книги из ГПНТБ / Барон, Л. И. Износ и защита внутренних поверхностей угольных бункеров

сирующнх собственное сопротивление движению короб­ ки 2 и вращению блока 5), кг;

гол — коэффициент сопротивления вращению блока.

По полученным значениям сг„ и т строят график зависимости между этими величинами, откладывая первый показатель по осп

ное влияние давления Р на величину р с ростом пористости умень­ шается. Для малых давлений характерны повышенные значения угла внутреннего трения. После того как давление достигнет не­ которого уровня, величина угла внутреннего трения стабилизи­ руется. Следует отметить, что точность определения р при малых давлениях заметно снижается. По описанной методике авторами было проведено в Донецком ПромстройНИИпроекте определение угла внутреннего трения рядового угля шахты № 27 комбината Торезантрацит.

Относительно небольшие размеры прибора не позволили осуще­ ствить испытания сортированных углей крупных классов и создать

что создавало в угле нормальные напряжения, соответственно рав­ ные 250, 500, 1000 и 1500 кгс/м2. В процессе опыта уголь предва­ рительно нагружали заданной нагрузкой, а затем прикладывали сдвигающее усилие. Каждый опыт повторяли от четырех до десяти

т

фически определяли угол внутреннего трения р и величину началь­

Когда говорится о силе трения, имеется в виду сила сопротив­ ления относительному перемещению контактирующих тел, направ­ ленная противоположно сдвигающему внешнему усилию [6]. Пре­ дельная величина силы трения, при которой еще не наступает пе­

л о й т р е и и я. После того как внешняя сила превысит силу тре-

61

мальной к поверхности трения, называется коэффициентом трения скольжения. Обозначим этот коэффициент для сыпучих материа­

т. е., что коэффициент р/ является коэффициентом пропорциональ­

сыпучих материалов применяют простые приборы, называемые трибометрами.

Существующие конструкции трибометров можно подразделить на два типа: с наклонной рабочей поверхностью (трибометры са­ мотечного действия) и с горизонтальной рабочей поверхностью (трибометры с принудительным перемещением).

В 1950—1960 гг. в нашей стране разными авторами были про­ ведены определения углов и коэффициентов внешнего треиия уг­ лей, главным образом по стальным листам. Стимулировали такие исследования в основном потребности самотечного транспортиро­ вания добываемых углей. Полученные результаты были приведены в некоторых справочных пособиях, а также руководствах по транс-

62

портирова'нию сыпучих грузов п были систематизированы, проанализированы и в известной степени обобщены в монографии [6].

Однако упомянутые данные никак нельзя было считать доста­ точными для решения тех инженерных задач, которым посвящена настоящая книга. Обусловлено это тем, что сведения об углах внешнего трения различных углей по таким материалам, как моно­ литный бетон, бетонные плитки и кирпич, были явно недостаточ­ ны, а характеристики трения по новым футеровочным материа­ лам— каменному литыо, шлакоситаллу, керамическим плиткам — отсутствовали совсем. Кроме того, известная часть сведений была в значительной мере обесценена отсутствием указаний о крупности и влажности тех углей, для которых были получены приводимые величины углов трения. По изложенным причинам пришлось про­ вести серию специальных исследований.

Перечень материалов, по которым были определены значения

Известно, что для защиты от износа нередко применяют стале­ бетон. Поверхность сталебетона практически не отличается от по­ верхности бетона. Поэтому углы трения по сталебетону в излагае­ мой серии опытов не определялись — было принято, что углы тре­ ния по неизношенной поверхности бетона и сталебетона оди­ наковы.

При составлении программы исследований было принято во внимание, что в случае выполнения футеровки из штучных мате-

63

Исследовались углы внешнего трения антрацита шахты № 27 комбината Торезантрацпт (пласт Гольдштейновский) и битуми­ нозного угля марки Г шахты «Ново-Бутовка» комбината Макеевуголь (пласт Бутовский). Коэффициенты крепости исследовав­ шихся углей по шкале проф. М. М. Протодьяконова были по тех­ ническим причинам определены только методом толчения. Для

поверхностью (самотечного действия). Конструкция трибометра схематично показана па рис. 38. Угол наклона плиты 2 относи­ тельно горизонтальной опоры 1 можно плавно изменять от 0 до '90°. На плиту, находившуюся в горизонтальном положении, насы­ пали уголь 3, масса G которого оказывала давление Р на плиту (груз G условно изображен на рисунке в виде квадрата). Когда слагающая веса R' превышала силу трения R, уголь начинал сколь­ зить по наклонной плоскости плиты. Угол наклона р' (его отсчи­ тывали по шкале), при котором начиналось скольжение угля, ■представлял собой угол трения данного угля по материалу плиты, а тангенс этого угла — соответствующий коэффициент трения. Шкала трибометра имела такие размеры, что можно было брать отсчеты целых и десятых долей градуса.

