Расчет угла естественного откоса

Расчет угла внутреннего трения бетона — для чего нужен показатель?

Термин «угол внутреннего трения бетона» используется для обозначения откоса между материалом и ровной поверхностью (например, о сталь). На результаты влияют сразу несколько факторов: тип вещества, влажность, шероховатость плоскости и вес. Значение берут из таблиц или высчитывают по формуле. Определение показателя выполняется в лабораторных или в полевых условиях.

1. Что это такое?
2. Зачем рассчитывают?
3. Коэффициент
4. Определение

Что это такое?

Угол внутреннего трения также называют углом естественного откоса.

Под этим термином подразумевают наклон, который образуется между материалом и горизонтальной поверхностью (например, стали). Это характеристика, которая используется во время строительных работ, обозначает сопротивление сдвигов по грунту. Когда используют это обозначение, имеют в виду максимально возможные углы наклона бетона. У разных стройматериалов результат колеблется приблизительно между 15 и 43 градусами. На показатели трения влияет тип грунта: сухой он, влажный или твердый. Обозначается символом φ. Этот фактор зависит и от таких условий содержания бетона:

Показатели естественного откоса зависят от ряда факторов, среди которых вес вещества и влажность.

• тип материала;
• сопротивление поверхности;
• веса вещества;
• влажности;
• шероховатости плоскости.

Зачем рассчитывают?

Это значение обязательно учитывается во время строительства. Высчитывая угол внутреннего трения, можно определить прочность постройки. Этот показатель показывает силу, с которой частицы бетона сцепляются между собой. Угол зависит от коэффициента естественного откоса: чем меньше эти величины, тем больше подвижность изделия. Его вычисление необходимо для расчетов во время работы на стройке, определения плотности постройки и создания откосов, карьеров и насыпей.

Коэффициент

Показатель трения бетона определяется по формуле fsinφ=tgβ. Это обозначает, как угол дилатации равен углу внутреннего трения. Из этого уравнения получают значение — коэффициент трения. Его еще возможно найти по формуле f=tgφ. Это значение постоянно для сухих материалов, так как если пойдет дождь, то на изделие будет дополнительно действовать гидродинамическое давление. Иногда можно не проводить расчеты, а обратиться к таблицам, в которых есть усредненные данные. Но не стоит полностью на них полагаться, лучше самостоятельно рассчитывать все значения перед началом строительных работ. По основным требованиям, показатель трения для бетона равен 37 градусам.

Определение

Чаще используют способ среза материала. При этом выделяют 2 варианта проведения эксперимента: с предварительным уплотнением и без него. Для этого берут несколько образцов. После этого определяют сопротивление бетона и строят график, из которого выводят угол трения. Если расчеты проводят по методу медленного консолидированного среза, то можно определить значение для стабильных веществ, а если быстрого, то для постепенно уплотняющихся образцов.

Вычислить значение можно в полевых условиях. Для этого необходим котлован или откос. При этом используют метод кольцевого среза. При испытаниях создают несколько срезов скважины, в которых сохраняется естественное давление на стенки. Для более точного результата необходимо провести сразу 3 проверки. Кроме этого, можно использовать метод обрушивания бетона. Рабочие используют зондирование для выявления значения φ.

VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2015

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УГЛОВ ЕСТЕСТВЕННОГО ОТКОСА СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ

• Авторы
• Файлы работы
• Сертификаты

Угол естественного откоса широко используется при проектировании оборудования для хранения, транспортирования и переработки сыпучих материалов. Численные значения угла зависят от аутогезия, внутреннего трения и плотности упаковки частиц [1, 2].

Целью данного исследования является экспериментальное определение углов естественного откоса углеродных наноматериалов, которые производятся в промышленных масштабах на ОАО «ЗАВКОМ».

