Порядок выполнения работы

1. Определить насыпную плотность грузов в соотвествии с вариантом исходных данных. Для этого определяется масса материала в мерном сосуде. Расчет насыпной плотности произвести по формуле (1.3). Все данные вычислений занести в таблицу 1.4.

Таблица 1.4 – Данные расчетов при определении насыпной плотности

Материал	Масса груза в сосуде тгр, кг	Объем сосуда Vс, л	Насыпная плотность ρ, т/м3
Песок
Щебень

2. Определить коэффициент внутреннего трения сухого песка. Сила Т сопротивления сдвигу рамки с грузом зависит от сил внутреннего трения и сил сцепления частиц груза между собой. Согласно уравнению предельного равновесия сыпучего тела при сдвиге

Т = Nf + cF, (1.4)

где N – нормальная сила, H; f – коэффициент трения; F – площадь поверхности, по которой происходит сдвиг, м²; с – величина сцепления; для хорошо сыпучих грузов при кратковременном слеживании с = 400…1000 Па.

Уравнение (1.4) можно представить в виде напряжений, если все его члены поделить на F:

τ = σtgφ + c. (1.5)

Нормальные напряжения при сдвиге определяют как частное от деления нормальной силы N на площадь F, а касательные – силы сопротивления сдвигу Т на площадь F. Следует иметь в виду, что сила Т меньше веса грузов Р на величину потерь в блоке (η_бл = 0,95…0,96), а при определении силы N необходимо учитывать вес насыпного груза в рамке. Меняя силу N, определяют напряжения σ и τ и строят диаграмму напряжений, по которой определяют коэффициент внутреннего трения f = tg φ. Все данные произведенных замеров и расчета следует свести в таблицу 1.5.

Далее следует построение графиков τ = f(σ).

Таблица 1.5 – Данные расчетов при определении коэффициентов внутреннего трения

Нор- мальная сила N, Н	Сила сопротивления сдвигу Т, Н	Площадь сечения рамки F, м2	Напряжения при сдвиге, Па		Угол накло- на φ прямой ас на диаграмме	Коэффициент внутреннего трения f
			нормальные	касательные
N1	Т1		σ1	τ1
N2	Т2		σ2	τ2

Испытания каждого образца на сдвиг состоит из двух стадий: первая стадия (подготовка образца) – его уплотнение нагрузкой N; вторая стадия – собственно сдвиг.

На первой стадии в рамку засыпается сыпучий груз, и сверху на него укладывается пластина с грузом. Для более равномерного уплотнения под действием вертикальной нагрузки рамке следует сообщить несколько (до десяти) возвратно-поступательных движений небольшой амплитуды. Уплотнение продолжается в течение одного часа, что соответствует условной стабилизации вертикальной деформации.

Испытание на сдвиг (вторая стадия) производится при меньшей вертикальной нагрузке, чем при уплотнении (рекомендуется принимать нагрузку при срезе в размере (1/3)N и (2/3)N). При этом необходимо следить, чтобы между нижней кромкой рамки и грузом в желобе оставался зазор 0,5…2 мм.

Сдвигающее усилие создается увеличением массы грузов на грузовой чашке до тех пор, пока перемещение подвижной рамки не достигнет величины 5 мм или полного среза образца.

Значение коэффициента трения может быть определено по формуле:

где σ₁, τ₁ – напряжения, соответствующие нагрузке (1/3)N; σ₂, τ₂ – напряжения соответствующие нагрузке (2/3)N.

3. Определить коэффициент внешнего трения песка о сталь и резину. Эту часть работы выполняют с помощью устройства, изображенного на рисунке 1.3. На дно короба 3 вместо груза укладывают полосу из испытуемого материала (сталь или резина). Коэффициент внешнего трения определяют как отношение усилия сдвига Т (грузы 6) к нормальной силе N (грузы 2 и вес груза в рамке). Для получения более точного результата коэффициент трения необходимо определить для нескольких значений силы N. Данные расчетов свести в таблицу 1.6.

Таблица 1.6 – Данные расчетов при определении коэффициентов внешнего трения

Материал	Нормальная сила N, Н		Сила сопротивления сдвигу Т, Н	Коэффициенты внешнего трения
Сталь	Nс		Тс	fc
Резина	Nр		Тр	fp

4. Определить угол естественного откоса песка и щебня в состоянии покоя и движения, использовав устройство изображенное на рисунке 1.4. Все данные расчета свести в таблицу 1.7.

Таблица 1.7 – Данные расчетов при определении угла естественного откоса

Насыпной груз	Угол естественного откоса		Отношение αд / α0
	в покое α0	в движении αд
Сухой песок
Влажный песок
Щебень