Maszyny do robót ziemnych i transportu - "Analiza granulometryczna"
1. Przebieg ćwiczenia:
Po zejściu do labolatorium zapoznaliśmy się z wyposażeniem stanowiska. Nastepnie z materiału uziarnionego przeznaczonego do analizy granulometryczna pobraliśmy próbkę o masie 1000 g ( 2 razy po 500 g). Materiał ten, jakim był betonic został wcześniej odpowiednio przygotowany, tj. wysuszony do stałej masy. Komplet suchych, czystych sit ustawiliśmy w kolumnę na przesiewaczu w ten sposób, że na górze znajdowało się sito o największym wymiarze oczek a pod nim sita o kolejno mniejszym wymiarze (8; 5; 4; 2; 1,6; 1; 0,63; 0,5; 0,25). Pod sitem dolnym umieściliśmy płaskie, dopasowane naczynie do zbierania najdrobniejszych frakcji przesiewu. Na górne sito wprowadziliśmy wysuszoną i zważoną próbkę, nastepnie przykryliśmy górne sito szczelnym wieczkiem i unieruchomiliśmy wstrząsarkę. Nastepnie nastawiliśmy zadany czas przesiewania (5 minut). Po wyłączeniu wstrząsarki, zawartość kolejnych sit przesypaliśmy do wytarowanego naczynia i wyznaczaliśmy masę ziarn notując je w tabeli. Ze względów czasowych przeprowadziliśmy tylko jedną próbę zamiast zamierzanych trzech.
Schemat przesiewacza laboratoryjnego:
1. Moduł napędu;
2. Obsada sit;
3. Sito;
4.denko;
5.pokrywa;
6.cięgno;
7.zacisk;
8. Złącze śrubowe;
9.nastawnik ampitudy drgań;
10. Włącznik czasowy;
11. Wyłącznik głowny
Frakcja uzyskana podczas zajęć labolatoryjnych:
2. Zestawienie pomiarów i wyników w tabeli:
Lp. | Wymiar oczek sita [mm] |
Klasa ziarnowa [mm] |
Masa klasy mi [g] |
Frakcja fi [%] |
Suma frakcji [%] |
Pozostałość na sicie [%] |
Przesiew [%] |
---|---|---|---|---|---|---|---|
1 | 8 | >8 | 1,66 | 0,166 | 0,166 | 0,166 | 99,834 |
2 | 5 | 5-8 | 12,05 | 1,205 | 1,371 | 1,371 | 98,629 |
3 | 4 | 4-5 | 13,18 | 1,318 | 2,689 | 2,689 | 97,311 |
4 | 2 | 2-4 | 152,83 | 15,283 | 17,972 | 17,972 | 82,028 |
5 | 1,6 | 1,6-2 | 34,88 | 3,488 | 21,46 | 21,46 | 78,54 |
6 | 1 | 1-1,6 | 210,78 | 21,078 | 42,538 | 42,538 | 57,462 |
7 | 0,63 | 0,63-1 | 168,13 | 16,813 | 59,351 | 59,351 | 40,649 |
8 | 0,5 | 0,5-0,63 | 73,40 | 7,34 | 66,691 | 66,691 | 33,309 |
9 | 0,25 | 0,25-0,5 | 188,23 | 18,823 | 85,514 | 85,514 | 14,486 |
10 | - | <0,25 | 143,47 | 14,347 | 99,861 | 99,861 | 0,139 |
- | strata | - | 1,39 | 0,139 | 100 | - | - |
3. Krzywa składu ziarnowego:
4. Histogram rozkładu ziarnowego materiału uziarnionego:
5. Wyznaczenie wymiarów zadanych ziaren d50;d90;d97
Przyjmuję liniowy charakter przebiegu zmiany uziarnienia pomiędzy poszczególnymi punktami.
Wymiar ziarna d90
Sposób postępowania: Rzutuję wymiar 90 z osi pionowej na krzywą i odczytuję do którego przedziału klasy ziarnowej on należy (4-5 klasa). Odczytane punkty: P1(2;95,624) oraz P2(4;97,294).
Zgodnie z założeniem liniowego przebiegu korzystam ze wzoru na funkcję liniową:
$$\left\{ \begin{matrix}
82,028 = 2a + b \\
97,311 = 4a + b \\
\end{matrix} \right.\ $$
-15,283=-2a
a=7,642
b=66,744
y=7,642x+66,744
90=7,642x+66,744
x=3,04
Wymiar ziarna d90 wynosi 3,04 mm
Wymiar ziarna d80
Sposób postępowania: Rzutuję wymiar 80 z osi pionowej na krzywą i odczytuję do którego przedziału klasy ziernowej on należy(1,6-2 klasa). Odczytane punkty: P1(1,6;79,134) oraz P2(2;81,72).
Zgodnie z założeniem liniowego przebiegu korzystam ze wzoru na funkcję liniową:
$$\text{\ \ \ \ \ \ }\left\{ \begin{matrix}
78,54 = 1,6a + b \\
82,028 = 2a + b \\
\end{matrix} \right.\ $$
-3,488=-0,4a
a=8,72
b=64,588
y=8,72x+64,588
80=8,72x+64,588
x=1,77
Wymiar ziarna d80 wynosi 1,77 mm
Wymiar ziarna d50
Sposób postępowania: Rzutuję wymiar 50 z osi pionowej na krzywą i odczytuję do którego przedziału klasy ziernowej on należy(0,63-1 klasa). Odczytane punkty: P1(0,63;40,649) oraz P2(1;57,462).
