| МИНОБРНАУКИ РОССИИ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Самарский государственный технический университет» (ФГБОУ ВПО «СамГТУ») |
Кафедра «Химия и технология органических соединений азота»
,
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ВВ
К ТРЕНИЮ (КОПЕР К-44-III)
Методические указания к лабораторной работе №3
по дисциплине «Энергонасыщенные материалы»
Самара 2013
УДК 622.235.2
Экспериментальные методы определения чувствительности ВВ к трению (K-44-III). Метод, указ. к лаб. практикуму и самост. работе студентов. / , Пыжов A. M. - Самара: СамГТУ, 2013. - 14 с.
Приведены современные методики оценки чувствительности взрывчатых материалов к трению.
Подробно рассмотрено устройство прибора K-44-III, правила работы и техники безопасности, применяемые при определении чувствительности бризантных ВВ к трению.
Методические указания, предназначены для студентов направлений подготовки бакалавров 280700 «Техносферная безопасность» профиля «Защита в чрезвычайных ситуациях» инженерно-технологического факультета Самарского государственного технического университета.
Стр. 14, табл. 2, ил. 8, библиогр. назв. 5.
Утверждено методическим советом инженерно-технологического факультета, протокол №
Печатается по решению кафедры «Защита в чрезвычайных ситуациях» Самарского государственного технического университета.
СОДЕРЖАНИЕ
1 Цель работы 4
2 Методы оценки чувствительности к трению 4
3. Определение чувствительности ВМ к трению на копре K-44-III 8
4. Меры по технике безопасности и охране труда 13
5. Контрольные вопросы 14
Библиографический список 14
1 ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Целью работы является практическое ознакомление с современными методиками экспериментального определения чувствительности взрывчатых веществ к трению.
Все многообразие индивидуальных взрывчатых веществ (ВВ) и составов представляет собой необычайно широкий ряд энергетических материалов (ЭМ)
Термин «энергетический материал» содержит в себе исключительный смысл: ЭМ обладает запасом потенциальной химической энергии, которая может быть выделена, а затем и реализована только в определенных условиях. Существо этих условий составляет целенаправленное дозированное воздействие на ЭМ, обеспечивающее требуемый режим энерговыделения или режим взрывчатого превращения. Режимы взрывчатого превращения отличаются передачей энергии в направлении распространения и механизмом инициирования химических реакций во фронте процесса. Внешнее воздействие, результатом которого является взрывное превращение, протекающее в той или иной форме, называют начальным, или инициирующим, импульсом. Чем меньше воздействие, необходимое для возбуждения в ВМ взрывного превращения, тем больше его чувствительность. Чувствительность ВМ характеризуют минимальной! величиной начального импульса, который при определенных условиях, требуется для возбуждения в них взрывного превращения.
Па практике ВМ наиболее часто подвергаются тепловым, механическим и ударно-волновым воздействиям. Одной из важнейших характеристик безотказности при боевом применении и безопасности в процессе производства, хранения и практического использования ВМ является их чувствительность к механическим воздействиям - удару, трению и наколу.
Данное методическое руководство знакомит студентов с современной методикой определения чувствительности взрывчатых веществ к трению.
2 МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ К ТРЕНИЮ
Чувствительность к трению определяют применительно к требованиям техники безопасности при производстве и применении ВВ. Методы определения чувствительности к трению в той или иной мере имитируют трение, испытываемое веществом при смешении, патронировании, транспортировании и других технологических операциях.
Чувствительность к трению определяют в основном тремя методами на следующих устройствах:
1. на копре K-44-III;
2. на приборе типа И-б-2;
3. на приборах типа ПТ-7 и ПТ-8.
2.1 Определение чувствительности ВМ к трению при ударном сдвиге
на копре K-44-III
Метод представляет собой маломасштабное испытание на ударное трение, которое применяется для порошкообразных, гранулированных, эластичных, литых, прессованных, пастообразных взрывчатых материалов (ВМ).
Данная методика составлена на основании ГОСТ Р 50835-95.
Методика предназначена для определения относительной чувствительности к трению бризантных взрывчатых веществ при ударном сдвиге на копре К-44-3 и распространяется на твердые взрывчапле материалы (ВМ).
