Способ определения объемного коэффициента раздвижки зерен в бинарной смеси сыпучих материалов

 

Использование: в контрольной технике, в частности в технологических процессах испытаний и определения свойств композиционных материалов. Сущность изобретения: способ предусматривает введение во фракцию с размерами зерен D фракции с известными размерами d. Зная размеры зерен при D > d, рассчитывают объемный коэффициент раздвижки зерен по формуле, приведенной в описании.

Изобретение относится к испытаниям и определению свойств материалов и может быть использовано в технологии абразивных изделий, огнеупоров, композиционных и строительных материалов, а также в других производствах, где существует необходимость оптимизации состава сыпучих смесей и регулирования плотности их упаковки.

Явление раздвижки известно [1], однако ее количественное выражение через параметры сыпучего материала носит эмпирический характер.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ определения объемного коэффициента раздвижки зерен щебня песком экспериментально-расчетным путем с использованием понятий относительной объемной концентрации щебня и песка, пустотности щебня в уплотненном состоянии [2]. Однако все исходные данные для расчета коэффициента раздвижки получаются опытным путем, что связано с материальными и трудозатратами. В ходе расчета не учитываются размеры зерен монофракций, участвующих в процессе раздвижки, и соотношение их размеров. Кроме того, в известном способе указывается на изменение величины объемного коэффициента раздвижки зерен в интервале от 1 до бесконечности, что не соответствует физическому явлению раздвижки зерен зернами, недостаточна точность определяемой величины.

Способ обеспечивает снижение трудозатрат и времени на проведение испытаний сырьевых материалов и определение коэффициента раздвижки зерен, разграничение пределов применимости определяемой величины, повышение точности определения величины объемного коэффициента раздвижки зерен, что особенно важно в процессе проектирования составов сыпучих смесей для производства изделий высокой размерной точности и с оптимальным комплексом физико-механических характеристик.

Цель достигается тем, что при определении объемного коэффициента раздвижки зерен в бинарной смеси сыпучих материалов измеряют размеры зерен D и d в монофракциях и при D > d рассчитывают объемный коэффициент раздвижки по формуле = 1 + где - объемный коэффициент раздвижки зерен размером D зернами размером d, безразмерная величина, пределы изменений от 1 до 8; D и d - размеры зерен, м.

Пример осуществления способа.

Полидисперсную сыпучую смесь разделяют на моносферические фракции, в каждой фракции измеряют размеры сфер. По результатам измерения получились следующие размеры сфер в выделенных монофракциях: 5,0; 2,0; 1,5 и 0,24 мм. Выделенные сферофракции использованы для получения бинарных смесей в следующих сочетаниях: (5 + 2), (5+1,5), (5 + 0,24), (2 + 1,5), (2 + 0,24) и (1,5 + 0,24). В каждом сочетании сферы большего размера обозначают через D, а сферы меньшего размера - через d, тогда коэффициент раздвижки сфер размером D сферами размером d в каждой бинарной смеси рассчитывают по формуле = 1 + _5-2= 1 + = 2,744; _5-1,5= 1 + = 2,197 _5-0,24= 1 + = 1,151; _2-1,5= 1 + = 5,359 _2-0,24= 1 + = 1,405; _1,5-0,24= 1 + = 1,561 Полученные величины объемных коэффициентов раздвижки сфер, большего размера сферами меньших размеров означают, что в условиях раздвижки сфер формирование оптимально упакованной системы с максимально выраженной плотностью бинарной сыпучей смеси существуют вполне определенные соотношения между насыпными объемами исходных монофракций, определяемые соотношением размеров их тел.

С учетом рассчитанных величин объемных коэффициентов раздвижки сфер применительно к приведенным сочетаниям размеров сфер для приготовления единицы объема бинарной смеси требуется совместить насыпные объемы сферофракций V в следующих соотношениях: (V₅=0,364 и V₂ = 0,781), (V₅=0,455 и V_1,5=0,727),
(V₅=0,869 и V_0,24=0,479),
(V₂=0,186 и V_1,5=0,888),
(V₂=0,712 и V_0,24=0,573)
и (V_1,5=0,641 и V_0,24 = 0,616).

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЪЕМНОГО КОЭФФИЦИЕНТА РАЗДВИЖКИ ЗЕРЕН В БИНАРНОЙ СМЕСИ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ, отличающийся тем, что измеряют размеры зерен D и d в монофракциях и при D > d рассчитывают объемный коэффициент раздвижки по формуле

где - объемный коэффициент раздвижки зерен размером D зернами размером d.