1.4.4. Кути природнього відкосу, злежуваність, склепоутворювання

 

Від рухливості матеріалів залежить кут природного відкосу, тобто кут між твірною конуса (лінія природного відкосу) матеріалів, які вільно обсипаються, і горизонтальною площиною; іншими словами, це кут, при якому нахил у спокої зберігає граничну рівновагу. Кут цей тим більший, чим менша рухливість матеріалів. Для сипучих матеріалів кут  природного відкосу дорівнює куту  внутрішнього тертя або трохи менший від нього. Для зв’язних (зчеплених) матеріалів твірна поверхні відкосу не прямолінійна, через що визначається середній кут природного відкосу; цей кут більший за кут внутрішнього тертя і залежить від способу формування     відкосу – насипанням або обваленням.

На рис. 1.13 представлена схема приладу для визначення кута природного відкосу при насипанні й обваленні. Насипання в приладі здійснюється з визначеної висоти . Сам прилад є ємкістю 1 у вигляді паралелепіпеда з горизонтальною перегородкою посередині. Перегородка містить отвір 2, що перекривається заслінкою 3. Передня стінка приладу прозора. У верхню частину приладу при закритому заслінкою 3 отворі 2 насипається матеріал до деякої висоти , після чого заслінка висувається і частина матеріалу, що знаходиться над отвором, висипається на дно приладу. При цьому утворяться два природних відкоси: один – насипанням з кутом нахилу , а інший – обваленням з кутом нахилу . Для виміру цих кутів на стінці приладу наносяться шкали з поділками в градусах.

 У табл. 1.6 наведені межі коливань кутів природного відкосу для ряду рослинних матеріалів у повітряно-сухому стані. Конкретні значення кутів залежать від умов виростання матеріалів, їхнього сорту, термінів збирання й інших факторів. З ростом вологості матеріалів ці значення збільшуються.

Рис. 1.13. Схема приладу для визначення кута природного відкосу рослинних матеріалів: 1 – ємкість; 2 – отвір; 3 – заслінка

 

Кут , що визначається у наведеному приладі, тим менший, чим більша висота  в приладі, тому що чим більша , тим більша кінетична енергія падаючих матеріалів, що при падінні з великої висоти продовжують рух вбік, зменшуючи тим самим кут . Через це висота  в приладі істотно не змінюється і знаходиться в межах 15...25 см.

 

Табл. 1.6. Кути природного відкосу рослинних матеріалів

 

Назва   і   стан   матеріалу		Кут природного відкосу
		при насипанні	при обваленні
Зерно	пшениці	24°...26°	34°...36°
	рису	27°...34°	30°...38°
	кукурудзи	23°...27°	33°...37°
Насіння	буряка	34°...38°	42°...50°
	трав	18°...19°	25°...27°
	льону	17°...18°	23°...25°
Насіння бавовнику	опушене	32°...38°	34°...42°
	оголене	27°...30°	28°...32°

 

Групи рослинних матеріалів характеризуються також такою властивістю, як злежуваність, тобто властивістю підвищувати щільність і втрачати сипкість при тривалому збереженні, причому чим більша висота шару матеріалів, тим більша злежуваність, що пояснюється зростанням тиску на нижні шари матеріалів. Злежуваність збільшується також при наявності тиску на матеріал і його струшуванні. Вологі матеріали сильніше і швидше злежуються.

Склепоутворення матеріалів – це мимовільне виникнення склепів з матеріалів над випускним каналом (отвором) пристрою, з якого матеріали виводяться. На утворення склепів впливають: вологість, злежуваність, зв’язність і крупність. Чим сильніше виражені ці властивості, тим більша схильність до склепоутворення.

Схема насінневого склепу над випускним отвором насінневого ящика показана на рис. 1.14, а на рисунку 1.15 представлена схема приладу для визначення діаметра найбільшого випускного отвору, при якому можливе утворення склепу.

Рис. 1.14. Схема насінневого склепу над випускним отвором
		Рис. 1.15. Прилад для визначення діаметра найбільшого випускного склепоутворюючого отвору:                1 – посудина;  2 – діафрагма;  3 – заслінка

При роботі з приладом у посудину 1 поміщають діафрагму 2 з отвором найбільшого діаметра d. Заслінкою 3 закривають отвір  днища посудини, після чого його заповнюють матеріалом. Потім заслінку відсувають і звільняють отвір. Якщо при цьому має місце вільне витікання матеріалу без склепоутворення, то діафрагму заміняють іншою, з меншим отвором. Така робота проводиться доти, поки не буде отримане явище склепоутворення. Найбільший отвір, при якому спостерігається склепоутворення, називають склепоутворюючим.

Якщо форма випускного отвору прямокутна, то визначають найбільшу ширину склепоутворюючого отвору (щілини). Схема такого приладу зображена на рисунку 1.16. Він

 

Рис. 1.16. Прилад для визначення найбільшої ширини склепоутворюючої щілини: 1 – посудина; 2 – заслінка

 

являє собою високу посудину 1 з отвором у днищі шириною , що перекривається заслінкою 2. На початку досліду заслінка закрита, а посудина заповнюється матеріалом. Висуваючи потім заслінку, відкривають щілину, у яку спрямовуються матеріали, у зв'язку з чим можливе утворення склепу. Після утворення склепу заслінку поступово висувають доти, поки не буде досягнута ширина щілини, при якій матеріали вільно витікають з отвору без утворення стійких склепів. Засуваючи назад заслінку до утворення склепу, знаходять найбільшу ширину склепоутворюючого отвору.