Методика определения углов естественного откоса

Известны разные конструкции устройств для определения углов естественного откоса [3, 4, 5]. В данной работе углы определялись на установке [6], которая представлена на рис.1. Установка состоит из основания 1, направляющей 2 и цилиндра 3, на поверхности которого имеется шкала. Процедура определения угла естественного откоса заключалась в следующем: цилиндр в направляющей устанавливали на основание; в цилиндр засыпали исследуемый материал; цилиндр поднимали вверх и материал из трубы высыпался на основание, образуя конус из зернистого материала; затем

Рис. 1. Общий вид установки цилиндр 3 опускали вниз до момента касания с зернистым материалом; по шкале определяли высоту усеченного конуса H, при известных значениях диаметра нижнего основания Dи верхнего – dрассчитывали угол естественного откоса α_ест :

С каждым материалом проводили по три серии, т.е. каждый из соавторов проводил одну серию измерений. В каждой серии проводили по 10 опытов и полученные результаты обрабатывали по стандартным методикам.

Углы естественного откоса определяли для следующих углеродных наноматериалов:

«Таунит»; «Таунит – М»; «Таунит – МД». Результаты экспериментов приведены в табл.1.

Таблица 1. Значения углов естественного откоса.

Угол естественного откоса, град.

Как видно из табл. отклонения углов от средних значений, на наш взгляд, существенны. По всей видимости это можно объяснить неодинаковыми значениями насыпной плотности в разных опытах. Из этого можно сделать вывод о том, что методика определения углов и, вполне возможно, устройство нуждаются в доработке и строгой регламентации процесса подготовки материала к процедуре определения угла естественного откоса.

Список использованной литературы

1. Першин В.Ф. Расчет относительной плотности и координационного числа полидисперсного материала. Плоская задача/ Порошковая металлургия. — 1990. №3. — С.9-14.

2. Першин В.Ф. Расчет относительной плотности и координационного числа полидисперсного материала. Пространственная задача / Порошковая металлургия. — 1990. № 5. — С.14-18.

3. Першина С.В. К вопросу промышленного использования углеродных наноматериалов /

С.В. Першина, А.Г. Ткачев, А.И. Шершукова, В.Ф. Першин // Приборы. Издатель: ООО «Международное НТО приборостроителей и метрологов», 2007. № 10. – С57-60.

4. А.с. 1226000 СССР, МКИ 3 G 01В 3/56. Устройство для определения углов естественного откоса сыпучих материалов / В.Ф. Першин, Е.А. Мандрыка, А.Н. Цетович (СССР), 1986, Бюл. № 15.

5. А.с. 1472757 СССР МКИ 3 G 01 B 11/26. Способ определения угла естественного откоса сыпучего материала / Н.М. Казанский, А.Д. Ишков, В.Ф. Першин, А.Н. Цетович, Е.А. Мандрыка (СССР), 1989, Бюл. № 14.

Работа выполнена в рамках государственной поддержки проектов по созданию высокотехнологичного производства, Постановление Правительства РФ щт 9 апреля 2010г. № 218 (Договор № 02.П25.31.0123 от 14 августа 2014 года)

Устройство для измерения угла естественного откоса сыпучего материала

Полезная модель относится к измерительной технике и предназначена для определения одного из важнейших реологических параметров сыпучих материалов — угла естественного откоса. Устройство включает открытую сверху поворотную вокруг оси 1 прямоугольную в плане камеру, имеющую форму невыпуклого восьмигранника. Камера имеет боковые стенки 2, как минимум, одна из которых прозрачная, днище 3 и две торцевые стенки, одна из которых плоская и является подпорной стенкой 4. Вторая торцевая стенка имеет форму ступени с опорной площадкой 5, расположенной внутри камеры. Угол ϕ между плоскостью опорной площадки 5 и плоскостью части 6 этой торцевой стенки, прилегающей к днищу, составляет не менее 90°. Ось 1 перпендикулярна боковым стенкам 2 камеры и соединена с ними любым известным способом. С осью 1 соединено любое приемлемое для этих целей средство, осуществляющее поворот камеры вокруг горизонтальной оси 1, например мотор-редуктор. Заявляемое устройство также снабжено средством измерения угла откоса α, например, лазерным угломером. Технический результат — повышение точности измерения за счет формирования плоской поверхности откоса. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Устройство для измерения угла естественного откоса сыпучих материалов, представляющее собой открытую сверху камеру, выполненную в форме многогранника, одна из боковых стенок которого выполнена из прозрачного материала, отличающееся тем, что камера имеет форму невыпуклого восьмигранника, одна из торцевых стенок камеры имеет форму ступени с опорной площадкой, расположенной внутри камеры, противолежащая торцевая стенка камеры выполняет функцию подпорной стенки, при этом устройство снабжено поворотным средством с осью, перпендикулярной боковым стенкам камеры. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что камера выполнена в форме невыпуклого восьмигранника с прямыми углами.