Zgodnie z założeniem liniowego przebiegu korzystam ze wzoru na funkcję liniową:
$$\left\{ \begin{matrix}
40,649 = 0,63a + b \\
57,462 = 1a + b \\
\end{matrix} \right.\ \backslash n$$
Wymiar ziarna d50 wynosi 0,84 mm
6. Pole powierzchni właściwej proszku:
$$S = \frac{600}{\rho\sum_{i = 1}^{n}{f_{i}*d_{i}}}$$
gdzie:
di − sredni wymiar ziarna klasy [cm]
$$\rho = 1,4\frac{g}{\text{cm}^{3}} - ge\text{sto}sc\ \text{proszku}\ $$
fi − procentowy udzial klasy w zbiorze ziaren (frakcja) [%]
przy czym
$$d_{i} = \frac{d_{\text{dk}} + d_{\text{gk}}}{2}$$
$$d_{1} = 0,8{4\ \ \ \ \ d}_{2} = \frac{5 + 8}{2*10} = 0,65\text{\ \ \ \ \ d}_{3} = \frac{4 + 5}{2*10} = 0,45\text{\ \ \ \ \ d}_{4} = \frac{2 + 4}{2*10} = 0,3$$
$$d_{5} = \frac{1,6 + 2}{2*10} = 0,18\text{\ \ \ \ \ d}_{6} = \frac{1 + 1,6}{2*10} = 0,13\text{\ \ \ \ \ d}_{7} = \frac{0,63 + 1}{2*10} = 0,0815$$
$$d_{8} = \frac{0,5 + 0,63}{2*10} = 0,0565\text{\ \ \ \ \ d}_{9} = \frac{0,25 + 0,5}{2*10} = 0,0375\text{\ \ \ \ \ d}_{10} = \frac{0 + 0,25}{2*10} = 0,0125$$
$$\rho = 1,4\ \lbrack\frac{g}{\text{cm}^{3}}\rbrack$$
$$S = \frac{600}{1,4*(0,166*0,84 + 1,205*0,65 + 1,318*0,45 + 15,283*0,3 + 3,488*0,18 +}$$
$$\frac{600}{21,078*0,13 + 16,813*0,0815 + 7,34*0,0565 + 18,823*0,0375 + 14,437*0,0125}$$
$$= 35,302527\ \frac{\text{cm}^{2}}{g}$$
7. Wnioski:
Po przeprowadzeniu obserwacji i naszkicowaniu wykresów można zauważyć, że największy udział frakcji występuje dla klasy ziarnowej 1-1,6 mm i wynosi on około 21%. Najmniejszy udział frakcji występuje na pierwszym sicie, czyli dla klasy ziarnowej >8, wynoszący mniej niż 1%.
Straty podczas przeprowadzania badań wynoszą około 0,139 %. Straty te mogą wynikać z błędnych odczytów czy niedokładności przy przesypywaniu próbki z sita do naczynia (niecałkowite przesypanie, pozostałość niewielkiej części materiału w sicie czy rozsypanie go).
Przykłady przesiewaczy wibracyjnych:
1. Przesiewacz wibracyjny typu PWE2
Przesiewacze wibracyjne typu PWE przeznaczone są do klasyfikacji kruszywa i innych materiałów sypkich. Stosowane mogą być także w procesie odwadniania. Przesiewacze te wyposażone są w dwa napędy bezwładnościowe mocowane w ścianach rzeszota i połączone sprzęgłem elastycznym z silnikami elektrycznymi. Wirujące przeciwbieżnie masy niewyważone napędów wywołują siły odśrodkowe, znoszące lub sumujące się w określonych położeniach wzbudzając ruch harmoniczny o trajektorii eliptycznej sprężyście podpartego rzeszota.
2. Przesiewacz wibracyjny typu PZ
Przesiewacze wibracyjne typu PZ są przeznaczone do klasyfikacji wstępnej kruszywa i innych materiałów sypkich. Wyposażone są w dwa napędy bezwładnościowe, mocowane w ścianach rzeszota, połączone bezpośrednio z silnikami elektrycznymi. Wirujące przeciwbieżne masy niewyważone napędów wywołują siły odśrodkowe, znoszące lub sumujące się w określonych położeniach wzbudzając ruch harmoniczny o trajektorii liniowej sprężyście podpartego rzeszota. Parametry ruchu oraz rodzaje sił dobierane są w zależności od wymagań procesu. Przesiewacze typu PZ należą do nowej generacji wielkogabarytowych maszyn wibracyjnych o zróżnicowanym pochyleniu pokładu sitowego, w którym wykorzystano zasadę cienkowarstwowego przesiewania materiału przy bardzo dużej prędkości ruchu nadawy na stromym odcinku sita. Pozwala to na znaczne zwiększenie wydajności jednostkowej i skuteczności przesiewania w stosunku do przesiewaczy o klasycznym układzie.