъла на покой в ​​покой и в движение. В покой ъгълът на покой е с 10–18° по-голям от този в движение (например на конвейерна лента).

Големината на ъгъла на откос на товара зависи от формата, размера, грапавостта и еднородността на товара

частици, влажност на товарната маса, начин на изсипването й, първоначално състояние и материал на опорната повърхност.

За определяне на ъгъла на откос се използват различни методи; Най-често срещаните методи включват запълване и пещера.

Експерименталното определяне на съпротивлението на срязване и основните параметри на натоварването обикновено се извършва с помощта на методи на директно срязване, едноосно и триаксиално компресиране. Тестването на свойствата на товара с помощта на методи на директно срязване е приложимо както за идеални, така и за кохезионни гранулирани тела. Едноосният (прост) метод за изпитване на натиск и смачкване е приложим само за оценка на общото съпротивление на срязване на кохезионни гранулирани тела при условно допускане, че се поддържа еднакво състояние на напрежение във всички точки на пробата за изпитване. Най-надеждните резултати от изпитването на характеристиките на кохезионно гранулирано тяло се осигуряват чрез метода на триаксиално компресиране, който позволява да се изследва якостта на проба за натоварване при цялостно компресиране.

Определянето на ъгъла на откос на финозърнести вещества (размер на частиците под 10 mm) се извършва с помощта на „наклонена кутия“. Ъгълът на покой в ​​този случай е ъгълът, образуван от хоризонталната равнина и горния ръб на тестовата кутия в момента, в който започва масовото отделяне на веществото в кутията

Корабният метод за определяне на ъгъла на покой на вещество се използва при липса на „накланяща се кутия“

ка". В този случай ъгълът на откос е ъгълът между образуващата на товарния конус и хоризонталата

плосък.

Ъгъл на покой. Методи за определяне в естествени условия

Ъгъл на покойили ъгъл на почивка - напртова е ъгълът между равнината на основата на стека и образуващата, който зависи от вида и състоянието на товара. Ъгълът на покой е максималният ъгъл на наклон на гранулиран материал, който няма кохезия, т.е. свободно течащ материал.

На практика данните за големината на ъгъла на покойизползва се при определяне на площта на подреждане на товара, количеството на товара в стека, обема на работата по подрязване в трюма и при изчисляване на натиска на товара върху ограждащите стени

За определяне на ъгъла на откос се използват различни методи; най-често срещаните методи са насипиИ колапс.

Експериментално определяне якост на срязванеи основните параметри на товара обикновено се произвеждат с помощта на методи права кройка, едноосенИ триаксиална компресия.

Определяне на ъгъла на откос дребнозърнести вещества(размер на частиците под 10 mm) се произвежда с помощта на „ накланящо се чекмедже" Ъгълът на откос в този случай е ъгълът, образуван от хоризонталната равнина и горния ръб на тестовата кутия в момента, в който започва масовото отделяне на веществото в кутията.

Корабен методопределянето на ъгъла на откос на дадено вещество се използва при отсъствието на „накланяща се кутия“. В този случай ъгълът на откос е ъгълът между образуващата на конуса на товара и хоризонталната равнина.

Практиката за измерване на ъгли на покой в ​​естествени условия показва, че стойността им е няколко променив зависимост от метод на пълненетовар (джет или дъжд), масиизследваният товар, височини, с които се извършва експериментално запълване.

Удобен за бързи измервания Метод на Моос, при което зърното се изсипва в правоъгълна кутия със стъклени стени с размери 100х200х300 мм на 1/3 от височината. Кутията се завърта внимателно на 90° и се измерва ъгълът между повърхността на зърното и хоризонталната (след завъртане) стена.