Современные тенденции развития науки и производства....

23-24 октября г. Том 3

3 | С т р а н и ц а

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ

НАУКИ И ПРОИЗВОДСТВА

Сборник материалов

Международной научно – практической конференции

23-24 октября 2014 г.

В 4-х томах

ТОМ III

г. Кемерово

.

УДК 62+004+343

ISВN 978-5-89070-1054-9

Организационный комитет:

Председатель организационного комитета

Пимонов Александр Григорьевич – д.т.н., профессор, директор Международного

научно-образовательного центра КузГТУ - Arena Multimedia.

Члены организационного комитета

1. Ермолаева Евгения Олеговна – д.т.н., доцент кафедры «Товароведение и

управление качеством» Кемеровского технологического института пищевой промыш-

ленности;

2. Соколов Игорь Александрович – к.т.н., доцент, зав. каф. «Прикладные ин-

формационные системы» Кузбасского государственного технического университета;

3. Сарапулова Татьяна Викторовна – к.н.т., доцент кафедры «Прикладные ин-

формационные системы» Кузбасского государственного технического университета;

4. Россиева Дарья Владимировна – генеральный директор ООО «Западно-

Сибирский научный центр»

Современные тенденции развития науки и производства: сборник материа-

лов Международной научно-практической конференции (23-24 октября 2014 года) - в

4-х томах, Том 3, - Кемерово: ООО «ЗапСибНЦ», 2014 - 164 с.

Сборник материалов конференции содержит научные статьи отечественных и

зарубежных авторов рассматриваемых современные вопросы науки и практики.

Предназначен для научно-технических работников, специалистов в области ин-

формационных технологий, управления, машиностроения и материаловедения, горного

дела, экономики, юриспруденции, преподавателей, студентов и аспирантов высших и

средних специальных учебных заведений.

Ответственность за аутентичность и точность цитат, названий и иных сведений,

а также за соблюдение законов об интеллектуальной собственности несут авторы пуб-

ликуемых статей. Материалы публикуются в авторской редакции.

ISВN 978-5-89070-1054-9

© ООО «Западно-Сибирский научный центр»

© ФГБОУ ВПО «Кузбасский государственный

технический университет им. Т.Ф. Горбачева»

© Авторы опубликованных статей

23-24 октября г. Том 3


ОГЛАВЛЕНИЕ

Секция 1. Технические науки

1 АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ ПОИСКОВЫЕ СИСТЕМЫ 8

Агеева С.П.

2 ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ И ВЛАЖНОСТИ ОКРУЖАЮЩЕЙ

СРЕДЫ НА РАБОТОСПОСОБНОСТЬ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ

ПРИБОРОВ В УСЛОВИЯХ ВОЗДЕЙСТВИЯ

ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИХ РАЗРЯДОВ

10

Альхимович А.И.

3 ИССЛЕДОВАНИЯ СТОЙКОСТИ РАБОЧЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ШЛИ-

ФОВАЛЬНОГО КРУГА И ПРАВЯЩЕГО АЛМАЗНОГО ИНСТРУ-

МЕНТА

13

Бабенко М.Г.

4 ПОЛУЧЕНИЕ ВЫСОКОДИСПЕРСНЫХ КОЛЛОИДОВ ФЕРРОМАГ-

НЕТИКОВ НА ОСНОВЕ ОЛЕИНОВОЙ КИСЛОТЫ

15

Баглаева М. С.

5 ПЕРСПЕКТИВЫ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ ХЛЕБОБУЛОЧНЫХ

ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПШЕНИЧНО-РЖАНОГО ТЕСТА ПРИ ВНЕСЕНИИ

ПРОДУКТА ПЕРЕРАБОТКИ ИЗ СЕМЯН РАСТОРОПШИ ПЯТНИ-

СТОЙ

17

Белокурова Е.В.

6 НОВЫЕ КОНКУРЕНТНЫЕ ПРЕИМУЩЕСТВА ТОНКОПЛЕНОЧ-

НЫХ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ НА ГИБКИХ

НОСИТЕЛЯХ

20

Василевич В.П

7 ПРИМЕНЕНИЕ ЭНДОСКОПИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ПРИ ОЦЕНКЕ

ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА МАНИФОЛЬДА ВЫСОКОГО ДАВЛЕ-

НИЯ АВТОСПЕЦТЕХНИКИ

23

Войтекунас В.С.

8 ОБЗОР РАЗВИТИЯ СРЕДСТВ ЭНДОСКОПИЧЕСКОГО МЕТОДА

КОНТРОЛЯ, ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

24

Войтекунас В.С.

9 ВЛИЯНИЕ ДИСПЕРСНЫХ НАПОЛНИТЕЛЕЙ НА ДИФФУЗИОН-

НУЮ ПОДВИЖНОСТЬ ПРОМЫШЛЕННОГО АНТИОКСИДАНТА

ИРГАНОКСА 1010

28

Воробьева Е.В.

10 ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОВЕРКИ МЕХАНИЧЕ-

СКОЙ ПРЕОБРАЗУЮЩЕЙ СИСТЕМЫ ВОЛОКОННО-

ОПТИЧЕСКОГО ДАТЧИКА ДАВЛЕНИЯ

31

Голев Д.М.

11 ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА ПЛАСТИФИКАЦИОННОГО ВЫТЯГИВА-

НИЯ ПОЛИАКРИЛОНИТРИЛЬНЫХ ВОЛОКОН

35

Городнякова И.С.

12 МЕТОДИКА ОЦЕНКИ РИСКА ОТКАЗА МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИИ

МОСТОВОГО КРАНА НА ЭТАПЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

37

Горынин А.Д

13 ФОРМИРОВАНИЕ И АНАЛИЗ ФАЗОВОГО СОСТАВА МИШЕНЕЙ

ПИРОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

40

Гришкевич В.В.

14 ВЫБОР ПОРОШКООБРАЗНЫХ АБРАЗИВНЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ 42

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ НАУКИ И ПРОИЗВОДСТВА .


ШЛИФОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ КАМНЯ

Деркачев И.С.

15 РАЗРАБОТКА БАТОНЧИКОВ ПОВЫШЕННОЙ ПИЩЕВОЙ ЦЕННО-

СТИ

48

Журавлев А.А.

16 НЕФТЯНОЙ ПОПУТНЫЙ ГАЗ, КАК ИСХОДНОЕ СЫРЬЕ ДЛЯ

ПОЛУЧЕНИЯ ПИРОЛИТИЧЕСКОГО УГЛЕРОДА

51

Забродина М. В.

17 СРАВНЕНИЕ ОЦЕНОЧНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ВО ВРЕМЕННОЙ

ОБЛАСТИ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ИМПУЛЬСНОЙ ВОЛНЫ НА АНИ-

ЗОТРОПНУЮ НЕОДНОРОДНОСТЬ ПЛАЗМАПОДОБНОГО ТИПА

54

Заяц Е.Ю.

18 ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ ЛИНЕЙНО ЧА-

СТОТНО МОДУЛИРОВАННЫХ (ЛЧМ) РАДИОИМПУЛЬСОВ

56

Карпович П.И.

19 ПРИМЕНЕНИЕ ВЫСОКОДИСПЕРСНЫХ КОЛЛОИДОВ ФЕРРО-

МАГНЕТИКОВ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДЕЙ-

СТВИЯ СОРБЕНТОВ ЖИДКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ

59

Квашевая Е.А.

20 ФОРМИРОВАНИЕ ЗАЩИТНЫХ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ

ДЛЯ ГИБКИХ ДИСПЛЕЕВ

62

Ковалева А.П.

21 РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРОДИАЛИЗНОЙ УСТАНОВКИ ОЧИСТКИ

СТОЧНЫХ ВОД ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ ДЛЯ ОБЕС-

ПЕЧЕНИЯ ОБОРОТНОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ

64

Ковригина Т.В.

22 СОЗДАНИЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРА-

БОТКИ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ

68

Козлова И.В.

23 ВЛИЯНИЕ НЕТРАДИЦИОННОГО РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ НА

ПИЩЕВУЮ, ЭНЕРГЕТИЧЕСКУЮ И БИОЛОГИЧЕСКУЮ ЦЕН-

НОСТЬ РЖАНО-ПШЕНИЧНОГО ХЛЕБА

71

Коломникова Я.П.

24 ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОПТИМИЗАЦИИ СООТНОШЕНИЯ РАДИУСОВ

КРИВИЗНЫ ДОРОЖЕК КАЧЕНИЯ ШАРИКОПОДШИПНИКА НА

НАРУЖНОМ И ВНУТРЕННЕМ КОЛЬЦАХ

74

Королев Р.Д.

25 ИССЛЕДОВАНИЕ АДГЕЗИОННОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СТРО-

ГАНОГО ШПОНА ТРОПИЧЕСКИХ ПОРОД С ПОЛИВИНИЛАЦЕ-

ТАТНЫМИ КЛЕЯМИ

78

Криворотова А.И.

26 АНАЛИЗ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ

ПРЕЦИЗИОННЫХ ДЕТАЛЕЙ «ТЕЛО ВРАЩЕНИЯ»

81

Кудашева И.О.

27 ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ С ЧАСТОТНЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ

В КРАНОВЫХ МЕХАНИЗМАХ

84

Лапин Ф.Г.

28 ОБОГАЩЕНИЕ СБИВНЫХ КОНДИТЕРСКИХ ИЗДЕЛИЙ ПОЛУ-

ФАБРИКАТАМИ ИЗ ТОПИНАМБУРА

87

Лобосова Л.А.

23-24 октября 2014г. Том 3


29 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОТХОДОВ МОЛОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА В

МЕХОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

90

Махмудов Л.Э.

30 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОТХОДА ПРОИЗВОДСТВА ПИВА В МЕХОВОЙ

ПРОМЫШЛЕННОСТИ

92

Махмудов Л.Э.

31 ПОСТРОЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ СТРУКТУРЫ ТЕХ-

НОЛОГИЧЕСКОЙ ОПЕРАЦИИ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

ДЕТАЛЕЙ МАШИН

94

Мирошкин А.Г.

32 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕЖОПЕРАЦИОННОГО УРОВНЯ КАЧЕСТВА

ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫХ ЭТАПОВ ТЕХНО-

ЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ПРЕ-

ЦИЗИОННЫХ ДЕТАЛЕЙ

97

Мирошкин А.Г.

33 ПОВЫШЕНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ЗАДВИЖЕК КОММУ-

НАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДНЫХ СЕТЕЙ ПУТЕМ СОВЕРШЕН-

СТВОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИХ СБОРКИ

100

Мукатова Г.Х.

34 КРИТИЧЕСКАЯ СИЛА УДАРА УПОРНЫХ ПОДШИПНИКОВ ПО-

СЛЕ СТАБИЛИЗИРУЮЩЕЙ ШАРИКОВОЙ РАСКАТКИ

106

Нейгебауэр К.С.

35 ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ НА ИЗМЕ-

НЕНИЕ ДОМЕННОЙ СТРУКТУРЫ В НЕКОТОРЫХ РЕДКОЗЕ-

МЕЛЬНЫХ ФЕРРИТАХ-ГРАНАТАХ

107

Ниязов Л.Н

36 ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ТОПЛИВНЫХ ГРАНУЛ НА ОСНОВЕ

ИЗБЫТОЧНОГО АКТИВНОГО ИЛА

110

Пестерникова Ю.А.

37 СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТОДОВ ХРАНЕНИЯ

ЯБЛОК

112

Печуляк А.С.

38 ВЫЧИСЛЕНИЕ ПЛОЩАДИ АДМИНИСТРАТИВНО-

ТЕРРИТОРИАЛЬНОЙ ЕДИНИЦЫ НА ПРИМЕРЕ ЧАСТИ ЗЕМЕЛЬ

РЕСПУБЛИКАНСКОГО УНИТАРНОГО ПРЕДПРИЯТИЯ «УЧХОЗ

БГСХА»

114

Писецкая О.Н.

39 ВЛИЯНИЕ ЖМЫХА АМАРАНТА НА КАЧЕСТВО САХАРНОГО ПЕ-

ЧЕНЬЯ

117

Плотникова И.В.

40 ИССЛЕДОВАНИЕ АРОМАТОБРАЗУЮЩИХ ВЕЩЕСТВ В ЗЕРНО-

ВОМ ХЛЕБЕ

120

Пономарева Е. И.

41 МОДЕЛИРОВАНИЕ ГИДРОПРИВОДОВ ПРИВОДОВ ИСПОЛНИ-

ТЕЛЬНЫХ МЕХАНИЗМОВ ПОДЪЁМНО-ТРАНСПОРТНЫХ МА-

ШИН

123

Реков П.К.

42 ПРИМЕНЕНИЕ БИОГЕННОГО РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ В

ТЕХНОЛОГИИ БУЛОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ

126

Солохин С.А.



43 МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ВЕТРОВЫХ НАГРУЖЕНИЙ

НА КРАНОВЫЕ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИИ

128

Сорокин П.А.

44 ФУНКЦИИ ГРИНА В КИРАЛЬНОЙ СРЕДЕ 132

Толепбергенкызы А.

45 О СТОКОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИКАХ ПОЛЕВОГО ТРАНЗИСТОРА

В КАЧЕСТВЕ ОГРАНИЧИТЕЛЯ ТОКА И ПРИЕМНИКА ОПТИЧЕ-

СКОГО СИГНАЛА

135

Тураев А.А.

46

ФОРМИРОВАНИЕ ЗАЩИТНЫХ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ

ДЛЯ ГИБКИХ ДИСПЛЕЕВ 137

Телеш Е.В.

47

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТРУДОВЫХ

РЕСУРСОВ ПРЕДПРИЯТИЙ БЕЛОРУССКОЙ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ 140

Фроленкова Е.О.

48 ВИЗУАЛИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ РАЗРУШЕНИЯ СРЕДСТВАМИ 3DS

MAX

142

Устинова Л. В

49 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ЖИДКОСТИ НА

АКТИВНОСТЬ КАВИТАЦИИ

145

Шаплыко В.В.

50 ФОРМИРОВАНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ КОМПОНОВОЧНО-

ПЛАНИРОВОЧНЫХ РЕШЕНИЙ ТРАНСПОРТНО-СКЛАДСКИХ

СИСТЕМ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

148

Шафорост А.Н.

51 ИССЛЕДОВАНИЕ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ БАРЬЕРНОГО СЛОЯ В

ДИОДАХ ШОТТКИ

151

Шелягович А.С.

52 ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕРМОХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ВОЛОКНО-

ОБРАЗУЮЩИХ СОПОЛИМЕРОВ АКРИЛОНИТРИЛА, СОДЕРЖА-

ЩИХ 2-АКРИЛАМИД-2 МЕТИЛПРОПАНСУЛЬФОКИСЛОТУ

154

Щербина Л.А

Секция 2. Информационные технологии

1 ПРИМЕНЕНИЕ НЕЙРОННЫХ СЕТЕЙ В МЕДИЦИНЕ

159 Гарченко Е.В.

Секция 3. Юриспруденция

1

ОСОБЕННОСТИ ЖЕНСКОЙ ПРЕСТУПНОСТИ В РЕСПУБЛИКЕ

БЕЛАРУСЬ 161

Гребенщикова И.Ф.



АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ ПОИСКОВЫЕ СИСТЕМЫ

Агеева С.П. – магистрант

ФГБОУ ВПО ВГУ, Россия, г. Вологда

[email protected]

Аннотация

В статье рассматриваются основные автоматизированные поисковые системы,

их место в современном мире

Ключевые слова

Автоматизированная поисковая система, виды поисковых систем, примеры ав-

томатизированных систем

С каждым годом увеличивается количество информации, хранящейся в элек-

тронном виде. Вводится электронный документооборот в организациях и на предприя-

тиях, студенты в учебных заведениях сдают курсовые и дипломные работы в электрон-

ном виде. В связи с этим появляется необходимость в использовании удобных автома-

тизированных поисковых систем.

Автоматизированная поисковая система – система, состоящая из персонала и

комплекса средств автоматизации его деятельности, реализующая информационную

технологию выполнения установленных функций[1].

Основная цель любой поисковой системы – поиск информации, удовлетворяю-

щей запросу пользователя. Необходимо в результате поиска ничего не потерять, то есть

найти все документы, относящиеся к запросу, и не найти ничего лишнего.

Выделяют несколько видов поисковых систем:

Классификационные. Здесь используется иерархическая организация инфор-

мации – «классификатор». Ее разделы называются «рубриками». Поиск документа ве-

дется в нужной рубрике, по специальному индексу, который присваивается документу

в соответствии с используемой рубрикой. Примеры такой системы: библиотечный ка-

талог, сайт частных объявлений[2].

Предметные. С точки зрения пользователя данная система устроена наиболее

просто: для поиска предмета используется название раздела, к которому он относится

(например, для поиска книги «Мертвые души» надо ввести название «русская класси-

ка»). С названием раздела связаны списки соответствующих ресурсов Интернет. Это

было бы удобно, если бы перечень разделов был невелик.

Словарные. Основная идея – создание словаря из слов, встречающихся в до-

кументах, в котором для каждого слова будет храниться список документов, откуда

взято слово[3].

Один из самых известных алгоритмов работы словарных поисковых систем –

это алгоритм работы с использованием ключевых слов. Система сопоставляет слова из

запроса со словами документа, и по весу слов, по тому, как часто они встречаются, в

каком месте определяется релевантность документа. Исторически сложилось так, что

почти все поисковые системы используют этот алгоритм[4].

Другой не менее известный алгоритм работы поисковых систем основывается на

использовании дескрипторного информационного языка. Этот язык, как и другие язы-

ки, состоит из алфавита, слов, связей между словами[3]. Запрос пользователя перево-

дится на дескрипторный язык и обрабатывается системой уже в этой форме. Естествен-

но, данный подход более затратен по вычислительным ресурсам, но и потенциально

более продуктивен: он позволяет работать непосредственно с пертинентностью доку-



ментов – соответствие полученной информации информационной потребности пользо-

вателя – отказываясь от критерия релевантности.

Когда слышишь термин «автоматизированная поисковая система», сразу вспо-

минаются такие поисковые системы как Google или Яндекс. Данные системы суще-

ствуют уже не один год, у них есть огромные базы данных различного контента, а их

поисковые алгоритмы разрабатываются группами профессиональных программистов,

которые пытаются сделать так, чтобы система составляла поисковую выдачу как мож-

но более корректно и близко к запросу пользователя. Естественно, что алгоритм работы

системы и сам поисковый алгоритм тщательно скрываются.

Также нельзя обойти вниманием и такие системы, которые удобно использовать

для поиска, как гипертекстовые системы. Гипертекстовая система – это система элек-

тронных закладок и сносок. Системы довольно успешно можно использовать для усо-

вершенствования учебного процесса. С помощью гипертекстовых систем учебный ма-

териал в дистанционном комплексе может быть поднесен студенту в том виде, в каком

этого хочет преподаватель. Студент без особых затрат времени на поиск найдет нуж-

ную лекцию по требуемому курсу. Также возможно представление лекций не только в

виде текстового файла, но и в виде обучающего видео или звукозаписи. Комплекс, в

котором собрана необходимая информация, поможет студенту получить требуемые в

компетенциях знания, а система удобного перемещения по материалу облегчит обуче-

ние и запоминание (например, ссылки на определения понятий помогут лучше разо-

браться и усвоить выданный материал).

Автоматизированные поисковые системы строятся и для различных технических

систем. Например, они используются в картографической информатике. Несмотря на

разнообразие средств и методик поиска, общая схема работы следующая: первый шаг –

сбор документов; после сбора осуществляется запись поискового образа каждого доку-

мента. При составлении поискового образа производят индексирование документа, ис-

пользуя ключевые слова, которые затем переводят на дескрипторный язык. На третьем

шаге выполняется запись сведений, необходимых для быстрого нахождения документа,

его фотокопии. На последнем шаге осуществляется включение документа в систему.

Аналогично составлению образа формируется поисковый запрос. Вначале со-

ставляется поисковое предписание, затем считывание поисковых образов документов и

отбор документов, соответствующих поисковому предписанию, и наконец, выдача или

самих документов или сведений о документах.

Автоматизированные поисковые системы прочно входят в нашу жизнь: домохо-

зяйки с помощью Google, Яндекс, Mail ищут, как правильно варить борщ, студенты по-

лучают информацию из удобных дистанционных учебных комплексов, а менеджер по

персоналу в «два клика» найдет нужный файл. Системы различаются по алгоритму ра-

боты, способу использования, распространенности, но все они должны обладать глав-

ным условием – качественный поиск – поиск запрашиваемого, полного списка, без

лишней информации.

Список литературы:

1. Сахарова, Е. В. Информатика. Методические указания / Е. В. Сахарова.-

Ставрополь: СТИС, 2006.- 200 с.

2. . Гайдамакин, Н. А. Автоматизированные информационные системы, базы и

банки данных / Н. А. Гайдамакин.- М. : «Гелиос», 2002.- 280 с.

3. Информатика. Базовый курс: учебник / под ред. С. В. Симоновича. - СПб.:

«Питер», 2007.- 110 с.

4. Структура и классификация автоматизированных информационных систем

[Электронный ресурс].- Режим доступа: http://do.rksi.ru/library/courses/opais/tema1_3.dbk



5. Картографическая информатика. Автоматизированные информационно-

поисковые системы [Электронный ресурс].- Режим доступа:

http://geoman.ru/books/item/f00/s00/z0000060/st084.shtml.

ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ И ВЛАЖНОСТИ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

НА РАБОТОСПОСОБНОСТЬ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ

В УСЛОВИЯХ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИХ РАЗРЯДОВ

Альхимович А.И. – магистрант

УО БГУИР, Республика Беларусь, г. Минск

[email protected]

Богатко И.Н. – магистрант


[email protected]

Мурзо Е.А. – магистрант


[email protected]

Аннотация

Рассматриваются основные механизмы и расчетные формулы для описания про-

цесса распределения температуры в полупроводниковых приборах с повышенным

уровнем влажности корпуса.


Электростатический разряд, влажность

Современные электрорадиоматериалы, нашедшие широкое применение в произ-

водстве полупроводниковых приборов (ППП), обладают ограниченной теплостойко-

стью, т.е. могут нормально работать лишь в заданном диапазоне температур. Причина

этого в различных физических и химических процессах, которые при повышении (или

понижении) температуры либо развиваются лавинообразно, либо приводят к усилен-

ному старению материалов. При конструировании ППП необходимо учитывать ком-

плексное воздействие факторов: температуры и влажности. Анализ статистических

данных об отказах показывает, что нестабильность параметров элементов из-за воздей-

ствия температуры составляет 60…70%, а из-за совместного воздействия температуры

и влажности – 95…98% от общей нестабильности [1].

При определенном количестве поглощенной влаги свойства изоляционных ма-

териалов изменяются, что может явиться причиной отказов элементов РЭА. Для полу-

проводниковых приборов – 40%. Наиболее опасным является соприкосновение элемен-

тов РЭА с водяными каплями или водой, что происходит при конденсации на элемен-

тах водяных паров из атмосферы, смачивании их брызгами, погружении в воду.

Совокупность температур всех радиодеталей, из которых собран аппарат, т.е.

его температурное поле, характеризует тепловой режим аппарата. Значения влажности

воздуха в различных областях РЭА определяют его влажностный режим [1].

Процесс поглощения телом газов, паров или растворенных веществ из окружа-

ющей среды называют сорбцией. Сорбция включает как адсорбцию – поверхностное

поглощение, так и абсорбцию – поглощение вещества всем объемом поглотителя. По-

глощение вещества часто оказывается весьма сложным, включающим в себя оба эти

процесса. Характер адсорбции жидкости твердым телом зависит от краевого угла и

состояния микрорельефа поверхности.

Сорбция зависит от физического состояния материала и структуры поверхности,

размера пор в материале. Молекула воды имеет эффективный диаметр 2,58·10-4 мкм и



легко может проникать в поры материала, размеры которых больше диаметра молеку-

лы воды. В условиях повышенной влажности происходит полимолекулярная конденса-

ция водяных паров на внутренних стенках пор, и при развитой поверхности пор мате-

риал может поглотить значительное количество воды.

Высота поднятия смачивающей жидкости в цилиндрической капиллярной труб-

ке (рисунок 1, а) радиусом r определяется формулой Жюрена [2]:

)](/[cos2 ПЖП rgh , (1)

где П – поверхностное натяжение жидкости;

Ж , П – плотности жидкости и пара; g

– ускорение свободного падения.

а) б) в)

а) – подъем жидкости в капилляре; б) – к явлению тепловлагопроводности;

в) –защемленный воздух в капилляре

Рисунок 1 − Перемещение жидкости в капилляре

Из формулы (1) следует, что высота поднятия жидкости обратно пропорцио-

нальна r; для воды при полном смачивании ( cos = 1) и при t = 20 °С высота поднятия

(м) h = 0,15/ r . В капиллярах с радиусом r = 10-2 мкм возможное капиллярное поднятие

равно 1,5 км.

Давление паров воды для цилиндрического капилляра определяется по формуле

Томсона (2):

rg

Ppp

Ж

ПП

0

0

cos2exp

, (2)

где 0p – давление паров воды над плоской поверхностью.

Приведенные формулы могут быть применены для капилляров, радиус которых

находится в пределах 0,5·10-3< r < 10-1 мкм.

Следовательно, на поверхности крупных пор образуется пленка жидкости, а в

мелких порах происходит капиллярная конденсация. Имеем неактивную сорбцию, в

процессе которой происходит молярное перемещение влаги внутрь материала по зако-

нам капиллярного движения.

Для большинства полимерных материалов характерна активированная сорбция,

при которой происходит непосредственное внедрение молекул воды между молекула-

ми диэлектрика: молекулы воды имеют размеры в тысячи раз меньше размеров макро-

молекул полимера, и поэтому происходит растворение молекул воды в полимере, кото-

рое сопровождается частичным раздвижением, а иногда и разрывом цепей макромоле-

кул. При этом возможно частичное набухание полимера.



Взаимосвязь плотности поглощенной влаги 𝜌 с давлением окружающих матери-

ал паров воды р описывается законом Генри: n

p ph , (3)

где ph – коэффициент растворимости.

Помимо сорбционной формы связи воды с твердыми материалами существует

химическая, или кристаллогидратная, форма связи. В первом случае молекула воды не

входит в молекулярную структуру тела и не образуется новое вещество, во втором слу-

чае наличие воды приводит к структурным изменениям: к перестройке кристалличе-

ской решетки или получению новой кристаллической решетки. Сорбируя воду, элек-

троизоляционные материалы ухудшают свои электрические характеристики (падает

удельное сопротивление, уменьшается электрическая прочность материала и т.д.).

С увеличением температуры уменьшается поверхностное натяжение воды и со-

гласно формуле (2) возрастает давление паров р над мениском, а влага начинает пере-

мещаться в сторону низких температур (рисунок 1, б). Движению жидкости в пористом

теле по направлению потока теплоты способствует также наличие «защемленного»

воздуха. При повышении температуры давление защемленного воздуха увеличивается

и жидкость «проталкивается» по направлению потока теплоты (рисунок 1, в).

Таким образом, перемещение влаги в материале осуществляется благодаря диф-

фузии (молекулярное перемещение), капиллярному движению (молярное перемеще-

ние) и механическому проталкиванию защемленного воздуха.

К числу влажностных характеристик относятся коэффициент влагопроницаемо-

сти В, коэффициент растворимости влаги в материале h и коэффициент диффузии D.

Значения влажностных параметров для ряда электроизоляционных материалов

составляют: D = 10-8…10-12 м2/c; В =10-12… 10-16 кг/(м·с·Па), hp=10-2…10-5 кг/(м3·Па).

Влажностные параметры A'=D, В, hp полимерных материалов следующим обра-

зом зависят от температуры:

)]/(exp[' 0 RTEAА A ; 0000 ,, phBDA ; hBDa EEEE ,, , (4)

где aE – энергия активации для некоторого процесса А;

0A – значение А при начальной

температуре.

С увеличением температуры значения В и D возрастают.

Для непосредственного определения допустимой влаги в изделиях существуют

определенные способы контроля. Одними из таких способов, являются способы опре-

деления содержания влаги в подкорпусном объеме интегральных микросхем (ИМС)

Общие технические условия на интегральные микросхемы требуют, чтобы внут-

ри корпуса было не более 0,5 об.% влаги при 100 °С, что соответствует 5000 ppm. Кон-

троль содержания паров воды рекомендуется проводить одним из следующих методов:

с помощью масс-спектрометра, с помощью детектора влаги в газе носителе и путем из-

мерения электрической проводимости откалиброванного элемента, вмонтированного в

корпус ИМС. Все указанные методы являются дорогостоящими, а первые два – разру-

шающими. Кроме этого все методы позволяют контролировать содержание паров воды

внутри корпуса микросхем только выборочно [2].

Произведенные исследования данного вопроса позволяют сделать вывод, что

влияние влаги на тепловые процессы в ППП, возникающие в результате воздействия

электростатических разрядов, значительно, начиная с образования поверхностных во-

дяных пленок и заканчивая значительными физическими, химическими и структурны-

ми изменениями, ухудшающими теплопроводность [3].



Список литературы

Дульнев, Г.Н. Тепло- и массообмен в радиоэлектронной аппаратуре: учеб. для

вузов по спец. «Конструир. и произв. радиоаппаратуры» / Г.Н. Дульнев. – М.: Высш.

шк., 1984. – 247 с.

Горлов, М.И. Технологические отбраковочные и диагностические испытания

полупроводниковых изделий / М.И. Горлов, В.А. Емельянов, Д.Л. Ануфриев. – Минск:

Бел.наука, 2006. – 367 с.

Пискун, Г.А. Методы технической диагностики микроконтроллеров при воздей-

ствии электростатических разрядов / Г.А. Пискун, В.Ф. Алексеев, О.А. Брылева //

Вестник Белорусско-Российского университета. – 2013. – № 2 (39). – С. 156–163.

ИССЛЕДОВАНИЯ СТОЙКОСТИ РАБОЧЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ШЛИ-

ФОВАЛЬНОГО КРУГА И ПРАВЯЩЕГО АЛМАЗНОГО ИНСТРУМЕНТА

Бабенко М.Г. – к.т.н. доцент кафедры «Проектирование технических и тех-

нологических комплексов», ФГБОУ ВПО СГТУ имени Гагарина Ю.А., г. Саратов,

Россия (научный руководитель)

[email protected]

Богачёв Ю.Ю. – студент группы ПТК51, ФГБОУ ВПО СГТУ имени Гага-

рина Ю.А., г. Саратов, Россия

Аннотация Свойства абразивного круга влияют на его работоспособность. Зернистость аб-

разива, концентрация зерен и диаметр круга определяют число зерен, располагающихся

на элементарных режущих контурах, а это влияет соответствующим образом на пара-

метры и стабильность регулярного микрорельефа шлифованной поверхности Рассмот-

рены преимущества метода многобрускового суперфиниширования по сравнению с

другими методами, применяемыми для доводки колец подшипников.

Ключевые слова Правка шлифовального круга, подшипник, дорожка качения, инструмент, стой-

кость инструмента.

Профиль рабочей поверхности шлифовального круга, правленного алмазным

инструментом, является регулярным и однородным. Он состоит из элементарных ре-

жущих контуров, образующих дуги окружностей.

Какие бы не были у абразивного круга начальные характеристики: форма, раз-

меры, концентрация зерен, твердость, пористость и т.п., конечный результат шлифова-

ния, в частности параметры регулярного микрорельефа шлифованной поверхности, за-

висит от состояния микропрофиля рабочей поверхности круга. Свойства абразивного

круга влияют на его работоспособность. Зернистость абразива, концентрация зерен и

диаметр круга определяют число зерен, располагающихся на элементарных режущих

контурах, а это влияет соответствующим образом на параметры и стабильность регу-

лярного микрорельефа шлифованной поверхности.

Срезание наиболее выступающих зерен круга на каждом таком контуре до одно-

го уровня по отношению к уровню связки ликвидирует "слабые места" круга и суще-

ственно уменьшает изменение радиального износа, связанного с явлением естественно-

го саморегулирования износа круга, что очень важно при профильном фасонном шли-

фовании. Характер радиального износа существенно меняется, если наряду с утратой

одних зерен будет наблюдаться локальный износ по вершинам других зерен, в резуль-

тате чего разновысотность их уменьшается, а плотность по высоте слоя возрастает.



При этом наступает момент, когда на данном контуре при утрате части зерен

общее число режущих вершин в данном интервале высоты не только не уменьшается,

но и численно возрастает. Это объясняется, в первую очередь, формой элементарных

режущих контуров. Таким образом, после некоторой начальной приработки вершин

зерен нагрузка, приходящаяся на каждое зерно, уменьшается, т.е. станет менее разру-

шающей и начнется нормальный износ абразивного слоя, связанный с адгезией, диф-

фузией и механическим истиранием зерен и связки. В этом случае со временем число

абразивных зерен с притертыми вершинами по отношению к числу выпадающих из

связки зерен непрерывно возрастает, что приводит к уменьшению размеров среза при-

ходящего на каждое зерно из-за их избыточности.

Кроме того, в результате истирания на зернах образуются плоские вершины, что

ухудшает режущие способности зерен и увеличивает силы трения между зерном и об-

рабатываемой поверхностью. Эти обстоятельства приводят к быстрому возрастанию

усилий шлифования, увеличению температуры в зоне резания, к шаржированию рабо-

чей поверхности круга, и как следствие, происходит резкое снижение режущей способ-

ности шлифовального круга. Из-за разрушения ослабленных участков эффективного

режущего контура на границах соединения элементарных профилей происходит увели-

чение нестабильности микрорельефа шлифуемой поверхности. В этом случае на-

рушаются кинематические закономерности воспроизведения микрогеометрии шлифо-

вального круга на обрабатываемой поверхности заготовки, поэтому некоторая часть

микронеровностей останется в итоге "неподрезанной" и, следовательно, получается

микрорельеф с неоднородными микронеровностями и разным шагом.

Такой шлифовальный круг необходимо вновь править, восстанавливая на его

периферии первоначальное состояние. Период стойкости режущего контура шлифо-

вального круга определяется промежутком времени непрерывной работы между двумя

правками или количеством обработанных заготовок после одной правки. Критерием

стойкости режущего контура при обработке деталей с регулярным микрорельефом вы-

браны параметры Ra и Ra .

В качестве абразивной доводки колец подшипников использовался метод мно-

гобрускового суперфиниширования, разработанный на кафедре 'Технология машино-

строения" Саратовского технического университета по руководством профессора А.В.

Королева. Многочисленные исследования данного метода показали его преимущества

по сравнению с другими методами, применяемыми для доводки колец подшипников:

высокая производительность, возможность исправлять геометрическую форму обрабо-

танных поверхностей, обеспечение высокой точности и низкой шероховатости. При

суперфинишировании качественные показатели обработки существенно зависят от

следующих технологических факторов: частота и амплитуда осцилляции брусков, ча-

стота вращения изделия, твердость и зернистость брусков, и время обработки.

Стойкость рабочей поверхности шлифовального круга достаточно высокая, что

позволяет получать регулярный микрорельеф шлифованной поверхности, применяя

правку после обработки 3...4 деталей. В наиболее ответственных случаях правку необ-

ходимо производить при обработке каждой детали, что используется в настоящее время

при изготовлении колец подшипников.


1. Орлов П.Н. Технологическое обеспечение качества деталей методами довод-

ки./П.Н. Орлов. – М.: Машиностроение, 1988. – 383 с.

2. Абразивная и алмазная обработка материалов: справочник/под ред. А.Н. Рез-

никова. – М.: Машиностроение, 1977. – 392 с.



ПОЛУЧЕНИЕ ВЫСОКОДИСПЕРСНЫХ КОЛЛОИДОВ ФЕРРОМАГНЕТИКОВ

НА ОСНОВЕ ОЛЕИНОВОЙ КИСЛОТЫ

Баглаева М. С. – студентка гр. ХТб-131, II курс

Карташов Р. О. – студент гр. ХТб-111, IV курс

Ушакова Е.С. – канд. техн. наук, доцент

Научный руководитель:

Ушаков А. Г. – канд. техн. наук, доцент

ФГБОУ ВПО «Кузбасский государственный технический университет

имени Т.Ф. Горбачева», Россия, г. Кемерово

[email protected]

Аннотация

На основании изучения данных литературных источников обозначены основные

методы получения магнитной жидкости. Описана методика получения магнитной жид-

кости в лабораторных условиях, а так же протекающие при этом процессы.


Магнитная жидкость, магнетит, стабилизация, осаждение.

Актуальность работы:

В середине 60х годов XX века было открыто такое вещество как магнитная жид-

кость [1]. Выяснилось, что она обладает уникальными магнитными свойствами, нахо-

дясь в жидком агрегатном состоянии. Это заинтересовало ученых, так как жидкое со-

стояние МЖ открывало новые аспекты в развитии техники.

Все магнитные вещества разделяются на три типа: диамагнетики, парамагнетики

и ферромагнетики:

диамагнетики – вещества, намагничивающиеся во внешнем магнитном поле

в таком направлении, которое противоположно направлению вектора магнитной ин-

дукции поля;

парамагнетики представляют собой вещества, которые так же намагничива-

ются во внешнем магнитном поле, но по направлению поля;

ферромагнетики – вещества, притягивающиеся к постоянным магнитам и

обладающие самопроизвольной намагниченностью.

На сегодняшний день именно магнитным наноматериалам уделяется значитель-

ное внимание в виду их перспектиности в различных технологических применениях. К

таким материалам относится МЖ.

МЖ – высокоустойчивые коллоидные растворы однодоменных ферро- и ферри-

магнитных микрочастиц в некоторой жидкости-носителе (воде, углеводородных сре-

дах, минеральных и кремнийорганических маслах и т.п.) [2]. Несмотря на название,

ферромагнитные жидкости не обладают такими же свойствами как ферромагнетики,

так как не могут сохранить остаточную намагниченность после исчезновения внешнего

магнитного поля. Ферромагнитные жидкости относят к парамагнетикам, и из-за высо-

кой магнитной восприимчивости часто именуют «суперпарамагнетиками» [3].

При синтезе МЖ в качестве твердого магнетика используют ферромагнитные

окисиды Fe2O3 и Fe3O4, высокодисперсное железо, ферриты никеля и кобальта. Вслед-

ствие малого размера дисперсных частиц (около 10 нм), они находятся в интенсивном

тепловом движении. Адсорбционные слои, припятствующие сближению частиц на рас-

стояния, при которых энергия притяжения возрастает относительно разупорядочиваю-

щей энергии теплового движения, обеспечивают агрегативную устойчивость коллоид-

ных систем с магнитными частицами. Создание этих адсорбционных слоев предполага-



ет собой введение определенного количества стабилизатора – поверхностно-активного

вещества (ПАВ). Обычно в качестве ПАВ используют вещества, которые состоят из

органических молекул, благодаря которым создаются адсорбционные слои на поверх-

ности дисперсных частиц. Чаще всего в магнитных жидкостях за стабилизатор прини-

мают олеиновую кислоту. Магнитные свойства магнитных жидкостей представляют

собой размеры, магнитную структуру ферромагнитных частиц и их взаимодействие [4].

Из-за трудоемкого синтеза МЖ их стоимость высока, это препятствует развитию

инновационных областей применения. Поэтому разрабатываются новые методики по-

лучения с меньшими затратами на производство и совершенствованиями свойств МЖ.

Цель работы – изучение и сопоставление материала из различных литературных

источников о магнитных жидкостях, синтез ее в лабораторных условиях.

Полученная магнитная жидкость представляла собой однородную взвесь частиц

магнетита в керосине, стабилизированных олеиновой кислотой. Такие магнитные жид-

кости являются наиболее устойчивыми и могут сохранять однородность и магнитные

свойства в течение десятков лет [3]. Дисперсионная среда (керосин) является смесью

углеводородов преимущественно С9-С16, температура плавления которых

Тпл.=200...230 К, температура кипения Ткип.=473...573 К, плотность ρк=0,79...0,846 г/см3.

Результаты и обсуждение:

Процесс получения магнитной жидкости состоит из двух основных стадий:

1) получения магнитных частиц коллоидных размеров;

2) стабилизации их в жидкой основе. Стабилизация частиц обеспечивается до-

бавлением к осадку модификатора из числа поверхностно-активных веществ либо ор-

ганических соединений, содержащих функциональные группы, способные химически

или физически взаимодействовать с поверхностью магнетита.

Молекула олеиновой кислоты обладает полярной головкой и нейтральным хво-

стом. Во время стабилизации коллоида молекулы олеиновой кислоты за счет хемо-

сорбции закрепляются на поверхности магнетитовой частицы, при этом нейтральные

концы обращены в жидкость-носитель.

Получены лабораторные образцы магнитной жидкости, представленной на

рис. 1. Она имеет сильно выраженную чёрную окраску в объёме, благодаря присут-

ствию магнетита в качестве высокодисперсной магнитной фазы.

Рис. 1. Образец магнитной жидкости на основе керосина и олеиновой кислоты



Установлено, что получаемая жидкость обладает магнитной восприимчивостью

и реагирует на воздействие магнитного поля, двигаясь в соответствии с его перемеще-

нием. Отмечен эффект образования силовых линий магнитного поля, когда частицы

магнетита выстраиваются в упорядоченные линии.

При воздействии достаточно маленького магнита на поверхности жидкости

наблюдается возникновение регулярной структуры из складок. Этот эффект известен

как «нестабильность в нормально направленном поле» (рис. 2).

Рис. 2. Образец магнитной жидкости на основе керосина и олеиновой кислоты,

полученный в лабораторных условиях

Полученные образцы жидкости обладают магнитными свойствами, которые

проявляются под действиям постоянного магнитного поля.


1. Ферромагнитные жидкости учебное пособие // [Электронный ресурс] – Ре-

жим доступа. – URL: http://www.vevivi.ru/best/ferromagnitnye-zhidkosti-ref130912.html

2. Бибик Е.Е., Бузунов О.Е. Достижения в области получения и применения маг-

нитных жидкостей. – М: ЦНИИ, Электроника, 1979. – 60 с.

3. Розенцвейг Р. Феррогидродинамика. – М.: Мир. – 1989. – 467 с.