При опытах фиксировали углы трения угля отдельно по плит­ кам (без учета воздействия швов) и в целом по фрагменту футе­ ровки. Угол трения по плиткам определяли в момент начала сколь­ жения угля по нижним плиткам, угол трения же по футеровке определяли в момент начала скольжения всей массы угля. Каж-

Дый опыт повторяли от шести до десяти раз и в расчет принимали среднее арифметическое значение.

Часто угол трения угля по углю был меньше утла трения по футеровке. Чтобы избежать влияния скатывания угля по углю па сдвижение угля, лежавшего на футеровке, уголь (крупностью до 13 мм) укладывали тонким слоем или отдельными рядом лежа­ щими кусками (крупностью более 13 мм).

Влажность воздушно-сухого угля в экспериментах колебалась от 1,9 до 2,2%.

Величины углов трения утля разной крупности шахты «Ново- 'Бутовка» по различным материалам приведены в табл. 13, для антрацита шахты № 27 — в табл. 14. В числителе приведены зна­ чения углов трения по фрагменту футеровки в целом, а в знаме­ нателе— по материалу плиток.

Из данных этих таблиц видно, что результаты опытов подтвер­ дили, что величина утла трения р' существенно зависит от крупно­ сти кусков угля: чем крупнее куски, тем меньше угол трения. Для крайних фракций — наиболее крупной и наиболее мелкой — раз-

66

ность между величинами р' составляла 4,9—7,6° для угля шахты «Ново-Бутовка», 4,6—7,3° для антрацита № 27.

На шахте «Ново-Бутовка» угол трения рядового угля был мень­ ше угла трения фракции крупностью 0—6 мм иа 1,1—2,2°, для ан­ трацита же шахты № 27 эта разница составляла 0,7—2,7°. Раз­

Изменения величины углов трения р' по исследованным мате­ риалам в зависимости от средней крупности кусков угля (для од­ нородных фракций) для угля шахты «Ново-Бутовка» показаны на

точки, соответствующей фракции 13—25 мм.

Сопоставление кривых, показанных на рис. 39 и 40, оказалось наглядным и в другом отношении: их однотипный характер под­ твердил принципиальную возможность установления единых пе-

5* 67

реходных коэффициентов от характеристик трения сыпучих по одним материалам к характеристикам их трения по другим. Это положение нашло отражение в работе [6].

С учетом изложенного были проанализированы данные об уг­ лах трения угля и антрацита по различным материалам. За 100%

были приняты углы трения угля и антрацита однородных классов крупности по стали. Углы трения, выраженные в процентах по от­ ношению к углу трения данного класса крупности по стали, при­ ведены в табл. 15. В числителе приведены значения углов трения для исследованного угля, в знаменателе — для антрацита. Для каждого материала подсчитаны средние арифметические значения из всех исследованных однородных классов крупности отдельно для угля и антрацита и общее среднее значение с учетом данных по углю и антрациту.

Из рассмотрения данных, приведенных в табл. 13, 14 и 15 видно, что угол трения кусков угля одинаковой крупности по од-

68

ним и тем же материалам для шахты «Ново-Бутовка» был на 0,8—3,3° больше, чем для антрацита шахты № 27.

В табл. 16 указаны превышения угла трения угля шахты «Но­ во-Бутовка» над углом трения антрацита шахты № 27 по различ­ ным материалам для исследованных фракций крупности.

Превышение углов трения угля шахты «Ново-Бутовка» над углами трения антрацита шахты № 27 обозначим Др'. На рис. 41 показана зависимость средних значений Др'р от крупности кусков

в однородных фракциях. Из рисунка видно, что с увеличением крупности однородных фракций величина Др'р уменьшается, при­

чем наиболее интенсивно в диапазоне крупности фракций от 0—6 до 25—50 мм. При дальнейшем же увеличении крупности фрак­ ций это уменьшение становится незначительным. Как видим, гра­ фики (см .рис. 39, 40 и 41) получились однотипными.

69