Заявляемое устройство относиться к измерительной технике и предназначена для определения одного из важнейших реологических параметров сыпучих материалов — угла естественного откоса. Значение угла естественного откоса сыпучих материалов широко используется в механике грунтов, в вибрационных технологиях сепараций руд, при изучении свойств сыпучих строительных материалов и других отраслях как самостоятельный физический параметр, а также для расчетов такого параметра сыпучего вещества, как коэффициент его внутреннего трения.

Измерение угла естественного угла откоса сыпучих материалов, несмотря на кажущуюся простоту, является сложной технической задачей. Любой сыпучий материал, представленный полидисперсной смесью, при насыпании на неограниченную по размерам горизонтальную плоскость, вступает в неизбежное с ней взаимодействие за счет сил трения и силы тяжести, при этом формируется не идеальный конус массива материала, а конусообразное тело с криволинейным участком в его основании (см., например, монографию — Г.К. Клейн. Строительная механика сыпучих тел. — М., Стройиздат, 1977, с. 85, рис. 44), что затрудняет интерпретацию понятия угла естественного откоса, поскольку, в большинстве случаев откос имеет переменный радиус кривизны, не позволяющий провести к нему единственную касательную линию.

Известны решения, направленные на устранение эффекта образования криволинейного участка в районе контакта с опорной плоскостью.

Известен Прибор для измерения угла естественного откоса сыпучего материала [АС СССР №564510, опубл. 28.08.1977]. Прибор содержит корпус с горизонтально расположенной площадкой и установленный на ней сосуд, ось которого перпендикулярна площадке, с дном-диском под испытуемый материал, размещаемый внутри сосуда, и угломер, установленный с возможностью поворота вокруг оси сосуда. При этом дно-диск выполнено подвижным вдоль оси сосуда, а сосуд — съемным. Измерение угла откоса осуществляют с естественным удалением избытка материала.

Известен Прибор для измерения угла естественного откоса сыпучего материала [АС СССР №615353, опубл. 26.06.1978]. Прибор содержит базовую плоскость с буртиком и выдвижной вверх столик. При ссыпании избытка материала со столика на нем образуется конус материала, угол откоса которого изменяется угломером.

В устройствах, базирующихся на таком принципе, действительно формируются конусы монодисперсного материала правильной формы, угол откоса которых можно замерить известными способами. Однако существенным недостатком таких устройств является процесс сегрегации по крупности частиц полидисперсных материалов (каковыми всегда являются пески, грунты и руды) в поверхностном слое конуса. При этом, фактически, измеряется угол откоса непредставительной сегрегированной части исследуемого материала, что отрицательно сказывается на точности измерения.

В качестве прототипа выбран Аппарат для измерения угла естественного откоса сыпучих материалов, конструкция которого описана в патенте US 3940997, опубл. 02.03.1976 г. Аппарат имеет открытую сверху камеру в форме прямоугольного параллелепипеда с внутренней перегородкой — полкой, параллельной днищу камеры. Полка консольно закреплена на торцевой стенке камеры. Между свободной кромкой полки и противолежащей торцевой стенкой имеется зазор. Полка делит внутренний объем камеры на две ячейки, верхняя из которых предназначена для измерения статического угла откоса, нижняя — для измерения динамического угла откоса. По меньшей мере, одна боковая стенка камеры выполнена из прозрачного материала, через нее осуществляются измерения углов откоса.

