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1、实验七、粉状物料摩擦角的测定,徐红燕材料工程教研室,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：）学会测量粉状物料的内摩擦角的方法：）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
2、 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）,ZJ应变控制式直剪仪,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,直剪实验,见课本P37,三轴压缩实验,极限破坏圆,莫尔圆,莫尔圆半径为R=(13)/2,圆心坐标为(13)/2。(1:垂直方向最大主应力;3：水平方向最小主应力）,直剪实验,本实验采用该方法,直剪试验结果,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有关，越大，则粉体的最大剪应力也就越大。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，可以作出的关系曲线。,库仑粉体(即剪切应
3、力与垂直应力呈线性关系的粉体),其剪应力可由下式表达：,tgicici内摩擦角 i内摩擦系数 c附着力当粉体粒子间不存在附着力时，c0。因此，通过垂直应力和剪应力关系图，即可求出内摩擦角。,破坏包络线方程,若c0，则为无附着性粉体；,库仑粉体：与呈直线性的粉体。,若c0，则为附着性粉体。,对于附着性粉体，由于内聚力的作用，引入附着力c,有附着力 c 0,无附着力 c=0,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、密度）m=V(1-)m试样重量,g;V剪切盒有效体积,cm3,例：
4、钢渣密度为2.83.2103Kg/m3,取=3.0103Kg/m3取孔隙率=0.5则 m=V(1-)=3.01031036010-6(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,固定盒,滑动盒,无载荷调平,有载荷调平,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。,无载荷调平,每小组在做实验前只做一次无载荷调平,当有载荷时，横梁下端与最上面一条红线平齐。调平衡
5、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。,有载荷调平,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=1.2759.81210-3/（3010-4）=?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。,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、,四、实 验 操 作 规 程,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。,注意,必须使用坐标纸作图,：,量力环表指针不动，来回波动或读数减小时,极限应力状态的判断,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。,