ПЕРСПЕКТИВЫ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ ХЛЕБОБУЛОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ

ИЗ ПШЕНИЧНО-РЖАНОГО ТЕСТА ПРИ ВНЕСЕНИИ ПРОДУКТА ПЕРЕРА-

БОТКИ ИЗ СЕМЯН РАСТОРОПШИ ПЯТНИСТОЙ.

Белокурова Е.В.-доцент кафедры Сервиса и ресторанного бизнеса, Кузнецова М.А.-

магистр кафедры Сервиса и ресторанного бизнеса, Курова М.А.-магистр кафедры Сер-

виса и ресторанного бизнеса

ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий»,

Россия, г. Воронеж

[email protected]

Аннотация

В статье содержится информация о новых технологиях производства хлебобу-

лочных изделий с внесением продукта переработки из семян расторопши пятнистой.

Целью данного исследования является разработка и научное обоснование технологии

производства хлебобулочных изделий с улучшенными качественными показателями, с

применением добавки из семян расторопши пятнистой. Приводится информация об из-

менениях физико-химических показателей теста в процессе брожения в зависимости от

http://www.vevivi.ru/best/Ferromagnitnye-zhidkosti-ref130912.html

mailto:[email protected]



количества вносимого продукта переработки, а также изменение комплексных показа-

телей качества готовых изделий


Хлебопекарное производство, ржано-пшеничное тесто, расторопша пятнистая,

физико-химические показатели качества.

На сегодняшний день все больше людей в нашей стране стараются вести здоро-

вый образ жизни, заботятся о своем здоровье и здоровье своих близких. Отечественные

производители продуктов питания начали задумываться о том, как сделать свою про-

дукцию не только вкусной, но и полезной, посредством введения в их состав опреде-

ленных веществ природного происхождения, которые оказывают положительное воз-

действие на организм человека. Новейшие достижения научной мысли позволяют про-

слеживать влияние на здоровье самых различных веществ. Именно продукция функци-

ональной направленности обеспечивает нормальный рост и развитие организма, помо-

гает ему защищаться от заболеваний и вредных факторов внешней среды.

Расторопша пятнистая является одним из ценных сырьевых источников для по-

лучения хлебобулочных изделий богатых пищевыми волокнами, углеводами, мине-

ральными веществами, аминокислотами, микроэлементами и др.

Целью исследований является разработка и научное обоснование технологии

производства хлебобулочных изделий с применением продуктов переработки из семян

расторопши пятнистой с целью повышения качественных показателей готовых изделий

и расширения ассортимента [1].

При разработке рецептуры использовали в качестве вносимого обогатительного

элемента продукт переработки из семян расторопши пятнистой (ППРП) в количестве

%: 6,5, 8,2, 10,5, от общего содержания смеси ржаной и пшеничной муки 1 сорта в ре-

цептуре контрольного образца хлебобулочного изделия [5].

Для оценки целесообразности применения выбранного растительного сырья был

проведен анализ теста по физико-химическим показателям, с целью выявления образ-

цов с более высокими показателями по сравнению с контролем [3].

В таблице 1 приведены результаты, характеризующие изменение физико-

химических показателей теста в сравнении с контрольным образцом в завершении про-

цесса брожения.

Таблица 1. – Изменение физико-химических показателей теста в сравнении с

контрольным образцом.

Содержание добавок в опытных об-

разцах, %

Изменение физико-химических

показателей теста в процессе брожения по

сравнению с контрольным образцом, %

1 2

Кислотность, град

Контроль (хлебобулочное изделие,

ППРП=0%)

100,0

Образец 1(ППРП=6,5%) 110,0



Влажность, %

Контроль (хлебобулочное изделие, 100,0



ППРП=0%)




Газоудерживающая способность (ГУС), см3/100 г


ППРП=0%)

100,0




Подъемная сила (ПС), с


ППРП=0%)

100,0




На основании полученных данных были подобраны оптимальные соотношения

внесения в рецептуру продуктов растительного сырья. Наилучшим является образец с

внесением ППРП в количестве: 8,2% от общего количества смеси ржаной и пшеничной

муки 1 сорта в рецептуре.

На основании органолептической и физико-химической оценки качества гото-

вых изделий, полученных из исследуемых образцов теста, проведена квалиметрическая

оценка качества (таблица 2) [4].

Таблица 2. – Комплексные показатели качества изделий

Образец изделия Значение комплексных показателей качества.

органолептических физико-

химических

Контроль

(хлебобулочное

изделие, ППРП=0%)

1,0 1,0

Изделия с внесением ППРП

Образец 1

(ППРП=6,5%)

1,06 1,08

Образец 2

(ППРП=8,2%)

1,17 1,20

Образец 3

(ППРП=10,5%)

1,13 1,14

Полученные данные привели к обобщенному комплексному показателю каче-

ства, который составил для изделий с внесением ППРП: для контроля – 1,0; образца 1

(ППРП=6,5%) – 1,07; образца 2 (ППРП=8,2%) – 1,19, образца 3 (ППРП=10,5%) – 1,14.




1. Белокурова Е.В. Способы повышения качества ржано-пшеничных сортов хле-

ба с помощью нетрадиционных сырьевых источников / Белокурова Е.В., Дерканосова

Н.М., Малютина Т.Н / Е.В. Белокурова // Хранение и переработка зерна. – № 5, 2008. –

С.43-44.

2. Родионова Н.С. Изучение возможностей использования хмелевого экстракта в

технологии тестовых заготовок для пиццы. / Н.С. Родионова, Е.В. Белокурова, А.А. Се-

верчук. –Вестник ВГУИТ.-2012.-№1.- С. 96-97.

3. Пащенко, Л.П. Физико-химические основы технологии хлебобулочных изде-

лий /: учебное пособие /Л.П. Пащенко // —Воронеж, 2006-312 с.

4. Пучкова, Л.П. Лабораторный практикум по технологии хлебопекарного про-

изводства /: учебное пособие для студ. ВУЗов (гриф УМО). 4-е изд., перераб. и доп. -

СПб.: Гиорд, 2004 - 264 с.

5. Сборник технологических инструкций для производства хлеба и хлебобулоч-

ных изделий / ВНИИХП. М.: Прейскурантиздат, 1999. - 496 с.

НОВЫЕ КОНКУРЕНТНЫЕ ПРЕИМУЩЕСТВА ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ ФОТО-

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ НА ГИБКИХ НОСИТЕЛЯХ

Василевич В.П. – профессор; Кунцевич А.В. – магистрант

УО «БГУИР», Беларусь, г. Минск

[email protected], [email protected]

Аннотация Данная статья посвящена анализу новых конкурентных преимуществ тонкопле-

ночных фотоэлектрических преобразователей (ФЭП) на гибких носителях. В статье

анализируются тенденции развития рынка солнечных фотоэлементов, рассматриваются

преимущества тонкопленочных ФЭП, приводится сравнение тонкопленочных модулей

на стеклянном и гибком носителях, а также описывается новое фторполимерное покры-

тие, которое позволит существенно расширить сферу применения тонкопленочных

ФЭП.

Ключевые слова Тонкопленочные технологии, фотоэлектрические преобразователи, гибкие носи-

тели, фторполимеры.

Тонкопленочные технологии ФЭП позволили существенно снизить затраты на

производство 1 Вт их мощности. Разработано несколько типов тонкопленочных фото-

элементов:

1) ФЭП на основе аморфного гидрогенизированного и/или микрокристалличе-

ского кремния (α-Si: H, μc-Si film);

2) ФЭП на основе теллурида/сульфида кадмия (CTS);

3) ФЭП на основе медно-индиевого или медно-галлиевого диселенида (CIS or

CIGS);

4) ФЭП на основе органических полупроводников и нанокристаллических эмит-

теров электронов (nc-dye).

Общеизвестны конкурентные преимущества тонкоплёночных ФЭП по сравне-

нию с ФЭП на кристаллическом кремнии: за счет низкой себестоимости производства и

высоких характеристик фотоэлектрического преобразования в условиях низкой осве-

щенности (рисунок 1). В пасмурную и дождливую погоду тонкопленочные солнеч-

ные батареи генерируют на 10-20% больше энергии, чем кристаллические. Кроме того,


mailto:6ataree4ka@gmail.



тонкопленочные солнечные модули меньше подвержены перегреву, при котором моду-

ли на кристаллическом кремнии теряют до 20% своей мощности.

Рисунок 1 – Условная зависимость мощности различных ФЭП от интенсивности

солнечного излучения

Хорошо освоенным и практичным способом производства тонкопленочных сол-

нечных батарей является способ, связанный с применением в качестве конструктивного

носителя закаленного стекла, что обусловлено его прозрачностью для солнечного излу-

чения и прочностью. Тонкопленочные стеклянные солнечные батареи особенно попу-

лярны в архитектуре зданий, автомобилестроении и индивидуальном домостроении.

Светодиодные триплексы, камеры слежения, уличные осветительные приборы, фонари

и пр. – идеальные сферы применения тонкопленочных элементов.

Несмотря на низкую себестоимость, водонепроницаемость и долговечность,

стекло – это тяжелый, твердый и хрупкий материал. Поэтому транспортировка и уста-

новка солнечных модулей с защитным стеклянным покрытием сопряжена с определен-

ными проблемами и требует соответствующих затрат.

Несмотря на преимущество тонкопленочных модулей на стеклянном носителе

генерировать на 10% больше энергии в год, чем кристаллические модули [1], из-за

меньшей эффективности фотоэлектрического преобразования они занимают на 30-40%

больше места, обладают большим весом и неохотно покупаются потребителями ФЭП.

Швейцарская компания Flisom сообщила, что в 2014 году начинает массовое

производство нового типа солнечных батарей – тонкопленочных гибких ФЭП, позво-

ляющих, предположительно, снизить себестоимость установленной мощности до 0,5

долларов за ватт, что почти в два раза ниже себестоимости мощности, производимой

при сжигании углеводородного топлива. Данная разработка основана на применении в

качестве полупроводника диселенида меди-индия-галлия (copper indium gallium

selenide, CIGS), нанесенного на гибкий полиимидный носитель (рисунок 2). Тонкопле-

ночный элемент такого состава получается при распылении меди, индия и галлия с по-

следующей обработкой парами селена [2].



Рисунок 2 – CIGS-фотоэлектрический преобразователь, сформированный на

фторполимерной плёнке

Гибкость и тонкослойность открыли для солнечных батарей новые сферы при-

менения. Тонкопленочные элементы могут быть встроены в различные электронные

приборы, строительные конструкции и даже ткани. По прогнозам специалистов, разви-

тие тонкопленочных технологий в солнечной индустрии приведет всего через 10 лет к

завоеванию почти 50% всего рынка ФЭП [3].

В сравнении с применяемыми видами ФЭП на стеклянных носителях тонкопле-

ночные ФЭП на гибком носителе приобретают ряд дополнительных преимуществ:

1) нанесение таких ФЭП возможно на поверхность любой конфигурации: стек-

лянные фасады зданий, оконные стекла зданий, поверхность автомобилей, судов, что

делает их более привлекательными интегрированными источниками электроэнергии;

2) меньшая материалоемкость приводит к сокращению финансовых затрат;

3) способность воспринимать рассеянное солнечное излучение с большей эф-

фективностью, чем объемные кремниевые батареи позволяет применять их в местах с

низкой инсоляцией;

4) затемнение и нагрев тонкопленочных батарей оказывают на них меньшее

негативное влияние, чем на кристаллические объемные батареи [4].

Этапом, открывающим совершенно новые сферы применения, стала разработка

технологического концерна 3М (США), создавшего надежное, не пропускающее воду

полимерное покрытие для ультратонких гибких солнечных элементов и обладающее

значительным ресурсом (более 20 лет). Фторполимерная пленка толщиной всего в 23

микрометра, что составляет одну сотую часть толщины стеклянного покрытия, в пер-

спективе заменит стеклянные покрытия, применяемые в традиционных солнечных эле-

ментах. При использовании новой фторполимерной пленки эти проблемы отпадают са-

ми собой. Каркас, в который вставляются солнечные элементы, становится не нужным,

что облегчает общий вес солнечных модулей. Солнечные элементы с ультратонким по-

крытием можно монтировать в крышу здания, не боясь перегрузок.

Новое фторполимерное покрытия практически не пропускает влаги, устойчиво к

высоким температурам и разрушающему действию ультрафиолета, что и является при-

чиной столь долгого срока службы ФЭП.

Уникальные свойства фторсодержащих полимеров выдвинули их в ряд ведущих

инновационных полимерных материалов XXI века. Фторполимеры – это уникальные

продукты, полученные химическим путём, высокая прочность связи атомов фтора и

углерода в которых и обуславливает уникальное сочетание ценных свойств, отличаю-

щих их от всех других материалов. Фторполимеры имеют химическую инертность к

любым кислотам, щелочам и растворителям; широкий предел рабочих температур от -

260°С до +300°С; высокую электрическую прочность; выдерживают длительное радиа-

ционное облучение. По всей видимости, эти материалы не являются дефицитными и



коммерчески доступны, только в России насчитывается около 40 компаний, перераба-

тывающих фторполимеры.

Обладая рядом конкурентных преимуществ по цене 1 Вт установленной мощно-

сти и высокими показателями эффективности фотоэлектрического преобразования при

пониженной солнечной радиации, тонкопленочные ФЭП на стеклянном носителе не

являются достаточно привлекательными для инвесторов ввиду значительного веса и

связанных с этим высоких затрат на их транспортировку и установку.

Существенного прорыва в развитии рынка тонкопленочных ФЭП можно ожи-

дать с появлением их массового промышленного производства на гибком носителе –

металлической фольге или полиимидной пленке с последующей защитой структуры

влагонепроницаемым прозрачным фторполимером, гарантирующим не менее чем 20-ти

летний срок их эксплуатации.


1. Радже Д., Дик Д. Анализ мирового рынка поликристаллического кремния/ Д.

Радже, Д. Дик.// «Евразийский банк развития». 2009. C.75.

2. Filsom [Electronic resource]. – Mode of access: www.flisom.ch.

3. Dimmler, B. The role of thin films in the context of cost competitiveness in the PV

Sector / B. Dimmler // Wuerth Solar GmbH Market research. Dresden Germany, September,

2006. P. 2 – 16.

4. O’Rourke, S. Technology and economics: thin films and crystalline silicon / S.

O’Rourke, P. Kim, H. Polavarapu // Deutsche Bank Global Markets Research. USA, 9 July

2007. P. 75 – 98.

ПРИМЕНЕНИЕ ЭНДОСКОПИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ

ПРИ ОЦЕНКЕ ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА

МАНИФОЛЬДА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ АВТОСПЕЦТЕХНИКИ

Войтекунас В.С. - магистрант

Научный руководитель О.В. Холодилов, д.т.н., проф.

Учреждение образования «Белорусский Государственный

университет транспорта» Гомель, Беларусь

[email protected]

Аннотация

Работа связана с изучением технического состояния манифольда высокого дав-

ления (далее манифольда) автоспецтехники нефтяной отрасли и направлена на опреде-

ление эффективности применения эндоскопического контроля элементов манифольда

при периодической оценке технического состояния автоспецтехники.


Визуальный контроль, эндоскоп, манифольд, автоспецтехника.

Цель работы. Разработать методику эндоскопического контроля манифольда

автоспецтехники, собрать статистические данные о видах и параметрах обнаруживае-

мых дефектов внутренних стенок элементов манифольда. Установить эффективность

применения разработанной методики.

Анализ полученных результатов. Рассмотрен опыт применения эндоскопиче-

ского контроля для оценки остаточного ресурса различных технических объектов.

Установлено, что специфика и особенности работы автоспецтехники, такие как транс-

портируемая агрессивная среда (кислотные растворы и абразив), подаваемая под дав-

http://www.flisom.ch/



лением до 100 МПа, уменьшают ресурс работы манифольда за счет коррозионных и

эрозионных процессов, ведущих к утонению его стенки в том числе и локального ха-

рактера. Однако существующая программа оценки остаточного ресурса элементов ма-

нифольда (ультразвуковая толщинометрия) позволяет выявить только общее утонение

металла, но не локальное. Допуск в работу спецтехники с таким состоянием опасен

аварийной ситуацией (раскрытием трубы манифольда). Наиболее простым и наглядным

способом обнаружения локальных дефектных участков является эндоскопический кон-

троль.

Выводы. Предлагается проводить дополнительно к применяемым видам нераз-

рушающего контроля (таким как ультразвуковая толщинометрия и твердометрия) ма-

нифольда автоспецтехники эндоскопический контроль. Его применение позволит уве-

личить долю выбракованных элементов манифольда, тем самым повысив безопасность

и надежность эксплуатации автоспецтехники.

Практическое применение полученных результатов. Исследования в данной

работе могут быть применимы не только для оценки остаточного ресурса манифольда

автоспецтехники, но также других аналогичных технических объектов, как-то техноло-

гические трубопроводы, сосуды работающие под давлением и др. технологических

объектов нефтяной и химической промышленностей.


1 Неразрушающий контроль / В. В. Клюев [и др.]; под общ. ред. В. В. Клюева – М.

: Машиностроение, 2004.

2 Хеннинг, Д. Визуальный контроль как метод неразрушающего контроля / Д.

Хеннинг // В мире неразрушающего контроля. – 2001. – № 3(13).– С. 15–17.

3 Сирота, Г. А. Технические эндоскопы – приборы для визуального контроля

труднодоступных объектов / Г. А. Сирота // В Мире НК. – 2000. – №2. – С. 3–5

4 Померанцев, Д. С. Применение промышленных эндоскопов / Д. С. Померанцев

// В Мире НК. – 2008. – №1. – С. 9–11

5 Чигорко, А.Б. Узлы и системы волоконно-оптических эндоскопов /

А.Б. Чигорко, А.А. Чигокро – Томск.: ТПУ, 2007. – 134 с.

6 Применение эндоскопов для контроля технического состояния объектов

нефтяной и газовой промышленности [Электронный ресурс]. – Режим доступа:

http://www.s71.ru/ru/primenenie-endoskopov/primenenie-endoskopov-dlya-kontrolya-

neftyanoj-i-gazovoj-promyshlennosti.html – Дата доступа : 22.03.2014.

ОБЗОР РАЗВИТИЯ СРЕДСТВ

ЭНДОСКОПИЧЕСКОГО МЕТОДА КОНТРОЛЯ,

ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Войтекунас В.С. - магистрант

Научный руководитель О.В. Холодилов, д.т.н., проф.

Учреждение образования «Белорусский Государственный

университет транспорта» Гомель, Беларусь

[email protected]

Аннотация

В данной статье представлен обзор развития средств технической эндоскопии,

рассмотрены тенденции дальнейшего их развития. приведен обзор научно-технических

публикаций с применением эндоскопического метода визуального контроля.




Визуальный контроль, эндоскоп, область применения.

Отдельной задачей, стоящей перед специалистами лабораторий неразрушающе-

го контроля в процессе выполнения диагностирования различных технологических

объектов, является визуально-оптический контроль (ВОК) технического состояния уз-

лов и агрегатов не доступных для прямого контроля, однако ответственных и требую-

щих оценки состояния поверхностей и сварных соединений. Для решения этой задачи

используются технические эндоскопы (далее эндоскопы), а также видеоэндоскопы.

Следует отметить что техническая эндоскопия развилась из медицинской в се-

редине 50-х гг. XX в. Историю эндоскопии можно разделить на 4 этапа:

1 Ригидный (жесткий) (до 1932);

2 Полугибкий (19321958);

3 Волоконно-оптический (19581981);

4 Электронный (1981 по настоящее время).

Развитие средств эндоскопии проходило в две стадии. На первом этапе усилия

были сконцентрированы на увеличении эндоскопического поля зрения. Эта стадия бы-

ла завершена с момента появления оптоволоконного пучка, с помощью которого осу-

ществляется передача изображения и света (Гарольд Хопкинс, 1954) . Однако, разре-

шающая способность оптоволоконных эндоскопов ограничена количеством световых

волокон в пучке. Увеличение количества волокон приводит к улучшению качества

изображения, но при этом становится больше диаметр эндоскопа.

На втором этапе усилия были направлены на увеличение разрешающей способ-

ности и, появились первые эндоскопы с электронной передачей изображения. Видеоэн-

доскопия возникла как побочный продукт технического прогресса в микроэлектронике

в конце 60-х годов. В видеоэндоскопе функцию оптоволоконного пучка и линз выпол-

няет ПЗС-чип, находящийся на дистальном конце эндоскопа. Чип посредством потока

электронов передает изображение в видеопроцессор, а затем картинка проецируется на

телевизионный монитор. ПЗС-чип создан фирмой Bell и ее учеными Willard Boyle и

George Smith в 1969 г. и был представлен весной 1970 г.

Первая попытка создать видеоэндоскоп была сделана в 1979 - 1980 годах фир-

мой Welch Allyn Inc. (Нью Йорк), длительное время выпускавшей различное диагно-

стическое оборудование. Не имея опыта в производстве инструментов для исследова-

ний ЖКТ, инженеры Welch Allyn Inc. привлекли к работе над созданием первого ви-

деоэндоскопа Michael Sivak и специалистов из Cleveland Clinic Foundation. Sivak и

Fleischer провели первые клинические испытания прототипа видеоэндоскопа и опубли-

ковали свой положительный отзыв на страницах журнала Gastrointesninal Endoscopy в

1983 и 1984 годах. Врачи, впервые пользовавшиеся видеоэндоскопом, отметили суще-

ственные отличия. Отпала необходимость в удерживании эндоскопа на уровне глаз.

Появилась возможность осуществлять управление дистальным концом в положении,

удобном для эндоскописта, а наблюдение за эндоскопическим изображением вести по

телевизионному монитору. Сама конструкция видеоэндоскопов предполагает более вы-

сокую надежность по сравнению с оптическими эндоскопами, где для передачи изоб-

ражения служат фиброволокна, которые достаточно ломкие и значительно усложняют

конструкцию эндоскопа. Выводы о первых результатах применения видеоэндоскопа

звучали так: «инструмент может быть использован во всех случаях диагностической и

лечебной колоноскопии». На основании проведенных в Европе клинических испыта-

ний были получены схожие результаты. Вскоре фирмы Fujinon и Olympus приступили к

выпуску медицинских видеоэндоскопов. В дальнейшем для развития направления тех-

нической видеоэндоскопии компания Welch Allyn создала дочернее подразделение –



Everest Imaging, а после слияния с компанией Visual Inspection Technologies – Everest

VIT (Сейчас в составе GE) – мирового лидера в области технической видеоэндоскопии.

К ведущим мировым компаниям занимающимся разработкой и производством

эндоскопов и эндоскопических систем относятся: Olympus (Япония), GE Measuring &

Control (США), Karl Storz (Германия), Everest VIT (Германия). Эти крупные компании

внесли огромный вклад в развитие средств дистанционного контроля, в таблице приве-

дены основные вехи в развитии [1-5].

Таблица – Хронология развития средств технической эндоскопии

Дата Событие Автор

1950 прототип гибкого эндоскопа с фотопленкой внутри рабочей части Olympus

1954 появление стекловолоконной оптики, что позволило передавать изоб-

ражение по криволинейным траекториям

Hopkins

1960 применение источников холодного света Karl Storz

1964 прикрепление камеры к окуляру Olympus

1965 применение цилиндрических линз Karl Storz

с 1968 широкое распорстранение в промышленности эндоскопов Olympus

1970 появление ПЗС микросхем, для эндоскопии это возможность

вывода изображения на видеоэкран

Bell (Boyle

& Smith)

с 1989 распорстранение в промышленности видеоэндоскопов Olympus

1989 с помощью первой 3-чиповой видеокамеры достигается

невиданная до тех пор яркость эндоскопических изображений

Karl Storz

2000 первая мобильная система документирования результатов контроля Karl Storz

2001 появление мобильного автономного комплекса IPLEX Olympus

2002 первое в эндоскопии применение HD технологии Olympus

2005 самое точное измерение из любого исходного положения с помощью

многоточечной измерительной системы в режиме записанного изоб-

ражения, прямого изображения и при сравнении изображений

Karl Storz

2006 появление инструментального канала для применения различных

насадок с дистанционным управлением (рисунок 1)

Olympus

2007 первое в мире применений эндоскопической видеокамеры FullHD Karl Storz

2009 продолжение развития серии IPLEX L – самый легкий Olympus

2011 самый портативный видеоэндоскоп XL Go GE

При появлении новых моделей эндоскопов просматривается тенденция в: – расширении номенклатуры средств контроля (портативные эндоскопы и эндо-

скопические комплексы) в зависимости от области применения;

– переходе к компактным светодиодным источникам света;

– беспроводной передаче сигнала от ПЗС-камеры;

– совершенствовании программного обеспечения с целью расширения возмож-

ностей измерений параметров дефектов.

Ниже приведен обзор научно-технических публикаций с применением эндоско-

пического метода ВОК.

В статье [6] приводятся общие характеристики гибких и жестких эндоскопов, а

также эндоскопических видеосистем. Рассматриваются возможности технических эн-

доскопов как средств НК в различных отраслях промышленности.

В статье [7] рассматриваются возможности применения видеоэндоскопов для

контроля технического состояния узлов и агрегатов авиационного газотурбинного дви-

гателя.



В статье [8] рассматривается возможность применения эндоскопа для различных

узлов и деталей локомотива: экипажная часть тепловоза; дизель (рабочая камера сгора-

ния); редуктор; турбокомпрессор; колесно-моторный блок; автотормозное оборудова-

ние; электрические машины.

В обзоре [9, 10] описывается опытное применения технических эндоскопов для

контроля состояния дизелей и вспомогательного оборудования тепловозов в депо

Санкт-Петербург-Сортировочный-Московский.

В статье [11] приведен краткий обзор существующих типов промышленных эн-

доскопов и основы их практического применения и развития.

В публикации [12] рассматриваются возможности применения в автосервисе эн-

доскопов и критерии их выбора.

В обзоре [13] рассматривается применение последних достижений в до-

смотровой технике для контроля авиационных двигателей.

В статье [14] приведен обзор и сравнительный анализ методов проведения изме-

рений, которые в настоящее время используются в видеоэндоскопах (метод сравни-

тельных измерений, стереоскопический метод и параллаксный метод).

Пособие [15] содержит обзорный материал, обобщающий мировой опыт созда-

ния и совершенствования волоконно-оптических эндоскопов, конструирования

их узлов и систем, существующие технологии производства.

В статье [16, 17] рассматривается применение эндоскопов для предприятий

энергетической и нефтехимической промышленностей. Осмотр вертикальных резерву-

аров на наличие посторонних предметов, отслоения покрытий, сосудов, коллекторов

и разветвленных трубопроводов сложной формы различного назначения и выявления

сужения каналов, дефектов корня сварных швов, эрозии и коррозии внутренней по-

верхности стенок труб и аппаратов.

Анализ научно-технической литературы показал, что применение эндоскопов

для контроля технического состояния узлов и агрегатов позволяет:

1 повысить надежность объекта благодаря выявлению дефектов на ранней ста-

дии развития.

2 исключить разборку исправных узлов и агрегатов.

3 конкретизировать спорные результаты, полученные с применением других

методов неразрушающего контроля.


1 Неразрушающий контроль / В. В. Клюев [и др.]; под общ. ред. В. В. Клюева – М.

: Машиностроение, 2004.

2 Хеннинг, Д. Визуальный контроль как метод неразрушающего контроля / Д.

Хеннинг // В мире неразрушающего контроля. – 2001. – № 3(13).– С. 15–17.

3 Remote Visual Inspection (RVI) [Электронный ресурс]. – Режим доступа:

http://www.ge-mcs.com/en/remote-visual-inspection.html – Дата доступа : 22.03.2014.

4 История KARL STORZ с 1945 года по сегодняшний день [Электронный ре-

сурс]. – Режим доступа: https://www.karlstorz.com/cps/rde/xchg/SID-8A9F318A-

670AEBF3/karlstorz-ru/hs.xsl/2401.htm – Дата доступа : 22.03.2014.

5 Olympus History Milestones [Электронный ресурс]. – Режим доступа:

http://www.olympus-global.com/en/corc/history/chron/1919/index.html– Дата доступа :

22.03.2014.

6 Сирота, Г. А. Технические эндоскопы – приборы для визуального контроля

труднодоступных объектов / Г. А. Сирота // В Мире НК. – 2000. – №2. – С. 3–5

7 Тараканов, Ю. Использование видео-эндоскопов фирмы Everest VIT для кон-

троля авиационных двигателей / Ю. Тараканов, О. Бондарев // Двигатель. – 2002. – №6.



– С. 10–12

8 Быстров, И. Н. Использование эндоскопов при диагностике и ремонте локомо-

тивов / И. Н. Быстров // В Мире НК. – 2003. – №19. – С. 59–62

9 Быстров, И. Н. Узлы локомотива контролирует эндоскоп / И. Н. Быст-ров //

Локомотив – 2003. – №7. – С. 34–35

10 Быстров, И. Н. Узлы локомотива контролирует эндоскоп / И. Н. Быст-ров //

Локомотив – 2003. – №10. – С. 34-35

11 Померанцев, Д. С. Применение промышленных эндоскопов / Д. С. Померан-

цев // В Мире НК. – 2008. – №1. – С. 9–11

12 Верещагин, Д. Когда подглядывать не грех / Д. Верещагин // Новости Авто-

ремонта. – 2008. – №73. С. 37–40

13 Мачихин, А. С. Современные технологии визуально-измерительного кон-

троля газовоздушного тракта авиадвигателей / А. С. Мачихин // Двигатель. – 2009. –

№1. – С. 26–29

14 Мачихин, А. С. Измерительные возможности современных видеоэндоскопов /

А. С. Мачихин // Двигатель. – 2009. – №3. – С. 8–10

15 Чигорко, А.Б. Узлы и системы волоконно-оптических эндоскопов / А.Б.

Чигорко, А.А. Чигокро – Томск.: ТПУ, 2007. – 134 с.

16 Применение эндоскопов для предприятий энергетической промышленности

[Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.s71.ru/ru/primenenie-

endoskopov/primenenie-endoskopov-dlya-predpriyatij-energetitcheskoj-

promyshlennosti.html – Дата доступа : 26.01.2014.

17 Применение эндоскопов для контроля технического состояния объектов

нефтяной и газовой промышленности [Электронный ресурс]. – Режим доступа:

http://www.s71.ru/ru/primenenie-endoskopov/primenenie-endoskopov-dlya-kontrolya-

neftyanoj-i-gazovoj-promyshlennosti.html – Дата доступа : 22.03.2014.

ВЛИЯНИЕ ДИСПЕРСНЫХ НАПОЛНИТЕЛЕЙ

НА ДИФФУЗИОННУЮ ПОДВИЖНОСТЬ ПРОМЫШЛЕННОГО АНТИОКСИ-

ДАНТА ИРГАНОКСА 1010

Воробьева Е.В. – к.х.н., доцент кафедры химии,

Лин Д.Г. – д.т.н., профессор кафедры общей физики,

УО «Гомельский государственный университет имени Ф. Скорины», Белорус-

сия, г. Гомель

[email protected]

Аннотация

В работе рассмотрено влияние наполнителей оксида меди и оксида алюминия на

диффузионную подвижность промышленного антиоксиданта фенольного типа ирга-

нокса 1010 в составе полимерной матрицы. Для проведения исследований формировали

трехслойные образцы, содержащие слои с антиоксидантом, с наполнителем и без мо-

дификаторов. По устойчивости образцов к процессам термоокисления судили о диффу-

зионной подвижности антиоксиданта.


Полиэтилен, антиоксидант, наполнитель, диффузионная подвижность, окисле-

ние

Полиолефины легко подвержены процессам окисления, характеризуются невы-

сокими показателями механических свойств. По этим причинам в настоящее время в




промышленности для изготовления деталей технического назначения используют по-

лимерные композиции (композиты), которые содержат наполнители, улучшающие ме-

ханические свойства, и антиоксиданты, вещества ингибирующие процессы окисления

полимера. Известно, что равномерное распределение антиоксидантов в полимере явля-

ется необходимым условием для термостабилизации материала [1-3]. Одним из усло-

вий равномерного распределения антиоксиданта является его диффузионная подвиж-

ность (диффузионная проницаемость) в полимере. Если антиоксидант диффузионно

подвижен, то его миграция в объеме полимера обеспечивает равномерное распределе-

ние молекул антиоксиданта в образце, и, следовательно, высокую эффективность инги-

бирования процессов окисления [1, 2]. Дисперсные наполнители могут, как уменьшать,

так и увеличивать коэффициент диффузии антиоксидантов в полимерах. Уменьшение

коэффициента диффузии обычно связывают с удлинением пути молекул антиоксиданта

из-за вынужденного огибания ими частиц наполнителя [4]. Увеличение коэффициента

диффузии у наполненных полимеров по сравнению с ненаполненным отмечают в слу-

чаях изменения механизма проницаемости антиоксидантов: диффузия сменяется пере-

носом путем поверхностного потока [4]. Целью настоящего исследования явилось изу-

чение диффузионной подвижности промышленного антиоксиданта фенольного типа

ирганокса 1010 в расплаве наполненного полиэтилена, наполненного оксидами алюми-

ния и меди.

В исследованиях использовали порошкообразный нестабилизированный поли-

этилен низкого давления (ГОСТ 16338-85, марка 20308-005), фенольный антиоксидант

Ирганокс 1010 (4-окси-3,5-ди-трет-бутилпропионовой кислоты пентаэритриновый

эфир). В качестве дисперсных наполнителей применяли порошки оксида алюминия

Al2O3 (ГОСТ 8136-85) и оксида меди CuO (ГОСТ 16539-79). Полимерные композиции

готовили с использованием растворителя (ацетон) для лучшего перемешивания компо-

нентов. Полученные смеси высушивали на воздухе при комнатной температуре до пол-

ного удаления растворителя, а затем производили окончательное перемешивание ком-

понентов. Из полученных смесей методом термического прессования (температура

150°С, продолжительность 30-90 с.) получали пленки для исследований толщиной 50 и

100 мкм.

Степень окисления полимера оценивали по содержанию в нем карбонильных

групп, используя для этого метод ИК-спектроскопии. Степень окисления полимерных

пленок характеризовали оптической плотностью (D) полосы поглощения 1720 см-1, от-

носящейся к карбонильным группам. ИК-спектры образцов снимали на Фурье-

спектрометре Vertex 70 (фирма «Brüker», Германия).

Для оценки диффузионной подвижности антиоксиданта Ирганокс 1010 провели

следующий эксперимент. Готовили слоистые образцы, представляющие собой трех-

слойный пакет, схема образцов представлена на рисунке 1а. Нижняя пленка образца

содержала антиоксидант в количестве 0,2 % масс. (толщина 100 мкм); следующая (се-

рединная) пленка была наполнена дисперсным наполнителем в количестве 1% масс.

(толщина 50 мкм); третья (верхняя) пленка представляла собой чистый полиэтилен

(толщина 50 мкм). Контрольный образец был подготовлен аналогично, но без исполь-

зования наполнителя (рис. 1б). На следующем этапе подготовленные образы помещали

между стеклами и термообрабатывали 0,5 часа при температуре 150 °С (для формиро-

вания целостного полимерного образца и распределения в нем антиоксиданта). Затем

образцы отделяли от стекол, помещали на кристаллы из KBr и термоокисляли при

150°С, контролируя накопление в них карбонильных групп.

Результаты проведенного эксперимента приведены на рисунке 1. Как видно из

представленных данных кривая накопления продуктов окисления в контрольных плен-

ках практически совпадает с кинетической кривой для образцов, содержащих в каче-



стве наполнителя оксид меди (рис. 1, кривая 2 и 1). Значит, оксид меди не оказал суще-

ственного влияния на диффузионную подвижность антиоксиданта Ирганокс 1010. В то

же время образцы, содержащие в качестве наполнителя оксид алюминия, были окисле-

ны гораздо быстрее, чем контрольные (рис. 1, кривые 3 и 1). То есть в этом случае ан-

тиоксидант был менее равномерно распределен, а значит, наполнитель оксид алюминия

снизил диффузионную подвижность Ирганокса 1010.

50 мкм

0,2% масс. АО

ПЭ1% наполнителя

50 мкм

100 мкм

50 мкм

0,2% масс. АО

ПЭ50 мкм

100 мкм

ПЭ

а б Рисунок 1 – Схемы образцов

0 1 2 3

0,2

0,15

0,1

0,05

4 5 6 7 8

Al O2 3

9

3

10 11

0,25

t, ч

CuO

0,3

D

12 13

Без наполнителя

1

2

Рисунок 2 – Накопление карбонильных групп в трёхслойных образцах

(схема приведена выше), не содержащих наполнителя (1),

содержащих в качестве наполнителя оксид меди (2), оксид алюминия (3)

Таким образом, природа наполнителя может существенным образом оказать

влияние на диффузионную подвижность антиоксиданта и сказаться на термостабильно-

сти всего материала, поэтому технологам-разработчикам полимерных композиций

необходимо учитывать этот фактор. В работе показано, что такой наполнитель как ок-

сид меди существенно не влияет на диффузию промышленного антиоксиданта феноль-

ного типа Ирганокса 1010, а наполнитель оксид алюминия снижает диффузионную

проницаемость этого антиоксиданта.


1. Тюленева, Н.К. Окисление полиэтилена при неравномерном распределении

антиоксиданта / Н.К. Тюленева, И.Г. Калинина, Ю.А. Шляпников // Пластические мас-

сы.– 2005.– № 12.– с. 5-6.

2. Lin D.G. Contact oxidation of inhibited polyethylene on copper at nonuniform an-

tioxidant distribution / D.G. Lin and E.V.Vorob’eva // Russian Journal of Applied Chemis-

try.– 2011.–Vol.84.– № 5.– Р.877-881.



3. Лин, Д.Г. Термоокислительная стабилизация полимерных композитов, со-

держащих дисперсные наполнитель на основе металлов (обзор) / Д. Г. Лин, Е. В. Воро-

бьева, В.М. Шаповалов // Материалы, технологии, инструменты. – 2013.– № 1. – С. 36-

45.

4. Роджерс, К. Проницаемость и химическая стойкость. В сб.: Конструкционные

свойства пластмасс.– М.: Химия.– 1967.– 212 с.

ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОВЕРКИ МЕХАНИЧЕСКОЙ

ПРЕОБРАЗУЮЩЕЙ СИСТЕМЫ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОГО ДАТЧИКА

ДАВЛЕНИЯ

Савочкина М.М., Голев Д.М., Мотин А.В.

ФГОУ ВПО ПГУ, Россия, г.Пенза

[email protected]

Аннотация

Широкое внедрение волоконно-оптических датчиков (ВОД) в ракетно-

космической и авиационной технике требуют применения современных технологий их

изготовления, которые снижали бы их себестоимость, но и повышали технологич-

ность. Наиболее сложными технологическими этапами является процедура юстировки

и регулировки оптической системы ВОД. Поэтому необходима минимизация затрат на

данные процедуры, особенно в тех случаях, когда они тесно связаны с преобразовани-

ями в механической преобразующей системе датчиков. В связи с этим создание экспе-

риментальной установки для определения конструктивно-технологических параметров

механической преобразующей системы значительно снижающей затраты на проекти-

рование и разработку волоконно-оптических датчиков является актуальным.


Измерительная установка, волоконно-оптический датчик, давление, механиче-

ская преобразующая система, мембрана, аттенюатор, экспериментальная проверка.

Априорные сведения о дифференциальном волоконно-оптическом датчике давле-

ния аттенюаторного типа по патенту РФ № 2290605[1]

На рисунке 1 приведена упрощенная конструктивная схема волоконно-

оптического датчика избыточного давления аттенюаторного типа, который является

прототипом разрабатываемого дифференциального ВОДД с предельным аттенюато-

ром.

Рисунок 1. - Упрощенная конструктивная схема одного из вариантов дифференци-

ального ВОДД с предельным аттенюатором



Как показано на рисунке 1, мембрана 1 жестко соединена со штуцером 2

(например, с помощью сварки) или является его частью. В центре мембраны жестко

закреплен (например, с помощью сварки) дифференциальный предельный аттенюатор

3 (шторка) с круглым отверстием на расстояниях l1 и l2 относительно излучающего

торца подводящего оптического волокна ПОВ 4 и приемных торцов отводящих оп-

тических волокон ООВ 5 первого и второго измерительных каналов соответственно.

ПОВ 4 и ООВ 5 жестко закреплены в корпусе 6. Юстировка волокон относительно от-

верстия в аттенюаторе 3 осуществляется с помощью металлической прокладки 7, тол-

щина которой подбирается в процессе настройки датчика.

Измеряемое давление воспринимается мембраной 1, при этом аттенюатор 3

смещается относительно подводящих и отводящих волокон, что, как следствие, ведет к

изменению интенсивности световых потоков, поступивших в отводящие оптические

волокна. Таким образом, преобразователем измерительной информации является диф-

ференциальный волоконно-оптический преобразователь микроперемещений (ВОПМП).

На рисунке 2 приведена расчетно-конструктивная схема дифференциального

ВОПМП с предельным аттенюатором, являющегося базовым элементом ВОДД.

Рисунок 2. – Упрощенная расчетно-конструктивная схема дифференциального

ВОПМП с предельным аттенюатором с круглым отверстием

ВОПМП содержит аттенюатор 1 толщиной t с круглым отверстием, располо-

женный на расстоянии l1 относительно излучающего торца подводящего оптического

волокна ПОВ, и отводящие оптические волокна ООВ первого и второго измерительных

каналов, расположенные на расстоянии L от ПОВ.

ВОПМП работает следующим образом (см. рисунки 1 и 2).

От источника излучения ИИ по подводящему оптическому волокну ПОВ 4 све-

товой поток 0 направляется в сторону аттенюатора 3. Под действием измеряемой фи-

зической величины (давления) аттенюатор перемещается на величину Z относительно

торцов отводящих оптических волокон ООВ 5, что ведет к изменению интенсивности

световых потоков Ф1(Z) и Ф2(Z), поступающих по отводящим оптическим волокнам на

светочувствительные площадки приемников излучения (фотодиодов) ПИ1 и ПИ2 пер-

вого и второго измерительных каналов соответственно. Приемники излучения преобра-

зуют оптические сигналы в электрические I1 и I2, поступающие на вход блока преобра-

зования информации (БПИ).

