Спосіб і пристрій для визначення кута природного укосу сипучих матеріалів

1. Спосіб визначення кута природного укосу сипучих матеріалів, що включає формування конуса з контрольованого сипучого матеріалу на горизонтальній підставці з циліндричним поглибленням діаметром (d) за рахунок підйому циліндра з засипаним у нього матеріалом і вимірювання кута природного укосу, який відрізняється тим, що висоту сформованого конуса (h) визначають по методу трьох точок, сполучаючи верхню точку конуса з однаковими показаннями двох установле C2 2 (11) 1 3 86891 4 тора і якості пристосувань, якими безпосередньо горизонтальній підставці з циліндричним поглибвимірюється кут укосу конуса сипучого матеріалу. ленням діаметром (d) за рахунок підйому циліндра Відомий пристрій для визначення кута прироз засипаним у нього матеріалом і вимірювання дного укосу (A.c. СРСР № 1506263, кл. G01В5/24, кута природного укосу, що відрізняється тим, що опубл. Бюл. N33, 07.09.89), що складається з говисоту сформованого конуса (h) визначають по ризонтальної плоскої підставки і лійки, укріпленої методу трьох точок, сполучаючи верхню точку кона вертикальному стрижні, отвір якої закрито зануса з однаковими показаннями двох установлеслінкою, причому лійка може переміщатися у верних одна напроти одної лінійок, а сам кут (φ) розтикальному напрямку зі зміною відстані від підстараховують по формулі: вки. φ = arctg 2h/d. Недоліком пристрою можна вважати недостаПоставлена задача вирішується також тим, що тню точність величини кута, що залежить від висозапропоновано пристрій для визначення кута прити, на якій закріплена лійка, кількості порошку в родного укосу сипучих матеріалів, що включає лійці, стану поверхні, на яку висипається порошок, підставку у вигляді диску з горизонтальною базосуб'єктивних факторів, зв'язаних з тим, що лійка і вою площиною, обмеженою по периметру буртиповерхня, на яку висипається порошок, жорстко ком, порожній циліндр без дна, вертикально встазв'язані між собою і при відкриванні заслінки опеновлений на підставці з можливістю його ратор передає коливання руки цій системі, квалівертикального переміщення і відліковий вузол, фікації оператора і пристосувань, що використоякий відрізняється тим, що оснащений двома вервують при вимірюванні. Усі ці фактори не тільки тикальними стійками, з'єднаними поперечиною в знижують точність вимірювання, а і спотворюють їхній верхній частині, а в нижній частині закріплесам одержаний результат. ними на опорному кільці, на поперечині встановНайбільш близьким способом до того, що залений блок; диск має циліндричне поглиблення і являється є спосіб визначення кута природного зовнішній буртик з фаскою з зовнішньої сторони, укосу порошків (Зенков Р.Я. Механика насыпных на якому встановлений рухомий циліндр, у верхній грузов. М.: Машиностроение. 1964. с.21), що полячастині якого розташована перемичка, з'єднана з гає в тому, що сипучий матеріал засипають у поблоком тросиком; на зовнішній поверхні циліндра рожній циліндр, що розташований на горизонтальодна проти одної укріплені підпружинені підшипниній підставці, потім циліндр обережно піднімають, кові пари, що стикаються з вертикальними стійкащоб з нього висипався весь порошок. Після цього ми, а відліковий вузол виконаний у вигляді двох вимірюють кут, який утворився між поверхнею підлінійок, хоча б одна з яких виконана з прозорого ставки і бічною поверхнею конуса з сипучого маматеріалу, розташованих на опорному кільці одна теріалу. проти одної, причому диск, кільце, циліндр і блок Недоліком відомого способу є недостатня точвстановлені соосно. ність вимірювання кута природного укосу сипучих Пристрій, що заявляється, відрізняється від матеріалів, що залежить від суб’єктивних фактопрототипу також тим, що діаметр диска горизонтарів, кваліфікації оператора і якості інструмента, льної підставки відповідає зовнішньому діаметру яким вимірюється безпосередньо кут між поверхциліндра, кут нахилу фасок буртика диска відповінею підставки і бічною поверхнею конуса сипучого дає куту нахилу фаски на внутрішній стінці нижньої матеріалу, що утворився. частини циліндра, а діаметр поглиблення на диску Найбільш близьким до пристрою, що заявлявідповідає внутрішньому діаметру рухомого цилінється, є пристрій для вимірювання кута природнодра. го укосу (A.c. СРСР № 1226000, кл. G01В3/56, Використання заявлених способу і пристрою опубл. Бюл. №15, 23.04.86), що складається з піддля вимірювання кута укосу сипучих матеріалів ставки з базовою площиною, виконаної у вигляді дозволить підвищити точність вимірювання, у