В исходном положении Аппарат по патенту US 3940997 находится в горизонтальном состоянии (при вертикальном положении полки). Материал загружают в ячейку между полкой и верхней крышкой, затем Аппарат вручную переводят в вертикальное положение. При повороте аппарата и переходе полки в горизонтальное положение материал с нее пересыпается на днище камеры. При этом формируются два массива — на полке и на днище, углы наклона которых к горизонту замеряются в качестве статического и динамического углов естественного откоса. Следует отметить, что материал пересыпается на днище естественным путем под действием силы тяжести в свободном падении. При этом на горизонтально расположенном днище камеры, образуется трехгранная призма материала с естественным откосом, направленным в противоположную сторону по отношению к откосу массива материала на полке и с контактом только с одной торцевой стенкой камеры (см. Fig. 5 патента US 3940997). В контексте данной заявки термин «боковая стенка» и «торцевая стенка» применяются условно, только для того, чтобы показать, что эти стенки взаимно перпендикулярны.

В устройстве по прототипу в зоне свободного падения на днище полидисперсного материала неизбежно образуется веер с различной траекторией движения зерен различной крупности, что отрицательно сказывается на однородности массива материала, формирующего естественный откос, и, соответственно, на точности измерений. То есть, в устройстве по прототипу неизбежно сохраняется негативный эффект сегрегации полидисперсного материала по крупности, что не позволяет сформировать плоскую поверхность откоса, и, соответственно, отрицательно влияет точность измерения.

В основу полезной модели поставлена задача — расширение арсенала средств и создание нового устройства для измерения угла естественного откоса сыпучих материалов. Достигаемый технический результат — повышение точности измерения за счет формирования плоской поверхности откоса.

Поставленная задача решается тем, что устройство для измерения угла естественного откоса сыпучих материалов представляет собой открытую сверху камеру, выполненную в форме многогранника, одна из боковых стенок которого выполнена из прозрачного материала. От прототипа отличается тем, что камера имеет форму невыпуклого восьмигранника, одна из торцевых стенок камеры имеет форму ступени с опорной площадкой, расположенной внутри камеры, противолежащая торцевая стенка камеры выполняет функцию подпорной стенки, при этом устройство снабжено поворотным средством с осью, перпендикулярной боковым стенкам камеры.

Предпочтительным является исполнение, при котором камера имеет форму невыпуклого восьмигранника с прямыми углами (геометрически — невыпуклая шестиугольная призма с основаниями в виде невыпуклых прямоугольных шестиугольников, которыми являются боковые стенки камеры).

В контексте данной заявки термин «подпорная стенка» применяется в значении: стенка, предназначенная для поддержания откоса находящегося за ней сыпучего материала [см. по аналогии толкование в он-лайн словаре Геологические термины https://dic.academic.ru/dic.nsf/geolog/6606/%D0%9F%D0%BE%D0%B4%D0%BF%D0%BE%D1%80%D0%BD%D0%B0% D1%8F_%D1%81%D1%82%D0%B5%D0%BD%D0%BA%D0%B0].

Функциональное назначение «подпорная стенка» выполняется при обязательном условии работы заявляемого устройства — достаточной его загрузке материалом, при которой осуществляется опирание материала на указанную торцевую стенку.

В механике сыпучих материалов известно и описано формирование угла естественного откоса сыпучих материалов, массив которых опирается на так называемую подпорную стенку. Состояние такого массива материала может быть формализовано как призма сплошного тела, а угол его естественного откоса, образуемый с горизонтом, не имеет криволинейного участка [см. Г.К. Клейн. Строительная механика сыпучих тел. — М, Стройиздат, 1977, сс. 126, 129]. Указанный эффект положен авторами в основу предлагаемого устройства.