A

M

O

F

C N

В

Ф0

Ф1(Z)

Ф2(Z)

Z

L

Lф

tШТ

A-A A

SA-A l1

ПОВ

ООВ

l2

RВНУТ

RВНЕШ



2 Разработка измерительной установки для проверки достоверности ре-

зультатов математического моделирования механической преобразующей систе-

мы волоконно-оптического датчика разности давления

Для снижения себестоимости и упрощения этапа разработки авторами данной

статьи предложена установка, которая имитирует воздействие разности давления на

механическую преобразующую систему ВОДРД (рисунок 3).

Рисунок 3. - Измерительная установка для проверки механической преобразующей

системы волоконно-оптического датчика разности давления

Предлагаемая измерительная установка для снятия экспериментальных зависи-

мостей W=f(P) состоит из поверочного калибратора давления, стойки, установленной

на массивном основании, индикатора часового типа (ИЧТ), а также исследуемого ВО-

ДРД. На стойке неподвижно закреплены приспособления для установки ИЧТ и иссле-

дуемого ВОДРД.

Для калибровки используется поверочный калибратор давления Метран-ПКД-10

ТУ 4212-002-36897690-98, состоящий из электронного блока индикации (ЭБИ), внеш-

него модуля давления, источника создания давления (помпа ручная пневматическая),

кабеля электрического для подключения к сети и кабеля пневматического для подачи

измеряемой среды, давления, которое измеряется (рисунок 4).

Рисунок 4. - Поверочный калибратор давления Метран-502-ПКД-10П



Портативный калибратор давления Метран-502-ПКД-10П предназначен для

точного измерения и воспроизведения избыточного давления и разрежения в диапазоне

0…25000 кПа с погрешностью не более 0,1%. Он применяется в качестве эталона при

поверке и калибровке - поверки средств измерений давления: датчиков давления, раз-

ности давлений по ГОСТ 22520 (например, различных датчиков серий Метран, Сап-

фир), показывающих и самопишущих манометров и других аналогичных приборов и

устройств и в качестве цифрового манометра при мониторинге процессов измерения

давления.

В состав калибратора давления входит ручной пневматический насос Н2,5М,

предназначенный для создания избыточного давления в образцовом и поверяемом

средстве измерений давления. Диапазон задания давления: от 0 до 2,5 МПа.

В установке используется индикатор часового типа с погрешностью не более 0,5

мкм. Измерительный шток ИЧТ в нейтральном положении (0 на шкале) контактирует с

верхней мембраной (мембраной минусовой камеры). Мембрана нижней (плюсовой) ка-

меры расположена со стороны основания для крепления датчика.

Калибратор соединен с датчиком с помощью пневматического кабеля через

резьбовое соединение в основании для крепления датчика.

В процессе экспериментальных исследований используется имитационная мо-

дель датчика без волоконно-оптического тракта (то есть отсутствуют оптические во-

локна), который включает в себя только механическую преобразующую систему, пара-

метры которой соответствуют расчетным. Данное техническое решение снижает стои-

мость разработки.

Методика выполнения исследований по определению экспериментальных за-

висимостей W=f(P)

Максимальное перемещение центра мембраны Wмах и максимальные напряжения

мах , возникающие в материале мембраны под действием давления Р, определяются

по следующим известным формулам [2]:

3

22

16

)1(3

Еh

РRW м

мах

,

2

4

4

3

h

Prмах ≤ [ ],

где Wмах – максимальный прогиб мембраны под действием давления, мкм;

Rм, h - радиус и толщина мембраны, мм;

Е - модуль упругости материала мембраны, Н/мм2,для сплава 36НХТЮ:

Е = 195000 Н/мм2=1988,4 кгс/мм2;

- коэффициент Пуассона материала мембраны; для сплава 36НХТЮ: μ=0,3;

σ - допустимое максимальное напряжение, Н/мм2;

[σ] - допускаемое напряжение справочное, Н/мм2,для сплава 36НХТЮ:

[ ] = 1200 Н/мм2=122,3 кгс/мм2.

На основании расчета строится расчетная зависимость Wрасч=f(P).

Первоначально проводится калибровка измерительной установки с помощью

образцового манометра в соответствии с инструкцией по эксплуатации на поверочный

калибратор давления Метран-ПКД-10 ТУ 4212-002-36897690-98.

Затем образцовый манометр отсоединяется, и к калибратору подключается раз-

рабатываемый ВОДРД. С помощью калибратора воспроизводится давление P в задан-

ном диапазоне измерения (например 0,1…25 кгс/см2 с шагом 1 кгс/см2), которое по

пневматическому кабелю передается на мембрану плюсовой камеры, соединенную с



помощью штока с мембраной минусовой камеры. Прогиб W центра этой мембраны с

помощью ИЧТ измеряется. По полученным результатам измерений строится зависи-

мость экспериментальная зависимость Wэксп=f(P), которая сравнивается с расчетной

зависимостью Wрасч=f(P).

При степени совпадения результатов расчета и эксперимента до 90%, расчетные

параметры механической преобразующей системы принимаются окончательно и закла-

дываются в конструкцию ВОДРД. В противном случае необходимо уточнить парамет-

ры механической преобразующей системы, а затем повторить эксперимент.

Заключение

- Разработана измерительная установка для экспериментальной проверки меха-

нической преобразующей системы волоконно-оптического датчика разности давления.

- Даны рекомендации по конструктивному исполнению дифференциального во-

локонно-оптического датчика разности давления.

Таким образом, использование имитационной модели датчика, включающего

только механическую преобразующую систему, значительно снижает цену разработки

вследствие отсутствия волоконно-оптического тракта и дорогостоящего электронного

блока преобразования информации, а также неэффективных затрат на проведение мно-

гочисленных испытаний ВОДРД в процессе его проектирования.


1 Патент РФ № 2290605, МПК6 G01 L 19/04 Волоконно-оптический преобразо-

ватель перемещения/ А. Г. Пивкин, Т. И. Мурашкина, Е. А. Бадеева /Опубл.27.12.2006

Бюл. №36.

2 Технологические основы проектирования ВОД давления для искро-, взрыво-,

пожароопасных инженерно-технических объектов // Бадеева Е.А., Пивкин А.Г., Му-

рашкина Т.И. // Надежность и качество: Тр. Междунар. симп.– Пенза: Изд-во Пенз. гос.

ун-та, 2011. – Т. 2., стр. 130-135

3 Функция преобразования дифференциального ВОД давления отражательного

типа/ Коломиец Л.Н., Бадеева Е.А., Мурашкина Т.И., Пивкин А.Г. // Авиакосмическое

приборостроение. – 2007. – № 8, стр. 44-50

4 Определение условий реализации дифференциального преобразования сигна-

лов в волоконно-оптических преобразователях давления отражательного типа / Коло-

миец Л.Н., Бадеева Е.А., Мурашкина Т.И. // Авиакосмическое приборостроение. –

2007.−№ 11, стр. 23-28

ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА ПЛАСТИФИКАЦИОННОГО ВЫТЯГИВАНИЯ ПО-

ЛИАКРИЛОНИТРИЛЬНЫХ ВОЛОКОН

Городнякова И.С. – аспирант; Чвиров П.В. – ассистент; Щербина Л.А – доцент

Могилевский государственный университет продовольствия, Беларусь, г. Могилев

[email protected]

Аннотация

Рассмотрено влияние состава пластификационной ванны на свойства полиакри-

лонитрильных волокон.

Не установлено достоверного влияния изменения доли растворителя (до 30%

(масс.) диметилформамида) в пластификационной ванне на кратность максимально до-

стижимой пластификационной вытяжки, удельную разрывную нагрузку, удлинение

при разрыве и усадку волокна.




Высказано предположение, что это связано с завершением формирования струк-

туры гель-волокна на предшествующих технологических стадиях.


Полиакрилонитрил, растворитель, прекурсор, формование, вытягивание, физи-

ко-механические свойства

Подавляющее большинство углеродных волокнистых материалов получают пу-

тем термообработки полиакрилонитрильных (ПАН) волокнистых прекурсоров. Пре-

вращения ПАН волокон в углеродные происходит в твердой фазе, поэтому исходная

структура ПАН волокон во многом определяет особенности структуры и свойства уг-

леродных материалов [1].

Предполагается, что при термоокислении и последующей карбонизации имеет

место переход дефектов структуры от исходного ПАН волокна к углеродному [2]. В

патентной литературе отмечаются ряд факторов, определяющих условия переработки

ПАН прекурсоров и качество получаемых при этом углеродных волокон: структура и

молекулярно-массовое распределение полимера, условия формования, вытяжки и тер-

мообработки волокна, содержание в готовом волокне растворителя, крутка волокна,

присутствие добавок, вводимых в волокно, и пр. [3].

Особое внимание при получении ПАН прекурсоров уделяется прочности волок-

на и величине экзотермического эффекта при термоокислительной стабилизации во-

локна. Поскольку прочность и другие физико-механические свойства химических во-

локон зависят, в основном, от степени ориентации макромолекул и надмолекулярных

структурных образований, то стадия ориентационного вытягивания видится весьма

значимой. Значительного упрочнения волокна можно добиться в результате ориента-

ционного вытягивании волокон в две стадии: на первой – волокно, пластифицирован-

ное растворителем, вытягивается непосредственно после формования; на второй – про-

изводиться дополнительное термовытягивание сухого волокна на обогреваемой плите.

При формовании полиакрилонитрила в качестве пластификатора, на стадии пла-

стификационного вытягивания, может служить смесь растворителя и осадителя, содер-

жащаяся в волокне после формования. Ожидается, что с увеличением содержания рас-

творителя в волокне возрастает сегментарная подвижность макромолекул, что облегчит

ориентационные процессы при вытягивании.

На основании проведенных экспериментов и анализа данных, полученных в хо-

де данного исследования, оценено влияние содержания растворителя (диметилформа-

мида в количестве до 30% (масс.)) в пластификационной ванне на максимально воз-

можную кратность пластификационного вытягивания, структурно-механические пока-

затели волокон.

Отмечено, что с увеличением содержания растворителя от 0 д 30% (масс.) в пла-

стификационной ванне кратность максимально достижимой пластификационной вы-

тяжки практически не изменяется. Не установлено влияния этого фактора на удельную

разрывную нагрузку, удлинение при разрыве и усадку волокна.

Можно предположить, что при данных условиях формования на выходе из оса-

дительной ванны структура волокна уже сформирована и изменение состава последу-

ющих ванн, в том числе пластификационной, практически не сказывается на сегмен-

тальной подвижности макромолекул в гель-структуре вытягиваемого волокна. Поэтому

физико-механические показатели готового ПАН волокна фактически не зависят от со-

держания растворителя в ванне для пластификационного вытягивания.




1. Варшавский, Е.П. Полиакрилонитрильные волокна и углеродные волокна на

их основе как наноструктурированные материалы / Композиты и наноструктуры,

2009г.- №4.

2. Углеродные волокна [Электронный ресурс]: – Режим доступа:

http://tehrez.blogspot.com/2009_11_01_archive.html. – Дата доступа 25.03.2013.

3. Варшавский В.Я. Углеродные волокна. – Мытищи: ФГУП «Производственно-

издательский комбинат ВИНИТИ», 2005. – 500 с.

МЕТОДИКА ОЦЕНКИ РИСКА ОТКАЗА МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИИ

МОСТОВОГО КРАНА НА ЭТАПЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Горынин А.Д.– аспирант, Толоконников А.С. - доцент

ФГБОУ ВПО Тульский государственный университет, г. Тула

[email protected]

Аннотация

Представлена методика количественной оценки риска отказа металлоконструк-

ции мостового крана с использованием данных статистического моделирования про-

цесса нагружения и метода «нагрузка – прочность»


Анализ риска, мостовой кран, статистическое моделирование

В соответствии с требованиями Технического регламента Таможенного Союза

ТР ТС 010/2011 для каждой проектируемой машины необходимо разрабатывать обос-

нование безопасности. Обоснование безопасности - документ, содержащий анализ рис-

ка, а также сведения из конструкторской, эксплуатационной, технологической доку-

ментации о минимально необходимых мерах по обеспечению безопасности, сопровож-

дающий машины и (или) оборудование на всех стадиях жизненного цикла и дополняе-

мый сведениями о результатах оценки рисков на стадии эксплуатации после проведе-

ния капитального ремонта.[1]

Как показывает практика около 40% аварий мостовых кранов связано с возник-

новением усталостных повреждений несущих металлоконструкций. Данный вид отказа

приводит к самым тяжелым последствиям и несет за собой огромные материальные по-

тери и человеческие жертвы.

Таким образом, перед проектировщиком встает серьезный вопрос, как разрабо-

тать такую металлоконструкцию крана, которая удовлетворяла бы условиям прочности

и жесткости, при этом имела бы минимум веса и соответствовала заданному уровню

риска отказа.

Анализ существующих работ по данной теме показал большие пробелы в дан-

ной области. Существующие методики риск - анализа разработаны для определения

риска отказа на стадии эксплуатации. Все они базируются на статистических данных по

отказам узлов и агрегатов подобных мостовых кранов. Недостатком этих данных явля-

ется то, что они учитывают характерный технологический цикл работы машины и

имеют очень усредненный характер. Для кранов общего назначения, работающих с

разными наборами грузов (склады металлопроката, стройматериалов и др.) данная ста-

тистика мало применима. Поэтому предполагается разработать методику оценки риска

эксплуатации мостового крана на основе данных статистического моделирования

нагружения металлоконструкции. С помощь современных средств имитационного и

статистического моделирования мы можем разыграть сценарий работы крана с задан-

http://tehrez.blogspot.com/2009_11_01_archive.html.%20–%20Дата%20доступа%2025.03.2013./




ными параметрами. Полученные статистические данные будут использованы для опре-

деления нагружения металлоконструкции.

Алгоритм предложенной методики представлен на рис.1.

Для начала проведения расчетов необходимо знать все условия работы крана: с

какими по весу грузами он будет работать; каковы размеры рабочей площадки; ско-

рость подъема и передвижения тележки, скорость передвижения крана.

После процесса моделирования работы крана и сбора статистики производится

расчет рабочих нагрузок.

На основании все полученных данных необходимо произвести расчет риска от-

каза металлоконструкции с помощью одного из существующих методов.

В ходе работы был выбран наиболее подходящий для мостовых кранов метод

«нагрузка – прочность».

Рис. 1. Алгоритм методика оценки риска эксплуатации мостового крана

Условие сохранения несущей способности металлоконструкции крана имеет

вид:

,RS

где S - максимальное напряжение в металлоконструкции; R - несущая способ-

ность металлоконструкции [2].

Если данное не выполняется, то имеет место пересечение в точке О графиков

распределения вероятностей )(Sf и )(Rf (рис. 2). В точке О получим значение расчет-

ного уровня риска Q. В данном случае:

[

0

)()( 10

maS

S

dSSfWSSP ; (1)

0

min

)()( 20

R

R

dRRfWRSP , (2)

где 1W и

2W - площади на рис. 1



Рис. 2. Распределение вероятностей )(Sf и )(Rf

В случае, когда S и R распределены по нормальному закону получаем:

]2

)(exp[

2

1)(

2

2

2S

S

S

mSSf

;

]2

)(exp[

2

1)(

2

2

2R

R

R

mRRf

,

где S ,R - среднеквадратичные отклонения нагрузки и несущей способности метал-

локонструкции:

1

1

1

2 )1/()(N

i

siS NmS ;

2

1

2

2 )1/()(N

i

RiR NmR ;

Sm Rm - математические ожидания нагрузки и несущей способности металло-

конструкции:

1

1

1/N

i

iS NSm ;

2

1

2/N

i

iR NRm .

С учетом зависимостей (1) и (2) получаем формулу для расчета риска отказа ме-

таллоконструкции мостового крана:

0

min

max

0

)()(

R

R

S

S

dRRfdSSfQ ;

)]()([)]()([ min00max RФRФSФSФQ .

Результатом работы является методика оценки риска отказа металлоконструк-

ции мостового крана, основанной на данных статистического моделирования процесса

нагружения металлоконструкции.



Предложенная методика позволяет производить оценку риска, не прибегая к до-

рогостоящим натурным испытаниям образцов металлоконструкций мостового крана,

что в свою очередь позволит существенно снизить затраты на его производство в це-

лом.


1.Технический регламент таможенного союза ТР ТС 010/2011 « О безомасности

машин и оборудования»

2. Павленко А.Н. Количественая оценка риска эксплуатации мостовых кранов по

их фактической нагруженности: Автореф. дис. канд. техн. наук. Новочеркасск: ЮРГТУ

(НПИ), 1999. 20 с.

ФОРМИРОВАНИЕ И АНАЛИЗ ФАЗОВОГО СОСТАВА МИШЕНЕЙ

ПИРОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

В.В. Гришкевич — аспирант кафедры ПИКС (научный руководитель: д-р физ.-

мат.наук, профессор В.Ф. Гременок)

Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники,

Республика Беларусь, г. Минск

E-mail: [email protected]

Аннотация

Разработана методика и изготовлена необходимая технологическая оснастка для

изготовления мишеней пироэлектрических материалов. Исследован фазовый состав

полученных мишеней.


Пироэлектрические материалы, мишень, тонкие пленки, фазовый состав.

Процесс получения мишеней можно разделить на несколько этапов, основные из

которых: подготовка основания мишени, изготовление вставных элементов, сборка

мишени. Подготовка основания мишени заключается в сверлении отверстий в опреде-

ленных местах титановой пластины, для размещения вставных элементов. Изготовле-

ние вставных элементов включает в себя составление шихты, мокрый помол, прессова-

ние и обжиг. В конце процесса изготовления мишеней производится плотная подгонка

диаметра вставных элементов и закрепление их в отверстиях основания мишени [1].

Химический состав вставных элементов может быть разным, поэтому и получа-

ются мишени с разным фазовым составом. Для изготовления вставных элементов нами

были использованы оксиды бария, стронция и их смеси в различном процентном отно-

шении.

Для напыления тонких плёнок Ba1-ХSrХTiO3 различного состава была разработа-

на универсальная составная мишень для магнетронного распыления, внешний вид ко-

торой представлен на рис. 1.

Исходным материалом мишени является титановый диск, закреплённый на мед-

ном основании. В области максимального распыления материала мишени (Ø~50 мм)

находятся отверстия, в которые помещаются спрессованные таблетки BaO2, SrСO2, ко-

личество и соотношения которых может легко меняться для изменения состава распы-

ляемых плёнок.




Разработанная мишень позволяет варьировать соотношение бария и стронция в

осаждаемой плёнке как путём изменения конфигурации вставок с учётом коэффициен-

тов распыления компонент мишени, так и их элементно-фазового состава.

Рис. 1. Внешний вид мишени для формирования плёнок Ba1-xSrxTiO3

магнетронным распылением

Рентгеновский фазовый анализ является главным методом определения фазово-

го состава и кристаллической структуры материала [2]. Простым способом определе-

ния кристаллической структуры соединения и фазового состава является простое срав-

нение полученных рентгенограмм с данными теоретического расчёта для исследуемых

типов кристаллической решётки (таблицы JCSPD). Кроме того, по интенсивности из-

меренных и идентифицированных рефлексов можно определить преимущественную

ориентацию кристаллитов в поликристаллических плёнках.

Рентгенофазовый анализ полученных образцов проводился на дифрактометре

ДРОН-3 методом -2-сканирования в геометрии Брэгга-Брентано с использованием

CuK-излучения. Для экспресс-анализа запись рентгеновских спектров проводилась в

непрерывном режиме со скоростью, которая, в зависимости от интенсивности возни-

кающих рефлексов, определялась для каждого образца. Для проведения тщательных

исследований и получения более точных результатов рентгенограммы измерялись по

точкам, с шагом сканирования от 0.01° до 0.05° и временем измерения в каждой точке

до 100 сек.

Результаты исследования фазового состава мишеней представлены на рис. 2-4.

15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 900

200

23,99

26,03 33,23

42,6846,35

53,48

55,53

64,48

68,71

73,4375,7979,4185,21

Инте

нси

вно

сть

, о

тн.е

д.

2, град

Рис. 2. Рентгеновский спектр мишеней BaO2

Пики и их интенсивности на картине дифракционного анализа образца BaO2 в

целом соответствуют данным из базы данных JCPDS(№№86-0070, 73-2175, 71-1739).

Особенно отчетливо видна характеристическая серия при углах 2Θ=26,036°;

26,785°,соответствующая плоскостям (002) и (101). Линии при углах 33,232°,

42,683°,46,364° также согласуются с информацией из базы данных.



15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 900

200

20,47

25,27

29,731,56

36,65

41,42

44,24

47,850,07

53,18

57,4158,9964,0965,7773,81

77,4582,0885,3487,29

Инте

нси

вно

сть

, отн

.ед

.

2, град

Рис. 3. Рентгеновский спектр мишеней SrCO3

Пики и их интенсивности на картине дифракционного анализа образца SrCO3 в

целом соответствуют данным из базы данных JCPDS(№№84-1778, 74-1491, 71-2393).

Особенно отчетливо видны пики, соответствующие плоскостям (111), (021), (002) при

углах 2Θ=25,28; 25,829; 29,298. Серия линий при углах от 44°С до 50,3°С является

также характеристической

Рис. 4. Рентгеновский спектр мишеней V2O5

Пики и их интенсивности на картине дифракционного анализа образца V2O5 в

целом соответствуют данным соединения из базы данных JCPDS (№№89-2483, 89-

2482). Особенно четко видны линии, соответствующие плоскостям (001), (101) и (110)

при углах 2Θ=20,32; 21,721 и 26,157, а также характеристическая серия линий при уг-

лах от 45°С до 53°С.

Такая методика измерений повышала возможность разрешения дифракционных

линий и тем самым увеличивала точность определяемых параметров из рентгеновских

данных. При работе с образцами известного фазового состава проводилось

сопоставление полученного рентгеновского спекта с ранее полученным и

расшифрованным эталонным спектром. В дальнейшем при необходимости по даннаму

спектру определялись параметры кристаллической структуры для данного образца.

После определения фазового состава образцов, можно было проводить уточнение па-

раметров решетки. С этой целью, а также с целью уточнения других параметров, полу-

чаемых из спектров рентгеновской дифракции, использовалась программа FullProf2000,

в основе обработки рентгеновских спектров которой заложен метод Ритвельда. Исполь-

зование описанной последовательности проведение рентгенофазового анализа и обра-

ботки результатов измерений давало надежные результаты, которые в дальнейшем

служили основой для выработки последующей стратегии исследования полученных

образцов с целью изучения их других характеристик.




1. Шульман, А.Р. Вторично-эмиссионные методы исследования твердого тела /

А.Р. Шульман, С.А. Фридрихов. – М.: Наука, 1977.

2. Фазовый анализ, рентгенофазовый анализ [Электронный ресурс]. – Электрон-

ные данные. – Режим доступа : http://xrd.spbu.ru

ВЫБОР ПОРОШКООБРАЗНЫХ АБРАЗИВНЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ШЛИ-

ФОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ КАМНЯ

Деркачев И.С. – аспирант

ИСОиП (филиал) ДГТУ, Россия, г. Шахты

[email protected]

Аннотация

При выполнении строительных и отделочных работ широкое применение нашли

изделия из гранита, мрамора, песчаника. Наиболее энергозатратным и трудоемким

процессом по их обработке является шлифование. Для снижения этих затрат необходи-

мо разрабатывать новые технологии, создавать инновационный инструмент, и внедрять

новые способы интенсификации шлифования камня, одним из которых является при-

менение порошкообразных абразивных материалов

Ключевые слова Шлифование, порошкообразный абразивный материал, природные, искусствен-

ные, обрабатываемый камень, электрокорунды, корборунды.

В гражданском строительстве, коммунальном хозяйстве и при выполнении ре-

монтно-строительных работ широко применяются изделия из гранита, мрамора, песча-

ника, ракушечника вследствие своей относительной дешевизны, хороших потребитель-

ских свойств, широкого распространения и декоративных качеств. Они могут исполь-

зоваться как основной строительный материал для инженерных сооружений, средства

для отделки внутренних помещений и фасадов зданий, в монументальном строитель-

стве как художественно декоративный материал, а также в ландшафтном дизайне [1].

В современной камнеобрабатывающей промышленности при изготовлении де-

коративно-художественных изделий, облицовочных плит, несущих колон зданий фаса-

дов, напольных плит и других строительных материалов, одним из самых трудоемких и

продолжительных процессов обработки камня является его шлифование, состоящее из

десятка проходов абразивным инструментом [1].

Поверхность заготовки камня после предварительной обработки (порезки на

мерные плиты - слебы) имеет неровности поверхности, связанные не только с шерохо-

ватостью, но и макрогеометрией поверхностного слоя (выпуклостью, вогнутостью,

волнистостью и т.д.). Величина волнистости на пиленой заготовке природного камня

достигает мм53 (рис. 1).




Рисунок 1 – Поперечный срез плиты после предварительной обработки.

Поэтому на сегодняшний день актуальным вопросом является повышение точ-

ности макрогеометрических параметров поверхности готовых изделий из камня, повы-

шение производительности обработки, снижение энергозатрат и трудоемкости [1].

Для интенсификации процесса шлифования камня можно применять несвязный

абразивный материал, частицы которого должны быть прочными, твердыми и иметь

острые кромки. При шлифовании острые кромки постепенно затупляются, поэтому для

поддержания режущих свойств абразивных зерен при приложении определенных уси-

лий они должны обладать способностью скалываться, образуя новые режущие кромки.

Следовательно, несвязные абразивные материалы, обладая высокой твердостью и

прочностью, должны быть достаточно хрупкими [2].

Порошкообразный абразивный материал (ПАМ) – шлифовальный материал

представляющий собой измельченный до порошкообразного состояния и рассеянный

на определенные классы несвязный абразивный материал, использованный ранее в ос-

новном для абразивной обработки [2, 3].

Основной отличительной особенностью ПАМ является их высокая твердость,

они превосходят инструментальные стали по твердости и теплостойкости, поэтому ими

можно обрабатывать любые материалы различной твердости и на высоких скоростях

резания [3, 4].

В зависимости от твердости и прочности разные ПАМ используются для раз-

личных операций шлифования: более твердые – для обработки твердых материалов,

более прочные – для обработки вязких материалов и т.д. [2].

ПАМ могут быть как естественного (природного), так и искусственного (синте-

тического) происхождения. К природным относятся алмаз, корунд, наждак, гранат,

кремень, кварц, а также более мягкие полировальные материалы: известь, тальк и др. К

искусственным: электрокорунды нормальный, белый, хромистый, титанистый, цирко-

ниевый, карбиды кремния (карборунд), бора, циркония, кубический нитрид бора и др.

[2 – 8]. Физико-механические свойства ПАМ приведены в таблице 1 [6].

Таблица 1 - Физико-механические свойства ПАМ.

ПАМ Плотность, 3/ смг Микротвердость,

ГПа

Температура устой-

чивости С

1 2 3 4

Алмаз искусствен-

ный 3,47-3,56 84,4-98,1 700-800

Эльбор 3,45-3,49 78,5-98,1 1400-1500

Карбид бора 2,48-2,52 39,2-44,2 700-800

Карбид кремния зе- 3,15-3,25 32,4-35,3 1300-1400



леный

Карбид кремния

черный 3,15-3,25 32,4-35,3 1300-1400

Электрокорунд

нормальный 3,85-3,95 18,9-19,6 1250-1300

Электрокорунд бе-

лый 3,90-3,95 19,6-20,9 1700-1800


хромистый 3,95-4,00 19,6-22,6 1700-1800

Электрокорунд ти-

танистый 3,95-4,00 19,6-22,6 1750-1850


циркониевый 4,05-4,15 22,6-23,5 1750-1850

Монокорунд 3,64-4,00 22,6-23,5 1700-1800

Сферокорунд 3,90-3,95 19,6-20,9 1700-1800

Формокорунд 3,95-4,05 18,9-19,6 1250-1300

Алмаз природный 3,48-3,56 98,4 700-800

Продолжение таблицы 1

1 2 3 4

Корунд 3,90-4,12 17,7-23,5 1700-1800

Гранат 3,53-4,32 13,7-16,7 1200-1250

Кремень 2,57-2,64 9,8-14,7 1500-1600

ПАМ являются продуктом дробления, измельчения абразивных материалов и

поэтому они имеют различную величину и форму частиц: в виде кристаллов, осколков

кристаллов и агрегатов (поликристаллов).

В соответствии с ГОСТ 52381-2005 [9] ПАМ делятся на четыре группы: шлифо-

вальное зерно (шлифзерно), шлифовальные порошки (шлифпорошки), микронные

шлифовальные порошки (микрошлифпорошки) и тонкие микрошлифпорошки. В таб-

лице 2 приведены группы ПАМ и соответствующие им зернистости [8].

Таблица 2 - Группы ПАМ

Группа ПАМ Размер зерен основной

фракции, мкм Обозначение зернистости

Шлифзерно 2000-160 200-16

Шлифпорошки 125-40 12-4

Микрошлифпорошки 63-14 М63-М14

Тонкие микрошлифпорош-

ки 10-3 М10-М3

В современной камнеобрабатывающей индустрии наибольшее применение

нашли искусственные ПАМ, так как они отличаются от природных более высоким ка-

чеством и стабильностью свойств [2]. В таблице 3 приведены маркировка и область

применения ПАМ [4, 5, 10].

Таблица 3 - Характеристика, маркировка ПАМ и область применения.

Характеристика Маркировка

ПАМ

Вид ПАМ Область применения

1 2 3 4



Электрокорунд нормальный

Обладает высокой теп-

лостойкостью, механи-

ческой прочностью зе-

рен и значительной вяз-

костью, необходимой

для выполнения опера-

ций с переменными

нагрузками

13А; 14А;

15А

Порошки, микропо-

рошки, зерна. Под-

ходит для высоко-

скоростного шли-

фования

Обдирочное, отделоч-

ное шлифование проч-

ных камней. Отделоч-

ные работы шкуркой

Электрокорунд белый

По физическому и хи-

мическому составу бо-

лее однородный, обла-

дает более высокой

твердостью, острыми

кромками, хорошей са-

мозатачиваемостью,

обеспечивает меньший

параметр шероховатости

поверхности по сравне-

нию с электрокорундом

23А; 24А;

25А


рошки, зерна. Под-

ходит для высоко-

скоростного шли-

фования

Скоростное шлифова-

ние сверхпрочного

камня. Отделочные ра-

боты пастами. Оконча-

тельная обработка

сверхтвердых камней.

Отделочные работы

шлифовальной шкур-

кой


1 2 3 4

нормальным

Электрокорунд хромистый

По прочности прибли-

жается к электрокорун-

ду нормальному, по ре-

жущим свойствам – к

электрокорунду белому

33А; 34А

Зерна и порошки Шлифование, доводка и

отделка прочного камня

Электрокорунд титанистый

По своим свойствам

аналогичен высококаче-

ственному электроко-

рунду нормальному

37А

Зерна и порошки Шлифование на обыч-

ных и скоростных ре-

жимах сверхпрочного

камня

Электрокорунд циркониевый

Мелкокристаллический,

плотный и весьма проч-

ный материал. Стой-

кость инструмента на

обдирочных операциях в

10-40 раз выше анало-

гичного инструмента из

электрокорунда нор-

мального

38А

Зерна и порошки Обдирочное шлифова-

ние прочного камня при

высоких скоростях

Монокорунд

Имеет изометрическую

форму зерна, высокую

механическую проч-

ность. В процессе шли-

43А; 44А;

45А

Порошки и пасты

из них

Окончательная обра-

ботка сверхпрочных

камней. Отделочные и

доводочные работы



фования скалывается и

этим обеспечивает вы-

сокие режущие свойства

и малую силу резания

Сферокорунд

При шлифовании сфе-

рические зерна разру-

шаются и создают новые

режущие кромки ин-

струмента, обеспечивая

производительную об-

работку

3С

Зерна, порошки и

микропорошки

Обработка мягких и

вязких камней, резины,

пластмассы

Карбид кремния черный

Отличается от электро-

корунда повышенной

твердостью, абразивной

способностью и хрупко-

стью. Зерна имеют фор-

му тонких пластинок из-

за чего увеличивается их

хрупкость в работе.

53С; 54С

Зерна и порошки Обработка прочных

камней. Шлифование,

отделочные работы

Карбид кремния зеленый

Отличается от карбида

Зерна, порошки и Обработка прочных

кам-


1 2 3 4

кремния черного повы-

шенной твердостью, аб-

разивной способностью

и хрупкостью

64С; 62С;

63С

микропорошки ней. Шлифование, от-

делочные работы

Карбид бора

Значительно превышает

электрокорунд и карбид

кремния по твердости и

абразивной способно-

сти, хотя и очень хруп-

кий

КБ


рошки и пасты из

них

Шлифование, отделоч-

ные работы и доводка

прочных камней

Эльбор (кубический нитрид бора)

Имеет наивысшую по-

сле алмаза твердость и

абразивную способ-

ность.

ЛП; ЛО

Зерна, порошки,

микропорошки

Шлифование, отделоч-

ные работы и доводка

прочных камней

Для контроля над расходом и работоспособностью ПАМ можно воспользоваться

показателем абразивная способность, который является безразмерной величиной и

определяется как отношение массы сошлифованного материала к массе навески ПАМ

[2]. По величине этого показателя можно судить об эффективности того или другого

вида ПАМ




1. Adigamov K.A. Choice of surface-active substances for grinding stone articles /

К.А. Adigamov, N. A. Dmitrienko, I.S. Derkachev // Материалы VI Международной науч-

но-практической конференции «Достижения вузовской науки»: Центр развития науч-

ного сотрудничества. Новосибирск 2013 – с 97-101

2. Эфрос М.Г. Современные абразивные инструменты: 3-е изд., перераб. и доп. /

М.Г. Эфрос, В.С. Миронюк; под ред. З.И. Кремня. – Л.: Изд-во Машиностроение. Ле-

нинградское отд-ние, 1987 – 158с., ил.

3. Кащук В.А. Справочник шлифовщика / В.А. Кащук, А.Б. Верещагин. – М.:

Машиностроение, 1988 – 480 с., ил.

4. Наерман М.С. Справочник молодого шлифовщика / М.С. Наерман. – М.: Изд-

во Высш. школа, 1985 – 207 с., ил.

5. Терган В.С. Шлифование на круглошлифовальных станках: Учебник для

проф. – техн. училищ / В.С. Терган, Л.Ш. Доктор.: М. Изд-во Высш. школа, 1972 – 376

с., ил.

6. Абразивные материалы и инструменты. Каталог – справочник / В.А. Рыбаков

[и др.]; под ред. В.А. Рыбакова. – М.: Изд-во НИИмаш, Москва, 1981 – 356 с., ил.

7. Гарвер М.И. Декоративное шлифование и полирование / М.И. Гарвер. – М.:

Изд-во МАШГИЗ, Москва, 1948 – 183 с., ил.

8. Стратиевский И.Х. Абразивная обработка: Справочник / И.Х. Стратиевский,

В.Г. Юрьев, Ю.М. Зубарев. – М.: Машиностроение, 2010. – 352 с.

9. ГОСТ 52381-2005 Материалы абразивные. Зернистость и зерновой состав

шлифовальных порошков. Контроль зернового состава. – введ. 27.10.05. – Москва:

ИПК Издательство стандартов, 2005. – 15с.

10. Деркачев И.С. Рекомендации по выбору абразивных кругов для обработки

камня / И.С. Деркачев // Материалы VI Международной научно-практической конфе-

ренции «Тенденции и перспективы развития современного научного знания»: Институт

стратегических исследований. Москва 2013 – С 103 - 107

РАЗРАБОТКА БАТОНЧИКОВ ПОВЫШЕННОЙ ПИЩЕВОЙ ЦЕННОСТИ

Магомедов Г.О. – профессор, Журавлев А.А. - доцент, Шевякова Т.А. – доцент,

Плотникова И.В. – доцент, Ерофеева М.А. - студентка

ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных техно-

логий», Россия, Воронеж

[email protected]

Аннотация

Разработаны батончики типа пралине повышенной пищевой ценности, исследо-

ваны реологические характеристики пралиновых масс и вафельных жировых начинок на

основе жмыха зародышей пшеницы «Витазар» и установлено, что образцы батончиков ти-

па пралине обладают высокой необходимой прочностью, которая достигается практически

мгновенно, что сокращает продолжительность выстойки и производственный цикл. Про-

изведен расчет пищевой и биологической ценности разработанных изделий. Установлено,

что с внесением жмыха «Витазар» биологическая ценность увеличивается для батончиков

на 12 %, а энергетическая ценность снижается на 222 кДж/100 г продукта.


Батончики типа пралине, жмых «Витазар», пищевая ценность.



В настоящее время кондитерская промышленность вырабатывает обогащенные

кондитерские изделия с использованием некоторых видов функциональных ингредиен-

тов и биологически активных добавок, но полностью проблемы по данному направле-

нию пока не решены.

Данную ситуацию необходимо менять путем освоения новых видов продукции,

в частности, организации выпуска продукции со сбалансированным количеством бел-

ков, жиров и углеводов, биологически активных добавок избирательного действия ˗ ви-

таминов, макро- и микроэлементов, грубых растительных волокон, коллоидного желе-

за, полиненасыщенных жирных кислот, пищевых волокон (пектина, олигосахаридов,

инулина и т.п.) [1].

Цель данных исследований – изучение влияния массовой доли жмыха «Витазар» на

реологические характеристики, а также пищевую ценность батончиков типа пралине.

Зародыши пшеницы уникальны и полезны своими свойствами. Они богаты незаме-

нимыми аминокислотами, витаминами, минеральными веществами и содержат: воды –

11,4 %, протеина – 41,3 %, углеводов – 25 %, жира – 15,1 %, клетчатки – 2,5 %, пентоза-

нов – 9,7 % и золы – 6,3 %.

Все полезные свойства зародышей пшеницы невозможно перечислить. Вот лишь

некоторые из них: усиливают иммунную систему; улучшают обмен веществ; выводят

шлаки из организма; улучшают остроту зрения; лечат гормональные дисфункции у муж-

чин и женщин; снижают риск заболевания рака толстой кишки; показаны к применению

для лечения сердечнососудистых заболеваний; снижают давление; повышают гемоглобин;

улучшается самочувствие людей, страдающих аллергией [2].

В результате исследований в России доктором технических наук А.Б. Вишняковым

и его коллегами была разработана технология, при которой влага из зародышей убирается

в течение нескольких минут при температуре, не превышающей 70 оС, а затем на специ-

альном прессе под большим давлением из массы быстро извлекают масло. Это происходит

без применения каких бы то ни было растворителей или других химических веществ. Па-

раллельно с маслом получают порошкообразный продукт – муку, получившую название

«Витазар». По химической природе, составу и пищевой ценности белки «Витазара»

сравнимы по своим свойствам с физиологически активными белками животного проис-

хождения. При этом усвояемость муки значительно выше, чем исходного зародыша,

так как в процессе переработки разрушается созданная природой для защиты зародыша

прочная оболочка и биологически ценные и активные продукты находятся в более до-

ступной для организма форме. В свою очередь «Витазар» отличается высоким содер-

жанием незаменимых аминокислот, ненасыщенных омега-3, 6-жирных кислот, ви-

таминов, также богат макро- и микроэлементами и другими биологически активны-

ми веществами [3].

В процессе наших исследований определяли эффективную вязкость пралиновых

масс со жмыхом «Витазар» и различным содержанием масла пшеничных зародышей.

С увеличением градиента скорости эффективная вязкость пралиновых масс по-

степенно снижется за счет разрушения коагуляционных структур. При градиенте ско-

рости 10 с⁻¹ начинается область разрушенной структуры, и вязкость меняется незначи-

тельно. Установлено, что за счет увеличения процентной доли масла пшеничных заро-

дышей эффективная вязкость снижается.

Для обеспечения непрерывной работы поточной линии и качественной резки на

отдельные корпуса пралиновая масса должна иметь пластическую прочность

10-12 кПа. Так, прочность, необходимая для качественного резания конфетных жгутов

– 10 кПа достигается для контроля за 180 с, а для опытного образца практически мгно-

венно.



Провели оптимизацию методом ЦКРП рецептуры батончиков типа пралине. Для

оценки качества исследуемых образцов батончиков в качестве параметров оптимизации

были приняты следующие показатели: массовая доля масла пшеничных зародышей и

температура при формовании. Критерием оценки влияния условий приняли предельное

напряжение сдвига. Первый этап заключался в построении математических моделей,

адекватно описывающих зависимости выбранных выходных параметров от изучаемых

факторов. Статистическая обработка экспериментальных данных заключалась в вычис-

лении оценок регрессивных коэффициентов, проверки их значимости, оценки воспро-

изводимости опытов и установлении адекватности полученных уравнений. Второй

этап заключался в геометрической интерпретации и анализе регрессивных уравнений.

Таким образом, было установлено влияние параметров дозировки масла заро-

дышей и температуры на качественные показатели батончиков из муки «Витазар» и

найдены оптимальные режимы (массовая доля масла пшеничных зародышей – 7%,

температура при формовании – 30 ºС, предельное напряжение сдвига – 20,1 кПа).

Произведен расчет пищевой и биологической ценности разработанных изделий

(таблица). Расчет энергетической ценности проводили на 100 г продукта по суммарно-

му содержанию в готовых изделиях белков, жиров, углеводов и их энергетической цен-

ности при окислении в организме в зависимости от состава расхода сырья в соответ-

ствии с рецептурой.

Установлено, что с внесением жмыха «Витазар» биологическая ценность увели-

чивается для батончиков на 12 %, а энергетическая ценность снижается на 222 кДж/100

г изделия.

По результатам расчетов, можно сделать вывод о том, что введение в рецептуру

батончиков жмыха «Витазар» оказывает положительное влияние на показатели

качества готовых изделий; дает возможность снизить себестоимость продукции,

вследствие экономии дорогостоящего сырья; обогащает изделия витаминами в

сравнении с контролем (витамином Е на 99 %); пищевыми волокнами в 2,5 раза;

белками в 3,13 раза, минеральными веществами (кальцием в 8,77 раза, фосфором в

5,14, калием в 1,6, железом в 2,4 раза), а также позволяет расширить ассортимент

выпускаемой продукции.