педиску, обмеженого по периметру буртиком,пороршу чергу, за рахунок зведення до мінімуму сужнього циліндра без дна, установленого соосно з б'єктивного впливу оператора при проведенні випідставкою, з можливістю переміщення уздовж осі, мірювання. Підняття циліндра виконується за перпендикулярної до базової площини і відліководопомогою пристосувань, що усувають коливання го вузла. циліндра і забезпечують його строго вертикальний Недоліком відомого пристрою є недостатня підйом, крім того порошок висипається на поверхточність вимірювання кута укосу, що залежить від ню диска-підставки який не зв'язаний з опорним суб'єктивних та об'єктивних факторів, кваліфікації кільцем. Точність вимірювання оцінюють по велиоператора, остроти його зору і пристосувань, що чині середньоквадратичного відхилення при дев'явін використовує при вимірюванні, стану поверхні, ти вимірюваннях. на яку потрапляє сипучий матеріал. Спосіб здійснюють таким чином: визначену кіЗадачею винаходу «Спосіб і пристрій для вилькість випробуваного сипучого матеріалу засизначення кута природного укосу сипучих матеріапають у циліндр, що встановлений на диску і за лів» є підвищення точності вимірювання кута придопомогою тросика і блоку піднімають циліндр до родного укосу сипучих матеріалів шляхом повного висипання. Потім вимірюють висоту конузменшення впливу суб'єктивних факторів і механіса порошку за допомогою двох прозорих лінійок, зації процесу вимірювання. укріплених на опорному кільці, використовуючи Поставлена задача вирішується шляхом того, метод трьох точок. Знаючи діаметр поглиблення у що в способі визначення кута природного укосу диску і виміряну висоту конуса сипучого матеріалу сипучих матеріалів, що включає формування кообчислюють кут його природного укосу за формунуса з контрольованого сипучого матеріалу на лою: 5 86891 6 φ = arctg 2h/d, де φ - кут природного укосу ситочкою конуса й обчислювали кут природного укопучого матеріалу у градусах, h - висота сформовасу по формулі φ = arctg 2h/d. Так, для силікобарію ного конуса з сипучого матеріалу від краю буртика фракції 1,0-0,63 при висоті конуса 26 мм, величина до його верхньої точки у мм, d - діаметр циліндрикута склала 46,73 градуси (див. приклад 1 табличного поглиблення у мм. Точність вимірювання ці). Інші приклади вимірювання кутів приведені в оцінюють по величині середньоквадратичного відтаблиці. хилення, коефіцієнту варіації і довірчому інтервалу Для порівняння були проведені вимірюванням розрахованим за результатами дев'яти вимірюкута природного укосу по способу прототипу і з вань. використанням пристрою описаного в прототипі, Приклад. тобто циліндр установлений на горизонтальній Порошок силікобарію, одержаний при подрібпідставці розривної машини піднімали машинним ненні литого матеріалу марки СБ 20, і порошок приводом. Результати проведених вимірювань алюмінію марки ПА2, одержаний розпиленням приведені також у таблиці. водою рідкого металу, були розсіяні на фракції і з Проводили математичну обробку результатів фракцій силікобарію розмірами 1,0-0,63 мм і 0,63вимірювань за відомою методикою (К.Г.Рего. Мет0,4 мм та алюмінію - 0,2-0,16 мм були відібрані по рологічна обробка результатів технічних вимірю9 проб вагою по 100 грамів. Кожну пробу порошку вань. Київ: Техніка, 1987). Зокрема розраховували обережно засипали зверху у металевий циліндр із середнє значення кута природного укосу ( j ), сезовнішнім і внутрішнім діаметрами 56 і 49 мм відредньоквадратичне відхилення S j (СКВ), коефіповідно, висотою - 100 мм. Циліндр був установцієнт варіації (W) і довірчий інтервал (e) при рівні лений на диску-підставці діаметром 56 мм у якому значимості 0,05 по наступних формулах: було виконане поглиблення діаметром 49 мм (див. внутрішній діаметр циліндра), а по зовнішній часn Sj тині виконаний буртик висотою 3 мм із кутом нахи; e = t g * Sj, S j = (n - 1)-1 å (j i - j )2 ; W = j лу 45 градусів. Циліндр піднімали, використовуючи i =1 систему блоків через які проходив тросик прикріпде n - кількість вимірювань, ji - іте значення лений до циліндра. Після того як порошок припирозрахованого кута природного укосу; tg - критерій няв обсипатися вимірювали висоту утвореного Стьюдента. ним конуса (h) по методу трьох точок, сполучаючи Отримані результати зведені в таблицю. однакові показання двох лінійок, перша з яких була виконана з прозорого пластику, з верхньою Матеріал порошку, фракція у мм По запро- силікобапоновано- рій, 1,0му способу 0,63 силікобарій, 1,00,63 j, градуси Средн значен. СКВ 26 24,5 46,73 50,22 1,50 2,99 0,98 24,5 24,5 24,5 24,5 24,5 24,5 24,5 24,5 51,71 50,79 49,83 51,71 49,83 50,79 50,79 49,83 25 24,5 45,60 46,35 0,78 1,69 0,51 26 26 25 27 25 26 26 25 По прототипу d/2,мм 31 30 29 31 29 30 30 29 По запро- силікобапоновано- рій, му способу 0,63+0,4 h, мм Коеф. варі- Довірчий ац.