Для того, чтобы лучше продемонстрировать отличительные особенности полезной модели, в качестве примера, не имеющего какого-либо ограничительного характера, ниже описан предпочтительный вариант реализации. Пример реализации иллюстрируется Фигурами чертежей, на которых представлено: Фиг. 1 — камера, вид сверху; Фиг. 2 — камера в вертикальном положении, вид со стороны боковой стенки; Фиг. 3 — Фиг. 4 — этапы поворота загруженной камеры; Фиг. 5 — Фиг. 6 — камера в положении для измерения угла откоса (отличие по сыпучести загруженного материала).

Устройство включает открытую сверху поворотную вокруг горизонтально ориентированной оси 1 прямоугольную в плане камеру, имеющую форму невыпуклого восьмигранника. Камера имеет боковые стенки 2, как минимум, одна из которых прозрачная, днище 3, и две торцевые стенки, одна из которых плоская и является подпорной стенкой 4. Вторая торцевая стенка имеет форму ступени ( — образная форма) с опорной площадкой 5, расположенной внутри камеры. Угол ϕ между плоскостью опорной площадки 5 и плоскостью части 6 этой торцевой стенки, прилегающей к днищу, составляет не менее 90°. На фигурах показан вариант исполнения камеры в виде невыпуклого восьмигранника с прямыми углами, то есть ϕ=90°. Поворотная ось 1 перпендикулярна боковым стенкам 2 камеры и соединена с ними любым известным способом, ее расположение не принципиально. С осью 1 соединено любое приемлемое для этих целей средство, осуществляющее поворот камеры вокруг горизонтальной оси. Это может быть ручной привод или, что предпочтительней, электромеханический (мотор-редуктор). Поворотное средство на фигурах не показано. Заявляемое устройство также снабжено средством измерения угла откоса α. Измерение осуществляется через боковую прозрачную стенку 2, например, лазерным угломером или механическим гониометром (на Фигурах не показано).

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии устройство приводят в наклонное положение в сторону, противоположную подпорной стенке 4, и загружают исследуемый сыпучий материал в пространство над опорной площадкой 5. Количество испытуемого материала предварительно подбирают (расчетным методом или экспериментально) таким, чтобы его поверхностный слой при вертикальном положении камеры проходил по касательной к выступающему внутрь углу ступени, либо располагался незначительно выше него, для исключения влияния давления верхней части материала на образованную в придонной области призму материала. Затем медленно приводят камеру в вертикальное положение, например, с помощью мотор-редуктора. При вертикальном положении камеры испытуемый сыпучий материал образует массив призматической формы, упирающийся в вертикальную подпорную стенку. Криволинейного участка у откоса в зоне контакта с подпорной стеной при этом не образуется. Далее, через прозрачную боковую стенку 2 камеры замеряют образовавшийся угол естественного откоса сыпучего материала с использованием, например, бесконтактного прибора.

В Таблице приведены результаты серий измерений угла естественного откоса различных сыпучих материалов (каменного угля и кварцевого песка) с использованием предлагаемого устройства и устройства по прототипу. Поскольку в устройстве по прототипу формируется угол откоса с криволинейным участком в нижней части откоса, измерение угла естественного откоса осуществлялось по прямолинейному участку откоса. В обоих случаях угол откоса фиксировался с использованием лазерного угломера. Из Таблицы следует, что разброс замеренных величин откоса с применением заявляемого устройства существенно меньше, чем с применением устройства по прототипу, то есть измерение с использованием заявляемого устройства существенно точнее.

Это объясняется следующим. В отличие от прототипа, в котором полидисперсный материал попадает в нижнюю измерительную ячейку путем свободного падения частиц с консольной полки на днище камеры, в заявляемом устройстве, при его повороте вокруг горизонтальной оси, материал перемещался под действием силы тяжести только путем скольжения массива вдоль опорной площадки 5 и нижней части 6 торцевой стенки камеры (см. Фиг. 3 и Фиг. 4). Это исключает свободное падение частиц и их сегрегацию по крупности, негативно влияющую на формирование плоскости откоса. Вторым моментом, влияющим на формирование плоскости откоса, является наличие подпирающей стенки. Обе эти конструктивные особенности заявляемого устройства в равной мере влияют на формирование в придонной части камеры массива материала в форме призмы с упором в противоположные торцевые стенки камеры, то есть получить плоскую поверхность естественного откоса без криволинейного участка. Так же на результат влияет наличие поворотного средства, обеспечивающего плавный поворот камеры вокруг оси и равномерное скольжение материала.