Таблица – Степень удовлетворения среднесуточной потребности для человека в

пищевых веществах по батончикам

Пищевые веще-

ства Воз-

раст-

ные

груп-

пы

Среднесу-

точная по-

треб-ность

Содержание в 100 г

батончиков Степень удовлетворе-

ния формулы сбалан-

сированного питания

Контроль Батончик

«Стимул» Контроль Батончик

«Стимул» Белки, г 18-29 80,00 5,29 16,56 6,61 20,70 Липиды, г 18-29 93,00 35,74 34,83 38,43 37,45 ПНЖК, г 18-29 1,25 2,61 3,8 208,8 307,0 Соотношение

ω3:ω6 кислот 18-29 1:2-1:4 1:39 1:3

Углеводы, г 18-29 411,00 51,29 40,85 12,48 9,94 Пищевые во-

локна, г 18-29 20,00 0,52 1,3 6,5 6,5



Минеральные

вещества, мг

Кальций 18-29

1000,00

37,99

337,55

3,80

3,67

Фосфор 800,00 117,59 604,06 14,70 75,51

Магний 400,00 50,20 41,15 12,55 10,29 Калий 2500,00 294,52 486,56 11,78 19,46 Железо 14,00 2,09 5,12 14,93 35,77

Витамин Е 18-29 15,00 0,004 14,87 0,03 99,00

Энергетическая

ценность,

ккал/кДж 18-29 2800,00 549/2295 496/2073 – –

Биологическая

ценность, % - - 72,00 84,00 – –

Годовой экономический эффект от внедрения технологии кондитерских изделий

на основе жмыха «Витазар» и с добавлением масла пшеничных зародышей при выра-

ботке 1 т батончиков составит 74020 руб.


1. Концепция государственной политики Российской Федерации в области здо-

рового питания населения [Электронный ресурс]. – Режим доступа: // http: //

gabydiete.ucoz.ru. – Загл. с экрана.

2. «Витазар» [Электронный ресурс]. – Режим доступа: // http: // agroserver.ru. –

Загл. с экрана

3. Польза зародышей пшеницы [Электронный ресурс]. – Режим доступа: // http:

// jivilegko.ru. – Загл. с экрана.

НЕФТЯНОЙ ПОПУТНЫЙ ГАЗ, КАК ИСХОДНОЕ СЫРЬЕ ДЛЯ

ПОЛУЧЕНИЯ ПИРОЛИТИЧЕСКОГО УГЛЕРОДА

Забродина М. В. – студентка гр. ХТб-131, II курс

Ушакова Е.С. – канд. техн. наук, доцент

Ушаков А.Г. – канд. техн. наук, доцент

Научный руководитель: Ушаков Г.В. – канд. техн. наук, доцент

ФГБОУ ВПО «Кузбасский государственный технический университет

имени Т.Ф. Горбачева», Россия, г. Кемерово

[email protected]

Аннотация

Рассмотрены вопросы получения пироуглерода на основе углеводородного сы-

рья и вторичных продуктов промышленных предприятий, в частности попутного

нефтяного газа.


Пироуглерод, термообработка, утилизация, углеводородное сырье.

В последние годы значительно возрос интерес мирового энергетического, эколо-

гического сообщества к проблеме утилизации нефтяного попутного газа как из-за эко-

логических, так и финансовых соображений.



Нефтяной попутный газ – важный невозобновляемый природный ресурс и бес-

цельное его сжигание на факельных установках приводит к значительным выбросам

загрязняющих веществ и ухудшению экологической обстановки в нефтепромысловых

районах. В результате горения газа в факелах в России ежегодно образуется почти 100

млн. т выбросов СО2 (при условии эффективного сжигания всего объема газа), выбра-

сывается в атмосферу активная сажа, объем которой оценивается приблизительно в 0,5

млн. т в год [1].

Сжигание нефтяного попутного газа сопровождается тепловым загрязнением

окружающей среды: вокруг факела радиус термического разрушения почв колеблется в

пределах 10…25 м, растительности – 50…150 м. При этом в атмосферу поступают раз-

нообразные химические соединения оксид азота, сернистый ангидрид, оксид углерода,

несгоревшие углеводороды. Существенные концентрации оксидов азота и серы фикси-

руются на расстоянии 1-3 км от факела, сероводорода – 5-10 км, а оксид углерода и ам-

миака – до 15 км. Это приводит к увеличению заболеваемости местного населения ра-

ком легких, бронхов, к поражениям печени и желудочно-кишечного тракта, нервной

системы, зрения [2].

Необходимость повышения полноты использования нефтяного попутного газа,

выделения из него полезных компонентов, т.е. его комплексная переработка – является

основной задачей, которую надо решить для достижения целей развития нефтяного

комплекса, отраженных в Энергетической стратегии России на период до 2020 года [3].

Химический состав попутного газа у каждого нефтяного месторождения разный.

Для проведения расчетов используют усредненные данные [4]:

Горючие компоненты:

Метан (СН4) – 64%;

Этан (С2Н6) – 11%;

Пропан (С3Н8) – 11%;

Бутан (С4Н10) – 3%;

Пентан (С5Н12) – 2%;

Негорючие компоненты:

Азот (N2), углекислый газ (СО2), водород (Н) и сера (S) – 9%;

Одним из направлений утилизации попутного нефтяного газа является его хи-

мическая переработка с получением ценных продуктов. Учитывая состав газа, перспек-

тивным представляется его применение в качестве исходного сырья в процессах терми-

ческой переработки углеводородных газов. В частности в технологии получения пиро-

литического углерода.

Пироуглерод – класс материалов, отличающихся структурой и свойствами и

объединенных принципом получения из парогазовой фазы. Осаждение пироуглерода

происходит на твердую поверхность (матрицу) из парогазовой фазы. Далее происходит

карбонизация матрицы и графитизация.

Для изучения процесса получения пироуглерода из нефтяного попутного газа

создана лабораторная установка, на которой смоделирован процесс пиролиза углеводо-

родного газа. В качестве исходного сырья использован пропан.

Цель работы – получение пироуглерода путем пиролиза углеводородного газа.

Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи:

1) Собрать лабораторную установку по пиролизу углеводородных газов.

2) Наработать лабораторные образцы пироуглерода из углеводородных газов для

дальнейшего сравнения их с пироуглеродом из побочных продуктов и отходов коксо-

химических и нефтеперерабатывающих предприятий

Экспериментальная часть.



Для выполнения исследований создана лабораторная установка, представленная

на рисунке 1. Исходное газообразное сырье поступала в реактор 1, где при четко задан-

ной температуре, измеряемой термопарой 2 и контролируемой датчиками 3, происхо-

дил процесс пиролиза газа, его термодеструкция и кристаллизация пироуглерода на

нагретых внутренних поверхностях кварцевой трубки.

Время эксперимента варьировали, в среднем оно составило 30 мин.

Рис. 1. Лабораторная установка по получения пироуглерода: 1 – реактора; 2 –

термопара; 3 – электронные датчики; 4 – электропечь; 5 – блок подготовки газа

Результаты.

Пленки углерода, образовавшиеся на нагретой внутренней поверхности кварце-

вой трубки, показаны на рисунке 2, а. Для полученного материала характерен металли-

ческий блеск.

Отмечено, что происходит образование «зародышей» на поверхности и их рост,

в процессе которого атомы газообразного углерода взаимодействуют с углеродом «за-

родышей», в результате чего образуется твердая структура (рис. 2, б). Ее рост происхо-

дит в виде конуса, постепенно расширяясь, основания конусов заполняют всю поверх-

ность образования «зародышей», превращаясь в цилиндры. Высокая температура полу-

чения пироуглерода приводит к появлению в нем устойчивых и прочных связей [5].

1

2

3

5

4



а б

Рис. 2. Образцы пироуглерода, полученные в лабораторных условиях

В результате проведенных экспериментов по пиролизу горючих углеводородных

газов получены образцы пироуглерода, которые будут использованы для сравнения с

образцами пироуглерода, полученными из побочных продуктов нефтеперерабатываю-

щих предприятий.


1. А. Ю. Книжников, Н. Н. Пусенкова. Проблемы и перспективы использования

попутного нефтяного газа в России. Ежегодный обзор проблемы в рамках проекта

«Экология и Энергетика Международный контекст». Москва, 2011

2. Профиль, №6 (562) от 18.02.2008.

3. Энергетическая стратегия России на период до 2020 года. Утверждена распо-

ряжением Правительства Российской Федерации № 1234-р от 28 августа 2003 г.

4. Гудков С.Ф. Переработка углеводородных попутных и природных газов. – М.:

Гостоптехиздат, 1960. – 176 с.

5. Бушуев Ю.Г., Персин М.И. Углерод-углеродные композиционные материалы /

М.:Металлургия, 1994. – 128 с.

СРАВНЕНИЕ ОЦЕНОЧНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ВО ВРЕМЕННОЙ ОБЛАСТИ

ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ИМПУЛЬСНОЙ ВОЛНЫ НА АНИЗОТРОПНУЮ НЕОД-

НОРОДНОСТЬ ПЛАЗМАПОДОБНОГО ТИПА

Заяц Е.Ю., научный руководитель Янушкевич В.Ф.

Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники, Бела-

русь, г. Минск

[email protected]



1 107

0 1 107

2 107

5

0

5

g2 t( )

SVV1 t( )

SVV2 t( )

SVV3 t( )

SVV4 t( )

SVV5 t( )

t

Аннотация

С целью оценки изменения параметров во временной области существующих

аномальных проявлений было проведено исследование трансформации формы импуль-

сных сигналов отраженных от анизотропной среды в зависимости от изменения такого

параметра как частота столкновения при вертикальной и горизонтальной поляризации.


Оценочные параметры, временная область, импульсная волна, анизотропная

среда плазмаподобного типа.

Анализ трансформации формы импульса во временной области производится

после применения обратного преобразования Фурье [1]

𝑆отр(𝑡) =1

2𝜋∫ 𝑆отр

∞

−∞

(𝜔)𝑒𝑖𝜔𝑡𝑑𝜔

где 𝑆отр(𝜔) – спектр отраженного сигнала.

На рисунке 1 и 2 представлены графики выходного сигнала при изменении ча-

стоты столкновения (Гц) для вертикальной и горизонтальной поляризаций соответ-

ственно.

Рис. 1 Вертикальная поляризация. g2(t) – график входного импульса. SVV1(t) –

график выходного импульса при значении частоты столкновения 1*105 Гц. SVV2(t) –




график выходного импульса при значении частоты столкновения 1*1010 Гц.

1 107

0 1 107

2 107

5

0

5

g2 t( )

SVV1 t( )

SVV2 t( )

SVV3 t( )

SVV4 t( )

SVV5 t( )

t



Рис. 2 Горизонтальная поляризация. g2(t) – график входного импульса. SVV1(t)

– график выходного импульса при значении частоты столкновения 1*105 Гц. SVV2(t) –




график выходного импульса при значении частоты столкновения 1*1010 Гц.

Очевидно, что отраженный сигнал приходит на приемную сторону с некоторым

запаздыванием. Это является основным временным критерием при исследовании отра-

женного сигнала. Так же критерием временных характеристик является трансформация

длительности импульса по половинной амплитуде [2]

𝛼𝜏 =𝜏0

𝜏1

где 𝜏0 - время входного импульса по половинной амплитуде,

𝜏1 - время выходного импульса по половинной амплитуде.

При увеличении частоты столкновения (вертикальная поляризация) увеличива-

ется время задержки импульса и уменьшается трансформация длительности импульса

по половиной амплитуде.

При горизонтальной поляризации с ростом частоты столкновения уменьшается

время задержки и увеличивается длительность импульса по половинной амплитуде.

При обеих видах поляризаций сигнал «размывается» во временной области –

увеличивается ширина спектра и уменьшается амплитуда.

При анализе трансформации выходного сигнала наблюдается существенное вли-

яние частоты столкновения на параметры видеоимпульса, что должно быть учтено при

реализации импульсных методов.


1. Гололобов Д.В. Взаимодействие электромагнитных волн и углеводородных

залежей. Минск, 2009.

2. Качан И.А., Искажения видеоимпульса при вариациях диэлектрической про-

ницаемости наполнителя анизотропного образования. Современные проблемы радио-

техники и телекоммуникаций. РТ-2010 : Матер. 6-ой междун. Молодежной науч.-техн.

конф., Севастополь, Украина, 11-15 апр.2011г./Вебер: Е.В. Пашков [и др.]. - Севасто-

поль, 2011. - С. 192

ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ ЛИНЕЙНО ЧАСТОТНО

МОДУЛИРОВАННЫХ (ЛЧМ) РАДИОИМПУЛЬСОВ

аспирант Карпович П.И., научный руководитель д.т.н. Чердынцев В.А.

УО «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектро-

ники», Республика Беларусь, Минск

Аннотация

Радиосигналы с большой базой позволяют получить хорошую разрешающую

способность как по времени так и по частоте. Классическим примером такого класса

сигналов является ЛЧМ-радиоимпульс. Ниже описан метод формирования ЛЧМ-

радиоимпульсов цифровом виде на промежуточной частоте и последующим переносом

в дециметровый диапазон длин волн.




Линейная частотная модуляция, ЛЧМ-радиоимпульс, зондирующий сигнал, сиг-

налы с большой базой.

К числу основных факторов определяющих выбор того или иного типа радио-

сигнала РТС относят: дальность действия, степень скрытности и помехозащищенности,

максимальная мощность передатчика и чувствительность приемника.

Сигналы с большой базой нашли широкое применение в радиолокационных, ра-

дионавигационных системах и радиотехнических системах передачи информации. Та-

кие сигналы позволяют обеспечить повышенную помехозащищенность, скрытность,

более высокое разрешение как по дальности так и по скорости в радиолокационных си-

стемах.

Характерным представителям класса сигнала с большой базой является сигнал с

линейно частотной модуляцией (ЛЧМ). Математическая модель ЛЧМ-импульса задает-

ся по формуле 1.

u0(t) = {E0e

iπΔ

T0ew0i+ϕ0 , |t| ≤T0

2;

0, |t| >T0

2;

(1)

Преобразование Фурье закона модуляции (1)

G0(w) = ∫ eiπ

Δf

T0

T02

−T02

e−iwtdt = √T0

2Δfe−i

T04πΔf

w2(C(x1) + C(x2) + i[S(x1) + S(x2)]) (2)

Где x1,2 = √1

2ΔfT0 (1 ±

w

πΔf) , C(x)и S(x)- косинус и синус интегралы Френеля.

Проанализируем полученный результат: по мере увеличение базы сигнала рас-

сматриваемый спектр в полосе частот становится более равномерным, а спад на грани-

цах более крутым.

Автокорреляционная функция ЛЧМ может быть найдена, как преобразование

Фурье от энергетического спектра.

C0(τ) =1

2π∫ |G(w)2|

∞

−∞eiwτdw =

sinπΔfτ

πΔτ (3)

Функция неопределенности ЛЧМ-сигнала имеет вид (4).

ρ0(τ, f) = |

1

T0∫ u0

∞

−∞(t +

τ

2)u0

* (t −τ

2) e−i2πftdt

2| = |

sinπ(Δfτ−fT0)(1−|τ|

T0)

π(Δτ−fT0)

2

| , |τ| ≪ T0(3)

В случаи ЛЧМ-радиоимпульса существует возможность одновременного суже-

ния основного лепестка функции неопределенности и вдоль оси времени и вдоль оси

частот за счет увеличения соответственно девиации частоты и длительности радиоим-

пульса. При этом функция неопределенности вытягивается вдоль линии, наклон кото-

рой определяется исключительно величиной крутизны закона модуляции. [1]

На базе отладочной платы DAC1408D750 был разработан формирователь ЛЧМ-

сигналов полосой до 70 МГц и длительностью от 10 мкс до 1с. Структурная схема по-

строения генератора представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 — Структурная схема генератора ЛЧМ радиоимпульса.



Входными данными для формирователя являются код частоты и код шага девиа-

ции. Код частоты (КЧ) устанавливает промежуточную частоту работы формирователя.

Код шага девиации (КШД) устанавливает величину перестройки частоты в течении од-

ного периода тактового сигнала. Так при неизменном КШД значение на выходе аккуму-

лятора со сбросом (АС) изменяется линейно (за исключением моментов переполнения

аккумулятора, при которых он сбрасывается) подобно линейному изменению частоты

ЛЧМ. Сумма КЧ и значения на выходе АС является результирующим кодом частоты

(РКЧ) и поступает на прямой цифровой синтезатор (ПЦС). ПЦС формирует в цифровом

виде гармонический сигнал частотой соответствующей РКЧ, так как РКЧ изменяется

линейно в пределах одного периода работы АС то и частота гармонического сигнала

изменяется линейно в течении данного периода. Информация о текущей фазе сигнала

содержится в ПЦС и не теряется при сбросе АС. С помощью фазовращателя выходной

сигнал ПЦС разбивается на квадратурные составляющие. Блоки коррекции фазы и

смещения предназначены для компенсации изменения разности фаз и смещения в ана-

логовых цепях между квадратурными каналами формирователя, эти изменения могут

быть вызваны изменением температуры, питающего напряжения и другими факторами.

Цифровые отсчеты генерируемого сигнала преобразуются в аналоговую форму при по-

мощи цифро-аналогового преобразователя (ЦАП) и подаются на квадратурный модуля-

тор (КМ). Так же на КМ подается опорный сигнал для переноса в высокочастотную

часть спектра.

Фотография типового спектра результирующего сигнала представлена на рисун-

ках 2 и 3.

Рисунок 2 — Спектр ЛЧМ радиоимпульса.

Несущая 2ГГц, девиация ЛЧМ радиоимпульса 1,25МГц, длительность импульса

100 мкс. В спектре присутствуют (справа налево): зеркальная частота (уровень подав-

ления 53дБ), гармоника опорного сигнала (подавление 40дБл относительно пикового

значения мощности импульса), полезный сигнал (пиковая мощность -10 дБм).



Рисунок 3 — Спектр ЛЧМ радиоимпульса.

На рисунке 3 увеличен полезный сигнал с рисунка 2.


1. Охрименко А.Е. «Основы радиолокации и радиоэлектронная борьба» -М. 1983

- 456с.

ПРИМЕНЕНИЕ ВЫСОКОДИСПЕРСНЫХ КОЛЛОИДОВ

ФЕРРОМАГНЕТИКОВ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДЕЙСТВИЯ

СОРБЕНТОВ ЖИДКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ

Е.А. Квашевая, студентка гр. ХТб-131, 2 курс

Е.С. Ушакова, канд. техн. наук, доцент

Научный руководитель: А.Г. Ушаков, к.т.н. доцент

Кузбасский государственный технический университет им. Т.Ф.Горбачева,

Россия, г. Кемерово

[email protected]

Аннотация

Рассмотрены вопросы улучшения нефтесорбентов на основе отходов деревооб-

рабатывающих и животноводческих предприятий методом пиролиза м помощью маг-

нитной жидкости.


Ферромагнетик, сорбент, нефтепродукты, сорбция, термическая обработка.

Сегодня доказанные мировые запасы нефти составляют 1208,2 млрд баррелей.

За последние 25 лет этот показатель стремительно вырос, увеличившись почти на 500

мрлд баррелей. Потенциальные запасы нефти по последним данным оцениваются в

2614 млрд баррелей. Как правило, основные запасы нефти находятся под контролем

государственных нефтяных компаний. Это объясняется тем, что нефтяная промышлен-

ность – самый важный сектор экономики для стран, получающих основной доход от

экспорта нефти. От получаемых средств зависит наполнение бюджета и возможность

развивать другие отрасли экономики. Преобладающий сюжет на глобальных нефтяных




рынках за последние пять лет – рост спроса. Мировое потребление нефти продолжает

повышаться примерно на 800,000 баррелей в сутки в 2011 году и на 900,000 баррелей в

сутки в 2012 году. В среднем в мире в год потребляют 31 млрд. баррелей нефти.

В настоящее время состояние экологии – наиболее актуальная проблема. Часто

происходящие аварии, связанные с утечкой нефти и нефтепродуктов, наносят непопра-

вимый ущерб окружающей среде. Попав в водоем, нефть образует на поверхности воды

пленку толщиной до 2 мм. В течение последующих 2-5 суток пленка постепенно рас-

плывается и стремится достигнуть толщины 10-100 мкм, что приводит к обострению

экологической проблемы. Также часть нефтепродуктов способна растворяться в воде, а

тяжелые компоненты образуют с окружающей водой эмульсию. Ликвидация послед-

ствий разливов нефти и нефтепродуктов, рекультивация земель и переработка

нефтешламов является важнейшей частью борьбы за улучшение экологии..

В настоящее время для транспортирования энергоносителей используют желез-

нодорожный, водный, автомобильный и трубопроводный транспорт. По состоянию на

конец 2012 года протяжённость магистральных трубопроводов (по данным Росстата)

составила 250 тыс. км, в том числе газопроводов 175 тыс. км, нефтепроводов 55 тыс.

км и нефтепродуктопроводов 20 тыс. км.

В России основные перевозки нефти приходятся на долю трубопроводного

транспорта, а нефтепродуктов – на долю железнодорожного. За пределы России нефте-

продукты попадают через самую большую в мире систему трубопроводов, а также че-

рез морские порты.

Большая потребность промышленных стран в нефтепродуктах вызывает необхо-

димость транспортировки значительных объемов нефти и ее производных, в частности,

водным путем. Это увеличивает риск крупномасштабных загрязнений такими продук-

тами. Так тонна нефти при разливе загрязнит 12 км2 поверхности океана. Для очистки

водной поверхности от нефтепродуктов и других углеводородных продуктов в настоя-

щее время широко используют различные сорбенты.

Основными характеристиками, которыми должны обладать такие сорбенты, яв-

ляются:

- высокая удельная поверхность материала, увеличивающая его контакт с за-

грязняющим продуктом и обеспечивающая тем самым его эффективное поглощение;

- низкая удельная масса, гарантирующая достаточную плавучесть адсорбента, в

том числе и после его контакта с загрязняющими продуктами;

- возможность эффективного удаления сорбента с поверхности воды вместе с

адсорбированными загрязняющими продуктами.

-возможность управляемости сорбента.

- применяемый сорбент, прежде всего, должен максимально решать экологиче-

ские проблемы, таким образом уменьшать затраты на ликвидацию последствий разли-

вов технологических жидкостей и нефти.

На кафедре химической технологии твердого топлива Кузбасского государ-

ственного технического университета имени Т.Ф. Горбачева ведется работа по созда-

нию нефтесорбентов на основе отходов деревообрабатывающих и животноводческих

предприятий методом пиролиза. Для проведения исследований брали карбонизат, по-

лученный при пиролизе формованных гранул, содержащих 30, 40 и 80 % органического

связующего (биомасса) и древесные отходы – остальное [1, 2].

Цель работы – разработка методов повышения технологических свойств эколо-

гически чистых нефтесорбентов полученных из органических отходов.

Изучены способы улучшения свойств сорбентов, в частности пропитка жидким

материалом и придание ему тем самым магнитных свойств. Применение различных

магнитных жидкостей (в отличие от магнетита определенного состава) позволяет в



широких пределах варьировать свойства получаемого сорбента. Преимущество таких

адсорбентов по сравнению с традиционными (немагнитными) состоит в том, что

обладая высокой сорбционной емкостью, они могут управляться при помощи

магнитного поля.

Синтез намагниченного сорбента состоял из двух этапов.

1. Получение магнетита.

- синтезировали магнетит путем соосаждения солей двух- и трехвалентного

железа избытком щелочи. Для этого готовили смесь 25,5 г FeSO4·7Н2О (марки чда) и

45 г FeCl3·6Н2О, взятых в виде их 10%-ных водных растворов (т. о. отношение

Fe(II):Fe(III) составляло 1,1:2, т. е. количество Fe(II) бралось в 10%-ном избытке по

сравнению со стехиометрическим). Для предотвращения заметного окисления Fe(II)

кислородом воздуха вода для приготовления раствора сульфата железа (II) подкисляли

небольшим количеством (1-2 капли) концентрированной H2SO4;

- смесь растворов добавляли быстро тонкой струей к 180-200 мл 25%-ного

раствора аммиака при интенсивном перемешивании механической мешалкой, которое

продолжалось еще 20-25 мин после окончания реакции. Осаждение проводили при

рН=10. Образовавшийся черный осадок отмывался дистиллированной водой методом

магнитной декантации до рН=8,5;

Магнетит, полученный по данной методике, отличается монодисперсностью

частиц, высокими магнитными свойствами, хорошей адсорбционной способностью, что

является важными факторами при создании устойчивых высокомагнитных жидкостей.

2. Получение немагнитного сорбента.

Производили согласно методикам, описанным в [1, 2]. В качестве исходного

сырья использованы отходы деревообрабатывающих и сельскохозяйственных

предприятий. Общая последовательность технологических процессов представлена на

рис. 1.

Рис. 1. Блок-схема получения сорбента

3. Получение намагниченного сорбента.

Немагнитный сорбент механически смешивали с отмытым до рН=8,5

магнетитом. Далее сорбент помещали в воду и намагниченную его часть

экстрагировали при помощи постоянного магнита. После чего подвергали сушке при

комнатной температуре. Внешний вид полученного сорбента представлен на рис. 2а.

На рис. 3 видно, что под действием постоянного магнитного поля образцы магнитных

сорбентов удерживаются в подвешенном состоянии.



Рис. 2. Магнитный сорбент

Рис. 3. Магнитный сорбент удерживается на

весу постоянным магнитом

По итогам экспериментов предложен метод получения магнитных сорбентов,

основанный на использовании магнитных жидкостей (с магнитными оксидами железа в

качестве дисперсионной фазы). Применение магнитных жидкостей позволяет

варьировать свойства сорбентов в широких пределах.


1. Брюханова Е.С. Ресурсо- и энергосберегающая технология получения

нефтесорбент / Брюханова Е.С., Ушаков А.Г., Ушаков Г.В. –К.: Вестник КузГТУ. –

2013. – № 4. – С. 104-106.

2. Квашевая Е.А. Влияние содержания связующего материала в исходном сырье

на влагоемкость углеродных нефтесорбентов Квашевая Е.А., Ушакова Е.С. –К.:

Сборник материалов 6 Всероссийской конференции молодых ученых "Россия

молодая". – 2014.



Ковалева А.П. – магистрант

Научный руководитель: ст. преп. Телеш Е.В.


Беларусь

[email protected]

Аннотация

Исследованы процессы формирования защитных покрытий из диоксида кремния

для гибких дисплеев реактивным ионно-лучевым распылением, определены оптималь-

ные режимы нанесения. Приведены результаты спектра пропускания для покрытий с

толщиной 100 и 200 нм.


Защитные покрытия для гибких дисплеев, реактивное ионно-лучевое распыле-

ние

Введение

В настоящее время все ведущие производители электронных компонентов, вклю-

чая Samsung, LG и Sony, и научно-исследовательские институты занимаются разработ-

кой гибких дисплеев. Появление таких устройств позволит создать совершенно новые




типы портативных устройств, например, легко скручивающуюся в рулон электронную

газету с ежедневно обновляющимся содержанием или мобильный телефон с выдвига-

ющимся на манер киноэкрана дисплеем большого размера. Применения полимеров в

изготовлении гибких дисплеев связано с их высокими эксплуатационными характери-

стиками, низкой стоимостью гибких полимерных подложек, возможностью примене-

ния «рулонной технологии» формирования функциональных покрытий. [1-3] В каче-

стве защитных покрытий от воздействия диметилформамида, который применяется в

технологическом процессе изготовления дисплеев, используются пленки оксидов

кремния, алюминия, а также нитрид кремния. Актуальной проблемой является форми-

рование защитных покрытий, обладающих следующими требованиями: минимальное

поглощение на длине волны 450 нм, отсутствие рассеяния и лучепреломления, малая

пористость и высокая адгезия к полимеру.

Целью данной работы является исследование процесса формирования защитных

покрытий из SiO2 методом реактивного ионно-лучевого распыления и определение оп-

тимальных режимов их нанесения.

Материал и методы

Для формирование пленок диоксида кремния реактивного ионно-лучевого рас-

пыления в вакуумном объеме установки ВУ-2М был смонтирован ионный источник на

основе поликанального холловского ускорителя с анодным слоем. Ионный источник

позволил сформировать два независимых ионных пучка кольцевой геометрии: один из

них использовался для ионной очистки подложек перед напылением, другой – для рас-

пыления мишени. Работа каждого канала источника обеспечивалась независимой пода-

чей газа и высоковольтного питающего напряжения. В качестве рабочих газов исполь-

зовались кислород и аргон. Схема процесса приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Схема реактивного ионно-лучевого распыления

Формирование пленок диоксида кремния осуществляли распылением мишени из

поликристаллического кремния. Для проведения экспериментов использовались под-

ложки из пластика Melinex толщиной 75 мкм, а также на пластик из триацетилцеллю-

лозы. В процессе нанесения остаточный вакуум не превышал значения 1,66×10-3 Па,

давление рабочих газов составило 6,66×10-3 Па, доля кислорода находилась в пределах

40-50 %. Температура подложек не превышала 325 К. Покрытия наносились на враща-

ющиеся подложки со скоростью 0,05 нм/с. Перед нанесением осуществлялась очистка

поверхности подложек ионами аргона и кислорода. Толщина покрытий составила 100 и

200 нм.

Результаты и обсуждение

Измерение спектров пропускания проводилось в диапазоне 400-1100 нм. Было

установлено, что пропускание пленок толщиной 100 нм на длине волны λ=450 нм со-



ставило 68 % и уменьшилось по сравнению с исходной подложкой всего на 4 % (рису-

нок 2).

Рисунок 2 – Спектральная зависимость пропускания подложки Melinex с покры-

тиями толщинами 100 нм и 200 нм и без покрытия

Проверка покрытий на воздействие диметилформамида показала, что очистка

ионами кислорода дала положительные результаты. В то время как очистка ионами ар-

гона не обеспечила необходимую устойчивость.

Для проверки адгезии применяли тест с использованием отрыва липкой ленты,

который показал, что покрытия имели хорошее сцепление с поверхностью полимера


Таким образом, проведенные исследования показали перспективность использо-

вания реактивного ионно-лучевого распыления для формирования защитных покрытий

на полимерных подложках для гибких дисплеев.


1. Benton A. Stephen. Selected papers on thee-dimensional displays / Stephen A. Ben-

ton // SPIE milestone series. – 2001. – Vol. MS 162. – P. 431.

2. Roh, N-S. Development of flexible e-paper and its applications / N-S. Roh // Proc.

Int'l Display Workshops EP4–3, – 2007. – P. 1295-1297.

3. Fujikake, H. Polymer-stabilized ferroelectric liquid crystal for flexible displays / H.

Fujikake, H. Sato, T. Murashige // Displays. – 2004. – № 25. – P. 3-8.

РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРОДИАЛИЗНОЙ УСТАНОВКИ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ

ВОД ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ

ОБОРОТНОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ

Ергожин Е.Е. – Генеральный директор АО «Институт химических наук им. А.Б. Бекту-

рова», академик НАН РК, Республика Казахстан, г. Алматы, Чалов Т.К. – главный

научный сотрудник лаборатории ионообменных смол и мембран АО «Институт хими-

ческих наук им. А.Б. Бектурова», д.х.н., профессор, Цхай А.А. – Директор ТОО «Мем-

бранные технологии», д.т.н., Республика Казахстан, г. Алматы, Ковригина Т.В. – веду-



щий научный сотрудник лаборатории ионообменных смол и мембран

АО «Институт химических наук им. А.Б. Бектурова», к.х.н., Алькенова Г.Т. –

PhD-докторант АО «Казахстанско-Британский технический университет»,

Республика Казахстан, г. Алматы

[email protected]

Аннотация

Разработаны эффективные методы синтеза новых ионообменных мембран с

улучшенными физико-механическими и электрохимическими характеристиками. На

основе полученных мембран разработана принципиальная технологическая схема

очистки и обессоливания воды и изготовлена пилотная электродиализная установка.


Мембраны, электрохимические и физико-механические свойства, статическая

обменная емкость, электродиализ, принципиальная технологическая схема, пилотная

электродиализная установка.

Современные проблемы производства чистых и сверхчистых веществ, обессоли-

вания воды, концентрирования пищевых и других растворов, очистки промышленных

сточных вод могут быть решены с применением мембранной технологии, которая

включена в перечень критических технологий, отнесенных к приоритетным направле-

ниям развития науки и техники XXI века. Такие методы разделения жидких и газооб-

разных сред, природных вод и промышленных растворов базируются на разных прин-

ципах разделения и механизмах переноса молекул, ионов, частиц, но все они имеют

общий фрагмент системы – мембрану [1]. Ее химическая природа, структура и функци-

ональные свойства предопределяют область применения. Широкое распространение

экологически чистой электромембранной технологии для подготовки воды различного

класса чистоты для разделения и очистки органоминеральных смесей в пищевой, меди-

цинской, фармацевтической промышленности, для химического синтеза, использова-

ние их в химических источниках тока, привело к интенсивному развитию методов син-

теза и модифицирования синтетических ионообменных мембран. При этом актуальной

проблемой для потребителей является выбор селективных мембран нового поколения с

оптимальным набором свойств, обеспечивающих высокую эффективность и экономич-

ность того или иного процесса. В этих условиях перед специалистами стоит важная за-

дача создания сбалансированных мембранных структур. Важнейшей проблемой явля-

ется выбор наиболее значимых их свойств, всесторонне характеризующих технологи-

ческие качества синтезированных образцов и позволяющих проводить сравнительные

исследования новых образцов с аналогами, производимыми за рубежом.

Работы в области опреснения методом электродиализа ведутся в Казахстане

начиная с 1961 г. В конце 80-х годов республика производила практически 50 % опрес-

нительного оборудования бывшего СССР. Выпуск новых типов электродиализных ап-

паратов, полная автоматизация управления процессом позволили значительно расши-

рить области применения электродиализного оборудования с одновременным повыше-

нием его надежности и качества.

Нами для процессов электродиализа получены гетерогенные и интерполимерные

мембраны на основе олигомеров эпихлоргидрина (ОЭХГ), диглицидилового эфира ре-

зорцина (ДГЭР), диглицидилового эфира гидрохинона (ДГЭГ) и некоторых полиами-

нов (полиэтиленимина (ПЭИ), полиэтиленполиамина (ПЭИ) и проведено исследование

их электрохимических свойств лабораторных ячейках [2-5]. Анализ основных показа-

телей, приведенных в таблице свидетельствует об устойчивости мембран в растворах

минеральных кислот, щелочей, кипящей воде.



Таблица – Электрохимические свойства синтезированных мембран (А - СОЕНCl, мг-

экв/г; Б – удельное электросопротивление, Омсм; В – числа переноса, %; Г – удельная

водопроницаемость, см3с/г 10-14)

Мембраны на

основе

А Б В Г СОЕКОНТ / стабильность, в %

5 н

H2SO4

5 н

NaOH

1 н

HNO3

10%

Н2О2

Н2О2,

1000С

48 ч

И н т е р п о л и м е р н ы е м е м б р а н ы

ДГЭР-ПЭИ 7,2 45,0 98 1,2 7,1/98,6 7,2/100 6,8/94,4 6,5/90,3 7,0/97,2

ДГЭГ-ПЭИ 5,4 53,4 98 1,7 5,2/96,3 5,3/98,2 5,1/94,4 4,9/90,7 5,1/94,4

ДГЭР-ПЭПА 5,6 49,2 97 1,8 5,5/98,2 5,6/100 5,4/96,4 4,9/87,5 5,5/98,2

ДГЭГ-ПЭПА 4,2 56,2 97 1,9 4,1/97,6 4,2/100 4,1/7,6 3,9/92,9 4,0/95,2

МА-41* 2,0 240 94 6,2 2,0 2,0 1,7 1,4 1,8

Г е т е р о г е н н ы е м е м б р а н ы

ДГЭР-ПЭИ 5,2 210 95 6,2 5,1 5,0 4,9 4,9 4,9

ДГЭР-ПЭПА 3,5 230 95 6,4 3,5 3,4 3,2 3,1 3,3

ДГЭГ-ПЭИ 4,2 220 96 5,8 4,1 4,1 4,0 3,9 3,9

ДГЭГ-ПЭПА 2,9 240 95 6,3 2,9 2,8 2,7 2,6 2,7

МА-40* 3,8 340 96 6,4 3,6 3,6 3,0 3,0 3,4

Примечание: МА-40 и МА-41 – промышленные марки анионообменных мембран.

Размер пор в мембранах играет важную роль и определяет область их примене-

ния. Так, для процесса нанофильтрации и обратного осмоса размер пор должен состав-

лять 0,2-1,5 нм, диализа и электродиализа – 2-5 нм, ультрафильтрации – 5-50 нм, мик-

рофильтрации – 100-5000 нм. Исследование пористой структуры синтезированных

мембран методом ртутной порометрии [6] показало, что они содержат преимуществен-

но поры радиусом 2,6 нм и в меньшем количестве поры радиусом 1,9 и 5,4 нм. Относи-

тельная удельная пористость данных мембран составляет соответственно 6,8-1,0 см3/г.

Размер мелких пор, характерных для промежутков между полимерными цепями и их

пучками, составляет 1,5-10 нм, а размер крупных пор для полимерных цепей и частиц

сшивающего агента – более 10 нм. На основании проведенных исследований установ-

лено, что синтезированные ионообменные материалы являются близкими по структуре

к мембранам гомогенного типа, что значительно расширяет область их применения в

процессах электродиализа.

Нами разработана принципиальная технологическая схема электродиализной

установки, включающая в себя электродиализный аппарат, источник питания постоян-

ным током, насосы, емкости для очищенной воды и концентрата и запорную арматуру.

Изготовлена пилотная электродиализная установка, которая представлена на рисунке

[7].



Рисунок – Пилотная электродиализная установка производительностью 50 л/час

Каждая электродиализная установка представляет собой систему из трех основ-

ных модулей:

1 - мембранные пакеты (состоят из высокоэффективных ионоселективных мем-

бран, прокладок с каналами для потока воды и титановых электродов).

2 - гидравлический модуль (включает центробежные подающие и концентриру-

ющие насосы низкого давления, трубопроводы и регулирующие затворы).

3 - электрический модуль (включает систему автоматического регулирования

работой отдельных узлов установки, блок преобразования переменного тока в постоян-

ный, пускатели электродвигателя и сигнальные устройства).

Таким образом, синтезированы перспективные ионообменные мембраны, при-

менение которых способствует решению проблем охраны окружающей среды. Их ис-

пользование в процессах электродиализа позволит создать благоприятную обстановку

для обеспечения оборотного водоснабжения различных предприятий и городского и

сельского населения чистой питьевой водой.


1. Sata T. Ion Exchange Membranes. Preparation, Characterization, Modification and

Aplication // Tokuyama Research. Japan, 2004. 314 p.

2. Ергожин Е.Е., Чалов Т.К., Ковригина Т.В., Хакимболатова К.Х.

Ионообменные мембраны для электрохимических процессов очистки воды //

Материалы Межд. конф. «Пластмассы со специальными свойствами» посвященная 90-

летию заслуженного деятеля науки и техники РСФСР, профессора А.Ф. Николаева. –

Санкт-Петербург: –2011. – С.215-218.

3. Ергожин Е.Е., Чалов Т.К., Ковригина Т.В., Изатбеков Е.У. Интерполимерные

мембраны с наноразмерными порами // V Всероссийская Каргинская конф. «Полимеры

– 2010». – М.: – 2010. – С. 107.

4. Инновационный патент РК № 21336. Способ получения интерполимерных

мембран / Ергожин Е.Е. , Чалов Т.К., Ковригина Т.В., Хакимболатова К.Х.; опубл.

15.06.09, Бюл. изобр. № 6.

5. Ergozhin E.E., Chalov T.K., Kovrigina T.V. Synthesis of nanostructured ion ex-

change membranes for electrochemical processes of water purification // Труды Межд.

конф. «Ионный перенос в органических и неорганических мембранах». – Краснодар-

Туапсе: – 2012. – Р.59,60.

6. Вольфкович Ю.М. Метод эталонной контактной порометрии // Труды Всерос.

научн. конф. «Мембраны-2007». – М.: –2007. – С. 93.

7. Патент РК № 135. На полезную модель. Контейнерная модульная установка

для получения питьевой воды / Цхай А.А., Погорелов В.И., Шубин Д.А., Козлов А.А.;

опубл. 02.06.03.



СОЗДАНИЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ

ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ

И.В. Козлова, студентка III курса

Ю.А. Пестерникова, студентка III курса

Е.С. Ушакова, канд. техн. наук

Научный руководитель: Ушаков Андрей Геннадьевич к.т.н., доцент

ФГБОУ ВПО КузГТУ, Россия г. Кемерово

[email protected]

Аннотация

В данной работе предлагается использовать энергоэффективную технологию пе-

реработки органических отходов в газообразное топливо. Смысл технологии заключа-

ется в следующем: отходы животноводческих предприятий и биологических очистных

сооружений подвергаются анаэробной переработке в метантенке, в результате чего из

отходов выделяется биогаз и остается 85-90% сброженного остатка от исходной массы

сырья. Таким образом, оставшуюся массу необходимо снова утилизировать [1].

Сброженный остаток – это отличное сырье для технологий зеленой энергетики,

из него возможно получение альтернативной энергии взамен традиционному углю и

природному газу.

Суть решения – в получении биогаза и дальнейшей термической обработке

сброженного остатка методом газификации. Это позволит максимально переработать

отходы в газообразное топливо.


Переработка органических отходов, энергоэффективная биогазовая линия,

улучшение экологической обстановки, анаэробное сбраживание, газификация, биомас-

са, термическая обработка, генераторный газ.

Проблема переработки органических веществ является одной из актуальных, по-

скольку продолжается накопление промышленных, бытовых и сельскохозяйственных

загрязнений.

Органические отходы многих производств (ОАО «Кемвод», Кемеровская пти-

цефабрика) и сельского хозяйства (стоки ферм, фекальные массы) обычно попадают в

реки, загрязняя источники водоснабжения. При разложении этих отходов образуются

вредные вещества, влияющие отрицательно на здоровье человека; поэтому утилизация

отходов - одна из кардинальных проблем экологии[2].

Проблемы никогда не исчезнут полностью, но благодаря хорошему планирова-

нию и менеджменту вред, наносимый окружающей среде, может быть значительно

уменьшен.