Испытания дают количественные результаты в виде нижних пределов чувствительности и частости взрывов ВМ, которые можно использовать в качестве одного из методов «Рекомендации по перевозке опасных грузов. Руководство по испытаниям и критериям. Изд. 4, ООН, Нью-Йорк - Женева, 2003, (ST/SG/AC. 10/1 1/Rev.4)», испытания серии 3 Ь), для ответа на вопрос, является ли ВМ опасным для перевозки.
Испытания проводят на приборе К-44-3.
Характери сти кам и чу вств ител ы юсти я вл я юте я:
• нижний предел чувствительности к трению, т. е. максимальное
давление прижатия ВМ в МПа, при котором не
i - происходит взрыва навески ВМ массой.
находящейся между стальными роликами ОН) мм
уг - р~1 j ' при ударном сдвиге одного ролика относительно
!*' другого на в 25 испытаниях;
Г "| •" • частость взрывов - количество взрывов в
~! ' процентах из 25 испытаний при заданном давлении
1,111 прижатия.
1 - ролик; 2 - ВМ; 3 - Для обеспечения в испытаниях постоянной
муфта. скорости и величины сдвига верхнего ролика
Рисунок 1-Схема относительно нижнего угол сбрасывания маятника,
испытания на ударное
- v которым ударяют по верхнему ролику,
трение I,..
устанавливается в зависимости от давления прижатия навески ВМ.
Испытания ВМ проводят при температуре 20°С. Схема испытания ВМ приведена на рисунке 1. Метод позволяет определять чувствительность к трению при температуре от -60 до -60°С. Пределы изменения давления на приборе K-44-III от 01.01.01 Мпа.
Результаты испытаний некоторых ВМ приведены в таблице 1.
 |
2.2 Определении чувствительности к трению неударного характера на
приборе типа И-6-2
Методика основана на ОСТ 84-894-74.
Метод предназначен для определения чувствительности к трению порошкообразных, гранулированных, эластичных взрывчатых материалов на приборе И-6-2, смонтированного на базе сверлильного станка 2Н-1 1 8.
Метод основан на истирании испытываемой навески ВМ между стальными плоскостями, одна из которых вращается.
Характеристикой чувствительности к трению является нижний предел, т. е. максимальное давление прижатия, при котором не происходит взрыва навески ВМ массой при ее истирании между стальными поверхностями в течении 3 сек при частоте вращения трущего элемента 500 мин"'.
Максимальное давление прижатия на приборе И-6-2 - 300 Ml la. интервал изменения давления - 10 МПа. Испытания проводят при температуре 20°С. В таблице 2 приведены результаты определения чувствительности некоторых ВВ к трению неударного характера па приборе И-6-2.
Таблица 2. Чувствительность некоторых ВВ к трению неударного характера, определенная на приборе И-6-2.
№
Наименование
п/п
Нижний предел чувствительности. МПа
1. ТЭН 225
2. Гексоген 267
3. Октоген 253
4. Тротил >300
5. Аммонит №6 ЖВ >300
Схема определения чувствительности к трению неударного характера приведена на рисунке 2.
I *Н
\ I 1 -
a^iiii'.;
1 - ролик; 2 - муфта; 3 - ВМ; 4 - поддон. Рисунок 2- Схема
определения чувствительности к трению неударного характера
Характер деформаций, скорость и время трения, достигаемые на приборах типа И-6-2, больше соответствуют производственным процессам смешения, шнекования, прессования и механической обработки. Поэтому оценка относительной чувствительности ВВ к трению, полученная на приборах тина И-6-2 часто не соответствует результатам, полученным на копре K-44-1I1.
Определения чувствительности к трению на приборах ПТ-7 и ПТ-8
Приборы ПТ-7 и ПТ-8 используются для определения опасных условий при воздействии
трением на пиротехнические составы.
Сущность метола но ГОСТ 13803-68 заключается в определении минимальных значений давления Р при различных значениях скорости V и пути S, при которых состав доводится до воспламенения (рисунок 3).
Движение истирающей
поверхности может быть как-прямолинейным (рисунок 4), так и вращательным (рисунок 5).
При вращательном движении за
скорость истирающей поверхности принимается линейная скорость наружного диаметра истирающей поверхности. Испытания проводят при любом сочетании скоростей и величин сдвига истирающей поверхности. Однако в каждом конкретном случае выбирают значения скорости и пути сдвига больше, чем имеющиеся в технологическом процессе, безопасность которого следует определить.
