实验七、粉状物料摩擦角的测定完美版PPT

即可求出内摩擦角。
破坏包络线方程
tg icic
i tgi
库仑粉体：σ与τ呈直线性的粉体。
若c＝0，则为无附着性粉体；
对于附着性粉 体，由于内聚
力的作用，引
若c≠0，则为附着性粉体。
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
σ ：水平方向最小主应力） 3 1、检查剪切盒和直剪仪是否完好；
如何求剪切盒中试样的重量？ （如果已知物料孔隙率ε 、密度ρ）
调平衡后，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。
ZJ应变控制式直剪仪
当有载荷时，横梁下端与最上面一条红线平齐。
库仑粉体(即剪切应力与垂直应力呈线性关系的粉体), 其剪应力τ可由下式表达：
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。
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。
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、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
极限应力状态的判断
：
量力环表指针不动，来回波动或读数减时
思考题：
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σ－τ的关系曲线。
库仑粉体(即剪切应力与垂直应力呈线性关 系的粉体), 其剪应力τ可由下式表达：
τ＝σtgΦi＋c＝μiσ＋c
Φi—内摩擦角
μi—内摩擦系数
c—附着力
当粉体粒子间不存在附着力时，c＝0。 因此，通过垂直应力和剪应力关系图，
平
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。
有载荷调平
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。
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σ
σ=1.275×9.8×12×10-3/（30×10-4） =??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。
四、实 验 操 作 规 程
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，
=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 固定盒 内有多孔透水石or透气片
滑动盒
滑轨上有钢珠
无载荷调平 仪器调平衡
有载荷调平
无载荷调平
用下面的手柄调。 注意有三根红线。
每小组在 做实验前 只做一次 无载荷调
ZJ应变控制式直剪仪
三、基本原理
见课本P37
测试粉状物料摩擦角有两种方法
三轴压缩实验
直剪实验
三轴压缩实验
莫尔圆
莫尔圆半径为R=(σ1－σ3 )/2,
圆心坐标为(σ1＋σ3 )/2。
m—试样重量, g;
(σ :垂直方向最大主应力; 1 =??kPa
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； m—试样重量, g;
V—剪切盒有效体积, cm3 m—试样重量, g; 1、检查剪切盒和直剪仪是否完好；
极限破坏
m—试样重量, g;
圆
直剪实验
本实验采 用该方法
直剪试验结果
σ/×104Pa
2.53 5.05 7.55 10.1
τ/×104Pa
4.50 5.37 6.29 7.18
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σ有关，σ越大，则粉体 的最大剪应力τ也就越大。
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ε 、密度ρ）
m=ρ•V(1-ε)
m—试样重量, g;
V—剪切盒有效体积, cm3
例： 钢渣密度ρ为2.8~3.2×103Kg/m3, 取ρ =3.0×103Kg/m3
取孔隙率ε=0.5
则 m=ρ•V(1-ε)
=3.0×103×103×60×10-6×(1-0.5)
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： １）学会测量粉状物料的内摩擦角的方法： ２）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
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）