Определение угла естественного откоса сыпучего груза

 

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ  
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ВОЗДУШНОГО ТРАНСПОРТА 
ФГОУ ВПО «Санкт–Петербургский государственный

университет гражданской  авиации»

 

 

 

 

 

ОТЧЕТ

по лабораторной работе №4

«Определение угла естественного  откоса сыпучего груза»

 

 

 

 

 

                                                                    Выполнила: студентка 301 группы

                                    Сажина Т.Е

                          Проверила: старший преподаватель                                                    

                                                                                                          Голубева  К.И.

 

 

 

 

 

Санкт – Петербург

2012

Содержание

1.Цель работы  ……………………………………………………………….3

2. Схема лабораторной  установки   ………………………………………..3                         

3.Теоретическое определение  параметров………………………………….3

4. Порядок выполнения эксперимента и измерительная аппаратура…….6

5.Результаты наблюдений……………………………………………………7

6.Обработка данных эксперимента……………………………………….…7

7.Вывод…………………………………………………………………….....9

8.Библиографический список…….………………………………………….10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

           1.Цель работы

           Ознакомиться с методикой определения угла естественного откоса сыпучего груза и изучение характера изменения угла естественного откоса  в зависимости от высоты загрузки из бункера на грузовую платформу.

           2. Схема лабораторной установки

            Определение угла естественного откоса сыпучего груза производится на лабораторной установке (рис.1).

 

Рисунок 1. Установка для  определения угла естественного  откоса

1-подставка со стойкой, 2-подвижный кронштейн, 3-цилиндр  с сыпучим грузом, 4-поворотная  заслонка, 5- площадка, на которую  высыпается груз, 6- угломер

 

3.Теоретическое определение параметров

Угол естественного откоса -  это наибольший угол, который  образует свободная поверхность  сыпучего груза с горизонтальной плоскостью.

Величина угла естественного  откоса зависит от подвижности частиц сыпучего груза. С увеличением подвижности  частиц груза величина угла уменьшается. В свою очередь подвижность частиц насыпного груза определяется силами трения и сцепления между отдельными частицами. Таким образом, по величина угла естественного откоса груза  можно судить о его подвижности.

Различают углы естественного  откоса в покое  _n и в движении . Угол _n получается при свободной засыпке груза, - при падении груза с некоторой высоты, а также под действием вибраций, например, при перемещении груза транспортирующими машинами. Угол естественного откоса груза в движении меньше аналогичного угла в покое, так как потенциальная энергия падающего груза переходит в кинетическую энергию в процессе движения частиц.

         Обычно угол естественного откоса сыпучего груза в движении определяется при высоте падения около 1м. На основании экспериментальных исследований принимается

≈0,7 _n.

По подвижности частиц сыпучие грузы разделяют на три группы (табл.1):

Таблица 1

Зависимость угла естественного  откоса от подвижности сыпучего груза

Подвижность частиц  груза	Виды  грузов	Угол  естественного откоса груза в  покое, град.
Легкая	Сухой песок, цемент, пшеница, галька.	30..35
Средняя	Щебень, земля сухая, опилки древесные, гравий, каменный уголь.	40…45
Малая	Мука  пшеничная, влажная глина, аммиачная селитра, влажная известь.	50…56

 

От подвижности частиц сыпучего груза зависит площадь  поперечного сечения груза на ленте или настиле конвейеров, а как следствие, - производительность конвейеров.

Ниже представлены табличные  значения угла естественного откоса выбранных грузов (табл.2).

                                                                                                        Таблица 2

Груз	Угол естественного откоса, град
	в покое	в движении
Песок	30-35	22-26
Гравий	30-45	21-35
Щебень	40-45	30-35

 

 

В ходе работы была проведена  статистическая обработка результатов. Для определения надежности оценки  и достоверностей показателей выборки, полученных на этапе моделирования  измерений, определяются среднеквадратическое отклонение и доверительный интервал.