Для определения класса и степени опасности ручных работ является обязательным проведение обязательным проведение испытаний при скорости 4 м/с и пути сдвига 0,003 м.
Для проведения испытаний
исследуемый состав в количестве 50^10 мт
равномерно распределяют между
истирающими поверхностями. Выбранные
значения скорости и пути сдвига истирающей поверхности устанавливают на приборе и производят воздействие трением.
Определяют такое давление, при котором из 10 испытаний получают 7-9 отказов и соответственно 3-1 воспламенение. За воспламенение принимают полное или частичное срабатывание состава со звуковым, световым, дымовым эффектом пли характерным изменением цвета состава.
Результаты испытаний используют для определения безопасности технологических операций с составом, сравнивая полученные опытным путем значения Р, V, S с соответствующими величинами Р] V| Si, имеющими место в операции.
Операция будет безопасной, если Р/Р, >1; V/V|>1 и S S; •!. Опасность ручных операций с составом определяется классом и степенью опасности, определяемых по давлению Р на истирающую поверхность при V=4 м/с
и S =0,003 м по таблицам ГОСТ 13803-68.
3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ВВ К ТРЕНИЮ НА
КОПРЕ К-44-Ш
В условиях производства и применения ВВ чаще всею могут подвергаться скользящему удару. При скользящем ударе, трение.
испытываемое частицами веществ, вызывается принудительно, и взрыв может возникнуть и при малой текучести ВВ.
Трение, как вид внешнего воздействия, в целом ряде технологических процессов, в частности, при снаряжении боеприпасов методами прессования, шнекования способно вызвать взрыв ВВ. Поэтому испытание ВВ на чувствительность к трению является обязательным видом испытаний ВВ.
3.1 Порядок допуска к работе по определению чувствительности взрывчатых веществ к трению на копре K-44-III
К работе по определению чувствительности взрывчатых веществ к трению на копре К-44-Ш допускаются сотрудники кафедры и студенты инженерно - технологического факультета, прошедшие инструктаж по инструкции по технике безопасности с записью в журнале инструктажа. Студенты, выполняющую данную работу, кроме того, должны сдать коллоквиум по разделу «Чувствительность ВВ».
3.2 Описание рабочего места по определению чувствительности
ВМ к трению
Рабочее место включает копер K-44-I1I, установленный на фундаменте, и стол, на котором находятся помещенные на противень роликовые приборчики, склянка с ацетоном для протирки приборчиков, кристаллизатор для помещения отработанного вещества b. mccic с ватой и выталкиватель роликов.
3.1 Устройство K-44-III
Копер К-44-Ш служит для определения чувствительности к трению при ударном сдвиге всех взрывчатых веществ в соответствии с ГОСТ Р 50835-95.
Прибор К-44-3 представляет собой установку |
маятпикодержателем и еъемоподающего узла. |
Прибор К-44-Ш разработан коллективом сотрудников Куйбышевского индустриального института под руководством . Внешний вид копра приведен на рисунке 6. Устройство прибора показано на рисунке 7.
3.1.1 Подготовка прибора K-44-III
Прибор К-44-3 проверяют перед испытанием каждой пробы БВВ на:
а) надежность крепления
маятникодержателя, рычагов и груза
маятника, направляющей шпильки-
ударника;
б) значение зазора между головкой и
направляющей шпильки-
ударника, которое должно быть (1,5 ± 0,1 )
м м;
в) нанесение смазки в отверстие
направляющей шпильки - ударника;
г) центричность удара груза маятника
по шпильке-ударнику и
шпильки-ударника по верхнему ролику
роликового прибора;
д) исправность манометра и
гидравлического пресса;
е) отсутствие смазки на внутренних стенках камеры, в которую помещают роликовый прибор. Смазку удаляют бензином или керосином, а БВВ — соответствующим растворителем.
3.1.2 Подготовка приборов
роли ковых
.унок 7 - Схема прибора К-44-3 |
Для испытаний используют роликовые приборы, внешний вид которых приведен на
рисунке 8. Роликовый прибор, предназначенный для испытания, должен иметь разность между значениями диаметров канала муфты п ролика 0,02 — 0,05 мм.
Поверхность роликового прибора перед каждым испытанием для обезжиривания промывают бензином или керосином, за! ем ацетоном и тщательно протирают сначала
!-ролик; 2-навеска ВМ;
3-муфта Рисунок 8- Роликовый
прибор
хлопчатооумажнон тканью смоченной этиловым спиртом, 10
или марлей, а затем сухой
. .-::,ю или марлей.