Отходы промышленного животноводства и особенно птицеводства сильно за-

грязняют окружающую среду. По данным Всемирной организации здравоохранения

(ВОЗ), навоз и сточные воды предприятий могут быть фактором передачи более 100

возбудителей инфекционных и инвазионных болезней, в том числе зоонозов. К тому

же, сами органические отходы служат благоприятной средой для развития и длитель-

ной выживаемости патогенной микрофлоры, могут содержать пестициды, медикамен-

тозные препараты, семена сорных растений и другие загрязнения [2].

Птицефабрика на 400 тыс. несушек получает в год такое количество помета, что

при разложении его выделяется около 700 т биогаза, в том числе 450 т метана (65%),

208 т углекислого газа (30%), 35 т водорода, индола, скатола, сероводорода, аммиака и

других соединений (5%). Ущерб экосистеме от такого выброса велик, поэтому как ни-

когда актуален вопрос об утилизации таких отходов [2].




Без применения инновационных способов переработки органических отходов,

существует большая вероятность накопления органических веществ. На данный мо-

мент существует метод анаэробного сбраживания. При анаэробном сбраживании орга-

нические вещества разлагаются в отсутствие кислорода.

Метановое брожение протекает при средних (мезофильное) и высоких (термо-

фильное) температурах. Наибольшая производительность достигается при термофиль-

ном метановом брожении. Особенность метанового консорциума позволяет сделать

процесс брожения непрерывным. Для нормального протекания процесса анаэробного

сбраживания необходимы оптимальные условия в реакторе: температура, анаэробные

условия, достаточная концентрация питательных веществ, допустимый диапазон зна-

чений рН, отсутствие или низкая концентрация токсичных веществ.

После переработки органических веществ, получаемая после сбраживания био-

масса создает большие сложности:

- трудности транспортировки сырья к местам потребления;

- большие затраты на реализацию товара.

Рассмотренный выше метод анаэробного сбраживания, не дает полной перера-

ботки органических веществ, так как на выходе получаем всего 10% биогаза, все

остальное это сброженный остаток. Если использование всей этой биомассы в качестве

удобрения не представляется возможным, то применение метода анаэробного сбражи-

вания не рационально [2].

Цель работы: заключается в рассмотрении основных ныне существующих и

перспективных способов утилизации и переработки органических отходов.

Достижение глобальной цели в процессе выполнения работы достигалось рас-

смотрением локальных задач:

Разработать установку газификации сброженного остатка и испытать ее в

лабораторных условиях.

Изучить физико-химические свойства исследуемого сырья, наработать

опытные образцы биогаза и газообразного топлива.

Экспериментальная часть: Исходя из поставленных задач, объектом исследо-

вания явились отходы промышленного животноводства и птицеводства.

Экспериментальные исследования состояли из трех этапов (рис. 1):

1. Анаэробное сбраживание исходного сырья.

2. Термическая обработка сброженного остатка.

3. Газификация термообработанного сброженного остатка.

Рис.1. Схема эксперимента

Реактор, в котором осуществляли процесс газификации, представляет собой ци-

линдрическую металлическую емкость V = 4 дм³ с герметично завинчивающейся

орг.

отход

пары воды

зольный остаток

Анаэробное

сбраживание

Термическая

обработка Газификация

биомасса

синтез-газ биогаз



крышкой. Пробы сброженного остатка m=600-1000 г помещали в реактор, куда при

T=800-1000 °C подавали воздух. При протекании процесса контролировали состав вы-

деляющегося газа и состав продуктов его сжигания.

В результате газификации биомассы на последней стадии получили генератор-

ный газ.

Генераторный газ – составляет такой вид горючих газов, который применяется

во множестве производств не только потому, что легко получается из всевозможных

органических веществ и дает возможность пользоваться низкокалорийными видами

топлива (например, торфом, опилками, каменноугольной мелочью) для получения же-

лаемых во множестве случаев (например, в стеклоделии и в металлургии) высоких тем-

ператур, не достигаемых при простой топке горючими веществами, но и потому, что

генераторные газы полностью сгорают, при смешении лишь с нужным количеством

воздуха, тогда как разные виды твердого топлива для такого сгорания требуют огром-

ного избытка воздуха [3].

Для анализа газа использовали хроматограф «Цвет-800» и портативный пере-

носной газоанализатор дымовых газов ПЭМ-4М, состоящим из блока анализатора и

пробоотборного зонда.


При анаэробном сбраживании органических веществ установлено, что концен-

трация метана в биогазе может достигать 85-90 %об в зависимости от условий сбражи-

вания.

Газификация сброженного остатка позволяет полность пересести органические

вещества в газообразную фазу путем термодеструкции и получить газообразное топли-

во.

Зольный остаток газификации не содержит недожога углерода, то есть все орга-

нические вещества полностью переходят в газ, кроме этого золу можно использовать в

качестве удобрений.

Разработанная энергоэффективная линия позволяет максимально полно перера-

ботать органические отходы, кроме этого дает возможность улучшить экологическую

обстановку и освободить площади, занимаемые органическими отходами.


1. Нуркеев С.С., Нуркеев А.С., Джамалова Г.А., Кораблев В.В. [и др.]

Использование биореакторов для моделирования процессов разложения свалочных

масс и определения эмиссий загрязняющих веществ на полигонах твердых коммуналь-

ных отходов // Тр. Междунар. науч.-практ. конф. «Архитектура и строительство в но-

вом тысячилетии». г. Алматы, 7-8 ноября, 2008 г. Алматы: КазНТУ, 2009, С. 471-474.

2.Дубровский В.С., Виестур У.Э. Метановое сбраживание сельскохозяйственных

отходов. Рига: Знание,1988. 204 с.

3. Крупский К.Н., Андреев Е.Н., Ютина А.С. Использование биогаза в качестве

источника энергии: обзорн. информ. М.: ЦБНТИ Минжилкомхоз РСФСР, 1988. 43 с.



ВЛИЯНИЕ НЕТРАДИЦИОННОГО РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ НА ПИ-

ЩЕВУЮ, ЭНЕРГЕТИЧЕСКУЮ И БИОЛОГИЧЕСКУЮ ЦЕННОСТЬ РЖАНО-

ПШЕНИЧНОГО ХЛЕБА

Я. П. Коломникова – к.т.н., доцент, Е.В. Литвинова – магистрант

ФГБОУ ВПО Воронежский государственный университет инженерных

технологий, Россия, г. Воронеж

[email protected]

Аннотация

В данной работе разработана технология ржано-пшеничного хлеба «Легкий» с

внесением нетрадиционного растительного сырья; проведен анализ изменения пище-

вой, энергетической и биологической ценности с внесением биогенного растительного

сырья. Предложенный способ производства хлеба из ржано-пшеничной муки позволяет

значительно улучшить пищевую и биологическую ценность готовых изделий.


Хлебопекарные смеси, жмых зародышей пшеницы, жмых семян тыквы, сироп

рожкового дерева, пищевая ценность, энергетическая ценность, биологическая цен-

ность.

В настоящее время основными направлениями исследований в области хлебопе-

чения являются разработка и внедрение гибких технологий, позволяющих управлять

процессом приготовления хлеба на основе обоснованного применения многокомпо-

нентных хлебопекарных смесей с различными технологическими и функциональными

свойствами. Также важной задачей является использование при приготовлении нетра-

диционного сырья для решения проблемы полноценного питания, в том числе создания

сортов хлеба улучшенного качества с повышенной пищевой ценностью [1].

Таким образом, добавление жмыхов и сиропа растительного происхождения в

хлебобулочные изделия является актуальным направлением.

Целесообразность применения новых компонентов объясняется технологиче-

скими факторами, так как сироп рожкового дерева содержит в своем составе пектин,

крахмал, самые разные органические кислоты и дубильные вещества, растительный

белок, группу витаминов В, сахар и большое количество микроэлементов. Жмыхи яв-

ляются продуктами, богатыми витаминами, незаменимыми аминокислотами, а также

макро-и микронутриентами, среди которых следует выделить такие, как фосфор, каль-

ций, калий, магний, селен, цинк [2].

Нами была разработана технология ржано-пшеничного хлеба с внесением жмы-

хов зародышей пшеницы и семян тыквы, сиропа рожкового дерева. Особенностью при-

готовления опытной пробы теста является замена сахара-песка на сироп рожкового де-

рева и замена 20 % муки пшеничной на жмыхи зародышей пшеницы и семян тыквы.

Рецептуры приготовления теста для контрольной и опытной проб приведены в

таблице 1.

Таблица 1 - Рецептура хлеба из смеси хлебопекарной и муки пшеничной высшего сорта и

хлеба «Лёгкий» (опыт)

Наименование сырья

Сухие

веще-

ства, %

Расход сырья на 100 кг муки, кг

Контроль Опыт

В

натуре В СВ

В

натуре В СВ

Мука пшеничная хлебопекарная в/с 85,50 70,00 59,85 56,00 47,88




Смесь хлебопекарная «Ржаной

микс» 85,00 30,00 25,50 30,00 25,50

Жмых зародышей пшеницы 96,60 - - 7,00 6,76

Жмых семян тыквы 94,70 - - 7,00 6,76

Дрожжи хлебопекарные сухие 89,00 1,00 1,78 1,00 1,78

Соль пищевая 96,50 1,00 0,96 1,00 0,96

Сахар-песок 99,85 3,00 3,99 - -

Сироп рожкового дерева 50,00 - - 2,00 1,00

Растительное масло 99,80 0,15 0,15 0,15 0,15

Вода - 82,00 - 95,00 -

Итого - 105,15 92,23 104,15 90,79

Выход - 187,15 - 199,15 -

Пищевая ценность хлеба «Лёгкий» при внесении сиропа рожкового дерева и

жмыхов зародышей пшеницы и семян тыквы значительно возрастает по содержанию

витаминов группы В и таких минеральных элементов, как кальций, калий, фосфор и

магний (рисунок 1). При этом энергетическая ценность хлеба снижается.

а) б)

Рисунок 1 - Пищевая ценность хлеба:

а) содержание витаминов в 100 г продукта, мг;

б) содержание минеральных веществ в 100 г продукта, мг

Применение жмыхов зародышей пшеницы и семян тыквы способно значительно

улучшить аминокислотный состав продукта. Состав незаменимых аминокислот в бел-

ках контрольной пробы - хлеба из муки пшеничной и смеси хлебопекарной и опыта -

хлеба «Лёгкий» приведен в таблице 2.

Таблица 2 – Состав незаменимых аминокислот

Наименование

аминокислоты

Идеаль-

ный бе-

лок,

мг/1г

белка

Хлеб из муки пшенич-

ной высшего сорта и

смеси хлебопекарной

(контроль)

Хлеб «Лёгкий»

(опыт)

мг/ 1г

белка

Аминокис-

лотный

мг/ 1г

белка

Аминокис-

лотный

0

1

2

3

4

В1 В2 В3 В5

Сод

ерж

ан

ие

в 1

00

п

род

ук

та,

мг

Хлеб из муки пшеничной в/с и смеси

«Ржаной микс»

Хлеб «Лёгкий»

0

50

100

150

200

Сод

ерж

ан

ие

в 1

00

п

род

ук

та,

мг

Хлеб из муки пшеничной в/с и смеси

«Ржаной микс»Хлеб «Лёгкий»



скор, % скор, %

Валин 50 65,40 130,8 79,69 159,4

Изолейцин 40 53,63 134,0 50,12 125,3

Лейцин 70 100,13 143,0 110,04 157,1

Лизин 55 35,37 64,3 54,18 98,5

Метионин+цистин 35 20,12 57,5 34,85 99,6

Фенилаланин+тирозин 60 68,10 113,5 79,96 132,2

Треонин 40 39,44 98,6 50,62 126,5

Триптофан 10 14,57 145,7 15,41 154,1

Аминокислотный скор ли-

митирующей аминокисло-

ты, % - -

Мет.+цис –

57,5

Лиз. – 64,3

-

Лиз. – 98,5

Мет.+цис. –

99,6

КРАС, % - - 53,42 - 32,95

Биологическая ценность, % 100

47,0 - 67,0

Из данных, приведенных в таблице 2 видно, что биологическая ценность хлеба

«Лёгкий» превышает биологическую ценность контрольной пробы на 20 %. Биологиче-

ская ценность белка хлеба «Лёгкий» составляет 67 % за счет компенсации лимитиру-

ющих аминокислот. Согласно рекомендациям ВОЗ, если аминокислотный скор лими-

тирующей аминокислоты белка больше 90–95 %, то белок можно считать полноцен-

ным.

Анализируя полученные в ходе исследований данные, можно сделать вывод о

том, что внесение нетрадиционного растительного сырья позволяет значительно улуч-

шить пищевую и биологическую ценность готовых изделий


1. Пащенко, Л. П. Разработка технологии ржано-пшеничного хлеба функцио-

нального назначения для предприятий общественного питания [Текст] / Л. П. Пащенко,

Я. П. Коломникова, В. Л. Пащенко, И. А. Никитин // Хлебопродукты. – 2012. - № 12. -

С.59-61.

2. Матвеева, Т. В. Физиологически функциональные пищевые ингредиенты для

хлебобулочных и кондитерских изделий: монография / Т.В. Матвеева, С.Я. Корячкина.

- Орел: ФГБОУ ВПО «Госуниверситет - УНПК», 2012. – 947 с.



ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОПТИМИЗАЦИИ СООТНОШЕНИЯ РАДИУСОВ КРИ-

ВИЗНЫ ДОРОЖЕК КАЧЕНИЯ ШАРИКОПОДШИПНИКА

НА НАРУЖНОМ И ВНУТРЕННЕМ КОЛЬЦАХ

Королев Р.Д. - студент гр. бТМОБ-41,

ФГБОУ "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина

Ю.А.", Россия, г. Саратов

[email protected]

Слесарев С.В. - научный руководитель, к.т.н., доцент кафедры "Проектирования тех-

нических и технологических комплексов", ФГБОУ "Саратовский государственный

технический университет имени Гагарина Ю.А.", Россия, г. Саратов

[email protected]

Аннотация В статье представлен анализ влияния радиуса желоба на наружном и внутреннем

кольцах высокоскоростных радиально – упорных шарикоподшипников на момент тре-

ния и быстроходность. Приведены данные исследования и теоретические данные в ре-

зультате которых сделаны выводы о целесообразности проводить оптимизацию соот-

ношения радиусов желоба наружного и внутреннего колец.

Ключевые слова: Шарикоподшипник, дорожка качения, радиус кривизны, кольцо, исследование,

работоспособность.

С целью повышения работоспособности шарикоподшипников ряд заданных

фирм [1,2] изготавливает некоторую часть подшипников с различным радиусом желоба

на наружном и внутреннем кольцах. Однако установившегося мнения об эффективно-

сти этого мероприятия не имеется, в результате чего указанные фирмы использует раз-

ные соотношения радиуса желоба наружного и внутреннего кольца от 0,562/0,515 до

0,515/0,525 (в числителе даны размеры желоба кольца в отношение к диаметру шарика

наружного кольца, в знаменателе внутреннего кольца).

ВНИП выполнил исследование влияние радиуса желоба на наружном и внут-

реннем кольцах высокоскоростных радиально – упорных шарикоподшипников на мо-

мент трения и быстроходности [3,4]. В результате исследования было предложено ра-

диус желоба наружного кольца выполнить равным 0,52 от диаметра шарика, а радиус

желоба внутреннего кольца равным 0,54 от диаметра шарика. Это уменьшает эффек-

тивное проскальзывание в подшипнике, снижает момент трения (от 3 до 30%) увеличи-

вает быстроходность (примерно на 20%). В работе [5] показано, что при отношение ра-

диусов желобов наружного и внутреннего кольца равном 1,02 – 1,07 обеспечивается

минимальная разница углов контакта и при условии одновременного увеличения числа

шариков в подшипнике, долговечность повышается до 2 – 2,5 раза.

К сожалению, данных о влиянии развала желоба наружного кольца на динами-

ческую грузоподъемность шарикоподшипника в технической литературе не обнаруже-

но. Можно предложить, что идея этой разработки состоит в том, что за счет развала

желоба наружного кольца выронить опасность разрушения наружного и внутреннего

кольца в подшипнике, но при этом снизить момент трения, увеличить износостойкость

рабочих поверхностей. Попытаемся дать количественную оценку возможности увели-

чения долговечности нарушения за счет развала желоба наружного кольца.

Анализ работоспособности подшипников с оптимальным радиусом кривизны

желобов можно провести следующим образом. За счет того, что поверхности желоба

наружного кольца является вогнутой, площадь пятна контакта НS её с шариком полу-



чается больше, а контактное напряжение нmax, меньше, чем при контакте шариков с

внутренним кольцом (вS и вmax, ). Несложно подсчитать, что для стандартных подшип-

ников:

3,1B

H

S

S; 784,0

.max

.max B

H

.

Кроме того при работе подшипника число циклов нагружения в единицу време-

ни каждой точки желоба наружного кольца меньше, чем внутреннего. Отношение ча-

стот, нагружения наружного внутреннего колец составляет:

, (1)

где Dо – диаметр окружности центров шариков;

dш – диаметр шариков;

- угол контакта в шарикоподшипнике.

Если при расчете долговечности колец воспользоваться усталостной теорией износа

[6], согласно которой : t

оп

, (2)

где t – показатель кривой износа (t = 3÷4), для ШХ15 t = 10;

- действующие растягивающие напряжение;

о - экстраполированное значение до n = 1;

n – число циклов до разрушения.

то отношение долговечности наружного и внутреннего колец определяется выражени-

ем:

cos

cos

784,0

1

шо

шо

t

н

вн

t

н

вн

вн

н

dD

dD

п

п

h

h

(3)

Например, для шарикоподшипника № 220 (Dо = 140 мм;dш = 25,4 мм; β = 6о)и t =

10; 4,16вн

н

h

h. Т.е. долговечность наружного кольца больше чем в 16 раз долговечности

внутреннего кольца.

Если на наружном кольце подшипника увеличить развал желоба до значения,

при котором внн hh , то при прочих равных условиях (без учета влияние на износ из-

менения момента трения в подшипнике) долговечность подшипника уменьшиться, так

как вероятность пР - безотказной работы подшипника определяется выражением:

швннп РРРР , (4)

где швнн РРР ,, - соответственно вероятности безотказной работы наружного, внутрен-

него колец и шариков.

При вейбулловеном распределение долговечности (дорожек и тел качения) вероят-

ность безотказной работы определяется выражениями: в

н

гн

аh

hеР

;

в

вн

гвн

аh

hеР

; (5)

cos

cos

шо

шо

в

н

dD

dD

п

п



в

и

гш

аh

hеР

,

где гh - гарантированная долговечность;

ивнн hhh ,, - расчетная долговечность;

a и b – параметры, зависящие от отношения средней долговечности средней ( срh ) и га-

рантированной (гh ).

швнн РРР , то 3внп РР .

Например, при 9,0внР , 72,09,0 3 пР , т.е. надежность работы подшипника

резко снижается, Для того, чтобы гарантированная работа подшипника осталась неиз-

менной, радиус желоба наружного кольца можно увеличить до такой величины, при

которой 99,0нР , а внР надо несколько увеличить. При 9,0пР и 909,0внР это до-

стигается уменьшением радиуса желоба внутреннего кольца с шd525,0 до

шd52,0 .

При

в

н

гн

ah

hеР

отсюда

в

н

н

ah

he

99,0ln

Так как для внутреннего кольца в

н

г

ah

hе

909,0 ;

в

н

н

ah

he

909,0ln , то

вн

н

h

h

990,0ln

909,0ln или 6

1

49,9вн

н

h

h обычно

50,117,1 в тогда 48,484,6 вн

н

h

h

Примем 84,6вн

н

h

h

Из выражения (3)

t

шо

шо

н

вн

dD

dD1

cos

cos84,6

Для шарикоподшипника № 220 17,1н

вн

.

Это примерно соответствует радиусу желоба наружного кольца шжб dr 53,0

Таким образом, увеличение развала желоба наружного кольца не приводит к повыше-

нию конечной прочности подшипника, но позволяет уменьшить момент трения. Со-

гласно данным работы [7] увеличение развала желоба с 0,525 до 0,53 приводит к

уменьшению трения шариков о внутреннее кольцо в 2 – 4 раза. С учетом увеличения

трения шариков о внутреннее кольцо и с учетом прочих потерь на трение уменьшение

момента трения в подшипнике составит 20 – 40%. На основе работы [8] можно ориен-

тировать но определить, что снижение трение в подшипнике при принятых нагрузках (

400max кг/мм 2) на 75% повышает число циклов нагружений до разрушения на 65 -

100%. Таким образам, оптимизация соотношения размеров наружного и внутреннего

кольца подшипника позволит увеличить его долговечность в 1,3 – 1,4 раза, а грузо-

подъёмность подшипника – в 1,09 – 1,12 раза, т.к.

3

Р

CL

где L – долговечность работы;

С – грузоподъемность;



Р – действующая нагрузка.

Выводы:

В практике подшипниковой промышленности и в технической литературе от-

сутствуют достаточно подробные сведения о влияние соотношение радиусов желобов

наружного и внутреннего колец на работоспособность шарикоподшипнике. Однако

имеется рекомендация увеличения развала желоба внутреннего кольца у быстроход-

ных подшипников и рекомендация некоторого увеличения развала желоба наружного

кольца у тихоходных и тяжело нагруженных подшипников.

Увеличения развала желоба на внутреннем кольце до (0,53 – 0,54)dш позволит

выровнить углы контакта шариков с дорожками качения, уменьшить момент трения на

3 - 30%, увеличить быстроходность подшипника (20%).

Увеличения развала желоба на наружном кольце при некотором уменьшение

развала желоба на внутреннем кольце также способствует снижению момента трения у

тихоходных подшипников, (примерно 1,3 – 1,4 раза) их долговечности и грузоподъем-

ности (1,09 – 4,12 раза). Рациональность этого мероприятия следует оценить с точки

зрения возможности возмещения дополнительных затрат в производстве за счет эконо-

мии, полученной при эксплуатации.

Очевидно, для массовых шарикоподшипников, предназначенных для работ в са-

мых разнообразных условиях, не имеет смысла проводить оптимизацию соотношения

радиусов желоба наружного и внутреннего колец , в то время как имеется гораздо бо-

лее эффективных способов повышения работоспособности подшипников.


1. Ziudner R. Der einsetz von kugellagerbeibohewdrehzahlen “Maschinenbautechik”,

lg 13, Heft 10, 1964.

2. Mauer I. T., Iitzler T. C. An Aproximate Determination of the Effects of Geometry

on Ball Bearing Torgue and Fatigue Iife “HASA TN D - 2792”, 1965.

3. Зашов А. М., Яхин Б. А., Ким - Даров М., Северский А. С. Совершенствова-

ние конструкции высокоскоростных радиально – упорных шарикоподшипников.

“Подшипниковая промышленность”, 1980, № 10.

4. Стеростен В. Ф., Григорцев В. Ф., Пути повышения долговечности и надеж-

ности подшипников качения. Труды ВНИПП.

5. Кустов В. Г., Леонов Е. В., Ибрагимов Б. К. Пути повышения работоспособ-

ности высокооборотных радиально – упорных шарикоподшипников. “Подшипниковая

промышленность”, 1979 № 5.

6. Крагельский И. В., Непомнящий Е. Ф., Харач Г.М. Усталостный механизм и

краткая методика аналитической оценки величины износа поверхностей трения при

скольжение. ИМАШ, 1967.

7. Блохин Ю. Н. Исследование сопротивления качению деталей машин в широ-

ком диапазоне скоростей. Автореф. дисс. на соиск. уч. степ. к.т.н. М, ИМАШ АН

СССР, 1973.

8. Шевелев И. А. Исследования влияние внешних касательных сил на контакт-

ную прочность при качении. Автореф. дисс. на соиск. уч. степ. к.т.н., М, ИМАШ АИ

СССР, 1971.



ИССЛЕДОВАНИЕ АДГЕЗИОННОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СТРОГАНОГО

ШПОНА ТРОПИЧЕСКИХ ПОРОД С ПОЛИВИНИЛАЦЕТАТНЫМИ КЛЕЯМИ

Криворотова А.И. – доцент, Усольцев О.А. – студент

ФГБОУ ВПО «СибГТУ», Россия, г. Красноярск

[email protected]

Аннотация

Данная работа имеет поисковый характер и направлена на установление законо-

мерностей между процессами адгезии строганого шпона тропических пород и поливи-

нилацетатных клеев и прочностными показателями облицовочного слоя столярной

плиты. Строганый шпон тропических пород древесины при взаимодействии с поливи-

нилацетатными клеями образует клеевые соединения, характеризующиеся различной

прочностью.


Строганый шпон, столярная плиты, краевой угол смачивания, прочность.

В современных рыночных условиях многие предприятия с целью унификации

выпускаемой продукции, снижения ее себестоимости ориентируют свое производство

на выпуск трехслойных столярных плит. Заготовка, склеенная из массива сосны, обли-

цовывается подложкой из лущеного шпона и затем строганым шпоном ценных пород.

При этом ввиду большого количества деталей и изделий в спецификациях выпускаемой

продукции отмечается следующая проблема: при использовании для облицовывания

строганого шпона древесины различных пород на клеевой композиции одной марки

возникают различные дефекты: пузыри, трещины в шпоне после высыхания, расхожде-

ние шпона, вмятины, отслаивание шпона и т.п. Помимо образования различных дефек-

тов наблюдается отслаивание и изменение прочности при использовании клея одной

марки на различных породах строганого шпона.

В данной работе при проведении исследований использовались образцы строга-

ного шпона тропических пород древесины предоставленных компанией ООО «УК Ме-

кран» и клеи марок «Клейберит» и «Акзанобель». Поставленные задачи включали

определение значений краевого угла смачивания указанных клеев на шпоне тропиче-

ских пород, исследование прочностных характеристик клеевого соединения между

строганым шпоном тропических пород и столярной плитой из сосны с подложкой из

лущеного шпона (древесины породы фума).

На рисунках 1 - 3 представлены изменения краевого угла смачивания в зависи-

мости от породы строганого шпона. Для удобства восприятия и в зависимости от зна-

чения краевого угла смачивания на данных породах породы разделены на три группы.

На рисунке 1 представлены породы древесины строганого шпона с краевым углом сма-

чивания у поливинилацетатных клеев меньше 90 °. Как видно из рисунка поливинила-

цетатные клеи марок «Клейберит» и «Акзанобель» имеют примерно одинаковые значе-

ния краевого угла смачивания. На рисунках 2 и 3 представлены породы с краевым уг-

лом смачивания более 90 °, у которых также наблюдается аналогичная зависимость.

Таким образом, можно сделать вывод, что краевой угол смачивания поливинилацетат-

ных клеев на различных породах строганого шпона для различных марок клеев имеет

близкие значения.

Следующим этапом исследований стало изучение поглощения влаги из клеевого

слоя для различных марок. Поливинилацетатные клеи марок «Клейберит» и «Акзано-

бель» имеют примерно одинаковые первоначальные значения массовой доли сухого

остатка и одинаковые зависимости. За первые пять минут древесиной из клеевого слоя,




образованного поливинилацетатным клеем марки «Клейберит 300» поглощается 21,9 %

всей поглощенной влаги, за оставшиеся 20 минут всего 6,8 %. Аналогичная зависи-

мость наблюдается для поливинилацетатного клея марки «Акзанобель»: за 5 минут по-

глощение составило 21,7 %, за оставшиеся 20 минут – 4,5 %. Общее поглощение со-

ставило соответственно 28,8 % и 26,2 %. Таким образом, исследуемые характеристики

поливинилацетатных клеев (краевой угол смачивания, поглощение влаги из клеевого

слоя) не образуют значимых отличий, следовательно, при проведении дальнейших ис-

пытаний в рамках данной работы можно ограничиться исследованием одной из пред-

ставленных марок.

Рисунок 1 - Краевой угол смачивания для тропических пород древесины


8487

65

81

89 9086 87

71

9082

86

0

20

40

60

80

100

палисандр дуб амер

белый

макоре тик эбони бук

Породы древесины строганого шпона

Кр

ае

во

й у

гол

см

ач

ив

ан

ия

,

99

108

94 97 100 10297 98

9196 93

103

0

20

40

60

80

100

120

140

вишня евр ясень евр махагон венге fuma клен амер


Кр

ае

во

й у

гол

см

ач

ив

ан

ия

,




Исследование зависимости прочности при отрыве для различных пород строга-

ного шпона проводилось на образцах предоставленных ООО «Мекран». Склеивание

образцов проводилось на проходном прессе с использованием клея «Клейберит 300.0»

при температуре 70 ºС, продолжительности выдержки 90 с, давлении 0,6 МПа.

Испытание образцов на отрыв перпендикулярно пласти проводилось в лабора-

тории СибГТУ. Исследовалось 17 пород строганого шпона. При отрыве происходило

разделение исследуемых образцов на три группы: образцы, у которых отрыв произошел

по строганому шпону; образцы с отрывом по подложке из лущеного шпона; образцы с

отрывом по массиву сосны столярной плиты. Так как краевой угол смачивания тропи-

ческих пород поливинилацетатным клеем не имеет значительных различий и стандар-

том не нормируется вид отрыва, было решено оставить при определении прочностных

характеристик столярной плиты все полученные группы образцов. Количество образ-

цов в каждой группе составило соответственно: образцы, у которых отрыв произошел

по строганому шпону – 6 штук (ясень европейский, венге, клен американский, анигре,

макоре, махаго. У пород венге и ясеня европейского прочность при отрыве выше, чем у

всех остальных представленных пород. Наименьшая прочность наблюдается у клена

американского); образцы с отрывом по подложке из лущеного шпона – 9 штук (бук,

дуб американский белый, орех американский, клен европейский, тик, зебрано, пали-

сандр сантос, клен «птичий глаз», инженерный шпон. Максимальная прочность наблю-

дается у клена европейского. Минимальная - у тика); образцы с отрывом по массиву

сосны столярной плиты – 3 штуки (вишня европейская, сапели, эбони. У данных пород

в сравнении с сосной, из которой изготовлен столярный щит, наблюдается высокая

плотность. Вишня европейская – 610 кг/м3, сапели – 640 кг/м3, эбони – 1190 кг/м3. Этим

можно объяснить отрыв по массиву сосны, которая имеет меньшую плотность (от 470

до 500 кг/м3).

Однако проследить зависимость прочности при отрыве перпендикулярно пласти

в зависимости от плотности представленных пород или каких-то других их характери-

стик, например от их макроскопических признаков, не представилось возможным, это

подтверждает теорию о том, что на процесс образования прочного клеевого соединения

влияет множество различных факторов.

121

110108

120111

106106

130122115118124

0

30

60

90

120

150

зебрано клен птичий

глаз

сапели клен евр орех амер анигре


Кр

ае

во

й у

гол

см

ач

ив

ан

ия

,



По результатам проведенных исследований были сделаны следующие выводы:

значение краевого угла смачивания поверхности древесины клеем не может служить

показателем адгезионной прочности будущего клеевого соединения. Поливинилацетат-

ные клеи, имеющие больший в сравнении с другими клеями краевой угол смачивания

образуют более прочные клеевые соединения; при оценке механизма формирования

адгезионного контакта следует учитывать физические, физико-химические и реологи-

ческие свойства клея и древесины; максимальное поглощение влаги из клеевого слоя

для всех типов исследуемых клеев наблюдается в первые пять минут выдержки, затем

резко уменьшается; прочность при отрыве перпендикулярно пласти столярной плиты

облицованной строганым шпоном тропических пород не зависит от породы древесины

строганого шпона и его физических характеристик.


1. Москвитин Н. И. Физико-химические основы процессов склеивания и прилипа-

ния. – М.: Лесная промышленность. 1974. – 192 с.

2. Пичугин Д.О., Тихонов В.А., Усольцев О.А. Исследование прочности склеива-

ния строганного шпона тропических пород и столярной плиты // Молодые ученые в

решении актуальных проблем науки: Сборник статей студентов, аспирантов и молодых

ученых по итогам Всероссийской научно-практической конференции (с международ-

ным участием). Том 1.- Красноярск: СибГТУ, 2014 г.

АНАЛИЗ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ

ПРЕЦИЗИОННЫХ ДЕТАЛЕЙ «ТЕЛО ВРАЩЕНИЯ»

Кудашева И.О. – к.т.н., доцент

Балаковский институт техники, технологи и управления (филиал)

СГТУ имени Ю.А. Гагарина, Росссия, г. Балаково

[email protected]

Аннотация

В статье приведен анализ показателей эксплуатационной надежности прецизи-

онных деталей «тело вращения» (золотник, поршень сервомотора).


Эксплуатационная надежность, усталостная прочность, высоконагруженные де-

тали, усталостное выкрашивание, капитальный ремонт, начальные остаточные напря-

жения.

Современная тенденция увеличения веса и габаритных размеров при неуклон-

ном росте энегронасыщенности машин в сочетании машин с необходимостью обеспе-

чения приемлемой стоимости обуславливает необходимость поиска новых ресурсов

обеспечения эксплуатационной надежности ответственных деталей и сборочных еди-

ниц транспортных дизелей. Последнее вызвано тем, что создание новых двигателей

внутреннего сгорания, как правило, более продолжительно, чем создание машин, для

которых они предназначены и, если учесть, что эти машины должны обладать опреде-

ленной конкурентоспособностью, в дизелях приходится создавать высокие преимуще-

ства в сравнении с лучшими общепризнанными на международном рынке аналогами.

Однако однозначно задать оптимальную форму и размеры ответственных дета-

лей и обеспечить, таким образом, высокую эксплуатационную надежность не всегда

представляется возможным. Это связано с рядом трудностей, которые определяются,

во-первых, наличием взаимосвязей, когда высоконагруженные элементы оказывают




побочные воздействия на другие элементы и могут вывести их из строя и, во-вторых,

широким разнообразием условий и напряженно-деформированных состояний, возни-

кающих при реальном нагружении деталей.

В процессе эксплуатации дизелей и других машин приобретает закономерность

изменения технического состояния их элементов (табл. 1). Как следует из таблицы 1,

несмотря на различие в подходе авторов к причинам отказов, основная часть законо-

мерных отказов обусловлена изнашиванием и усталостным разрушением.

Если исключить из рассмотрения выходы из строя дизелей вследствие резких

нерасчетных перегрузок, грубых ошибок при проектировании, эксплуатации или не-

благоприятного сочетания перечисленных факторов, то остальные случаи наступления

предельных состояний можно отнести к одной из двух групп. В первую группу, типич-

ную для несущих элементов, работающих при высоких условиях общей нагруженно-

сти, входят предельные состояния, наступившие в результате постепенного накопления

в материале рассеянных повреждений, приводящих к зарождению и развитию уста-

лостных трещин до опасных или нежелательных размеров. Если трещина не обнаруже-

на своевременно, её развитие, как правило, приводит к аварийной ситуации.

Вторая группа включает предельные случаи, связанные с чрезмерным износом

трущихся деталей и поверхностей.

Таблица 1

Распределение отказов дизелей по причинам, %

Причины отказов По данным

[1] [2] [3]

1 2 3 4

Изнашивание 40 50 41,4

Пластическая деформация 26 35 17,5

Усталостное разрушение 18 15,5

Тепловое разрушение 12 - 14,1

Коррозия - 15 0,3

Прочие 4 15 3,2

Приведём сведения [4], дающие представления о характере отказов в высоко-

нагруженной детали: подавляющее большинство отказов (94%) связано с возникнове-

нием усталостных трещин (табл. 2).

По данным ООО «Дизельсервис», наблюдаемые в эксплуатации отказы транс-

портных дизелей 6ДМ-21А из-за усталостных трещин характеризуются результатами,

приведенными в таблице 3.

Таблица 2 - Характер отказа в форсированных дизелях

Характер отказа Число отказов %

1 2 3

Развитие трещин 215 94

Дефекты изготовления 5 2

Коррозия 1 -

Ошибка при эксплуатации 3 -

Ползучесть 3 4

Не установлен 2 -

Всего 229 100

Таблица 3 - Коэффициент отказа основных узлов дизелей.

Узлы деталей Коэффициент отказа

1 2

Блок, втулка цилиндра 0,03



Цилиндровая крышка 0,25

Поршневая группа 0,02

Коленчатый вал 0,01

Привод газораспределения, насосов 0,02

Регулятор скорости (золотник, поршень сервомо-

тора) 0,10

Форсунки 0,07

Турбокомпрессор 0,04

Узлы цилиндровой крышки (седла, клапаны) 0,06

Система топливоподготовки 0,04

Трубопроводы 0,02

Пусковая система 0,04

ДАУ 0,04

Подшипники шатунные 0,24

Всего 1,00

Как видно из приведенной информации, наиболее слабыми узлами наряду с ци-

линдровой крышкой и шатунными подшипниками являются прецизионные детали ре-

гулятора скорости: золотник, поршень сервомотора. Применение системы очистки мас-

ла снизило износы узла «прецизионная деталь – втулка». Это позволило направлять

транспортные дизели 6ДМ-21А в капитальный ремонт с зазорами в регуляторах, не до-

стигших предельных износов. В этом случае основным критерием эксплуатационной

надёжности регуляторов скорости является не износостойкость прецизионных деталей,

а их усталостная прочность. Типичный вид усталостного повреждения поверхностного

слоя поршня регулятора, представленный как пример на рисунке 1, может происходить

из-за циклического изменения напряжений в поверхностном слое в процессе работы

дизеля, работающего с циклическими нагрузками.

Рис.1 Усталостное выкрашивание поверхностного слоя

прецизионной детали (нижнего поршня регулятора скорости)

В дизелях 6ДМ-21А, поступающих в капитальный ремонт, выкрашивание анти-

фрикционного слоя до 25% поверхности имеют 30-57% поршни, свыше 20% поверхно-

сти – 30-45% золотники.

При этом выкрашивание поверхностного слоя материала из-за усталостных яв-

лений имеет более 40% поврежденных. В форсированных дизелях, работающих с цик-

лическими ассиметричными нагрузками, прецизионные детали регулятора скорости

находятся в особенно тяжелых условиях. Первая поверхностная усталостная трещина,

появившаяся в поверхностном слое переменных по знаку упругопластических дефор-

Зоны с кавитационной

эрозией



маций, будет расти из-за наличия начальных остаточных напряжений, изучение кото-

рых позволяет выяснить причину трещинообразования и наметить технологические пу-

ти повышения эксплуатационной надежности дизелей.


1 Кнэпп, Р. Кавитация / Р. Кнэпп, Дж. Дейли, Ф. Хеммит. – М. : Мир, 1974. – 688

с.

2 Козырев, С. П. Гидроабразивный износ металлов при кавитации / С. П. Ко-

зырев. – М.: Машиностроение, 1971. – 240 с.

3 Коднир, Д. С. Контактная гидродинамика смазки деталей машин / Д. С. Код-

нир. – М.: Машиностроение, 1976. – С. 26-30.

4 Хрущев, М. М. Абразивное изнашивание / М. М. Хрущев, М. А. Бабичев. –

М. : Наука, 1970. – 252 с.

ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ С ЧАСТОТНЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ

В КРАНОВЫХ МЕХАНИЗМАХ

Редькин А. В. ‒ доцент, Лапин Ф.Г. ‒ магистрант

ФГБОУ ВПО ТулГУ, Россия, г. Тула

[email protected]

Аннотация

Рассмотрена перспектива применения асинхронных двигателей с короткоза-

мкнутым ротором с частотным регулированием в электроприводах механизмов грузо-

подъёмных кранов.


Грузоподъёмный кран, электропривод, частотное регулирование.

Возрастающие требования к качеству технологических процессов, применение

высоких технологий обусловливают необходимость внедрения в различные отрасли

промышленности регулируемых электроприводов. В значительной степени это отно-

сится и к электроприводам исполнительных механизмов подъемно-транспортных ма-

шин.

Многие промышленные предприятия, интенсивно использующие подъёмные

краны с электрическим приводом, сталкиваются с проблемой несоответствия грузо-

подъёмного оборудования современным технологическим требованиям. Большинство

подъёмно-транспортных машин оборудовано достаточно недорогой и простой в обслу-

живании электроприводом с системой управления на базе асинхронных двигателей с

фазным ротором. Функции регулирования скорости, управления и защиты осуществ-

ляются силовыми контроллерами или при помощи крановых панелей различных типов

[1]. Основным достоинством этих электроприводов является простота их эксплуатации,

высокая степень ремонтопригодности и низкая стоимость.

Однако для этих электроприводов характерен ряд недостатков таких, как низкая

износостойкость релейно-контакторной аппаратуры, невысокая энергоэффективность

при работе при регулировании скорости ниже номинальной, значительные потери

энергии при пуске и торможении и некоторые другие. Двигатели с фазным ротором

имеют вращающиеся относительно друг друга токоведущие части, и, в результате, тре-

буют более тщательного и трудоемкого технического обслуживания. К тому же, такой

способ не позволяет при регулировании скорости достмгнуть значительного диапазона

регулирования, которое реализуется в таких электроприводах введением в цепи ротора




двигателя добавочных сопротивлений. Низкая эффективность контакторно-релейной

аппаратуры обусловлена инерционностью электромеханических переключающих

устройств, ступенчатым регулированием, проблемами, связанными с переключением

контактных пар в условиях высоких токов. В настоящее время такие системы по воз-

можности заменяются на более совершенные способы коммутации: твердотельные ре-

ле, тиристорные ключи, бездуговая коммутация и другие.

Одним из перспективных направлений является использование асинхронных

двигателей с короткозамкнутым ротором в составе частотно-управляемого электропри-

вода. Это самый простой, надежный и, соответственно, дешевый электродвигатель с

широким диапазоном частоты вращения и мощности. Таким образом, применение

асинхронного электропривода с частотным регулированием в механизмах грузоподъ-

ёмных машин является перспективным методом повышения технологичности различ-

ных видов производства.

При частотном управлении изменение частоты питания обмотки статора должно

соответствовать изменению амплитуды подведенного напряжения [2]. Для обеспечения

постоянной перегрузочной способности изменение напряжения должно быть пропор-

ционально частоте и корню квадратному от момента нагрузки.