Образовавшийся и замеряемый угол а естественного откоса при такой конструкции камеры зависит только от реологических свойств изучаемого материала, что проиллюстрировано на Фиг. 5 и Фиг. 6.

1.10. Угол естественного откоса

Угол естественного откоса или угол покоя – э то угол между плоскостью основания штабеля и образующей, который зависит от рода и кондиционного состояния груза. Угол естественного откоса – максимальный угол наклона откоса гранулированного материала, не обладающего сцеплением, т. е. свободно текучего материала. Рыхлые и пористые навалочные грузы имеют больший угол покоя, чем твердые кусковые грузы. С увеличением влажности угол покоя растет. При длительном хранении многих навалочных грузов угол покоя за счет уплотнения и слеживаемости возрастает. Различают угол естественного откоса в покое и в движении. В покое угол естественного откоса на 10 – 18° больше, чем в движении (например, на ленте транспортера).

На практике данными о величине угла естественного откоса пользуются при определении площади штабелирования груза, количества груза в штабеле, объема внутритрюмных штивочных работ, при подсчете величин давления груза на ограждающие его стенки, при расчетах остойчивости судов, учитывающих перемещение груза при крене судна, а также при расчетах погрузочно-разгрузочных и транспортирующих устройств.

Справочные данные об углах естественного откоса для одних и тех же насыпных грузов в разных источниках иногда существенно отличаются друг от друга, так как замеры углов производятся различными методами и при разном исходном состоянии исследуемого материала. Например, для пшеницы величина угла естественного откоса, по данным различных авторов, изменяется от 16 до 38°, для углей – от 30 до 45°, для рудных концентратов – от 25 до 50°, для некоторых видов руд – от 30 до 45° и т.д.

Величина угла естественного откоса груза зависит от формы , размера , шероховатости и однородности грузовых частиц, влажности массы груза, способа его отсыпки , исходного состояния и материала опорной поверхности .

Применяются различные методы определения величины угла естественного откоса; к числу наиболее распространенных относятся способы насыпки и обрушения .

Экспериментальное определение сопротивления сдвигу и основных параметров груза производится обычно метода-

ми прямого среза , одноосного и трехосного сжатия .

Испытания свойств груза методами прямого среза применимы как к идеальным, так и к связным сыпучим телам. Метод испытания на одноосное (простое) сжатие – раздавливание применим только для оценки общего сопротивления сдвигу связных сыпучих тел при условном допущении, что во всех точках испытываемого образца сохраняется однородное напряженное состояние. Наиболее надежные результаты испытаний характеристик связного сыпучего тела дает метод трехосного сжатия , позволяющий исследовать прочность образца груза при всестороннем сжатии.

Определение угла естественного откоса мелкозернистых веществ (размеры частиц менее10 мм) производится с помощью « наклонного ящика ». Угол естественного откоса в этом случае– угол, образованный горизонтальной плоскостью и верхней кромкой испытательного ящика в тот момент, когда только начнется массовое осыпание вещества в ящике. Размеры ящика: длина 600 мм, ширина 400 мм, высота 2000 мм. С помощью угломера измеряют угол между верхней кромкой ящика и горизонтальной плоскостью с точностью до0,5 ° . Угол естественного откоса рассчитывают как среднеарифметическое из трех измерений и округляют до0,5 ° .

Судовой метод определения угла естественного откоса вещества используют при отсутствии«наклоняемого ящика». В этом случае угол естественного откоса– это угол между образующей конуса груза и горизонтальной плоскостью. Образец испытуемого вещества высыпают так, чтобы образовался начальный конус. Затем оставшуюся часть очень осторожно высыпают с высоты нескольких миллиметров на вершину конуса так, чтобы форма конуса была симметричной. Угол измеряется в четырех точках на уровне полувысоты конуса, расположенных вокруг конуса с шагом 90 ° . То же повторяется с двумя другими пробами. За величину естественного откоса принимают среднее арифметическое двенадцати измерений, округленное до 0,5 ° .