% інтервал 24,5 24,5 24,5 24,5 24,5 24,5 24,5 24,5 46,73 46,73 45,60 47,80 45,60 46,73 46,73 45,60 18 24,5 36,32 42,07 3,39 8,05 2,21 21 21 20 24,5 24,5 24,5 40,62 40,62 39,25 7 86891 8 Продовження таблиці 22 25 22 26 25 По прототипу алюміній, 0,2-0,16 24,5 39,25 24,5 24,5 24,5 24,5 24,5 24,5 24,5 24,5 45,60 45,60 48,84 46,73 46,73 45,60 43,21 46,73 22 24,5 41,94 24,5 24,5 24,5 24,5 24,5 24,5 24,5 24,5 46,73 41,94 45,60 46,73 48,84 49,83 46,73 45,60 16 24,5 33,16 23 23 22 22 25 23 23 25 По запроалюміній, поновано0,2-0,16 му способу 20 26 22 25 26 28 29 26 25 силікобарій, 0,63+0,4 41,94 45,60 41,94 46,73 45,60 25 25 28 26 26 25 23 26 По прототипу 24,5 24,5 24,5 24,5 24,5 24,5 24,5 24,5 24,5 24,5 24,5 24,5 24,5 43,21 43,21 41,94 41,94 45,60 43,21 43,21 45,60 Як відомо точність вимірювання знаходиться у зворотній залежності від величин СКВ, коефіцієнту варіації та довірчого інтервалу вимірюваної величини. Як видно з приведеної таблиці точність вимірювання кута природного укосу порошків по запропонованому способу вище ніж по способу і пристрою прототипу. Розходження в СКВ залежить від форми часток випробуваного порошку, так для порошку, що має осколкову форму часток (силікобарій) відмінність СКВ більше ніж для порошку, що має округлу форму часток (алюміній). Середнє значення кута розраховане по запропонованому способу виходить точніше ніж при вимірюванні по прототипу. Пристрій для визначення кута природного укосу сипучих матеріалів приведено на фігурі. Пристрій складається з горизонтальної підставки, виконаної у вигляді диску певного діаметру (1). На диску встановлений циліндр без дна (2), у який насипають контрольований сипучий матеріал (3). Для того, щоб порошок не просипався на верхній зовнішній частині диска виконаний буртик (4), 45,36 2,74 6,03 1,79 45,99 2,68 5,83 1,75 42,35 3,69 8,71 2,41 кут нахилу якого відповідає куту нахилу внутрішньої стінки нижньої частини циліндра, а діаметр диска дорівнює зовнішньому діаметру циліндра. Диск має поглиблення (5), діаметр якого дорівнює внутрішньому діаметру циліндра. На різних боках зовнішньої стінки циліндра (6) укріплені підпружинені підшипникові пари (7), що стикаються з двома вертикальними стійками (8), укріпленими опорному кільці і з'єднаними поперечиною (9) у верхній їх частині. На поперечині встановлений блок (10), через який проходить тросик (11) прикріплений до перемички (12) укріпленої у верхній частині циліндра. На діаметрально протилежних сторонах опорного кільця укріплені вимірювальні лінійки (13), що найменше одна з яких виконана з прозорого матеріалу. Пристрій працює таким чином. Перед початком роботи циліндр (2) із засипаним у нього порошком (3) встановлений на диску (1). Потім за допомогою тросика (11) і системи блоків (10) (на фігурі зображений лише один блок) циліндр піднімають строго вертикально за рахунок направляю 9 86891 10 чих стійок (8) і пар підшипників (7) до його верхсамого вимірювання досягається за рахунок того, нього крайнього положення, тобто до упору у пощо при вимірюванні використовується метод трьох перечину (9). Частина засипаного в циліндр пороточок, коли верхня точка конуса порошку знахошку (3) при цьому обсипається й утворює конус, диться навпроти однакових значень висоти на що опирається циліндр (1). За допомогою вимірюобох лінійках, хоча б одна з яких для спрощення вальних лінійок (13), хоча б одна з яких виконана з вимірювання виконана з прозорого матеріалу. Випрозорого матеріалу, визначають висоту конуса значення кута здійснюється шляхом розрахунку по сипучого матеріалу. формулі, що теж надійніше, ніж вимірювання його Перевагами винаходу є те, що підвищується вручну. точність вимірювання за рахунок автоматизації Винахід, що заявляється, знайде застосування процесу й усунення впливу суб'єктивного фактора. на підприємствах, наприклад, порошкової металуПідйом циліндра здійснюється за рахунок роботи ргії, де проводять вимірювання різних параметрів і системи блоків і переміщення по направляючих за характеристик використовуваних у виробництві допомогою підпружинених підшипникових пар порошкових матеріалів, у т.ч. і визначення кута строго вертикально й обережно, що значно надійприродного укосу. ніше, ніж ручне керування. Підвищення точності Комп’ютерна верстка В. Мацело Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601