Применение асинхронного электропривода с частотным регулированием в меха-

низмах грузоподъёмных кранов позволяет добиться:

‒ значительного снижения энергопотребления крана;

‒ осуществления более плавного разгона и торможения привода, по желаемому

закону от времени, при варьировании времени переходных процессов в широком диа-

позоне;

‒ повышения долговечности механических систем приводов благодаря плавно-

сти процессов пуска-торможения;

‒ защиты двигателя от перегрева, перегрузок по току, утечек на землю и от об-

рывов в силовых цепях;

‒ снижения эксплуатационных расходов на ремонт оборудования за счет сниже-

ния динамических нагрузок в механической системе электропривода;

‒ варьирования скорости и ускорения рабочих механизмов крана в зависимости

от конкретных задач.

Наиболее распространенная схема электропривода частотным управлением ме-

ханизма подъема грузоподъёмного крана представлена на рис. 1.

Рис. 1. Типовая схема частотно-управляемого электропривода

механизма подъема



Управление двигателями осуществляется от преобразователей частоты, исполь-

зование которых для питания асинхронных крановых электродвигателей с короткоза-

мкнутым ротором является современным решением для новых и находящихся в экс-

плуатации кранов. В случае управления электроприводами, одновременная работа ко-

торых не предусматривается, возможно использование одного преобразователя с по-

очерёдным подключением электродвигателей. Управление приводом размыкания тор-

моза производит контактор, включающийся релейным выходом частотного преобразо-

вателя после того, как двигатель разовьет необходимый пусковой момент.

На рис. 2 показана структурная схема типовой системы управления электропри-

водами с частотным регулированием для грузоподъёмных кранов.

Рис. 2. Структура системы управления

электроприводами подъёмного крана

Управление силовыми контакторами, сбор информации от приборов безопасно-

сти, а также передача сигналов на разрешение работы, направления и задания скорости

к преобразователям частоты выполняет микропроцессорный контроллер. Преобразова-

тели частоты, подключенные к электродвигателям, получая информацию о текущего

значения угловой скорости от фотоимпульсных датчиков, выполняют функции преоб-

разования энергии и поддержания вращения электродвигателей с заданной скоростью.

Применение техники бесконтактного управления позволяет устранить несанци-

онированные срабатывания коммутационной аппаратуры и скачки тока, что приводит к

снижению аварийности оборудования. Преобразователи частоты обеспечивают бескон-

тактное управление двигателями и плавное регулирование частоты вращения в широ-

ком диапазоне. Благодаря плавности регулирования существенно уменьшается нагруз-

ка на механическую часть крана, в результате чего снижается аварийность и увеличи-

вается срок службы крана.


1. Электрооборудование и системы управления подъемно-транспортными

машинами: Учеб. пособие / П.А. Сорокин, Д.М. Крапивин, М.Н. Хальфин,

А.В. Редькин, В.П. Папирняк. ‒ Тула: Изд-во ТулГУ – 2003. – 400 с.



2. Усольцев А.А. Частотное управление асинхронными двигателями/Учебное

пособие. ‒ СПб: СПбГУ ИТМО, 2006, – 94 с.

ОБОГАЩЕНИЕ СБИВНЫХ КОНДИТЕРСКИХ ИЗДЕЛИЙ

ПОЛУФАБРИКАТАМИ ИЗ ТОПИНАМБУРА

Л.А. Лобосова, доцент, М.Г. Магомедов, доцент, А.А. Журавлев, доцент,

А.В. Максименкова, студентка, А.С. Хрипушина, студентка, С.Н. Журахова, студентка

ФГБОУ ВПО «ВГУИТ», Россия, г. Воронеж

[email protected]

Аннотация

Показаны перспективы использования пюре из топинамбура в технологии сбив-

ных изделий, в частности зефира. Определены органолептические, физико-химические,

микробиологические показатели качества. Рассчитана энергетическая ценность.


Зефир, топинамбур, агар, пюре из топинамбура, функциональные изделия.

Создание инновационных технологий качественно новых продуктов с высокими

потребительскими свойствами – задача, стоящая перед работниками кондитерской от-

расли.

Традиционным спросом у потребителей пользуются сбивные кондитерские из-

делия, в частности зефир. Он обладает большой сахароемкостью и высокой калорийно-

стью, что подтверждает необходимость коррекции его химического состава в направ-

лении увеличения содержания пищевых волокон, дефицитных минеральных веществ,

витаминов при одновременном снижении энергетической ценности [2].

Ценным сырьем для производства кондитерских изделий функционального

назначения могут служить продукты переработки топинамбура (пюре, паста).

В корнеплодах топинамбура содержатся железо, калий, кальций, кремний, маг-

ний, марганец, фосфор, цинк, фтор, хром и др. минералы. Он обладает способностью

накапливать в клубнях инулин, который положительно влияет на обмен веществ, спо-

собствует усвоению витаминов и минеральных веществ, улучшает обмен липидных со-

единений – холестерина, триацилглицеринов и фосфолипидов в крови, в связи с чем,

снижается риск возникновения сердечно-сосудистых заболеваний, укрепляется иммун-

ная система организма.

Применение топинамбура и полуфабрикатов из него – перспективное направле-

ние для расширения ассортимента функциональных кондитерских изделий, например,

зефира, так как каждая из групп, входящих в его состав компонентов, положительно

влияет на пищевую ценность продуктов, их диетические свойства.

Из топинамбура готовили пюре в лабораторных условиях. Для этого корнеплоды

мыли, инспектировали, калибровали, очищали и бланшировали при температуре 100 ºС

в течение 5 мин. При бланшировании клубни размягчаются, увеличивается их клеточ-

ная проницаемость, инактивируются ферменты, протопектин за счет высокой темпера-

туры подвергается гидролизу, из растительной ткани удаляется воздух. Для того чтобы

улучшить инактивацию ферментов, которая лучше протекает в кислой среде, добавляли

лимонную кислоту в количестве 0,05-0,06 % к массе продукта. Затем из подготовлен-

ных клубней получали пюре.

Полученное пюре представляет гомогенную массу, в котором размер частиц ме-

нее 1 мм, цвет со слегка зеленоватым оттенком, сладковатого вкуса. По физико-

химическим показателям: массовая доля влаги – 20,0 + 1 %; массовая доля редуцирую-




щих веществ – 3,5 %; активная кислотность (рН) – 4,0; содержание пищевых волокон

3,4 г/100 г; инулина 10,7 г/100 г.

Полученное пюре применяли для разработки технологии функционального зе-

фира.

В качестве контрольного образца выбрана унифицированная рецептура зефира

«Ванильный».

Экспериментальные образцы зефира готовили с полной заменой яблочного пюре на

топинамбуровое в пересчете на сухие вещества.

Для проведения эксперимента использовали сахар-песок (СВ = 99,85 %), топи-

намбуровое пюре (СВ = 17 %), яблочное пюре (СВ = 15 %), сухой восстановленный

яичный белок (СВ = 15 %).

Структура зефира - полутвердый пенообразный студень. При его производстве

последовательно протекают процессы пенообразования и студнеобразования.

Для их осуществления необходимо определенное сырье и оптимальные техноло-

гические режимы его переработки [1; 2].

Проводили исследования влияния рецептурных компонентов и технологических

параметров на показатели качества сбивных масс и процессы студнеобразования и пе-

нообразования желейных масс при выработке зефира, полученного по традиционной

технологии на основе яблочного пюре, и по разработанной технологии с топинамбуро-

вым пюре.

Для анализа сырья, полуфабрикатов и изделий применялись органолептические,

физико-химические, микробиологические методы исследования. Внешний вид, вкус,

цвет, запах, форму, поверхность, вид в изломе, консистенцию, определяли органолеп-

тическим методом, согласно ГОСТ 5897-90 «Изделия кондитерские. Методы определе-

ния органолептических показателей качества, размеров, массы нетто и составных ча-

стей», массовую долю сухих веществ (СВ) в сырье, полуфабрикатах и изделиях ре-

фрактометрическим методом (ГОСТ 5900-73 «Изделия кондитерские. Методы опреде-

ления влаги и сухих веществ»); массовую долю редуцирующих веществ (РВ) в сырье и

изделиях – феррицианидным методом (ГОСТ 5903-89 «Изделия кондитерские. Методы

определения сахара»); титруемую и активную кислотность сырья, полуфабрикатов и

изделий - титриметрическим и потенциометрическим методами, соответственно, со-

гласно ГОСТ 25555.0-82 «Продукты переработки фруктов и овощей. Методы опреде-

ления титруемой кислотности», ГОСТ 5898-87 «Изделия кондитерские. Методы опре-

деления кислотности и щелочности»; пластическую прочность желейных и сбивных

масс на электронном структурометре С-1; плотность зефирной массы - весовым мето-

дом, определение пищевой и энергетической ценности осуществляли расчетным путем.

Определение микробиологических показателей (общее количество мезофильных

аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов по ГОСТ 10444.15-94 и коли-

чество плесневых грибов и дрожжей по ГОСТ 30518-97) осуществляли стандартными

методами микробиологического анализа, которые включают подготовку продукта, по-

севы его на благоприятные питательные среды, культивирование микроорганизмов при

определенной температуре и подсчет выросших колоний, или выявление признаков их

роста.

В ходе работы исследовали изменение плотности сбивных масс различного со-

става: яичный белок + сахар + топинамбуровое пюре; яичный белок + сахар + яблочное

пюре; яичный белок в зависимости от продолжительности сбивания. За 12 мин значе-

ние плотности сбивных масс минимально: 580; 520; 380 кг/м3 соответственно. Даль-

нейшее сбивание нецелесообразно, так как при этом образовавшиеся воздушные пу-

зырьки разрушаются, уменьшается дисперсность и устойчивость пены.



Изучали структурообразование желейных масс, приготовленных на основе ага-

ра, яблочного пюре или топинамбурового, сахара-песка, патоки согласно с рецептурой

зефира без белка яичного от продолжительности выстойки при t = 18-20 °C.

При внесении в рецептурную смесь топинамбурового пюре значение пластиче-

ской прочности возрастает на 5, 35 кПа. Это происходит вследствие того, что в нем со-

держится больше редуцирующих веществ и пищевых волокон, обладающих большей

водопоглотительной способностью, чем в яблочном пюре. Определены органолептические и физико-химические показатели зефира (табл.)

Таблица

Органолептические и физико-химические показатели качества зефира

Показатели «Ванильный»

(контроль)

Зефир с топинамбуровым

пюре

Вкус, запах Ясно выраженный, свойственный данному наименова-

нию изделия, без постороннего привкуса и запаха

Структура Свойственная данному наименованию изделия,

равномерная, мелкопористая

Форма Свойственная данному наименованию изделия

Цвет Белый Белый

Поверхность Свойственная данному наименованию изделия, без

грубого затвердения на боковых гранях и выделения

сиропа

Массовая доля сухих ве-

ществ, % 76,0-84,0 79,0

Массовая доля редуциру-

ющих веществ, % 7,0-14,0 12,1

Плотность зефирной мас-

сы, кг/м3 не более 600,0 510,0

Общая кислотность, град,

не менее 0,5 0,6

Исследовали изменение микробиологических показателей полученного зефира в

течение 4-х месяцев. Установили, что плесени и дрожжи в исследуемых образцах от-

сутствуют в течение указанного срока хранения, а КМАФАнМ содержится меньше

1·102 КОЕ/г, что соответствует требованиям СанПиН 2.3.2.1078-01.

Произведен расчет пищевой и энергетической ценности, степени удовлетворе-

ния суточной потребности в основных нутриентах. Установлено снижение энергетиче-

ской ценности зефира на основе топинамбурового пюре на 16 ккал (67 кДж) по сравне-

нию с контролем.

Пищевая ценность разработанного изделия выше, чем у контрольного образца

по содержанию белков на 15,5 %, углеводов на 14,29 %, натрия – в 2 раза, калия – в 2,6

раза, фосфора – в 2,1 раза.


1. Зубченко, А.В. Физико-химические основы технологии кондитерских изде-

лий: учеб. для студ. вузов / ВГТА. Воронеж, 2001. – 389 с.



2. Новое в технике и технологии зефира функционального назначения

[Текст] : монография / Г. О. Магомедов, Л. А. Лобосова, А. Я. Олейникова. – Воронеж :

ВГТА, 2008. – 156 с.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОТХОДОВ МОЛОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА В МЕХОВОЙ

ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Махмудов Л.Э. – доцент

Шамсиева М.Б. – ассистент

БИТИ, Узбекистан, г. Бухара

[email protected]

Аннотация

Отход молочного производства – сыворотка, использовано для выделки меховых

шкур. При этом достигнут, эконом сырьевых ресурсов народного хозяйства.


Сыворотка, квашения, меховые шкуры, ячменная мука.

В основных направлениях развития народного хозяйства Республики Узбеки-

стан указывается на бережное отношение к сырьевым ресурсам. Помимо этого ячмен-

ная мука является пищевым продуктом. По этому, надо максимально использовать это

сырьё и уменьшить его расход на технические нужды, например, на процесс квашения

меховых шкур. Для этого не нужно использовать ячменную муку, а использовать отход

молочного производства - сыворотку, и достигать полную замену ячменной муки сы-

вороткой. При этом мы сэкономим ценнейший пищевой продукт, который необходим

для развития народного хозяйства, обеспечения пищевой промышленности ячменной

мукой. Так же, предприятия специализирующаяся на выделке меховых шкур не будет

закупать ячменя, не нужна будет мельница для раздробления ячменного зерна, не нуж-

но будет проводить операцию колочение, после процессов квашения – сушка, для уда-

ления взвешенных твердых частиц со шкурок. Следовательно, затраты будут меньше. А

предприятие молочной промышленности освободится от своего отхода, и будет полу-

чать определенный доход от его продажи. После процесса квашения предприятия ме-

ховой промышленности отработанный квасильный раствор отправляет в отстойник

для удаления механических примесей, а далее в очистке сооружения.

В производстве молочных изделий сыворотка является отходом производства.

Его больше не используют в этом производстве. Сыворотку сливают в канализацию,

как отходы - сточные воды. Хотя этот отход молочного производства может служить

как химический реагент для мехового производства. В соответствии с поставленной

целью в проекте предусмотрено решение нижеследующих комплексных научно-

технических задач, т.е. с помощью использования отходов молочного производства

сыворотки можно достичь:

Экономить большое количество воды, которое используется в меховом

производстве.

приводит к экономии, или даже полностью исключает из производства

использования овсяной муки, которая считается очень ценным сырьём в пищевой

промышленности.

Улучшается качество выпускаемой продукции.

Отход пищевого производства сыворотка используется как основной реагент

в химической технологии мехового производства.



В меховом производстве используется природное химическое вещество,

которое очень легко разлагается биохимическим способом.

Улучшается гигиенические свойства готовых изделий, не оказывает

негативные воздействия на организм человека.

Уменьшается объём сточных вод.

В связи с уменьшением объёма сточных вод уменьшается затраты

электрической энергии.

Молочные комбинаты, продавая свой отход – сыворотку, будут иметь

определенную прибыль.

Предприятия меховой промышленности будут иметь готовый, не дорогой и

качественный химический реагент для использования в технологических нуждах.

Увеличивается количество загружаемых шкур в аппараты, увеличивается

пропускная способность жидкостных аппаратов.

Отход молочного производства, а именно сыворотка получается после изготов-

ления молочных продуктов, таких как: брынза, творог и сузма. После выделения из

этих продуктов сыворотка никак не используется в производстве и прямиком отправля-

ется в канализационную систему вместе со сточными водами.

Процесс квашения меховых шкур производится в растворе соли и ячменной му-

ки при определенных условиях регламентированных техническим советом предприя-

тия-изготовителя. В процессе квашения достигается определенная кислотность рас-

твора, и в течение нескольких суток сырьё – меховые шкурки обрабатываются в этом

растворе окуном.

Для достижения определённой кислотности, перед процессом квашения гото-

вят раствор, состоящий из воды, соли и ячменной муки и оставляют на несколько

суток для закисания. По достижении нужного показателя кислотности начинают

сам процесс квашения. Сыворотка после выделения из молочных продуктов имеет

молочно - кислую флору, определённую кислотность и готова для поведения процесса

квашения меховых шкур, после регулирования кислотности раствора.

При этом экономится время на подготовку квасильного раствора, не надо дер-

жать аппарат, работающий с жидкостными растворами в загруженном состоянии 2-4

суток, для закисания раствора до нужной кислотности, за счет этого увеличивается

пропускная способность аппаратов, работающих с жидкостными растворами. В про-

цессе квашения сывороткой не будут участвовать взвешенные частицы (шелуха, мука

и сопутствующая грязь), которые имеют место быть в квашении с овсяной мукой. В

связи с этим увеличивается количество шкур, загружаемых в аппарат для проведения

процесса квашения.


1. Mahmudov L.E., Smirnov W., Smiechovski K., Ekologiczne problieme produkgi

skor budlecuch. VI Konferencia Naukova, Radom, 1993, 51 s.

2. Махмудов Л.Э., Буронов Х.А., Бурханова Д.Р., Бакаев Б. Отходы

окружающей среды. Материалы республиканской научно-практической конференции.

Бухара, 2013. 367 с.



ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОТХОДА ПРОИЗВОДСТВА ПИВА В МЕХОВОЙ ПРО-

МЫШЛЕННОСТИ

Махмудов Л.Э. – доцент

Шамсиева М.Б. – ассистент

БИТИ, Узбекистан, г. Бухара

[email protected]

Аннотация

Использование в меховой промышленности отходы пищевого производства со-

кратить выход сточных вод, бережно использовать основных сырьевых ресурсов и при

этом не выпадает качество полуфабриката.


Отход, сырьё, безотходная технология, пива, овёс, кислотность, сточные воды.

Развитие экономики Узбекистана невозможно без бережного и экономного ис-

пользования имеющихся энергетических и сырьевых ресурсов. Последние годы приня-

ты ряд законодательных актов, направленных на модернизацию сырьевой базы Рес-

публики. Наряду с развитием других отраслей народного хозяйства, очень быстрыми

темпами развивается и пищевая промышленность, увеличиваются темпы и объемы

производства. Одновременно, с увеличением объема производства увеличиваются и

отходы производства. Отходами являются, нежелательные побочные продукты, т.е.

неконтролируемые потери сырья и энергии (отходящее тепло, выхлопные газы, сточ-

ные воды, остатки отработанного сырья и т.д.) В настоящее время очень большое

внимание уделяется на разработки малоотходных и безотходных технологий, т.е. от-

ходы одного производства должны служить сырьём другого производства и прино-

сить прибыль, а также при утилизации надо выбрать способ утилизации, который не

наносил бы ущерб окружающей среде.

В производстве пива основным сырьём является овёс (ячменная мука). После

нескольких технологических этапов и операции выжимание остатки использованной

ячменной муки удаляются из производства как ненужный, использованный отход

производства. Его больше не используют в этом производстве. Хотя этот отход пивного

производства может служить сырьем для других производства. В соответствии с по-

ставленной целью в проекте предусмотрено решение нижеследующих комплексных

научно – технических задач, т.е. получение из отходов пивного производства следую-

щие материалы:

- корм для скота, свиней в животноводстве,

- корм для кур в птицеводстве;

- корм для рыб;

- сырье для перегонки технического спирта;

- один из составляющих компонентов в процессе квашения меховых шкур;

- «кирпичи» как горючие вещества.

Отходы пивного производства, а именно ячменная мука, после операции выжи-

мание отправляется на животноводческие или птицеводческие фермы, рыбные хозяй-

ства, там высушивается, проводятся дополнительные процессы промывки, обогаще-

ния разными питательными веществами и подготавливается как корм животным и ку-

рам и рыбам.

Известно что, процесс квашения меховых шкур производится в растворе соли и

ячменной муки при определенных условиях регламентированных техническим сове-

том предприятия-изготовителя. В процессе квашения достигается определенная кис-



лотность раствора, и в течение нескольких суток сырьё – меховые шкурки обрабаты-

ваются в этом растворе окуном.

Для достижения определённой кислотности, перед процессом квашения готовят

раствор, состоящий из воды, соли и ячменной муки и составляют на несколько

суток для закисания. По достижении нужного показателя кислотности начинают

сам процесс квашения. Обработанные квашением меховые шкурки очень высоко

ценятся на мировом рынке.

Отходы ячменной муки пивного производства после технологических про-

цессов получения пива имеют определенную кислотность и готовы для проведения

процесса квашения меховых шкур, после регулирования кислотности раствора.

При этом можно экономит время на подготовку квасильного раствора, аппа-

рат, работающий с жидкостными растворами в загруженном состоянии до 4 сутках,

для закисания раствора до нужной кислотности, за счет этого увеличивается пропуск-

ная способность аппаратов работающих с жидкостными растворами. Для этого не

нужно использовать чистую ячменную муку, а использовать использованную ячмен-

ную муку – отходы пивного производства, если не достигнуть полную её замену, хотя

бы достичь частичную замену чистой ячменной муки использованной ячменной му-

кой. При этом мы экономим ценнейший пищевой продукт, который необходим для

развития народного хозяйства, обеспечения пищевой промышленности ячменной му-

кой. Так же, предприятие специализирующаяся на выделке меховых шкур будет за-

купать меньше овса, следовательно затраты будут меньше. А предприятие-

изготовитель пива освободится от не нужного ему отходов производства, не нужно

ему заниматься утилизацией отходов.

Предприятие по выделке меховых шкур после использования и процесса от-

жима ячменную муку может использовать в следующих направлениях:

- корм для животных и птиц (требуются дополнительные обработки);

- корм для рыб (требуются дополнительные обработки);

- прессованием получать «кирпичи» и использовать, после высушивания, как го-

рючее вещество (требуются дополнительные обработки);

- закопать в землю и по прошествии определенного времени, после загнивания,

использовать как органическое удобрение;

- перегонкой получать технический спирт.

Помимо всего этого совместно с отходами пивного производства будут ис-

пользоваться и мездрильные отходы – подкожная жировая клетчатка шкур,т.е. мездра,

которая составит один из компонентов корма для животных, птиц и рыб.


1. Махмудов Л.Э., Смирнов В.И., Съмиеховски К. Экономические проблемы

развития кожевенной промышленности. Москва, КОП № 9-10, 1994 г, 42 с.

2. Mahmudov L.E., Smirnov W., Smiechovski K.. Ekologiczne problieme produkgi

skor budlecuch. VI Konferencia Naukova, Radom, 1993, 51 s.



ПОСТРОЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ СТРУКТУРЫ ТЕХНО-

ЛОГИЧЕСКОЙ ОПЕРАЦИИ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

ДЕТАЛЕЙ МАШИН

Болкунов В.В., Мирошкин А.Г., Злобина И.В.

Саратовский государственный технический университет

имени Гагарина Ю.А. г. Саратов

[email protected]

Аннотация

В статье говорится о структуре технологической операции механической обра-

ботки деталей машин получаемой за счет построения математической модели описания

технологического процесса.


Математическая модель, технологический процесс, операция.

Поиск наилучшего варианта технологического процесса или операции можно

осуществить в форме "да - нет", которая приводит к использованию в качестве вспомо-

гательного средства исследования математический аппарат алгебры Буля. Это означает,

что для математического описания технологического процесса или операции будут

применяться бивалентные переменные.

Аргументы применяемой аналитической функции при этом должны принадле-

жать множеству Буля {0; 1}, их значения реальны и необязательно должны быть цело-

числёнными (псевдобулевская функция). Этим не нарушается основная идея алгебры

Буля. Формулируется она, так: алгебра Буля - это такая алгебраическая система, кото-

рая в зависимости от обстоятельств может быть истолкована как система событии, ко-

торые могут или состояться, или не состояться [1].

Взаимосвязь (причина-следствие) событии или логическая взаимосвязи выска-

зываний описываются при этом неравенствами; неравенство х < y означает "большая

надежность" события y , чем события х. Среда элементов алгебры Буля всегда присут-

ствуют большее и меньшее которые соответствуют "абсолютно надежному" или "абсо-

лютно невозможному" событиям. Каждый элемент должен обладать дополнением, ко-

торое может быть истолковано как "событие противоположное данному" или как "от-

рицание данного высказывания". Использование этой алгебры покажем на примере по-

строения математической модели, используемой при проектировании оптимальной

многошпиндельной автоматной токарной операция механической обработки детали

типа тел вращения [2] .

Пусть требуется найти такую последовательность обработки, которая обеспечи-

вает минимум затрат. Если обработка ведется из прутка, то некоторые переходы опера-

ции будут заданы предварительно без привязки к определенному варианту. Это объяс-

няется выбранным станком: к ним относятся зацентровка, сверление, отрезка. Для

окончательной обработки внутренних поверхностей появляются варианты или зенке-

рование, или растачивание, или развертывание; наружные поверхности могут быть об-

работаны окончательно или продольным, или врезным точением.

Исходным положением решения задачи является технологический граф (рис.1).

Он содержит все варианты структуры станочной операции, которые могут быть приня-

ты. Линии этого графа - это составляющие стоимости Сi соответствующих вариантов.

При этом принято следующее обозначение:

C1 - зацентровка с образованием фаски; С2 - сверление отверстия; С3 - зенкеро-

вание отверстия; С4 -растачивание отверстия; С5 -развертывание отверстия; C6 -




отрезка-поверхность; С7 - врезное точение; С8 - продольное точение поверхностей; С9 -

чистовое точение фасонным резцом поверхности; С10 - продольное чистовое точение

поверхностей, С11 - точение с поперечной подачей поверхностей; СI2 - точение с попе-

речной подачей поверхностей

Заданные допуски на размеры (Т) и шероховатость (R) следующие:

Т1 =0,1 мм R1= 12,5 мкм

Т2 = 0,1 R2 = 12,5

Т3 = 0,058 R3 = 6,3

Т4 = 0,03 R4 = 3,2

Т5 = 0,015 R5 = 3,2

Т6 = 0,07 R6 =6,3

Т7 = 0,12 R7 = 12,5

T8 = 0,12 R8 = 12,5

Т9 = 0,035 R9= 6,3

Т10 = 0,025 R10= 3,2

Т11 = 0,035 R11= 6,3

Т12 = 0,035 R12= 6,3

Рис.1. Технологический граф как модель структуры станочной операции.

В целевой функции стоимости необходимо учитывать те элементы операции,

для которых может быть более одного варианта..По этим предпосылкам могут быть

аналитически сформулированы целевая функция и ограничения, которые получают с

помощью алгебры Буля, а также из требований по точности размеров и шероховатости

поверхностей. Соответствующие долям стоимости бивалентные переменные обозначим

через хi, причем 1≤xi≤12 (число долей стоимости).

Целевая функция при принятых предположениях будет иметь вид:

min043,11066,00043,0

032,0111,0075,00037,024,200007,0

1210

98543

õõõ

õõõõõõÑÎÏ (1)



Ограничения:

1543 õõõ (2)

187 õõ (3)

111109 õõõ (4)

11211 õõ (5)

1621 õõõ (6)

Уравнениями (2) - (6) гарантируется, что для каждого элемента операции возмо-

жен только один вариант решения:

1,0015,003,0058,0 543 õõõ ; (7)

12,003,0035,0035,0 11109 õõõ ; (8)

12,0035,0035,0 1211 õõ ; (9)

Уравнениями (7) - (9) обеспечивается выдерживание допусков на размеры:

2,32,32,33,6 543 õõõ ; (10)

3,63,62,33,6 11109 õõõ ; (11)

3,63,63,6 1211 õõ ; (12)

Уравнениями (10) - (12) учитывается обеспечение требуемой шероховатости

поверхностей детали:

.12,10,9,8,7,5,4,31,0 jõ j (13)

Решение с помощью средств вычислительной техники дает:

1121076521 õõõõõõõ (14)

0119843 õõõõõ (15)


1. Структурная оптимизация технологических процессов в машиностроении.–

Уфа: Изд-во Гилем, 2006.–185с.

2. Королев А. В., Болкунов В. В. Оптимизация технологических процессов

механической обработки деталей машин / Учеб. пособие, Саратовский

политехнический институт, 2012 . -80с.



ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕЖОПЕРАЦИОННОГО УРОВНЯ КАЧЕСТВА ПРИ ПРОЕК-

ТИРОВАНИИ ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫХ ЭТАПОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРО-

ЦЕССА МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ПРЕЦИЗИОННЫХ ДЕТАЛЕЙ

Болкунов В.В., Мирошкин А.Г., Злобина И.В.

Саратовский государственный технический университет

имени Гагарина Ю.А. г. Саратов

[email protected]

Аннотация

В статье говорится об определении межоперационного уровня качества на за-

ключительном этапе технологического процесса при обработке прецизионных деталей,

а также решается математическая задача оптимизации количества операций технологи-

ческого процесса.


Технологический процесс, операция, качество.

При проектировании заключительных этапов технологического процесса меха-

нической обработки деталей, как правило, возможно несколько вариантов, отличающи-

еся количеством однородных операций. Такая ситуация возникает, например, при до-

водке различных деталей, в частности, шариков, при шлифовании и доводке с получе-

нием малых значений параметров шероховатости поверхности. С увеличением количе-

ства операций уменьшается суммарное основное время, но увеличивается суммарное

вспомогательное время, неперекрываемое основным, и суммарное время организаци-

онно-технического обслуживания. Уменьшение первого при введении дополнительных

операций объясняется тем, что на первых операциях применяется более активная абра-

зивная доводочная паста, более крупнозернистые шлифовальные круги или другие тех-

нологические способы, обеспечивающие высокую производительность. Одновременно

решается я другая задача: определение оптимальных значений межоперационных тех-

нических требований (уровня качества) [1].

При обработке деталей происходит повышение уровня качества (степени точно-

сти) от уровня качества заготовки (Кзаг) до требуемого по техническим условиям уров-

ня качества детали (Кп). Изменение уровня качества на различных операциях происхо-

дит в равной интенсивностью. Пусть при каких-либо N операций изменение уровня ка-

чества будет происходить так, как это схематично показано на рис. 1.

Рис.1. Изменение уровня качества при обработке в одну операцию




На начальном этапе i -я операций дает большую интенсивность изменения уров-

ня качества, чем последующая, то есть (i+1)-операция, но, начиная с некоторого момен-

та (уровня качества Кi), интенсивность изменения уровня качества (i+1) - а операции

становится большей, чем i-й операция. Только в этом случае увеличение количества

операций будет способствовать уменьшению суммарного основного времени (как это

наглядно показано на рис.2).

Рис. 2. Изменение уровня качества при обработке деталей в две операции

Конечно, первые операции могут не обеспечить требуемый уровень качества де-

талей. Это обуславливается достижением их критической точности. Для упрощения

решения задачи предположим, что все операции могут обеспечить переход от Кзаг до

Кд. В дальнейшем это ограничение может быть снято. Уровень качества определяется

совокупностью предъявляемых к детали технических требований по точности разме-

ров, отклонений от правильной геометрической формы, параметрам шероховатости и

т.д. Функции изменения этих качественных показателей от величины основного време-

ни T0 могут быть различными. В этом случае будем иметь, дело с многомерной зада-

чей. Рассмотрим одномерный случай, для которого, как будет доказано ниже, удается

получить аналитические формулы.

С увеличением требований к точности обработка деталей и с уменьшением точ-

ности заготовок величина T0 будет больше. Аналитически это можно записать так :

11

i

ii

i

iia

К

К

К

КТ

i

, (1)

где: α- коэффициент пропорциональности;

Кi+1- уровень качества заготовки, используемой на i-й операции;

ξ- показатель степени.

Сумму вспомогательного времени и времени организационно-технического об-

служивания на i-й операции обозначим Твi. Отношение величины Твi к основному вре-

мени Т0i для операций, последовательно выполняемых, примерно постоянно. Примем,

что:

iiТТ в 0

` , (2)

где β- коэффициент пропорциональности.

Штучное время i -й операции с учетом (1) и (2) будет равно:



)1(11

i

iiвaiшт

К

КТТТ

ii (3)

Величину

11

i

i

Ê

Ê обозначим через Xi и будем в дальнейшем называть ар-

гументом операции, а величины α и β - параметрами операции.

Потребность в аргументе в общем случае может быть различной. Такая ситуация

возникает, например, при изготовлении шариков различных степеней точности на од-

ной потоке. Функция потребности в аргументе интегральная F(х) или дифференциаль-

ная f(x) определяется, исходя из конкретных условий производства. В этом случае ве-

личина суммарного штучного времени при обработке в N операций будет равна:

`

)1(01 )1( iâiiøò TTxFxFÒi

(4)

Математическую задачу оптимизации количества операций можно сформулиро-

вать так. Дана функция потребности в аргументе Хi. Известны зависимости Т0 и Tв` от

этого аргумента. Требуется определить такое количество операций и такие значения их

аргументов, при которых величина суммарного штучного времени минимизируется.

Порядок решения поставленной задачи следующий:

Задаемся количеством операций, определяем оптимальное значение Хi для этого

случая и подсчитываем величину Тшт. Повторяя эту процедуру, для разного количества

операций, обеспечивающих переход от уровня качества Кзаг до Кд, выбираем оптималь-

ное количество операции.

Если принять, что обработка деталей будет вестись в одну операцию (N= I), то

очевидно Xi+1 = 0 и Хi=Xзаг. Если будет принят вариант обработки в две операции, то

аргумент 1-й операции определяется из условия минимизации TштΣ, а для 2-й операции

он будет равен Xзаг. Аналогично поступаем а для тех случаев, когда количество опера-

ций будет равно трем и более. В большинстве практических случаев потребность в ар-

гументе постоянна. При задании интегральной функции F(хi) предполагалось, что зна-

чение аргумента хi изменяется от 0 до хзаг. На практике технологический процесс до-

водки целесообразно проектировать в несколько операций только в том случае, если на

последней операции повышение уровня качества происходит по крайней мере на ка-

кую-то заданную величину μ. Пусть на последней операции уровень качества будет ра-

вен )1(1 NN KÊ . В этом случае значение аргумента xi, будет изменяться от x0=μ до

хзаг.


1. Королев А.В., Болкунов В.В. Оптимизация технологических процессов

механической обработки деталей машин / Учеб. пособие, Саратовский

политехнический институт, 2012. -80с.


100 | С т р а н и ц а

ПОВЫШЕНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ЗАДВИЖЕК КОММУНАЛЬНЫХ

ТРУБОПРОВОДНЫХ СЕТЕЙ ПУТЕМ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕХНОЛО-

ГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИХ СБОРКИ

Изнаиров Б.М. – доцент ФГБОУ ВПО СГТУ, Россия, г.Саратов,

[email protected] - руководитель

Мукатова Г.Х. – магистрант ФГБОУ ВПО СГТУ, Россия, г.Саратов,

[email protected]

Аннотация

Описан малозатратный способ повышения грузоподъемности и работоспособно-

сти трубопроводных задвижек с приводом ШВП путем совершенствования технологи-

ческого процесса их сборки.


Задвижка, привод, швп, сборка, повышение, грузоподъемность, долговечность.

Значительное число аварий в коммунальных трубопроводных сетях высокого

давления происходит из-за разрушения или серьезного нарушения работоспособности

запорной аппаратуры - задвижек (рис.1).

Рис.1. Внешний вид задвижки

Конструкции современных задвижек, работающих в трубопроводах высокого

давления, основаны на использовании шариковых винтовых передач (ШВП). Работо-

способность таких задвижек определяется грузоподъемностью ШВП.

Все винтовые передачи имеют недостаток в виде погрешностей шага винтовых

поверхностей винта и гайки. Рабочую нагрузку воспринимают не все витки резьбы од-

новременно, а только часть. Основную долю воспринимает только одна пара – до 40 %

всей рабочей нагрузки, что приводит к преждевременному износу и к разрушению вин-

товой передачи, следовательно, к уменьшению ее грузоподъемности.

Принципиальная схема работы шариковой винтовой передачи (ШВП) изобра-

жена на рис.2.

Известна математическая модель ШВП, предложенная в 1 :

sin

sin22

0

гвшвг

шввгг

rr

deSeSh вг

(1)

где h - значение величины осевого зазора в произвольном звене ШВП;



101 | С т р а н и ц а

- полярный радиус;

S в г,S - шаги винтовых линий винта и гайки;

x y yв г в г в г,x , , ,z ,z - текущие координаты винтовых линий винта и гай-

ки по их средним диаметрам.

о - полярный угол расположения первого витка гайки;

- полярный угол расположения точек контакта витков винта и гайки;

вf и гf - функции линий профиля резьбы винта и гайки;

ев, ег – систематические погрешности шага винта и гайки, равные разности действи-

тельного и номинального значений шага;

в, г- случайные погрешности шага винта и гайки;

щd - средний диаметр шариков;

- угол контакта шарика с винтом и гайкой.

Знак «плюс» в выражении (1) соответствует случаю, когда систематическая по-

грешность увеличивает значение шага; знак «минус» - когда уменьшает.

Рис. 2. Принципиальная схема шариковой винтовой передачи:

1-винт, 2- гайка, 3-перепускная трубка, 4-шарики

Необходимо, прежде всего, определить среднюю величину зазора в каждой кон-

тактной группе при равновероятном изменении величин и в пределах 2 . В

таком случае для произвольного -ого звена (1 ...k ):

heeSSh вгвгвг 10 (2)

где - порядковый номер витка гайки (при их общем числе равном k );

h - величина зазора в первом звене (1).

Случайная составляющая погрешности шага может быть описана рядом Фурье:

в в в i ii

p

a i( ) cos( )

1

,

(5)

где i - фазовый сдвиг i-й гармоники винта;

a i - амплитуда i-й гармоники винта.

Распределение значений случайной функции (5) соответствует нормальному закону.

Если гайка содержит n г витков, а в рабочей зоне находится одновременно k

шариков, то можно избавиться от угловых размеров и перейти к порядковым номерам


102 | С т р а н и ц а

шариков. В таком случае шагом звеньев соединения будет являться шаг расположения

шариков вдоль оси OZ.

Угловой шаг расположения шариков равен:

ш

гn

k

2 , (6)

где n г - число витков гайки.

Из равенства (6) порядковый номер витка гайки i г выражается следующим об-

разом через порядковый номер звена i :

i in

kг

г ( )1 1,

(7)

Шаг расположения звеньев вдоль оси OX :

SS

kn

SS

kn

в

г

г

г

1

2

;

.

(8)

Накопленная погрешность шага витков, приходящаяся на один шаг расположения

шариков:

ee

kn

ee

kn

в

г

г

г

1

2

;

.

(9)

Учитывая равенства (7) - (9), а также то, что шагом звеньев является шаг распо-

ложения шариков, получим выражение для определения координаты точки дорожки

качения гайки, контактирующей с i-м шариком:

ггггk

n

г i rxеSX г sin1 0 (10)

где x o - координата начала расположения витков гайки;

- порядковый номер звена.

Аналогично найдем соответствующую координату точки дорожки качения вин-

та:

ввввk

n

вi rеSX г sin1 , (11)

Взяв разность между равенствами (10) и (11), после преобразований найдем вели-

чину зазоров между звеньями:

sin1 112 шгввгk

ndrrhееSSh г (12)

где - случайная составляющая погрешности сборки,.

С использованием зависимости (12) можно рассчитать значения относительного

осевого зазора в винтовой передаче при различных числах витков гайки, см. табл. 1.

Известно, что величина контактных деформаций зависит от величины действу-

ющих на область контакта сил:

i = iQ , (13)

где i – упругая контактная деформация рабочих поверхностей i-й пары рабочих эле-

ментов;

Qi – часть внешней силы, приходящаяся на i-ю пару витков.


103 | С т р а н и ц а

Очевидно также, что: Q =

m

i

iQ1

, (14)

где Q – полная величина внешней силы, действующей на винтовую передачу;

m – количество пар витков, находящихся в контакте в данный момент.

Величину деформации в i-той паре витков выразим следующим образом:

i = 1 – hi (15)

где h1 и hi – начальный зазор соответственно в первой и i-й парах

контактирующих витков;

1 – величина упругой контактной деформации в первой паре витков.

Это выражение справедливо при отсутствии начального зазора в первой контак-

тирующей паре витков, т.е. при h1 = 0,

Таблица 1

Относительная величина зазора hi/ в i-й контактной группе

k/m 5 10 15 20 25 30 40 50

10 0,821 1,428

20 0,818 1,382

30 0,819 1,392

40 0,821 1,412

Выразив Qi через i, : Qi = Qi i (16)

И учитывая (15): Qi = Qi ih1 , (17)

получим: Q = im

i

i hQ

1

1

(18)

Поскольку различного рода технологические факторы вызывают систематиче-

ские и случайные погрешности шага, то в выражении (18) hi является случайной вели-

чиной. Поэтому для ее вычисления необходимо знать распределение функции h = h(z).

Известно, что упругая деформация тел под действием силы Qi определяется вы-

ражением:

i = CQi1n

n

, (19)

где: С – коэффициент, зависящий от свойств материала;

n - показатель формы контактирующих поверхностей.

Имея в виду, что упругая деформация в первой контактной паре витков начина-

ется при h1 = 0, можем записать:

Q= Q1

n

n

m

i

ih1

1 1

1

(20)

Т.к. величина суммарной деформации передачи равна деформации первого зве-

на, то, подставляя равенство (20) в выражение (19), найдем:

Q = Q1

n

n

m

i m

i

hh

hh

1

1 1

11

(21)

Обозначим: UQ = n

n

m

i m

i

hh

hh

1

1 1

11

(22)

Тогда выражение (21) примет вид: Q= Q1UQ (23)


104 | С т р а н и ц а

Расчеты по формуле (22) (см. табл.2) показывают, что с увеличением числа кон-

тактирующих пар витков значение коэффициента UQ увеличивается, а это означает, что

на первую пару контактирующих витков приходится все меньшая и меньшая часть

внешней нагрузки.

Аналогично можно записать: S = S1US, (24)

где US = nm

i m

i

hh

hh

2

1 1

11

(25)

S1 - площадь контакта в первой паре контактирующих витков.

Таблица 2

Значение коэффициента UQ перед началом контакта m-ной пары витков

К\m 2 3 4 5 6 7 8 9 10

4 1,000 1,335 1,832

5 1,000 1,310 1,718 2,290

6 1,000 1,300 1,666 2,120 2,760

Структура коэффициента US аналогична структуре коэффициента UQ. Результаты

расчета этого коэффициента представлены в таблице 3.Таким образом, получена мате-

матическая модель шариковой винтовой передачи в сборе, позволяющая определить

величины зазоров (натягов) между парами витков резьбы винта и гайки и основные па-

раметры их контакта.

