实验七、粉状物料摩擦角的测定课件.ppt

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实验七、粉状物料摩擦角的测定 徐红燕 材料工程教研室 Tel:一、实验目的 在粉粒料的贮存与输送系统中,物料的流动性、物料之间及物料与固体壁面的摩擦等都涉及到摩擦特性,如在料斗的设计中,排料口的大小、料斗壁的倾斜角以及粉料对料斗壁的压力,这些参数的设计都是以摩擦特性为重要依据的。 设计不合理的料斗会给生产造成很大的困难。因此,通过对摩擦特性的研究测量,可为物料和气力输送系统等设计提供可靠的参数。 反映摩擦特性的物理量有:   物料的休止角、内摩擦角以及物料的壁摩擦角。 本实验要求: 1)学会测量粉状物料的内摩擦角的方法: 2)掌握实验原理及有关仪器的操作使用。 二、主要仪器和试剂测试装置 主要仪器: ZJ应变控制式直剪仪 天平、秒表、测微表等。 试样: 粉煤灰、矿渣、钢渣、砖粉、砂粉等(实验时指定其中一种) 三、基本原理 测试粉状物料摩擦角有两种方法 三轴压缩实验 粉体被剪断时的最大剪应力与粉体层上受到的垂直剪应力σ有关,σ越大,则粉体的最大剪应力τ也就越大。 改变粉体层上的垂直应力,就可以得到相应的最大剪切应力。 根据粉体上垂直应力和相应最大剪切应力的关系,可以作出σ-τ的关系曲线。 库仑粉体(即剪切应力与垂直应力呈线性关系的粉体), 其剪应力τ可由下式表达: τ=σtgΦi+c=μiσ+c Φi—内摩擦角 μi—内摩擦系数 c—附着力 当粉体粒子间不存在附着力时,c=0。因此,通过垂直应力和剪应力关系图,即可求出内摩擦角。 几个要记住的已知数值 杠杆长度比=12:1 剪切盒 截面积:30 cm2 高度:2 cm 容积 V=60 cm3 如何求剪切盒中试样的重量? (如果已知物料孔隙率ε 、密度ρ)   m=ρ?V(1-ε)  m—试样重量, g;  V—剪切盒有效体积, cm3 例: 钢渣密度ρ为2.8~3.2×103Kg/m3, 取ρ =3.0×103Kg/m3 取孔隙率ε=0.5 则 m=ρ?V(1-ε) =3.0×103×103×60×10-6×(1-0.5) =90 (g) 量力环表上每一小格对应的位移为0.01 mm 或0.05 mm 量力环系数=1.826kPa/mm或1.771kPa/mm 仪器设备 剪切盒 内有多孔透水石or透气片 滑轨上有钢珠 仪器调平衡 无载荷调平 用下面的手柄调。  注意有三根红线。   当横梁下端与中间一条红线平齐,即为平衡。   否则,不平衡,可通过调节另一端的秤砣调平。 有载荷调平 当有载荷时,横梁下端与最上面一条红线平齐。 调平衡后,测试前一定要把销子拔下来,再看看指针是否归零,如果没有,可通过调节量力环表蒙子来调节。 通过在杠杆的一端加砝码,施加垂直应力. 砝码:共有2个1.275kg,3个2.55kg 求垂直应力σ σ=1.275×9.8×12×10-3/(30×10-4) =??kPa   达到剪切终点后,右旋手轮,使传压螺钉脱离钢珠,容器部件能自由取放为止。 四、实 验 操 作 规 程 1、检查剪切盒和直剪仪是否完好; 2、进行杠杆的无载荷调平; 3、按公式计算所需粉状物料的重量,并用天平称取物料; 4、对准滑动盒和固定盒,插入固定插销,依次放入多孔透气片和滤纸片,再将称量好的试样加入盒内,并使之在盒内充填均匀,按顺序依次加上滤纸片、多孔透气片、活塞和钢珠; 6、转动手轮甲,使固定盒前端的钢珠刚好与量力环接触,调整到量力环中测微表读数为零; 7、进行杠杆的有载荷调平; 8、调平结束后,拔掉剪切盒上的二个固定插销; 9、以4r/min的速度匀速转动手轮甲,当测微表的指针停止转动、摆动或后退时,表明剪切结束,记录测微表的最大读数; 10、实验结束后,顺序卸除测微表、荷重、加压框架、钢珠、固定盒等,并将剪切盒擦洗干净; 11、垂直荷重为1.275,2.550,3.825,5.100kg时分别各测定一次; 12、实验结束后,清理实验现场卫生。 : 思考题: 测量内(壁)摩擦角的最基本的方法是什么? 在测量内(壁)摩擦角时,为什么手轮甲要均匀速度旋转?手轮乙有什么作用? 要求: 记录实验全过程及数据并对实验结果分析、讨论,得出结论,写出实验报告。 * * ZJ应变控制式直剪仪 三轴压缩实验 直剪实验 见课本P37 极限破坏圆 莫尔圆 莫尔圆半径为R=(σ1-σ3 )/2, 圆心坐标为(σ1+σ3 )/2。 (σ1:垂直方向最大主应力; σ3 :水平方向最小主应

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