Практика производства замеров углов естественного откоса в натурных условиях показывает, что их величина несколько изменяется в зависимости от метода отсыпки груза (струей или дождем), массы исследуемого груза, высоты , с которой производится экспериментальная отсыпка.

Для определения угла естественного откоса в условиях порта рекомендована следующая методика. Зерно из бункера объемом 2 м 3 высыпается с высоты2,5 м через отверстие400х400 мм на ровную бетонную или асфальтированную площадку. Под углом естественного откоса понимается среднее арифметическое значение углов наклона к горизонту образующих зернового конуса, измеренных с четырех его сторон. Практическое использование методики показало, что она успешно может быть применена для сухих насыпных грузов со сравнительно однородными частицами ограниченного размера, а для увлажненных и крупнокусковых грузов пользоваться этим методом затруднительно из-за зависания материала. Поэтому для производства отсыпки груза при определении угла естественного откоса более целесообразно использовать ленточный или скребковый транспортер , обеспечивающий сбрасывание груза с высоты 2,5 м.

Угол естественного откоса можно определить и другим способом . Например, зерно насыпается в ящик с размерами 400х400х1000 и отверстием 300×400, расположенным внизу одной из стенок. После открытия задвижки зерно высыпается в отгороженный двумя стеклянными стенками лоток. Угол наклона поверхности зерна к горизонту принимается за угол естественного откоса a .

Для быстрых измерений удобен способ Мооса , при котором зерно насыпают в прямоугольный ящик со стеклянными стенками размерами 100х200х300 мм на 1/3 его высоты. Ящик осторожно поворачивают на90° и измеряют, угол между поверхностью зерна и горизонтальной(после поворота) стенкой. Опыты проводят при всех указанных способах по 3 раза.

В лабораторных условиях для определения углов естественного откоса используют приборы различных систем, общим недостатком которых является возможность производства экспериментов только с грузами, меющими относительно небольшие и однородные грузовые частицы.

Наиболее распространенными методами определения угла естественного откоса в лабораторных условиях являются следующие.

1. В ящик прямоугольной формы размером 10х20х30 мм (или больше) насыпают исследуемый материал так, чтобы свободная его поверхность была горизонтальной, а затем осторожно поворачивают его на угол45 или 90° и после прекращения осыпания груза определяют угол естественного откоса a с помощью транспортира или путем замера высоты h и длины L заложения откоса и вычисления тангенса угла a (tg a = L/h)

2. Диск диаметром 10 см (или больше), имеющий вертикальный тарированный стержень, опускают в стеклянную банку и засыпают исследуемым материалом. Затем диск плавно вынимают. Высота оставшегося на диске конуса материала показывает величину угла естественного откоса, значения которого нанесены на стержне.

3. В воронку с диаметром трубы 5 мм (или больше, в зависимости от гранулометрического состава материала) осторожно засыпают исследуемый материал, и затем воронку медленно поднимают по мере образования конуса груза. Полученный таким образом конус замеряют угломером с четырех сторон и среднее значение принимают за величину угла естественного откоса исследуемого материала.

Вне зависимости от метода определения угла естественного откоса каждый опыт необходимо проводить не менее трех раз для получения наиболее характерных средних значений.

1.11. Объемно-массовые характеристики грузов

К объемно-массовым характеристикам грузов относится масса , линейные (габаритные) размеры , удельные объемы . Все грузы принимают к перевозке по массе или по счету мест .

Штучные грузы принимают счетом мест с указанием их массы. При сдаче груза получателю судно не несет ответ-

ственности за его массу, если число мест соответствует числу, указанному в документах, а тара и упаковка находятся в хорошем состоянии.

