СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ТРЕНИЯ СЫПУЧЕГО МАТЕРИАЛА

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, а именно, к методам исследования коэффициентов трения сыпучих материалов.

Известен способ определения коэффициента трения, основанный на размещении исследуемого материала на наклонной плоскости. Угол наклона плоскости к горизонту увеличивают до тех пор, пока не начнется перемещение исследуемого материала. Данный угол является искомым углом трения, соответственно, тангенс этого угла равен коэффициенту трения [Кленин Н.И., Сакун В.А. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины. - Москва: Колос, 1994, 751 с.].

Недостатком данного способа является то, что таким образом невозможно проводить исследование коэффициента трения сыпучих материалов без предварительной их фиксации в специальном образце.

Известен способ определения коэффициента трения, включающий трение исследуемого материала о вращающуюся поверхность, выполненную в виде плоского диска, под действием центробежной силы и силы трения происходит отклонение образца, которое затем регистрируется на диаграмме. Окончательно коэффициент трения находят сопоставлением полученной таблицы и тарировочного графика [Сабликов М.В. Сельскохозяйственные машины. Москва: Колос, 1968, 296 с.].

Недостатком данного способа также является невозможность проводить исследование коэффициента трения сыпучих материалов без предварительной их фиксации в специальном образце.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ определения коэффициента трения [патент РФ №2296314, кл. G01N 19/02, БИ №15, 27.03.2007], включающий трение исследуемого материала о вращающуюся поверхность, выполненную в виде цилиндра, частота вращения которого определяется по формуле

,

где n - частота вращения цилиндра, с^-1;

g - ускорение свободного падения, м/с²;

r - внутренний радиус цилиндра, м,

причем исследуемый материал размещается на внутренней поверхности цилиндра, при этом коэффициент трения определяется по формуле

,

где α - угол затаскивания исследуемого материала цилиндром, град.

Недостатком данного способа является то, что точность определения коэффициента трения зависит от частоты вращения цилиндра и квалификации оператора, вручную перемещающего указатель угла затаскивания и определяющего его величину по угловой шкале.

Задачей настоящего изобретения является повышение точности определения коэффициента трения сыпучих материалов.

Поставленная задача достигается тем, что исследуемый материал размещается в неподвижном цилиндре на вращающейся винтовой поверхности, установленной по оси цилиндра, причем частота ее вращения определяется по формуле

,

где g - ускорение свободного падения, м/с²;

D - диаметр винтовой поверхности, м;

k_V - коэффициент уменьшения линейной скорости частицы.

В процессе определения коэффициента трения сыпучего материала определяется объем исследуемого материала, перемещенного за один оборот вращающейся винтовой поверхности по формуле

,

где Q - объем перемещенного материала, м³;

t - продолжительность опыта, с.

Величина коэффициента трения определяется по формуле

,

где η - отношение шага S к диаметру D винтовой поверхности;

λ - отношение диаметра D₀ винтовой линии центров давления сыпучего материала на винтовой поверхности к диаметру винтовой поверхности D;

q - объем материала, перемещенного за один оборот винтовой поверхности, м³/об.

На чертеже изображена схема установки для определения коэффициента трения.

Устройство включает неподвижный цилиндр 1 с бункером 2, в котором на подшипниках установлен вал 3, с закрепленной на нем винтовой поверхностью 4, имеющей диаметр D и шаг S расположения витков. Устройство содержит механизм привода 5 вала 3, состоящий, например, из электродвигателя, зубчатого цилиндрического редуктора и ременной передачи. Исследуемый сыпучий материал расположен на винтовой поверхности 4 внутри цилиндра 1 так, что центры его давления на винтовую поверхность 4 расположены на винтовой линии диаметром D₀. Устройство также содержит мерную емкость 6 со шкалой 7. При этом в установку входит комплект винтовых поверхностей 4, выполненных из различных материалов.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Исследуемый сыпучий материал засыпается в бункер 2. Механизм привода 5 вращает вал 3 на подшипниках в цилиндре 1 с частотой n, определяемой по формуле

,

где g - ускорение свободного падения, м/с²;

D - диаметр винтовой поверхности, м;

k_V - коэффициент уменьшения линейной скорости частицы.

В результате этого винтовая поверхность 4, вращаясь, создает давление на сыпучий материал так, что линия центров этого давления имеет диаметр D₀. Исследуемый сыпучий материал, двигаясь по винтовой поверхности 4 вдоль оси цилиндра 1, попадает в мерную емкость 6. Объем Q перемещенного за время t сыпучего материала измеряется по шкале 7 мерной емкости 6 при установившемся режиме движения, после чего вычисляется объем исследуемого материала, перемещенного за один оборот . Затем определяется коэффициент трения по формуле

,

где η - отношение шага S к диаметру D винтовой поверхности;

λ - отношение диаметра D₀ винтовой линии центров давления сыпучего материала на винтовой поверхности к диаметру винтовой поверхности D.