Таблица 3

Значение коэффициента US перед началом контакта m-й пары витков

k \ m 2 3 4 5 6 7 8 9 10

4 1,000 1,482 2,096

5 1,000 1,458 1,987 2,669

6 1,000 1,444 1,937 2,508 3,252

Очевидно, что при прочих равных условиях, грузоподъемность шариковой винтовой

передачи (ШВП) больше, чем больше суммарная площадь контакта S во всех ее кон-

тактных группах. Максимума функции (24) при выполнении операции сборки можно

достичь путем максимизации значения коэффициента Us..

При сборке ШВП оптимальное соотношение между величинами систематиче-

ской и случайной погрешностей целесообразно обеспечивать при помощи комплекта-

ции передачи шариками, имеющими такие характеристики математического ожидания

и рассеяния размеров, которые, суммируясь со случайными погрешностями шагов вин-

та и гайки, обеспечивали бы данное соотношение. Из множества возможных соотноше-

ний величин систематической и случайной погрешностей сборки рациональным явля-

ется соотношение е/ = 1. При этом площадь контакта шариков с дорожками качения

винта и гайки во второй контактной группе будет равна площади их контакта в первой

группе. Т.е. два рабочих витка передачи одновременно вступят в контакт и в равной

степени будут воспринимать рабочую нагрузку. Учитывая то, что на виток, вступаю-

щий в контакт первым, приходится большая часть рабочей нагрузки, наличие второго

такого же витка в значительной степени разгружает его и обеспечивает повышение гру-

зоподъемности всей передачи.

При сборке оптимальное соотношение величин этих погрешностей целесообраз-

но обеспечивать при помощи комплектования ШВП шариками, имеющими соответ-

ствующий номинальный размер и заданные параметры рассеяния размеров. Каждый

винт и каждая гайка имеют своеобразный паспорт качества в результате полного кон-

троля параметров винтовых поверхностей. Таким образом, значение суммы в правой


105 | С т р а н и ц а

части выражения (29) перед началом операции сборки всегда известно, что позволяет

подобрать расчетным путем для комплектации ШВП партию шариков с соответствую-

щим значением математического ожидания их размера и параметрами рассеяния раз-

меров. При этом величина математического ожидания размеров шариков должна быть

смещена относительно их расчетного номинального размера на величину накопленной

систематической погрешности в сторону, противоположную ей. А величина рассеяния

размеров шариков должна быть задана, исходя их требуемой величины вероятности

получения размера шариков, равного его математическому ожиданию.

Пример 1. После механической обработки имеется винт с погрешно-

стью шага Sв= 6,5 мкм и гайка с погрешностью шага Sг=2,5 мкм, что соответствует

требованиям их рабочих чертежей.

Передача комплектуется шариками диаметром 6,35 мм. Стандартные отклоне-

ния размеров таких шариков по ЕТУ 100/7-У1 составляют 5 мкм.

Определим величину, на которую необходимо скорректировать размер шариков,

чтобы компенсировать накопленную погрешность сборки.

ш = 6,5 – (+2.5) = 4 мкм

Эта величина представляет собой проекцию математического ожидания величи-

ны необходимого увеличения размеров шариков на направление шагов винта и гайки.

Величина математического ожидания увеличения размеров шариков:

М dш = ш/Sin = 4/0,707 6 мкм

Таким образом, на сборку должен быть подан комплект шариков размером

6,350025,0

0035,0

мм.

Пример 2. Если Sв= -5 мкм; Sг= -2мкм;

ш = -5 – (-2) = -3 мкм;

Знак «минус» указывает только направление погрешности.

М dш = 3/0,707 4 мкм;

Требуемый размер шариков: 6,350035,0

0025,0

мм.

Пример 3. Если Sв= 3,5 мкм; Sг= - 2,5 мкм;

ш = 3,5 – (-2) = 6 мкм;

М dш = 7/0,707 = 8,5 мкм;

Требуемый размер шариков: 6,350035,0

0045,0

мм.


1. Изнаиров Б.М. Обеспечение рациональных геометрических параметров мно-

гозвенных соединений и резервирование их элементов./Б.М.Изнаиров, А.Н.Васин,

О.Б.Изнаиров//-Саратов: Сарат.техн.ун-т, 2008.-200 с.


106 | С т р а н и ц а

КРИТИЧЕСКАЯ СИЛА УДАРА УПОРНЫХ ПОДШИПНИКОВ ПОСЛЕ СТАБИ-

ЛИЗИРУЮЩЕЙ ШАРИКОВОЙ РАСКАТКИ

Нейгебауэр Кристина Сергеевна – аспирант кафедры ТМС

Научный руководитель – Королев Альберт Викторович, д.т.н., профессор

Россия, Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.

[email protected]

Аннотация Рассмотрена сила, при которой нагрузка на наиболее нагруженный шарик рав-

на аналогичной силе воздействия на шарик при раскатке. Под действием этой силы в

течении нескольких первых оборотов осуществляется пластическая деформация доро-

жек качения, которая затем переходит в упругую деформацию

Ключевые слова Раскатка, деформация, критическая сила удара

Для автомобильных подшипников типа 1118-2902840, которые используются в

верхней опоры передней подвески автомобилей Калина, Приора, Гранта, основную

опасность при эксплуатации составляют удары. Критической силой удара является та-

кая, при которой на дорожках качения остаются следы пластической деформации от

шариков.

Фактически для подшипников, кольца которых подвергались шариковой рас-

катке, критической силой удара является сила, при которой нагрузка на наиболее

нагруженный шарик равна аналогичной силе воздействия на шарик при раскатке. Под

действием этой силы в течении нескольких первых оборотов осуществляется пластиче-

ская деформация дорожек качения, которая затем переходит в упругую деформацию и

обеспечивает стабилизацию геометрических параметров подшипника.

После раскатки на дорожках качения возникает локальная дорожка, по которой

после сборки подшипника перемещаются шарики. Шарики плотно прилегают к профи-

лю дорожки, обеспечивая существенное снижение контактных напряжений и повыше-

ние несущей способности.

На рисунке показана гистограмма расчетных значений критической силы уда-

ра, которую выдерживает подшипник упорно-радиальный 1118-2902840 до и после ша-

риковой раскатки дорожек качения.

Рис.1 Гистограмма значений критической силы удара подшипника 1118-

2902840 до (1) и после шариковой раскатки дорожек качения

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

До раскатки



107 | С т р а н и ц а

Как видно из рисунка, подшипник после раскатки выдерживает на 84% боль-

шую силу удара, чем стандартный подшипник. А это один важнейших показателей ка-

чества упорно-радиальных подшипников.

Достигаемый эффект от раскатки дорожки качения колец шарикоподшипни-

ков шариками заключается в следующем:

1. Снижение контактных напряжений в шарикоподшипнике, так как радиус

локальных дорожки качения наружного и внутреннего колец, по которым катятся

шарики в шарикоподшипнике, близок к радиусу шариков, а контактные напряжения

распределены по поверхности контакта более равномерно, чем в стандартном

подшипнике.

2. Упрочнение поверхности в зоне контакта с шариками компенсирует эффект,

получаемый от снижения твердости колец подшипника.

3. Снижение момента трения в подшипнике, так как размеры площадки

контакта ограничены размером поперечного сечения локальной дорожки качения даже

при больших внешних нагрузках.

4. Снижение требований к точности предшествующих технологических

операций механической обработки колец шарикоподшипника, так как процесс

шариковой раскатки устраняет такие дефекты, как волнистость, отклонение от

круглости, шероховатость.

Все это обеспечивает повышение качества изготовления подшипников и сни-

жение затрат на их производство.


1. Королев ,А.А. Математическое моделирование упругих тел сложной

формы/А.А.Королев.- Саратов: Изд-во Сарат.гос.техн.ун-та, 2001. 128с.

2. Королев, А.В. Совершенствование технологии изготовления тонкостенных

колец подшипников/ А.В.Королев, Королёв Ан.А.,Колролёв Ал.А.- Саратов: Изд-во

СГТУ, 2004. 136с.

3. Королев ,А.В. Точная холодная торцовая раскатка/ А.В. Королев , Королев

Ан.А. -Саратов:Изд-во СГТУ, 2003. 142с

4. Годунов, В.Б., Королев А.А., Королев А.А. Способ раскатки деталей // РФ

Пат. 2222392, МПК B21B19/06.

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ НА ИЗМЕНЕНИЕ

ДОМЕННОЙ СТРУКТУРЫ В НЕКОТОРЫХ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ФЕРРИТАХ-

ГРАНАТАХ

Ниязов Л.Н. – преподаватель,

Бухарский инженерно-технологический институт, г. Бухара, Узбекистан,

Джураев Д.Р. – профессор,

Бухарский государственный университет, г. Бухара, Узбекистан,

[email protected]

Аннотация

В статье рассмотрено влияние двухосных напряжений на монокристаллическую

пластинку редкоземельного феррита-граната Ho0.6Y2.4Fe5O12. Проанализировано изме-

нение доменной структуры.



108 | С т р а н и ц а


Феррит-гранат, кристалл, магнитооптика, доменная структура

Известно, что кристаллы ферритов-гранатов и их соединения в течение более 60

лет являются объектом интенсивных экспериментальных и теоретических исследова-

ний, не ослабевающих, и по сей день. Такой интерес к ним обусловлен, в первую оче-

редь, кристаллохимической особенностью ферритов-гранатов, которая позволяет син-

тезировать их с требуемыми магнитными параметрами. Кроме того, они обладают ря-

дом уникальных свойств, например, оптической прозрачностью в видимом и ближнем

инфракрасном свете, высокой чувствительностью доменной структуры к воздействию

внешних факторов (электрических и магнитных полей, механических напряжений, ла-

зерного излучения, теплового воздействия), и т.д. [1].

Кристаллическая структура ферритов-гранатов относится к кубической синго-

нии (рис.1). В элементарной ячейке содержатся восемь формульных единиц

Me3Fe5O12, т.е. всего 160 атомов. Ионы кислорода O2− образуют немагнитную матрицу

с катионными позициями трех типов: тетраэдрические (24 d), октаэдрические (16 a) и

додекаэдрические (24 c) (рис.2).

Рис.1. Разбиение элементарной

ячейки граната на восемь октантов. Распо-

ложение ионов в октантах полностью сов-

падает при условии совмещения их про-

странственной диагоналей, указанных на

рисунке пунктиром

Рис.2. Различные типы окружения

магнитных ионов в структуре граната

Додекаэдрические пустоты окружены восемью ионами кислорода, которые рас-

положены в вершинах искаженного куба. Заполнение катионных узлов магнитоактив-

ными ионами представляется в виде:

Me3Fe5O12 → {М33+} (Fe3

3+)[Fe23+]O12,

где круглые скобки относятся к тетраэдрическим узлам, квадратные – к октаэд-

рическим, фигурные к додекаэдрическим. Расположение ионов в решетке граната обес-

печивает наиболее сильное обменное взаимодействие между ионами железа в тетраэд-

рических (d) и октаэдрических (a) местах. Вследствие этого магнитный момент редко-

земельных ионов направлен против суммарной намагниченности ионов железа.

Это в свою очередь делает ферриты-гранаты перспективным материалом для ис-

следований в области оптики, магнитооптики и в ближайшем будущем спинтроники.

В данной работе магнитооптическим методом исследована эволюция доменной

структуры монокристалла Ho0.6Y2.4Fe5O12под действием двухосных механических

напряжений. Для исследований использовался монокристалл Ho0.6Y2.4Fe5O12 выращен-

ный методом спонтанной кристаллизации из раствора в расплаве, из которого изготав-

ливались образцы в виде плоскопараллельных пластинок, развитые плоскости которых


109 | С т р а н и ц а

имели форму квадрата со стороной ∼ 3 мм и были параллельны кристаллографической

плоскости (110). Пластинки вырезались так, чтобы противоположные стороны их квад-

ратного основания практически совпадали с кристаллографическими направлениями

⟨100⟩ и ⟨110⟩ (угол отклонения сторон квадратного основания от заданного кристалло-

графического направления, связанный с ошибкой ориентации кристалла на столике ре-

жущего станка, не превышал 5°). Для создания в образце механических напряжений образец приклеивался (клей

БФ-2) по периметру к медной шайбе толщиной 0,5 мм, имеющей отверстие диаметром

≈ 1,5 мм так, чтобы его центр совпадал с центром отверстия шайбы, после чего вся кон-

струкция размещалась в оптическом криостате, позволяющем варьировать температуру

шайбы с «приклеенным» образцом в интервале 85 ≤ T ≤ 295K. При температуре ниже

комнатной по мере охлаждения происходит деформация медной шайбы (ее диаметр

уменьшается), которая из-за разности коэффициентов теплового линейного расширения

меди и Ho0.6Y2.4Fe5O12 передается образцу, вызывая напряжения его кристаллической

решетки.

Для изучения влияния механических напряжений на ориентацию спонтанного

магнитного момента M в Ho0.6Y2.4Fe5O12 исследовалось поведение доменной структу-

ры (ДС) кристалла при изменении температуры.

При этом экспериментальные данные, полученные на ”приклеенном“ и ”нена-

пряженном“ образцах, сравнивались между собой. В последнем случае образец разме-

щался в специальной оправке, сводящей к минимуму воздействие на него температур-

ных деформаций металлических частей криостата.

Из результатов многочисленных экспериментальных исследований РЗФГ систе-

мы HoxY3−xFe5O12 известно, что устойчивыми направлениями спонтанного магнитного

момента в кристалле являются направления типа ⟨111⟩ [2,3]. Следовательно, при вы-

бранной кристаллографической ориентации образцов имеются четыре направления,

лежащие в плоскости образца, и четыре направления, образующие с плоскостью образ-

ца углы ±55◦, вдоль которых может ориентироваться M.

Однако, согласно общим физическим представлениям, вследствие значительно

меньшей величины размагничивающего фактора в плоскости тонкой пластины по

сравнению с таковым в перпендикулярном ее плоскости направлении энергетически

наиболее выгодной является ДС, состоящая из областей, намагниченных в плоскости

пластины. Исходя из этого, следует ожидать, что в отсутствие напряжений ДС исследу-

емых образцов должна состоять из доменов, в которых вектор M лежит в их плоскости,

со 180°, 110° и 70° доменными границами (ДГ). Однако, как показали эксперименты,

такая ДС наблюдалась не всегда: у части образцов реализовалась нерегулярная ДС, со-

держащая как участки, в которых вектор M лежал в плоскости образца, так и участки, в

которых вектор M был перпендикулярен (или почти перпендикулярен) его плоскости.

Известно, что нерегулярная ДС указывает на наличие в кристалле неоднородных меха-

нических напряжений (ростовых и/или наведенных механической обработкой) [4]. По-

этому для экспериментов был выбран образец, имеющий наиболее ”правильную“ с

точки зрения теории доменную конфигурацию (толщина исследуемого образца состав-

ляла ∼ 70 µm).

Визуализация ДС выполнялась с использованием стандартной магнитооптиче-

ской методики: домены наблюдались ”на просвет“ при помощи поляризационного

микроскопа; контраст получаемых изображений ДС обусловливался в основном разной

величиной или разным знаком фарадеевского вращения в соседних доменах. Поскольку

в отобранном образце вектор M лежит в его плоскости, для визуализации ДС образец

ориентировался так, чтобы угол падения составлял ∼ 20° (образец поворачивался во-

круг оси, перпендикулярной среднему направлению M в доменах), что обеспечивало


110 | С т р а н и ц а

существование компоненты вектора M вдоль направления распространяющегося в кри-

сталле света, определяющей эффект Фарадея (ЭФ) (очевидно, что в этом случае при

прочих равных условиях контраст получаемого изображения 180° ДС всегда будет

выше контраста между доменами, разделенными 110° и 70° ДГ).

Кристалл Ho0.6Y2.4Fe5O12 характеризуется сильным поглощением света видимо-

го диапазона длин волн, уменьшающимся при смещении в красную область спектра.

Поэтому в качестве источника света в экспериментах использовался He–Ne-лазер ЛГ-

126, генерирующий излучение с длиной волны λ = 0.63 µm. Для уменьшения влияния

интерференционных эффектов (”спекла“) на качество получаемых изображений ДС в

оптической схеме установки после лазера размещался элемент ”подавления“ когерент-

ности света. Получаемые изображения ДС могли фиксироваться цифровой фотокаме-

рой, состыкованной с компьютером.

Кроме визуального наблюдения ДС для изучения динамики переориентации оси

легкого намагничивания кристалла под действием сжимающих его сил при той же ори-

ентации образца исследовалась температурная зависимость спонтанного ЭФ. Измере-

ния угла спонтанного фарадеевского вращения ϕ проводились методом непрерывно

вращающегося анализатора.

Таким образом, полученные нами результаты расширяют существующие пред-

ставления о свойствах кристаллов с комбинированной анизотропией, о процессах их

намагничивания и перемагничивания. Они позволяют построить более полную картину

процессов спиновой переориентации, имеющих место в этих кристаллах (ограничен-

ных размеров) при наличии механических напряжений.


1. Ниязов Л.Н. Особенности магнитных фазовых переходов в тербий-иттриевых

ферритах-гранатах (на узбекском языке), Научный вестник Бухарского

государственного университета. 2013, № 4(52), С. 18

2. В.Г. Демидов, Р.З. Левитин. ЖЭТФ, 1977, том 72, вып. 3, С. 1111

3. В.В. Дружинин, А.И. Павловский, О.М. Таценко, А.С. Лагутин, В.В.

Платонов. ФТТ, 1992, том 34, вып. 12, С. 3755

4. С. Тиказуми. Физика ферромагнетизма – М:. Мир, 1987. – 420 с.

ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ТОПЛИВНЫХ ГРАНУЛ НА

ОСНОВЕ ИЗБЫТОЧНОГО АКТИВНОГО ИЛА

Ю.А. Пестерникова, студент гр. ХТб-121, III курс

И.В. Козлова, студент гр. ХТб-121, III курс

Г.В. Ушаков, к.т.н., доцент

Научный руководитель: А.Г. Ушаков, к.т.н., доцент

Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева

г. Кемерово

Непрерывная добыча угля, нефти и газа неизбежно приводит к истощению этих

природных ресурсов. Потому поиска альтернативной замены для них является важной

и актуальной задачей.

Перспективным решением данной проблемы является использование органиче-

ской биомассы для выработки тепло- и электроэнергии. Наиболее доступным сырье яв-

ляются отходы животноводческих предприятий (навоз), птицефабрик (помет), пред-

приятий с системой биологической очисткой сточных вод (избыточный активный ил), а

также деревообрабатывающих предприятий (опилки). Использование таких нетрадици-


111 | С т р а н и ц а

онных источников энергии позволит снизить воздействие на окружающую среду, одно-

временно решив ряд экологических проблем.

Предложено в качестве основного сырья использовать избыточный активный ил,

что сухое вещество которого может быть использовано в качестве топлива, поскольку

содержит органическое вещество. Объемы образования ила достигают нескольких со-

тен тысяч в год для крупных городов.

Доказано, что избыточный активный ил обладает связующими свойствами и

может быть использован для формования топливных гранул , используемых в качестве

твердого топлива [1]. При сжигании гранул были сделаны выводы о том, что получае-

мый продукт является альтернативным видом топлива и может заменить уголь.

В результате сжигания твердого топлива выделяются вредные вещества в атмо-

сферу, остается зола, а само использование топлива не всегда удобно. Предложен метод

газификации гранул – высокотемпературной переработки топлива с ограниченным до-

ступом воздуха, при высоком или нормальном давлении.

В зависимости от применяемого сырья, метода и условий газификации углей со-

отношение компонентов в газовой смеси изменяется в широких пределах. По наиболее

распространенному методу получают газ следующего состава: СО – 15-18%, Н2 – 38-

40%, СН4 – 9-11%, СО2 – 30-32%.

Синтез-газ и идет на дальнейшее сжигание в горелки котлов и камеры сгорания

двигателей для получения тепло- и электроэнергии. При сжигании газообразного топ-

лива не выделяются вредные вещества, не остается недожога, газ легко транспортиро-

вать на дальние расстояния. Помимо всего синтез-газ обладает наиболее высокой теп-

лоемкостью, чем уголь.

Цель работы – изучение процесса газификации топливных гранул, содержащих

избыточный активный ил.

Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи исследова-

ния:

1. Создать лабораторную установку газификации топливных гранул;

2. Отладить процесс газификации;

3. Подобрать параметры процесса газификации для получения генераторного га-

за с необходимыми характеристиками.

Экспериментальная часть

Эксперименты по исследованию процесса газификации гранул осуществляли на

лабораторной установке, включающей трубчатую печь, стальной реактор-газификатор,

воздуходувку и систему газоочистки, контролируемые приборами автоматики.

Эксперимент проводили следующим образом:

- загружали топливные гранулы в реактор газификации на 2/3 его объема, поме-

щали его в трубчатую печь;

- устанавливали скорость подачи воздуха в реактор, нагревания трубчатой печи

при выдерживании температуры в течение определенного времени;

- выделяющуюся парогазовую смесь направляли в холодильник, где происходи-

ла конденсация жидких продуктов;

- отбирали пробы газа при разных температурах в течение заданного промежут-

ка времени;

- отключали установку газификации после последнего отбора, охлаждали реак-

тор.

Пробы газа анализировали при помощи метода газовой хроматографии на хро-

матографе Цвет-800. Условия анализа: колонка длиной 3 м, сорбент Полисорб-1, ток

моста 165 мА, газ-носитель – гелий.


112 | С т р а н и ц а

Определение соответствия каждому веществу времени удерживания определяли

методами добавки и сравнения. Расчет состава смеси проводили методом внутренней

нормализации.

Результаты:

Выделение генераторного газа, способного самостоятельно поддерживать горе-

ние, начинается при 350 °С и продолжается до тех пор, пока не закончится полное раз-

ложение органического вещества гранул. Что и подтверждается результатами хромато-

графического анализа состава газа, который выделяется в пределах температур от 300

до 700 °С. При увеличении расхода воздуха (газифицирующего агента) возрастала ско-

рость выделения газа.

Таким образом, проделанные исследования еще раз показали, что предложенное

использование максимально полного энергетического потенциала топливных гранул,

созданных на основе избыточного активного ила, является перспективным направлени-

ем получения альтернативного газообразного топлива из отходов. Данная разработка и

дальнейшие экспериментальные исследования позволят использовать генераторный газ

как альтернативный традиционному вид топлива.


1. Ушаков А.Г. Утилизация обезвоженного избыточного активного ила с полу-

чением топливных гранул // Вестник КузГТУ. – Кемерово: КузГТУ, 2010. – № 5. – С.

142-144.

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТОДОВ ХРАНЕНИЯ ЯБЛОК

Петрачкова С.В., Печуляк А.С. - студент

Филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения

высшего профессионального образования

«Национальный исследовательский университет «МЭИ»

в г. Смоленске, Россия, г. Смоленск

[email protected]

Аннотация

В данной статье рассматриваются различные методы хранения яблок. Проведено

сравнение параметров хранения каждого способа и, выявлен наиболее перспективный

на данный момент.


Яблоки, способ хранения.

Яблоки играют важную роль в питании и поддержании иммунитета человека,

поэтому их необходимо ежедневно включать в свой рацион. Их используют в лечебных

целях при сердечнососудистых заболеваниях, острых и хронических колитах, гипови-

таминозе. Также яблоки полезны людям, страдающим ожирением, подагрой и другими

заболеваниями. В связи с этим, актуальной проблемой на сегодняшний день становится

обеспечение населения плодами на протяжении всего года, не только в период созрева-

ния и заготовки. Таким образом, перед специалистами стоит задача – сохранить про-

дукт без потери важных питательных и вкусовых свойств, а также предотвратить его

порчу.

Существуют различные способы хранения яблок. К ним относятся:

1) хранилища;

2) холодильники;


113 | С т р а н и ц а

3) хранение с использованием упаковки продукта в модифицированной газовой

среде;

4) холодильное хранение в регулируемой газовой среде.

Первый способ - это хранение яблок в оборудованных строениях (хранилищах),

вентиляция которых осуществляется ночью холодным наружным воздухом. Они явля-

ются современной формой хранилищ без холодильных установок. Принцип действия

заключается в охлаждении плодов с помощью обильного воздухообмена. Холодный

воздух попадает в хранилище через отверстие в полу и проходит через плоды. Путем

увлажнения подпола можно регулировать относительную влажность воздуха в храни-

лище [1]. Этот способ самый простой в реализации, не требует больших денежных

вложений, но плоды хранятся в данных строениях относительно небольшой срок,по

сравнению с остальными методами.

Холодильники – ещё один способ хранения плодов. Типичные элементы холо-

дильника - изоляция стен, потолка, а иногда и пола и использование холодильных ма-

шин. С их помощью можно регулировать температуру камер, влажность и скорость

движения воздуха. Изменения состава воздуха не происходит. В настоящее время хра-

нение яблок в холодильниках является наиболее распространённым способом. Срок

хранения плодов больше, чем при нахождении их в хранилищах.

МГС – упаковка продукта в Модифицированной Газовой Среде. В данном спо-

собе происходит замещение воздуха внутри упаковки инертным газом (как правило уг-

лекислым газом), который исключает или замедляет процесс окисления (порчи) пищи.

Достаточно низкий уровень кислорода предотвращает развитие и размножение гриб-

ков, бактерий и прочих микроорганизмов. Оборудование для упаковки в МГС включает

в себя два элемента, обеспечивающие создание заданной атмосферы внутри упаковки:

вакуумная камера (служит для откачивания воздуха из упаковки) и газовый элемент

(необходим для впрыскивания инертного газа в упаковку).

К наиболее современному и новому способу хранения относится регулируемая

газовая среда (РГС). В России этот способ нашёл применение только в последние не-

сколько лет, хотя зарубежом он уже давно получил широкое распространение. Это хо-

лодильное хранение, при котором продукт помещается в камеру с заданным газовым

составом. Камеры для хранения в РГС должны обеспечивать повышенную газонепро-

ницаемость.

Газовый состав, применяемый в камерах, зависит от вида и сорта плодов. Коли-

чество азота варьируется от 79 до 97 %, кислорода от 2 до 16 %, углекислого газа от 0

до 10 %. Для поддержания уровня газового состава и его регистрации в хранилищах

устанавливают электронные газоанализаторы, а также систему приборов для контроля

температуры и др.

Таблица 1. Параметры и сроки хранения яблок (антоновки обыкновенной) при различ-

ных способах

Спо-

соб хранения

Темпе-

ратура хране-

ния, ºC

Влаж-

ность, %

Измене-

ние газового

состава среды

Срок

хранения,

мес

Хра-

нилище

0-6 85-95 Нет 1-3

Холо-

дильник

2-4 90-95 Нет 2-3

МГС 0-5 90-95 Нет 3-4

РГС 2-3 90-92 Да 7-8

Сравнив все наиболее известные способы хранения яблок, можно сделать вывод,

что в настоящее время наиболее перспективным является метод хранения в регулируе-


114 | С т р а н и ц а

мой газовой среде (параметры сравнения приведены в таблице 1) [2]. Этот метод спо-

собствует замедлению в плодах процессов дозревания после сбора урожая. Основное

преимущество хранения яблок в камерах с РГС - практически полное сохранение орга-

нолептических и физико-химических свойств. Такая продукция не отличается от све-

жесобранной.

Использование данного способа хранения является довольно эффективным, что

проявляется в снижении потерь, сохранении полезных свойств яблок, а также повыше-

нии продолжительности хранения по сравнению с другими методами.


1. Волкинд И.Л. - Промышленная технология хранения картофеля, овощей и

плодов. - М.: Агропромиздат, 1989.- 239 с.

2. Яблоки свежие. Хранение в контролируемой атмосфере: ГОСТ Р 50528-93.-

М.: Издательство стандартов, 2004. – 13 с.

ВЫЧИСЛЕНИЕ ПЛОЩАДИ АДМИНИСТРАТИВНО-

ТЕРРИТОРИАЛЬНОЙ ЕДИНИЦЫ НА ПРИМЕРЕ ЧАСТИ ЗЕМЕЛЬ РЕСПУБ-

ЛИКАНСКОГО УНИТАРНОГО ПРЕДПРИЯТИЯ «УЧХОЗ БГСХА»

О. Н. Писецкая, заведующий кафедрой, канд. техн. наук, доцент;

Я.В. Исаева, ассистент

Учреждение образования «Белорусская государственная сельскохозяйственная

академия», кафедра геодезии и фотограмметрии, Республика Беларусь, г. Горки

[email protected]

Аннотация

Вычисление площадей землевладений, землепользований, территориальных

единиц, административно-территориальных единиц – один из вопросов, который воз-

никает с некоторой периодичностью относительно совершенствования технологий вы-

полнения геодезических работ по установлению границ. В статье рассмотрены способы

вычисления площадей, выполнено определение площади административно-

территориальной единицы в разных проекциях.


Установление границ, вычисление площади, административно-территориальная

единица, территориальная единица, земельно-информационная система, проекции.

Одним из основных вопросов, требующих решения в Республике Беларусь явля-

ется установление (восстановление) границ земельных участков, административно-

территориальных (АТЕ) и территориальных единиц ( ТЕ), а так же вопросы точности и

достоверности определения площадей, т.к. от этого зависят данные учета земельных

ресурсов и общая площадь республики [2].

В связи с завершением создания локальных земельно-информационных (ЗИС) в

большинстве случаев площади районов отличаются от площадей, полученных по дан-

ным земельного учета. В материалах статьи [2] указаны объективные и субъективные

причины несовпадения. В частности: различные способы закрепления границ и мето-

дика вычисления площадей. Остановимся на способах вычисления площадей.

Согласно [1], вычисление площади земельного участка осуществляется с приме-

нением персональных компьютеров по стандартным программам. Ранее при определе-

нии площадей земельных участков по фиксированным границам площадь определялась

комбинированно. Аналитическим способом – по фиксированным границам заключен-



115 | С т р а н и ц а

ная в полигон, а площадь, заключенная между линиями полигона и живого урочища,

определялась графическим или механическим способом с применением полярных пла-

ниметров. Одним из распространенных способов являлся графический способ, когда

участки, изображенные на плане, разбивали на простейшие геометрические фигуры,

преимущественно на треугольники, по плану выполняли необходимые измерения, по

которым вычислялась площадь земельного участка.

При определении больших площадей (площадей землепользований) применялся

способ А.Н. Савича, когда требовалась повышенная точность.

Сущность способа заключалась в том, что площадь участка заключенная в целое

число квадратов координатной сетки определялась по их числу, а планиметром обво-

дились лишь площадки секций, выходящие за пределы целых квадратов, и с использо-

ванием аналитических формул вычислялись их площади.

Достоинство способа Савича состояло в том, что механически учитывалась де-

формация бумаги, на которой составлен план или карта, уменьшалась площадь обво-

димых фигур, за счет чего повышалась точность ее определения.

Точность определения площади по способу Савича тем выше по сравнению с

непосредственным обводом всей фигуры или ее частей, чем больше отношение площа-

ди целых квадратов координатной сетки к площади всей фигуры. Если площадь целых

квадратов, входящих в фигуру, составляет половину площади всей фигуры, то точность

определения площади по способу Савича была примерно в 3—4 раза выше по сравне-

нию с точностью определения непосредственным обводом всей фигуры. Если основная

площадь землепользования заключена в площади целых квадратов координатной сетки,

то точность определения площади по способу Савича приближается к точности опре-

деления площади аналитическим способом [3].

Согласно [1] координаты поворотных точек устанавливаемых границ земельных

участков, совпадающих с границами АТЕ и ТЕ, определяются любыми методами с уче-

том требований [1]. Если граница земельного участка будет совпадать с границами

АТЕ и ТЕ, то как следствие этого, она будет оказывать непосредственное влияние на

точность определения площадей АТЕ и ТЕ.

В качестве объекта исследований принята часть земель РУП «УЧХОЗ БГСХА» в

границах земельно-кадастрового плана ранее принадлежавших «Племхозу им. Чкалова

Горецкого района Могилевской области», площадь которого по данным земельного

учета составляет 6356,1 га. Земельно-кадастровый план представлен в аналоговом виде.

Выполнена предварительная обработка аналогового материала, которая включа-

ет сканирование основы с разрешением 600 dpi, его «сшивку» и геодезическую привяз-

ку. Результатом предварительной обработки является растровая основа.

Административно-территориальная единица – это часть территории Республики

Беларусь, в границах которой в порядке, установленном законодательством, создаются

и действуют местный Совет депутатов и исполнительный и распорядительный орган

[5].

В границах объекта исследования имеются 12 населенных пунктов и действует

местный Совет депутатов. Следовательно, земли в границах плана относятся к АТЕ.

В данном случае граница объекта исследований (частично с западной, и восточ-

ной сторон) является нефиксированной, т.к. проходит по естественным контурам мест-

ности.

В настоящее время при создании (ЗИС) осуществляется перенесение нефиксиро-

ванной границы земельных участков на цифровые планово-картографические материа-

лы с координатной привязкой [1], что как следствие ведет к перенесению нефиксиро-

ванных границ АТЕ и ТЕ соответствующим образом.


116 | С т р а н и ц а

ЗИС в Республике Беларусь создается в равноугольной поперечно – цилиндри-

ческой проекции Гаусса, вычисляемой в трехградусных зонах по параметрам эллипсо-

ида Красовского в прямоугольной системе координат 1963 года. Если локальная ЗИС

расположена на сетке двух смежных зон, то она создается в системе координат той зо-

ны, в которой расположена большая по площади часть локальной ЗИС[4].

Согласно [1], перенесение нефиксированной границы земельного участка произ-

водится на цифровые планово-картографические материалы по непосредственному

опознаванию на цифровых планово-картографических материалах поворотных точек и

линий нефиксированной границы земельного участка или их построение на основе

надежно (бесспорно) опознаваемых на цифровых планово- картографических материа-

лах твердых точек (контуров, объектов) местности.

Но, анализируя объект исследования, можно сделать вывод о том, что достаточ-

но сложно опознать поворотные точки и линии нефиксированных границ. Для этого

необходимо выполнять четкое описание установления нефиксированных границ АТЕ и

ТЕ.

Если рассматривать вопрос, куда относить площадь (выбор поверхности отно-

симости) АТЕ, ТЕ и земельных участков [4],то считаем целесообразным отметить, что

при определении площадей указанных выше структурных единиц, для рассматриваемо-

го объекта исследования, то это не имеет особого значения, т.к. площадь незначитель-

ная.

Площадь земель исследуемого объекта определялась использованием программ-

ного продукта ГИС ArcView в двух проекциях: проекции Меркатора и проекции Лам-

берта в местной системе координат. Исследования показали, что площади абсолютно

совпадают и составляют 6361,69 га, хотя проекции имеют различные виды искажений.

Но следует отметить что имеется существенное расхождение с данными земельного

учета, которое составляет 5,59 га.

В заключении можно сделать вывод о том, что на значение площади оказывает

влияние не только способ, но и вид закрепления границы (фиксированная или нефик-

сированная), человеческий фактор, различные система координат др., что говорит о це-

лесообразности продолжения исследований по данной теме.


1. Установление (восстановление) и закрепление границ земельных участков.

Порядок проведения: ТКП 289 – 2010 (03150). – Введ. 23.10.2010. – Минск: Гос. Коми-

тет по имуществу Респ. Беларусь, 2010. – 48 с.

2. Мороз, Г. О причинах несовпадения площадей районов / Г.Мороз // Земля Бе-

ларуси. – 2013. – №4. – С.6 – 11.

3. ТКП 055-2006(03150). Земельно – информационная система Республики Бе-

ларусь. Порядок создания: утв. и введ. в действие приказом Государственного комитета

по имуществу Республики Беларусь 30.12.2006 – Минск: Государственный комитет по

имуществу Республики Беларусь, 2006. – 116 с.

4. Помелов, А.С. Структурирование земельных ресурсов и регулирование зем-

лепользования в Беларуси / А.С. Помелов – Минск: РУП « БелНИЦзем», 2013. – 528 с.


117 | С т р а н и ц а

ВЛИЯНИЕ ЖМЫХА АМАРАНТА НА КАЧЕСТВО САХАРНОГО ПЕЧЕНЬЯ

Плотникова И.В. – доцент, Шевякова Т.А. - доцент, Журавлев А.А. - доцент,

Игнатов И.С. – студент, Масютина О.И

ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий»

г. Воронеж, пр-т Революции, 19

[email protected]

Аннотация

Жмых амаранта является источником белков, незаменимых аминокислот, поли-

ненасыщенных жирных кислот, минеральных веществ, витаминов. В его составе отсут-

ствует глютен, в результате чего продукты на его основе можно употреблять больным

целиакией. Использование жмыха амаранта в производстве сахарного печенья позволя-

ет повысить его качество, пищевую и биологическую ценность.


Жмых амаранта, тесто, печенье сахарное, прочностные, структурно-

механические свойства, показатели качества, пищевая ценность.

Повышения пищевой и биологической ценности, улучшения химического соста-

ва и показателей качества печенья сахарного можно добиться, применяя в технологии

растительного обогатителя с высокими биопротекторными свойствами, например, про-

дукта переработки зерна амаранта – жмыха амаранта, который получают путем отжима

из семян амаранта, он представляет собой порошкообразную массу с размером частиц

80 - 100 мкм.

Жмых амаранта – источник "идеального белка", полностью усвояемого и необ-

ходимого для полноценного существования человека, который отличается высоким со-

держанием – в среднем около 32 % и сбалансированным составом незаменимых амино-

кислот, среди которых лидирующее место занимают: лизин, метионин, триптофан и

метионин. В жмыхе содержит остаточную долю масла 6-10 % с высокой концентрацией

полиненасыщенных жирных кислот. Особенно ценной является линоленовая кислота,

относящаяся к семейству полиненасыщенных кислот -3, которая в организме человека

превращается в эйкозопентаеновую (С20:5) и докозогексановую (С22:6) - предше-

ственники лейкотриенов с различными свойствами, играющих важную роль в образо-

вании иммунитета, дифференциации лимфоцитов. Анализируя минеральный состав,

следует отметить, что в составе жмыха амаранта преобладают K, Mg, Ca, P, витамины

(тиамин, рибофлавин, токоферолы). Жмых амаранта не содержит глютена и может

стать основой в создании продуктов для больных целиакией или глютеновой энтеропа-

тией, без добавления пшеничной муки.

Целью данной работы являлось исследование влияния жмыха амаранта на каче-

ство печенья сахарного.

На первом этапе работы готовили образцы печенья, в которых взамен рецептур-

ного количества пшеничной муки вносили жмых амаранта в смеси с пшенной мукой

при различном соотношении компонентов на стадии смешивания с эмульсией.

В работе проведены исследования по установлению влияния жмыха амаранта на

свойства теста и качество продукции. С помощью конического пластометра КП-3 опре-

деляли прочностные свойства сахарного теста. В качестве индентора использовали ко-

нус с углом при вершине 2а - 22 °. Для всех образцов была исследована кинетика по-

гружения индентора в тесто при различных значениях усилия пенетрации.



118 | С т р а н и ц а

Как видно из графических зависимостей (рис. 1), при увеличении дозировки

обогатителя в условиях постоянного усилия пенетрации возрастает предельная глубина

погружения индентора, что объясняется уменьшением предельного напряжения сдвига.

Рис. 1 – Зависимость квадрата глубины погружения конуса от усилия

пенетрации в образцах сахарного теста: 1 – контроль; замена пшеничной муки (по СВ)

на мучную смесь из пшенной муки и жмыха амаранта при соотношении

2 – 30:70; 3 – 50:50; 4 – 60:40.

Все прямые проходят через начало координат, что говорит об инвариантности

удельного сопротивления. Данные, представленные на рис. 1, позволяют сделать вы-

вод, что с увеличение массовой доли жмыха амаранта в тесте предельное напряжение

сдвига снижается, что объясняется повышением пластичности теста и к уменьшению

величины удельной работы замеса и формования теста.

Показатели качества готовых образцов в целом соответствовали требованиям

ГОСТ 24901-89 «Печенье». Органолептическая оценка готовых изделий показала, что с

увеличением дозировки жмыха амаранта цвет печенья по сравнению с контрольным

образцом был темнее, изделия приобретали специфический вкус и аромат амаранта, на

поверхности изделий наблюдались небольшие вкрапления частиц жмыха.

Применение жмыха способствует улучшению качественных показателей: плот-

ность печенья уменьшается на 36 %, намокаемость увеличивается на 29 %.

Наиболее объективную оценку структурно-механических свойств печенья поз-

волит дать такой вид деформации, как изгиб. Структурно-механические показатели пе-

ченья при изгибе определяли с помощью известного прибора Строганова, в конструк-

цию которого были внесены незначительные изменения [1].

Усилие изгиба последовательно наращивали и одновременно с этим регистриро-

вали прогиб изделия (поперечное перемещение).

Установили, что с увеличением усилия изгиба прогиб образца, т. е. линейная

деформация в поперечном сечении изменяется прямо пропорционально вплоть до не-

обратимого разрушения изделия.

Результаты исследований на изгиб сахарного печенья с различной дозировкой жмыха

показали, что графические зависимости σ=f(ε) имеют линейный вид вплоть до необра-

тимого разрушения образца, которое характеризуется предельным напряжением изгиба

σпр (предельной прочностью при изгибе) и предельной относительной деформацией εпр

(табл. 3). Линейный вид зависимости σ=f(ε) в области упругих деформаций от начала

нагружения образца до его необратимого разрушения указывает на то, что сахарное пе-

ченье можно отнести к идеально упругому телу (тело Гука). Основной структурно-

механической характеристикой идеально упругого тела является модуль упругости

1

4 3 2

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

100

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6

Усилие пенетрации, Н

Ква

др

ат п

огр

ужен

ия

кон

уса,

мм

²


119 | С т р а н и ц а

(модуль Юнга) Е (Па), который характеризует способность материала сопротивляться

его деформированию и определяется графически как тангенс угла наклона линейной

графической зависимости σ=f(ε).