Ряд насыпных и навалочных грузов, например все хлебные грузы, принимается и сдается судном с проверкой массы груза. Взвешивание производят на автоматических весах. Сравнительно малоценные навалочные грузы(уголь, руда, соль и т. п.) принимают к перевалке обычно без взвешивания – с указанием массы по заявлению отправителя или с определением массы груза по осадке судна. В любом случае массу насыпных и навалочных грузов проверяют по осадке судна, для чего может привлекаться специальный сюрвейер и если она расходится с массой, заявленной отправителем или установленной путем взвешивания на автоматических весах, вносятся соответственные отметки в грузовые документы.

Груз, правильно сформированный и увязанный в пакеты, принимают по количеству пакетов, без пересчета мест внутри них. Но в случае нарушения увязки его принимают и сдают как обычный тарно-штучный груз – по числу мест.

Контейнеры принимают и сдают по количеству, номерам и наружному осмотру с проверкой целостности пломб. Контейнеры с повреждениями кузова, которые открывают доступ к содержимому, а также с нарушенными или неясными пломбами или без них на судно не принимают.

Таким образом определение массы груза производится для:

© генеральных грузов: 1. Счетом мест и умножением на стандартную или трафаретную массу. Трафаретная масса – определенная взвешиванием в пункте отправления, нанесения на тару (бирку) и указанная в документах. 2. Взвешиванием.

© навалочных грузов: 1. Счетом количества грейферов и умножением на среднюю массу груза в грейфере. 2. Взвешиванием 3. По разности водоизмещения до и после грузовых работ (см. лаб. раб. 3).

Удельный объем места (Uм) – объем который занимает 1 т груза в пространстве (Uм = Vм / Mм).

Удельный складочный объем (Uскл) – средний объем который занимает 1 т груза на складе (Uскл = Vшт / å Mм). Удельный погрузочный объем (U) – средний объем который занимает 1 т в грузовом помещении судна (U = W /

Для практических расчетов Uскл и U применяются соответственно коэффициенты укладки(Кукл) и трюмной укладки (Ктр). Коэффициент укладки можно определить по формуле Кукл = Vшт/ å Vм, для расчетов принимается равным 1,15. Коэффициент трюмной укладки рассчитывается для каждого рода груза и каждого грузового помещения по формуле Ктр =W/ å Vм. Для расчетов были определены средние значения Ктр в зависимости от линейных размеров груза и от расположения грузового помещения, на основании которых были построены графики зависимости(см. лаб. раб. 1). Таким образом, получим: Uскл = К скл × Uм; U = Ктр × Uм.

2. Генеральные грузы

2.1. Ящичные грузы

К ящичным относятся грузы в деревянных и фанерных ящиках и обрешетках, а также в картонных коробках, которые имеют правильную геометрическую форму параллелепипеда (рис. 5, рис. 6).

Ящики деревянные (или дощатые) при их большом разнообразии(по форме, размерам, назначению и пр.) можно разделить на 2 основных типа: плотные и решетчатые . Они наиболее надежно предохраняют содержимое от агрессивного влияния внешней среды. Изготавливаются их древесины различных пород(сосны, ели, липы, лиственницы, осины и др.), размеры и толщина досок зависит от особенностей перевозимых в них продуктов(товаров, изделий).

Плотные ящики часто изнутри выстилают пергаментом или иным подобным материалом, используются различные упаковочные материалы. Такие ящики обычно применяются при перевозке ценных (или бьющихся ) грузов, не требующих интенсивного воздухообмена.

Решетчатые ящики (полуящики) обычно используются при перевозке свежих плодоовощных грузов, требующих интенсивного воздухообмена и хорошей аэрации грузовых мест в процессе перевозки и хранения.

Невысокие ( мелкие ) ящики – ящики из дерева или картона, высотой 15 – 25 см, применяются для укладки в них фруктов или ягод, наиболее чувствительных к механическим повреждениям (сдавливанию и пр.).

Лотки – вид полуящиков небольшой высоты, имеющие специальные, выступающие за верхний габарит, треугольные бруски по углам, на которые они и устанавливаются при штабелировании. Используются при перевозке отдельных