Роликовые приборы допускается использовать повторно. При лом ■•• - к-рхность их полностью освобождают от БВВ (растворяя в * «чнетствующем растворителе), следов ожога или нагара, обезжиривают в. .'тветствии с вышеизложенными требованиями. После этого роликовые.. .?боры должны полностью соответствовать требованиям ГОСТ Р 50835-95. Каждая партия роликовых приборов должна пройти контрольные т, дытания. Контрольным испытаниям подвергают также партии роликовых г-т-жюров после 10-кратного их применения.
3.2 Порядок проведения работы
Перед началом работы преподавателем выдается задание, в котором ■» и (ывается давление нормального прижатия. Для заданного удельного л. пления по номограмме определяется манометрическое давление и угол »/рлсывания груза.
Перед началом работы необходимо убедиться в легкости хода г •. нжера пресса, подавателя роликового приборчика, рукоятки съемца и? .inкивателя приборчиков;
проверяется также легкость хода маятника, нулевая установка *,'-'..човика и установка маятника с грузом на держателе.
В случае, какой - нибудь неисправности в приборе (до или во время р.-1г'>огы) немедленно поставить в известность преподавателя или лаборанта, рс принимая никаких мер самостоятельно.
Сборки, предназначенные для испытания, должны быть правильно *.*'>раны: ролики в муфту должны входить плотно, но без усилия. Муфты и р лжи, имеющие выбоины, в работе использовать запрещается. Поверхность р ' и ков и муфт должны быть перед испытанием тщательно протерта ватой с I.,.-юном.
После осмотра сборки комплектуются в количестве 25 штук и : лнавливаются на противень.
После проверки и подготовки рабочего места студент получает у *д» гранта ВВ.
Для испытания на копре K-44-III применяются ТЭН или гексоген. ВВ дается в коробочке из кальки в количестве не более 2 г.
В роликовые приборчики помещается навеска вещества в количестве У I г. Для этого из коробочки бризантное вещество переносится совочком ш-. кальки в мерку, сделанную из латунного колпачка, а затем избыток В В Ручается до уровня бортиков мерки тем же совочком. Навеска БВВ •ы-.ыпается на поверхность нижнего ролика, установленного в муфте, ш\ем и.:.ш.-|яется верхний ролик, который проворачивается без надавливания на! Ж в ту и другую сторону для равномерного распределения ВВ на в»'чк-р\ности ролика. Аналогично снаряжаются все остальные 24 приборчика.
Перед испытанием производят установку маятника на угол, найденный к номограмме в соответствии с заданным давлением нормального прижатия.
11
Установив маятник на заданный угол, рукоятку съемца поворачивают 1 :мно до отказа (от себя), шпильку ударник отводят из полости корпуса узла.""'ора.
Снаряженный роликовый приборчик ставится на полочку. -.плательного узла и проталкивается через специальное окно в корпус «*., .ы кггельного узла прибора на корпус подавателя. Включается вытяжная л. гтяция.
Работая попеременно рукоятками масляного пресса, осуществляют ;ьем плунжера пресса до упора рабочего ролика в верхнюю траверзу ■ г*-"сса и создают заданное давление прижатия навески ВВ, которое С;.'..еируется по манометру.
Не сбрасывая давления масла под плунжером пресса, поворотом •. > я i к л i съемца влево до отказа производят опускание муфты роликового ;-.'Г>орчика.
В случае высокого давления рукоятка съемца может не поворачиваться, . лл после запрессовки необходимо снизить давление до 3000 - 4000 кг/см", . .-к-рнуть рукоятку и вновь запрессовать навеску до заданного давления.
После этого шпилька - ударник подводится концом к боковой :к'[\\ности верхнего рабочего ролика, и нажимают на рукоятку шептало, • - Рождая тем самым маятник с грузом. В момент смещения верхнего « :мка на величину 1,5 .0,1 мм фиксируется характер разложения ВВ. 1 .-.повременно возвращают маятник с грузом в первоначальное положение.
При производстве испытаний за критерий разложения принимают и южение ВВ, сопровождающееся:
• звуковыми эффектом; выделением дыма;
• следами разложения на рабочей поверхности ролика в виде t 'пченности пламенем.