Среднее значение величины, полученной в результате опыта, определяется по формуле:

,

где

- значение i-той величины выборки;

 n –число величин по выборке.

Среднеквадратическое отклонение величин от их среднего значения определяется по формуле:

.

Доверительный интервал для  среднего значения выборки определяется по распределению Стьюдента:

,

где

- коэффициент Стьюдента, зависящий  от величины и надежности ρ оценки среднего значения.

4. Порядок выполнения эксперимента и измерительная аппаратура

Экспериментальный метод

Определение угла естественного  откоса сыпучего груза производится на лабораторной установке (рис.1), состоящей  из подставки со стойкой 1, на которой  на подвижном кронштейне 2 укреплен цилиндр 3 с сыпучим грузом. Разгрузочная воронкообразная  часть цилиндра закрывается поворотной заслонкой 4. После заполнения цилиндра 3 сыпучим  грузом  и установки его в  требуемое положение на высоте h заслонка поворачивается, и груз  высыпается на площадку 5, образуя конус. Измерение угла естественного откоса производится угломером 6 в шести – восьми сечениях конуса, путем поворота площадки 5.

          Опыты производятся для  четырех – пяти значений h, начиная с h=10 см, причем опыт повторяется два-три раза. Для получения устойчивых результатов рекомендуется объем порции груза, засыпаемого в цилиндр 3, во всех опытах принимать одинаковым.

       При нулевой высоте разгрузки цилиндр с открытой заслонкой необходимо поднимать с малой скоростью, не допуская большого движения груза.

Для серии измерений по каждой высоте разгрузки выполняется  статистическая обработка с определением математического ожидания величины угла естественного откоса, среднеквадратичного  отклонения и доверительного интервала для среднего значения.

Метод имитационного  моделирования

 

В лабораторной работе  угол естественного откоса сыпучего груза я определяла методом имитационного моделирования с использованием  ПК и программы для моделирования опытов по измерению угла естественного откоса сыпучих грузов с заданием разной высоты разгрузки и для выполнения статистической обработки данных.

 

5.Результаты наблюдений

Груз	Высота, м	Среднее значение угла естественного откоса, град	Средне- квадратическое  отклонение	Доверительный интервал для среднего значения
Песок	10	26,5	0,72	0,07
	20	23,3	0,69	0,07
	30	22,1	0,91	0,09
	40	21,5	0,50	0,05
	50	21,5	0,57	0,06
Гравий	10	33	0,89	0,09
	20	25,6	0,65	0,06
	30	24,4	0,71	0,07
	40	24,1	0,85	0,09
	50	24,1	0,82	0,08
Щебень	10	34,3	0,86	0,09
	20	31,8	0,79	0,09
	30	30,9	0,65	0,07
	40	30,8	0,68	0,07
	50	30,50	0,55	0,05

 

6.Обработка данных эксперимента

Графики зависимости  угла естественного откоса от высоты.

Песок

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Гравий

 

 

 

 

 

 

Щебень

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

        7.Вывод

        По  результатам работы  исследуемые  грузы я отнесла : песок и  гравий – легкая степень подвижности,  щебень – средняя. Если сравнить  полученные углы естественного  откоса с табличными значениями,  то можно сделать вывод, что  производилось моделирование   опыта для грузов в движении.

      Угол естественного  откоса груза зависит от подвижности частиц сыпучего груза: увеличением подвижности частиц груза величина угла уменьшается.

Также можно сделать вывод, что, чем больше высоты разгрузки, тем  меньше угол естественного откоса.

 

       

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8.Библиографический список

 

1. Грузоведение: методич. Указания к лабораторным работам/Академия ГА, СПб 2001.
2. Шведов В.Е., Иванова Н.В. Грузоведение: учебное пособие/СПб ГУГА, С-Петербург, 2007
3. Шведов В.Е., Григоренко В.М. Грузоведение. Транспортная характеристика грузов: учебное пособие/Академия ГА, СПб,2002