Для наблюдения появления дыма в пламени необходимо в момент «.-.дсния ролика смотреть в окно, через которое проталкивается приборчик -. -.одаватель. Поле зрения, с целью визуального наблюдения за выделением ;~чл или образованием пламени, должно быть под углом в траектории -.»->' *ения груза в 35 - 40°.
Испытания обязательно проводить в защитных очках.
Снятием давления в прессе с помощью штурвала игольчатого клапана, , и., .-.пложенного с левой стороны нижнего цилиндра корпуса пресса, < ■•, кают плунжер пресса.
Вместе с ним в исходное положение возвращается под давлением •••.••пенного веса корпус подавателя и установленный на нем роликовый -;>■ ^рчик. Роликовый приборчик нажатием на выталкиватель извлекается из « », .;»са узла прибора, на его место устанавливается очередной приборчик п #* ^тлния повторяются до израсходования всех навесок данной серии.
После отказа или неполного взрыва при испытании ВВ из роликового •г* ^рчика переносится в специально отведенную коробочку из кальки, а
сам роликовый приборчик протирается от пыли ВВ ватой, смоченной в ацетоне или спирте.
В случае заедания роликов направляющей муфты операцию выталкивания роликов из муфты производить только на винтовом прессе, предназначенном для этой цели. После очистки от пыли ВВ роликовый приборчик используется для следующего испытания.
Расчет частоты взрывов производят по формуле:
Y — а*Ш
л
где: X - процент взрывов на 25 испытаний;
а - количество взрывов из 25 параллельных испытаний. В случае попадания на стол или пол ВВ немедленно удаляется ватой, смоченной водой.
После выполнения работы роликовые приборчики, противень, подаватель, внутренняя часть корпуса узла протираются от пыли ВВ ватой, смоченной в ацетоне, протираются насухо, а коробочка с ВВ отдается лаборанту.
4 МЕРЫ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ И ОХРАНЕ ТРУДА
4.1 В случае какой - нибудь неисправности в приборе запрещается принимать какие - либо меры самостоятельно, о чем сообщается преподавателю.
4.2 Муфты и ролики, имеющие выбоины в работе использовать запрещается. Поверхность роликов и муфт перед испытанием должна быть тщательно протерта ватой с ацетоном.
4.3 После помещения роликового приборчика с ВВ на подаватель в корпусе узла прибора запрещается менять угол сбрасывания маятника. Шпилька - ударник вставляется в направляющую колодку только непосредственно перед сбрасыванием маятника с грузом.
4.4 Категорически запрещается брать ВВ из коробки непосредственно меркой, применять совочки, сделанные из другого материала.
4.5 Количество ВВ в одной пробе не должно превышать 0,02 г. Категорически запрещается вводить в сборку более одной мерки ВВ.
4.6 Запрещается надавливать на верхний ролик после введения ВВ в сборку
4.7 Испытания проводить только в защитных очках и при работающей вентиляции.
4.8 При заедании роликов в направляющей муфте операцию выталкивания проводить исключительно на винтовом прессе, предназначенном для этой цели, Во время выталкивания - запрещал.'ю! заглядывать за щиток пресса. Запрещается производить выталкивание роликов путем удара посторонними предметами.
4.9 Просыпанное ВВ немедленно убирается ватой, смоченной водой.
5 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
5.1 Что такое чувствительность к трению?
5.2 Какие существуют методы оценки чувствительности к трению?
5.3 Какие приборы применяются при определении чувствительности В В к трению?
5.4 Как устроен копер K-44-1II?
5.5 В каких единицах выражается чувствительность к трению, определенная на копре?
5.6 Методика работы на копре K-44-III.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1 ГОСТ Р 50835-95. Вещества взрывчатые бризантные. Методы определения характеристик чувствительности к трению при ударном сдвиге. Дата введения 01.01.97
2 , Соловьев B. C. Основы теории чувствительности энергетических материалов. М.: ЦНИИТИ,1985.
3 , Беляев взрывчатых веществ. - М, Оборонгиз, 1960,-595с
4 Физика взрыва / Под ред. .- Изд. 3-е, переработанное, - В 2Т, ТЕ - М.: Физматлит, 2002.-832 с; Т.2 - 656 с.
5 Энергетические конденсированные системы. Краткий энциклопедический словарь /под редакцией акад. /.- М.: Янус-к, 2000.-596с