Таблица 3

Структурно-механические характеристики сахарного печенья при изгибе

Сахарное пече-

нье

Модуль

Юнга Е,

кПа

Предел проч-

ности при из-

гибе σпр, кПа

Предельная

относительная

деформация

εпр, %

Работа

изгиба

А*103, Дж

Удельная

работа из-

гиба Ауд,

Дж/м3

Образец (контроль) 1138,86 254,96 0,22 1,00 31,71

Образцы на основе пшенной муки и жмыха амаранта при соотношении в рецептуре:

30:70 1044,90 321,46 3,08 1,67 55,00

50:50 962,90 235,90 2,80 1,20 41,89

60:40 895,68 169,45 2,63 0,93 34,52

Модуль Юнга может быть определен также из закона Гука как

3

3

4 hbf

LFE

. (1)

Модуль Юнга, предельное напряжение изгиба σпр и предельная относительная

деформация εпр не в полной мере отражают текстурные свойства образцов печенья, т. е.

физико-структурные свойства, воспринимаемые органами слуха и осязания и вызыва-

ющие у потребителя определенные ощущения при потреблении (откусывании, разже-

вывании, проглатывании) [2]. Для кинестетической оценки комплекса ощущений при

потреблении печенья предлагается использовать такой показатель, как работа изгиба,

которая является интегральной характеристикой деформации образца при изгибе.

Работа A (Дж), затрачиваемая на разрушение при изгибе, численно равна пло-

щади, ограниченной осью абсцисс и графической зависимостью:

прпр fFA 2

1, (2)

где Fпр – предельное усилие изгиба, Н; fпр – предельный прогиб образца, м.

Для сопоставления энергетических затрат на разрушение образцов печенья раз-

личных геометрических размеров целесообразно воспользоваться показателем – удель-

ная работа изгиба Aуд (Дж/м3):

V

AAуд , (3)

где V – объем образца, м3.

С увеличением массовой доли жмыха амаранта уменьшается предел прочности

при изгибе и удельная работа при изгибе по сравнению с данными показателями конт-

рольного образца (см. табл. 3). Обогащенное печенье обладает хрустящими свойст-

вами, рассыпчатой структурой и достаточной прочностью при транспортировке.

Таким образом, разработанное печенье характеризуется высокими показателями

качества, рассыпчатой структурой, приятным запахом и ароматом. По содержанию

ценных питательных веществ в нем больше содержится незаменимых аминокислот,

минеральных веществ, витаминов, белка, клетчатки и жира, что дает возможность со-

кратить расход жира в рецептуре и снизить себестоимости. Данное изделие можно упо-

треблять больным целиакией, так как в нем не содержится глютен.


120 | С т р а н и ц а


1. Максимов, А. С. Лабораторный практикум по реологии сырья, полуфабрика-

тов и готовых изделий хлебопекарного, макаронного и кондитерского производств

[Текст] / А. С. Максимов, В. Я. Черных. – М. : Издательский комплекс МГУПП, 2004. –

163 с.

2. Мачихин, Ю. А. Реометрия пищевого сырья и продуктов [Текст] : справочник

/ под ред. Ю. А. Мачихина. – М. : Агропромиздат, 1990. – 271с.

ИССЛЕДОВАНИЕ АРОМАТОБРАЗУЮЩИХ ВЕЩЕСТВ

В ЗЕРНОВОМ ХЛЕБЕ

Пономарева Е. И. – проф., д.т.н., Алехина Н. Н. – доц., к.т.н.,

Кучменко Т. Н. - проф., д.х.н., Бакаева И. А. – асп.

ФГБОУ ВО Воронежский государственный университет инженерных техноло-

гий, Россия, г. Воронеж

[email protected]

Аннотация

Физиология питания рассматривает вкусовые и ароматобразующие вещества как

важные компоненты пищи, которые улучшают пищеварение за счет активизации сек-

реции пищеварительных желез, повышения ферментной активности выделяемых пи-

щеварительных соков, способствующих процессу пищеварения и усвоения пищи. При

оценке пищевых продуктов потребитель особое внимание уделяет их вкусу и аромату

[6]. Количество ароматических веществ (органических кислот, спиртов, эфиров, альде-

гидов и других) в основном зависит от вида сырья, природы и количества добавок, ре-

цептуры, приготовления теста. Известно, что хлеб, приготовленный на закваске, обла-

дает более насыщенным запахом [1].


Биоактивированное зерно пшеницы, композиция хмелевая, хлеб, ароматобразу-

ющие вещества

Аромат формируется с участием многих летучих веществ, при этом каждое из

них или группа близких по химической природе соединений могут не иметь аромата,

типичного для данного продукта.

Анализ аромата осложняется тем, что его составляют в основном легколетучие

вещества с относительной молекулярной массой менее 300. При этом дополнительные

трудности возникают при установлении влияния отдельных компонентов запаха на ка-

чество того или иного продукта. Количество ароматобразующих веществ, идентифици-

рованных в пищевых продуктах, за последние годы значительно расширилось. Поэтому

их обнаружение и идентификация является непрерывным процессом, который ограни-

чивается лишь пределами обнаружения современных методов анализа и приборов.

Разработанный на основе матрицы разнородных (неравнозначных) сенсоров, так

называемый «Электронный нос» - это анализатор паров, имитирующий работу органа

обоняния человека. Данная система обеспечивает получение узнаваемого образа спе-

цифической смеси пахучих веществ, которая может содержать различные химические

соединения [3].

Целью работы явилось определение ароматобразующих веществ в зерновом

хлебе. Для исследования были взяты изделия из биоактивированного зерна пшеницы,

приготовленные на густой закваске: 1 − хлеб «Лучик» (контроль), 2 − хлеб «Экохмель»,

3 – хлеб «Элит».



121 | С т р а н и ц а

При подготовке зерна пшеницу очищали от сорной и зерновой примеси, промы-

вали и выдерживали 24 ч при (20 ± 2) °С в воде из разводной сети. При приготовлении

закваски зерно подвергали только набуханию в воде, а при получении теста его допол-

нительно проращивали в течение 10-12 ч. Для приготовления густой закваски к из-

мельченной зерновой массе добавляли воду и замешивали полуфабрикаты влажностью

50 %, которые выдерживали в течение 24 ч при температуре 40 °С [5]. Закваску готови-

ли двумя способами: 1 - для хлеба «Экохмель» и «Элит» на стадии замешивания в нее

добавляли композицию хмелевую (КХ), в количестве 0,05 г на 100 г сухого нешелу-

шеннного зерна; 2 - для хлеба «Лучик» ее готовили без добавки, но на стадии замачи-

вания зерно предварительно выдерживали 10 ч в электроактивированном водном рас-

творе (рН=2,5) [4]. На полученных полуфабрикатах замешивали тесто влажностью 48

%. В рецептуру для хлеба «Элит» дополнительно вносили 6 % муки из жмыха зароды-

шей пшеницы.

Ароматобразующие вещества исследовали на анализаторе запахов «МАГ-8» с

методологией «Электронный нос» (производство ООО «Сенсорные технологии»,

г. Воронеж) [2].

Установлено, что тестируемые свежеприготовленные пробы хлеба «Лучик»

(контроль), «Экохмель» и «Элит» не обладали идентичным запахом. Контрольный и

опытный образцы отличались по качественному и количественному содержанию лег-

колетучих соединений в равновесной газовой фазе (РГФ) (рис. 1).

Рис. 1. «Визуальные отпечатки» максимальных сигналов сенсоров в РГФ над те-

стируемыми пробами (по осям указаны номера сенсоров в матрице): а) хлеб «Лучик»

(контроль), б) хлеб «Экохмель», в) хлеб «Элит»

Общее содержание легколетучих соединений в РГФ в хлебе «Экохмель» и

«Элит» было на 11 % и 31 % соответственно больше, чем в хлебе «Лучик».

Содержание в РГФ отдельных групп соединений оценивали методом нормиров-

ки (табл. 2).

Таблица 2

Доля отдельных соединений и классов веществ в равновесной газовой фазе над

образцами

Хлебо-

булочные

изделия

Количество легколетучих соединений, % мас.

Свободная

влага

Спирты,

кетоны

Азотсодержащие

соединения

Сложные

эфиры

Серосодержащие

соединения

«Лучик» 38,9 16,9 3,7 15,5 10,0

0

5

10

15

20

25

30

S1

S2

S3

S4S5

S6

S7

0

5

10

15

20

25

30 S

S2

S3

S4S5

S6

S7

0

5

10

15

20

25

30S

S2

S3

SS5

S6

S7

а) б) в) Гц Гц Гц


122 | С т р а н и ц а

«Экохмель» 38,5 17,5 4,1 16,0 10,5

«Элит» 34,5 17,5 4,5 17,5 11,7

Контрольный образец содержал больше несвязанной влаги, меньше – сложных

эфиров, азотсодержащих и серосодержащих соединений, чем в хлебе «Экохмель» и

«Элит». Содержание спиртов и кетонов было практически одинаково во всех пробах.

Более сильный аромат хлеба «Экохмель» и «Элит» связан с ароматическими ве-

ществами и эфирными маслами, входящими в состав хмелевой композиции, вносимой

на стадии приготовления закваски.

Самым насыщенным ароматом обладал хлеб «Элит». Это обусловлено тем, что

белковые вещества, вносимые с зародышевой мукой, являются источником образова-

ния легколетучих серосодержащих соединений. Известно, что особо интенсивно ощу-

щаемые компоненты аромата находятся среди серосодержащих и карбонильных соеди-

нений. При этом серосодержащие соединения по эффективности аромата занимают

первое место среди большинства других классов соединений ароматобразующих ве-

ществ.

Таким образом, в ходе проведенных исследований установлено, что пробы для

хлеба «Лучик», «Экохмель» и «Элит» имели неодинаковое соотношение в РГФ поляр-

ных органических соединений (кислоты, эфиры, альдегиды и амины, фенолы).

Наибольшее влияние на изменение аромата опытных проб по сравнению с контролем

оказывает введение эфирных масел хмеля, которые существенно обогащают запах.

Большая интенсивность аромата хлеба «Элит» по сравнению с хлебом

«Экохмель» обусловлена включением в его рецептуру муки из жмыха зародышей пше-

ницы, которая помимо белковых веществ содержит сахара, участвующие в реакции ме-

ланоидинообразования и играющие важную роль в усилении аромата изделия.


1. Березина, Н. А. Расширение ассортимента и повышение качества ржано-

пшеничных хлебобулочных изделий с сахаросодержащими добавками: монография /

Н. А. Березина. – Орел: ФГБОУ ВПО «Госуниверситет – УНПК», 2012. – 232 с.

2. Контроль качества и безопасности пищевых продуктов, сырья [Текст] /

Т. А. Кучменко, Р. П. Лисицкая, П. Т. Суханов и др. – Воронеж : ВГТА, 2010. – 116 с..

3. Коренман, Я. И. Подходы к анализу пищевых продуктов. Разработка масс-

чувствительных сенсоров [Текст] / Я. И. Коренман, Т. А. Кучменко // Российский хи-

мический журнал (Журнал Российского химического общества

им. Д. И. Менделеева). – 2002. – т. XLVI. - № 4.

4. Повышение микробиологической чистоты спонтанной закваски /

Е. И. Пономарева, Н. Н. Алехина, И. А. Бакаева // Материалы III Международной науч-

ной Интернет-конференции «Биотехнология. Взгляд в будущее», г. Казань, 25-26 марта

2014 г. / Сервис виртуальных конференций Pax Grid. – Казань, 2014. – Т. 2. –

С. 47-48.

5. Пономарева, Е. И. Разработка способа получения закваски спонтанного бро-

жения из биоактивированного зерна пшеницы [Текст] / Е. И. Пономарева,

Н. Н. Алехина, И. А. Журавлева // Хранение и переработка сельхозсырья. – 2013. –

№ 2. – С. 21–25.

6. Технология потребительской оценки продовольственных товаров на основе

мультисенсорной системы тестирования их ароматических характеристик [Текст] :

дис. … канд. техн. наук / Мастихина Анастасия Леонидовна. – Москва, 2014


123 | С т р а н и ц а

МОДЕЛИРОВАНИЕ ГИДРОПРИВОДОВ ПРИВОДОВ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ

МЕХАНИЗМОВ ПОДЪЁМНО-ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН

Редькин А. В. ‒ доцент, Реков П.К. ‒ магистрант


[email protected]

Аннотация

Рассмотрены вопросы моделирования динамических процессов, возникающих в

рабочих механизмах подъёмно-транспортных машин с гидравлическим приводом при

выполнении грузоподъемных операций.


Грузоподъемные машины, динамика, гидропривод, моделирование.

Оптимальное проектирование конструкций подъёмно-транспортных машин

(ПТМ) подразумевает не только определение динамических характеристик с большой

точностью, но и выработку наиболее эффективных решений в минимизации динамиче-

ских нагрузок. При разработке ПТМ создание опытного образца для исследования в

реальных условиях эксплуатации довольно-таки затруднительно, особенно если необ-

ходимо моделировать ситуацию, близкую к аварийной. Поэтому весьма актуальной за-

дачей является разработка математических моделей крановых механизмов и проведе-

ние компьютерных экспериментов с целью получения требуемых параметров.

Создание типовой методики расчета крана и его элементов − обычно сложный и

длительный процесс, который приходится вести практически непрерывно ввиду раз-

работки новых принципиальных схем машин и механизмов. В такой ситуации от спе-

циалиста − расчетчика при изменении методики требуется вносить изменения не толь-

ко в сам алгоритм расчета, но и в программу для ЭВМ. Таким образом, разработка

обобщенных составных моделей и алгоритмов для широких классов кранов и их эле-

ментов расширяет возможности решения серьёзных и практически важных задач.

Имитационное моделирование ПТМ позволяет решить широкий круг таких за-

дач, как управление, регулирование, анализ статических, кинематических, динамиче-

ских и энергетических процессов гидравлических механизмов при комплексном подхо-

де к моделированию гидропривода. В рамках данной статьи рассмотрим принципы по-

строения математической модели и структурной схемы механизма подъема груза [1]

стрелового самоходного крана (рис. 1).

Рис. 1. Схема гидравлического привода механизма подъёма



124 | С т р а н и ц а

Рассмотрим динамическую модель гидромашин привода механизма подъёма на

основе системы дифференциальных уравнений движения его элементов.

Уравнение расхода в гидравлическом приводе составим исходя из равенства

приращений производительности насоса и расхода гидродвигателя

,)( Д

Дмннdt

pd

E

VprWprk Д

где rн, rм − коэффициенты утечек в насосе и гидродвигателе; V − объем жидкости в ма-

гистрали высокого давления; E − приведённое значение модуля объемной упругости

жидкости; pД− давление в магистрали нагнетания; kн − коэффициент усиления насоса

по расходу.

С учётом утечек жидкости в гидросистеме обобщённая гидравлическая характе-

ристика насоса запишется следующим образом:

,нннн рrkQ

где Qн – действительная производительность насоса; pн – перепад давлений в насосе; γ

– параметр регулирования насоса.

В результате преобразований из данного уравнения передаточную функцию

насоса получим в виде усилительного звена

,)(/)()( ннн kssQsW

где Qн(s), γ(s) – изображения по Лапласу Qн и γ.

Для получения передаточной функции гидропривода механизма подъёма от па-

раметра регулирования насоса к угловому перемещению вала гидромотора используем

дифференциальное уравнение

;2 кк2

к kTT

где Tк − постоянная времени колебательного звена гидропривода, ξк − коэффициент от-

носительного демпфирования.

Используя преобразования по Лапласу, получим передаточную функцию в виде

колебательного и интегрирующего звеньев

.)12()(

)()(

кк22

к

мм

sTsTs

k

s

ssW

Для динамического исследования механической части механизма подъема ис-

пользуем модель с двумя степенями свободы (рис 2)..

Рис. 2. Расчётная схема механизма подъёма при приведении привода

к линейной системе «барабан - канаты – груз»


125 | С т р а н и ц а

Такая модель описывает вертикальные колебания при ускоренном подхвате гру-

за. Движение системы при подъёме груза с подхватом описывается дифференциальным

уравнением:

))()((1

гк

к2

2

Рgmxсxkmdt

xdк ,

где х − перемещение груза; xк – перемещение металлоконструкции стрелы крана; t −

время протекания процесса; mг − масса груза и грузозахватного органа; mк = mс + mг,

где mс − масса металлоконструкции стрелы крана и каната; k – жёсткость металлокон-

струкции стрелы крана; c – жестокость канатного полиспаста; P − усилие подъема гру-

за.

В результате преобразований получим передаточную функцию механической

части механизма подъёма:

.11

)(

)()(

2

1

к

мпsT

sT

ssx

sxsW

Передаточная функция грузового барабана представляет собой усилительное

звено с коэффициентом усиления

,2

)()( ккббб

ndDsksW

где Dб – диаметр грузового барабана; dк – диаметр каната; nк – среднее число слоёв

навивки каната на барабан.

Результатом данной работы стало построение динамической модели механизма

подъёма с гидроприводом. Произведено моделирование в системе "Matlab+Simulink".

Получены динамические характеристики модели по каждой степени свободы (ЛАЧХ,

ЛФЧХ, переходные процессы).

Проектирование систем управления с помощью амплитудно-фазовых частотных

характеристик [2] дает возможность анализировать структуры и влияние параметров

объекта и отдельных его частей, решать задачи синтеза регулятора путем подбора кор-

ректирующих звеньев и выполнять идентификацию по экспериментально снятым ча-

стотным характеристикам. Комплекс специальных расчетных методик строится уже на

базе имитационных моделей комплекса.

Практическая ценность работы состоит в проведенных исследованиях динами-

ческих процессов систем для снижения динамических нагрузок, повышении эффектив-

ности грузоподъемных кранов благодаря использованию системных методов в динами-

ческом анализе и оптимизации, целенаправленного формирования характеристик эле-

ментов и подсистем крановых установок для оптимизаций динамических свойств крана

в целом.


1. Редькин А.В., Большаков В.Б. Имитационное моделирование механизма подъ-

ёма стрелового самоходного крана // Инновационное развитие образования, науки и

технологий: доклады 3-й Всероссийской научно-технической конференции. Ч. II. Тула:

Изд-во ТулГУ. 2012. С. 64-69.

2. Редькин А.В. Анализ динамики исполнительных приводов гидравлических

кранов частотными методами // Известия ТулГУ. Серия Технические науки. Тула: Изд-

во ТулГУ. 2012, Вып. 9. С. 166-172.


126 | С т р а н и ц а

ПРИМЕНЕНИЕ БИОГЕННОГО РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ В ТЕХНОЛОГИИ

БУЛОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Белокурова Е.В. к.т.н., доцент, Солохин С.А., магистрант

ФГБОУ ВПО ВГУИТ, Россия, г. Воронеж

[email protected]

Аннотация

Разработана технология булочных изделий с внесением биогенного раститель-

ного сырья; проведен анализ изменения физико-химических показателей теста с внесе-

нием биогенного растительного сырья в процессе брожения; сделана оценка качества

сдобных булочных изделий. Предложенный способ производства булочных изделий

позволяет повысить показатели их качества, интенсифицировать процесс тестоведения;

увеличить срок хранения.


Сдобные булочные изделия, каши из гречневой, рисовой и пшенной круп, тех-

нология производства, кислотность, влажность, удельный объем изделий, газоудержи-

вающая способность, подъемная сила теста, физико-химические показатели, пищевая и

энергетическая ценность.

В настоящее время в связи с ухудшением социально-экономических условий,

повышением антропогенной нагрузки на среду обитания, возрастанием эмоциональной

нагрузки, одной из приоритетных государственных задач является обеспечение населе-

ния высококачественными продуктами питания. особую актуальность в рационе пита-

ния населения сегодня приобретают продукты функциональной направленности, и это

ведет к развитию рынка функциональных продуктов. Создание функциональных бу-

лочных изделий невозможно без введения в рецептуры нетрадиционного для данной

группы сырья: круп, фруктов, ягод, овощей или продуктов их переработки. Крупы яв-

ляются важной составляющей здорового питания, так как богаты белком, витаминами,

особенно группы В и минеральными веществами. Таким образом, добавление каш в

булочные изделия является актуальным направлением [1].

В данной работе исследованы технологические аспекты применения каши из

гречневой, рисовой и пшенной круп при производстве сдобных булочных изделий. Но-

вое изделие разработано на основе описанной технологии, при этом учтены свойства

вносимых добавок с целью корректировки технологических параметров.

Для приготовления пшеничного теста за основу выбрана классическая рецептура

сдобного булочного изделия (рецептура №1264) [2], таблица 1.

Таблица 1 - Рецептура «Булочки сдобные»

Наименование сырья Массовая доля

сухих веществ,

%

Расход сырья на 100 кг муки, кг

В натуре В сухих веще-

ствах

1 2 3 4

Мука пшеничная

высшего сорта

85,5 100,0 85,5

Сахар-песок 99,8 26,0 25,948

Молоко 3,2 11,5 15,0 1,725



127 | С т р а н и ц а

1 2 3 4

Маргарин молочный 84,0 15,0 12,6

Меланж 27,0 13,0 3,51

Дрожжи прессованные 25,0 1,0 ,025

Соль 96,5 1,0 0,965

Пудра ванильная 99,8 0,25 0,249

Итого: - 171,025 130,523

Для получения новых изделий внесены каши из гречневой, рисовой и пшенной

круп. При приготовлении теста с нетрадиционным сырьем, часть муки (25 %) заменяет-

ся на каши из гречневой, рисовой и пшенной круп с учетом влажности.

Кислотность сдобного теста по сравнению с контролем при добавлении каш из

гречневой, рисовой и пшенной круп в дозировке 25% увеличилась на 14,3%. Газоудер-

живающая способность сдобного теста по сравнению с контролем при добавлении каш

из гречневой, рисовой и пшенной круп в дозировке 25% не уступает контролю. Подъ-

емная сила теста по сравнению с контролем при добавлении каш из гречневой, рисовой

и пшенной круп в дозировке 25 % увеличилась на 33 %.

По органолептическим показателям опытные пробы также превосходят кон-

трольные, так как приобретают легкий приятный привкус вносимых добавок.

Показатели качества сдобных булочных изделий контрольного и опытных об-

разцов приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Органолептические и физико-химические показатели качества булочек

Наименование

показателей

Данные анализа по примерам

контроль 25% гречневой

каши

25% рисовой

каши

25% пшенной

каши

1 2 3 4 5

Органолептические показатели

Внешний вид:

Нерасплывчатая, без притисков, округлая, с выпуклой верхней кор-

кой

форма

цвет От светло- до темно-коричневого

Состояние мя-

киша

Пропеченный,

не влажный на

ощупь, при лег-

ком сжатии

пальцами при-

нимает первона-

чальную форму,

светло-желтый

Пропеченный, не

влажный на


ком сжатии


нимает первона-

чальную форму,

светло-желтый с

равномерными

включениями

коричневого

цвета.



ощупь, при

легком сжатии


нимает перво-

начальную

форму, светло-

желтый.




ком сжатии


нимает перво-

начальную фор-

му, светло-

желтый с рав-

номерными

включениями

желтого цвета.

1 2 3 4 5


128 | С т р а н и ц а

Вкус и запах Свойственный

данному виду

изделий, без по-

сторонних при-

вкуса и запаха

Свойственный


изделий, с лег-

ким привкусом и

ароматом греч-

невой каши




ким привкусом

и ароматом ри-

совой каши




ким привкусом

и ароматом

пшенной каши

Физико-химические показатели

Влажность, % 41,0 42,0 42,0 42,5

Кислотность,

град

2,2 2,5 2,4 2,5

Пористость, % 70,0 73,0 72,0 72,5

Удельный объ-

ем, см3/100 г 202,0 208,0 207,0 207,5

Сдобные булочки приобретают привкус и аромат вносимых гречневой, рисовой

и пшенной каш. Пористость изделий с гречневой кашей увеличивается на 3 %, с рисо-

вой кашей – на 2 %, с пшенной кашей – на 2,5 %. Удельный объем изделий увеличива-

ется на 3, 2,5 и 2,7 % соответственно.

Использование пищевых добавок из растительного сырья позволяет регулиро-

вать ход технологического процесса, формировать определенные свойства теста и

улучшать качество готовых изделий.


1. Белокурова, Е.В. Возможность повышения комплексных показателей каче-

ства булочных изделий внесением продуктов переработки перегородок грецкого ореха

[Текст] / Е.В. Белокурова, М.А. Курова, М.А. Кузнецова // Актуальная биотехнология.

– № 3, 2013. – С. 9-12.

2. Здобнов, Цыганенко: Сборник рецептур блюд и кулинарных изделий: Для

предприятий общественного питания. 2011. Здобнов, Цыганенко: Сборник рецептур

блюд и кулинарных изделий: Для предприятий общественного питания. 2011.

3. Белокурова, Е.В. Способы повышения качества ржано-пшеничных сортов

хлеба с помощью нетрадиционных сырьевых источников [Текст] / Е.В. Белокурова,

Н.М. Дерканосова, Т.Н. Малютина // Хранение и переработка зерна. – № 5, 2008. –

С.43-44.

4. Дерканосова, Н.М., Белокурова Е.В., Малютина Т.Н. Изучение зависимости

структурно-механических свойств изделий из смеси ржаной и пшеничной муки от до-

зировки стабилизирующего компонента / Н.М. Дерканосова, Е.В. Белокурова, Т.Н. Ма-

лютина // Хранение и переработка зерна. – 2008. - №7. – С. 62, 63.

МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ВЕТРОВЫХ НАГРУЖЕНИЙ

НА КРАНОВЫЕ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИИ

Сорокин П.А. ‒ профессор

ФГБОУ ВПО МГСУ (МИИТ), Россия, г. Москва

Редькин А. В. ‒ доцент


[email protected]



129 | С т р а н и ц а

Аннотация

Рассмотрены случаи влияния ветрового давления на металлоконструкцию крана

в процессе выполнения рабочих операций с изменяющимся коэффициентом запаса

устойчивости, зависящего от заданных параметров, способы совершенствования мето-

дов расчета ветровой нагрузки с использованием метода конечных элементов.


Грузоподъемные машины, моделирование, динамическая устойчивость, ветро-

вые нагрузки.

Обеспечение устойчивости стреловых кранов является необходимым условием

при синтезе систем управления грузоподъёмными операциями. При определении пара-

метров, характеризующих устойчивость крановой установки принимают во внимание

как статические и динамические нагрузки от груза и веса элементов металлоконструк-

ции, так и ненормированные возмущения, возникающие при изменении внешних усло-

вий, нарушении состояния опорного контура и некоторые другие. Свободно стоящие

грузоподъёмные краны эксплуатируются вне производственных зданий, следовательно,

они должны обеспечивать безопасность работ при любом изменении погодных усло-

вий, в том числе и увеличении силы ветра [1].

Сила воздействия ветрового потока может быть разложена на составляющую,

направленную вдоль скорости V потока силу X (лобовое сопротивление), и перпенди-

кулярную к скорости V силу Y (подъемная сила). Лобовое сопротивление слагается из

сил давления и внутреннего трения и определяется коэффициентом лобового сопротив-

ления Cx. Переход от ламинарного потока к турбулентному описывает число Рейнольд-

са [2]:

,v

VlRe

где V – скорость течения потока; l – характерный размер; ν – кинематическая вязкость.

Критическое значение числа Рейнольдса Reкр определяет следующее: при Re < Reкр по-

ток ‒ ламинарный, при Re > Reкр - турбулентный.

При небольшом значении кинематической вязкости воздуха число Рейнольдса

соответственно будет достаточно велико. Зависимость коэффициента лобового сопро-

тивления от числа Рейнольдса Cx(Re) для цилиндров с круговым сечением (рис. 1).

Согласно рис. 1,а что при увеличении числа Рейнольдса Re>103 происходит воз-

растание Cx, связанное с турбулентностью потока за цилиндром. Давление в вихревой

области понижается, следовательно результирующая сил отлична от нуля. Это обу-

словливается лобовым сопротивлением. При увеличении числа Рейнольдса Re>105 и

выше сила сопротивления резко снижается. Это явление называется ”кризисом сопро-

тивления” и связано с турбулентностью пограничного слоя, изменяющего характер об-

текания тела воздушным потоком.


130 | С т р а н и ц а

Рис. 1. Зависимость Cx(Re) для тела цилиндрической формы

Для определения числа Рейнольдса для широкого диапазона значений скорости

потока и диаметров, приведенных в методике [3], необходимо выявить зависимость

Cx(Re), показанную на рис. 1,б. Из рисунка видно, что зависимость Cx(Re) имеет фор-

му, аналогичную аналитической зависимости (см. рис. 1,а). Варьирование числа Рей-

нольдса в пределах 102<Re<105 соответствует наиболее распространённым в производ-

стве кранов размерностям типовых элементов. При изменении угла атаки ветрового по-

тока происходит смещение этой зависимости, так как при наклоне сечение цилиндра

круговой формы принимает форму эллипса (см. рис. 1,б). Что бы обеспечить запас соб-

ственной и грузовой устойчивости, коэффициент лобового сопротивления должен

иметь увеличенное на 5 – 10% значение.

Действующие нормы расчета грузоподъёмных кранов на ветровую нагрузку ба-

зируются на значениях коэффициентов, которые учитывают лобовое сопротивление,

динамическое давление и его изменение, наветренную площадь конструкции. При воз-

действии ветрового потока на конструкцию стрелового устройства или других элемен-

тов крана не достаточно сложно учесть затененные участки, также подверженные дей-

ствию ветра. При поворотах стрелы или других крановых подсистем относительно вет-

рового потока происходит трансформация наветренной площади вследствие изменения

затененных участков в наветренные и наоборот.

Аэродинамические моменты, воздействующие на стреловое устройство относи-

тельно оси вращения крана, определяют расчетным путем исходя из аэродинамических

сил для отдельных элементов стреловой конструкции, без учета моментов, которые

непосредственно на них действуют. Расчет аэродинамических коэффициентов элемен-

тов крановых конструкций со сложными комбинациями и взаимным расположением

элементов представляется достаточно сложным.

Альтернатива существующей методике для решения таких задач базируется на

методе конечных элементов (МКЭ). Данный метод широко используется при расчетах

аэродинамики летательных аппаратов, ветровой нагрузки зданий, моделировании гид-

рогазодинамичкских процессов и т.д. В качестве конечно-элементной модели рассмат-

ривается пространство, окружающее конструкцию крана. То есть моделируется пове-

дение воздушной массы при обтекании трехмерного объекта. Сама конструкция явля-

ется полостью в 3D-модели воздушного пространства. Расчет, основанный на МКЭ,

позволяет получить информацию с меньшей погрешностью ввиду того, что для анализа


131 | С т р а н и ц а

можно использовать полномасштабную модель изделия. На первом этапе строится

трехмерная монолитная модель крана без учета внутренней структуры элементов кон-

струкции. Далее производится вычитание преобразованной структуры крана из модели

объема воздушного пространства (рис. 2).

Рис. 2. Объёмная модель воздушного пространства

Таким образом получается заготовка математической модели с полостью, кото-

рая обтекает конструкцию крана. При задании граничных условий полученной 3D-

модели присваиваются свойства реального физического объекта ‒ крана и воздушной

среды. Конечно-элементная сетка строится делением геометрических элементов моде-

ли на определённое число частей. Размер конечных элементов варьируется по мере

приближения к полости, описывающей кран.

Таким образом, при исследовании аэродинамики кранов целесообразно исполь-

зовать конечно-элементные модели ввиду того, что учитываются все особенности кон-

струкции установок. Математическое моделирование с использованием МКЭ дает бо-

лее точные результаты при корректном построении объемных сеток, задании гранич-

ных условий и выборе модели турбулентности. Метод конечных элементов позволяет

создать модель крана в реальном масштабе по рабочим чертежам изделия и оценить

воздействие ветровых нагрузок без создания физической модели.


1. Редькин А.В., Сорокин П.А. Анализ устойчивости свободностоящих кранов

при воздействии ненормируемых ветровых нагружений / Автоматизация и современ-

ные технологии. 2012. № 11. С. 6-9.

2. Повх И.Л. Аэродинамический эксперимент в машиностроении / И.Л. Повх. –

Изд. 3-е. – Л.: Машиностроение, 1974. – 479 с.

3. ГОСТ 1451-77. Краны грузоподъемные. Нагрузка ветровая. – Введ. 01.01.78. –

М.: Госстандарт СССР: Изд-во стандартов, 1977. – 19 с.


132 | С т р а н и ц а

ФУНКЦИИ ГРИНА В КИРАЛЬНОЙ СРЕДЕ

Толепбергенкызы А. – магистрант 2-го курса

Евразийский Национальный Университет им. Л.Н. Гумилева,

Казахстан, г. Астана

[email protected]

Аннотация

В статье поясняются свойство киральности и его роль в описании электромаг-

нитных частиц и сред. Указаны основные научные проблемы, которые в настоящее

время решаются в этой области. Расмматриваются основные вопросы взаимодействия

электромагнитных волн с киральными средами. Кратко изложена электродинамическая

теория киральной среды, рассмотрены материальные уравнения и указаны основные

свойства такой среды.


Киральные среды, уравнения Максвелла, Функция Грина, электромагнитные

волны.

Электромагнитные свойства киральных сред интенсивно исследуются последние

годы, что связано с потенциальными возможностями киральных патериалов при

создании новых приборов СВЧ и устройств антенной техники. В настоящее время в

теоретической и прикладной электродинамике, и областях науки тесно к ней примыка-

ющих, наблюдается значительный рост интереса к исследованию структур и искус-

ственных метаматериалов (таких, как искусственные кристаллы), обладающих «про-

странственной памятью». Коснемся вопроса функции Грина для киральной среды, ко-

торый до сих пор является открытым. Отличие киральной среды от магнитодиэлектри-

ческой с математической точки зрения выражается в более сложной форме материаль-

ных уравнений, которая вытекает из условия пространственной дисперсии: векторы

электрической D и магнитной B индукций одновременно связаны с векторами напря-

женностей электрического E и магнитного H полей. Наиболее часто используемыми

являются три формы материальны уравнений для гармонических полей:

�⃗⃗� = 𝜀 �⃗� ∓ 𝑖 𝜒 �⃗⃗� , �⃗� = µ �⃗⃗� ± 𝑖 𝜒 �⃗� ; (1)

�⃗⃗� = 𝜀с �⃗� ∓ 𝑖𝜉𝜇 �⃗⃗� , �⃗� = 𝜇�⃗⃗� ± 𝑖𝜉µ�⃗� ; (2)

�⃗⃗� = 𝜀(�⃗� + 𝛽𝑟𝑜𝑡�⃗� ), �⃗� = 𝜇(�⃗⃗� + 𝛽 𝑟𝑜𝑡�⃗⃗� ), (3)

где 𝜀с = 𝜀 + 𝜇𝜉2 ; ε и µ - относительные диэлектрическая и магнитная

проницаемости; χ и β – параметры киральности; ξ – киральный адмитанс. В

соотношениях (1) – (3) верхние знаки соответствуют киральной среде на основе левых

форм КЭ. Выражения (3) получили название уравнений состояния Друде-Борна-

Федорова. Уравнения (1) – (3) записаны в Гауссовой системе единиц.

При описании электромагнитных волновых полей в материальных средах

уравнения Максвелла должны расмматриваться совместно с материальными

уравнениями – соотношениями, которые определяют зависимости между индукциями

D, B и напряженностями E, H электрического и магнитного полей. Рассмотрим более

подробно физическую модель киральной среды [1]. Как уже отмечалось, киральная

среда создается на основе электромагнитных частиц зеркально - асимметричной формы

(например, проводящих право и левовинтовых спиралей). Основная цель статьи заклю-

чается в том, чтобы найти представление векторных амплитуд через две скалярные ве-

личины – скалярные потенциалы. При падении плоской электромагнитной волны

(ПЭМВ) на киральный элемент одновременно индуцируются электрический и магнит-



133 | С т р а н и ц а

ный дипольные элементы, причем электрический момент p𝑒 создается как электриче-

ским полем, так и магнитным полем, пронизывающим витки спирали:

p𝑒 = 𝛼𝑒𝜠 + 𝛼𝑒𝑚H, (1. 1)

где 𝛼𝑒 - электрическая поляризуемость; 𝛼𝑒𝑚 - параметр, называемый электро-

магнитный поляризуемостью [2].

Аналогично, магнитный дипольный момент создается как магнитным, так и

электрическим полями:

p𝑚 = 𝛼𝑚𝑯 + 𝛼𝑚𝑒𝐸, (1.2)

где 𝛼𝑚 - магнитная поляризуемость; 𝛼𝑚𝑒 - параметр, называемый магнито –

электрической поляризуемостью [2].

В (1.1) и (1.2) векторы Е и Н – комплексные амплитуды векторов напряженно-

сти электрического и магнитного полей. Зависимость векторов поля от времени пред-

полагается гармонической: exp (𝑖ωt).

𝛼𝑒𝑚 = ∓𝑖𝛽 , 𝛼𝑚𝑒 = ±𝑖𝛽

где 𝛽 – положительная вещественная постоянная; нижние и верхние знаки соот-

ветствуют спиралями с правой и левой закрутками.

Используя общие выражения для векторов B и D в среде:

𝐃 = 𝐄 + 4π𝐏, 𝐁 = 𝐇 + 4π𝐌

где 𝑃 = 𝑝𝑒𝑁 и 𝑀 = 𝑝𝑚𝑁 векторы поляризации и намагниченности среды; N -

число киральных микроэлементов в единице объема и проводя усреднение в формулах

(1.1) и (1.2) по объему, получаем материальные уравнения для киральной среды [3]:

𝑫 = 𝜀𝑬 ∓ 𝑖𝜒𝐇 , 𝑩 = µ𝑯 ± 𝑖𝜒𝐄 (1.3)

где 𝜀 = 1 + 4𝜋⟨𝛼𝑒⟩ и µ = 1 + 4𝜋⟨𝛼𝑚⟩ – относительные диэлектрическая и маг-

нитная проницаемости среды; 𝜒 = 𝑁𝛽 – параметр киральности.

В материальных уравнениях (1.3) верхние знаки соответствуют киральной среде

на основе спиралей с правой закруткой, а нижние знаки – киральной среде на основе

левовинтовых спиралей.

В литературе часто встречается другая форма записи материальных уравнений

для киральной среды [3]:

𝐷 = 𝜀𝜉𝐸 ∓ 𝑖𝜉µ𝐻 𝐵 = µ𝐻 ± 𝑖𝜒𝐸 (1.4)

В которой вводятся киральный адмитанс 𝜉 = 𝜒/µ и киральная проницаемость

𝜀𝜉 = 𝜀 + µ𝜉2. Переход от формы записи (1.3) к уравнениям (1.4) осуществляется путем

замены 𝜒 → 𝜉µ, 𝜀 → 𝜀𝜉.

Параметр киральности зависит от числа киральных элементов в единице объема

вещества N и их линейных размеров l. При 𝜒 = 0 среда перестает обладать кирально-

стью и материальные уравнения (1.3) переходят в общеизвестные соотношения для од-

нородной изотропной диэлектрической среды:

𝐃 = ε𝐄, 𝐁 = µ𝐇.

Существует и формальные введение материальных уравнений киральной среды,

которое основано на учете явления пространственной дисперсии [4]. В случае слабой

дисперсии векторы электрической и магнитной индукций поля зависят не только от Е и

Н, но и от их пространственных производных [5]:

𝐷 = ε(E + protE), 𝐵 = µ(H + protH), (1.5)

где p - параметр среды, связанный с параметром киральности χ. Соотношения

также являются материальными уравнениями киральной среды.

С учетом уравнений Максвелла для комплексных амплитуд

𝑟𝑜𝑡𝐸 = −𝑖𝑘0𝐵, 𝑟𝑜𝑡𝐻 = −𝑖𝑘0𝐷

где 𝑘0 = 𝜔/𝑐– волновое число для вакуума, из (1.5) нетрудно записать матери-

альные уравнения аналогичные (1.3):


134 | С т р а н и ц а

𝐷 = 𝜀𝐸 − 𝑖𝑘0𝜀µ𝑝𝐻, 𝐵 = µ𝐻 + 𝑖𝑘0𝜀µ𝑝𝐸

Материальные уравнения для киральной среды (1.3) можно записать и в более

общем виде [5]:

𝐷 = 𝜀𝐸 + 𝜉∗𝐻, 𝐵 = µ𝐻 + 𝜉𝐸 (1.6)

где 𝜉 = 𝜁 ± 𝑖𝜒 – комплексный параметр; символ «*» обозначает операцию ком-

плексного сопряжения; 𝜁 = 𝑅𝑒𝜉 - параметр не взаимности среды; 𝜒 = 𝐼𝑚𝜉 - параметр

киральности.

НАУЧНЫЕ ПРОБЛЕМЫ

Функцией Грина какого-либо дифференциального уравнения называют решение

этого уравнения с δ-функцией с правой части и удовлетворяющее определенным гра-

ничным условиям. Знание функции Грина позволяет с помощью квадратур найти ре-

шение линейного дифференциального уравнения при любой правой части. При изуче-

нии взаимодействия электромагнитных волн с материальными средами удобно, иногда

даже необходимо, оперировать функциями Грина уравнений Максвелла. Аппарат

функций Грина уравнений Максвелла позволяет в замкнутой форме получить компакт-

ные выражения для волнового поля, порождаемого сторонними или наведенными ис-

точниками. Построение функций Грина краевых задач электродинамики в киральной

среде является задачей данной статьи. Решение находиться в рамках метода скаляри-

зации электромагнитного поля, применяющегося к решению задач дифракции электро-

магнитных волн в слоистых анизотропных средах.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Перечислены основные результаты, полученные в ходе работы. Проведенный

анализ показал, что в киральном резонаторе могут формироваться только гибридные

собственные поля, которые при обращении в нуль параметра киральности вырождают-

ся в обычные E- и H-колебания. Исследование функций Грина для случая, когда точка

локализации источника, равно как и точка наблюдения, находятся в области изотропно-

го полупространства, может быть выполнено с использованием концепции диадного

импеданса для внешней поверхности слоя. Предложены новые представления функции

Грина уравнений Максвелла в киральной среде. Функции Грина уравнении Максвелла

в киральной среде исследованы в рамках теории обобщенных функции.


1. Прохорова А.М. Физический энциклопедический словарь. М.: Большая рос-

сийская энциклопедия, 1995. С. 928.

2. Борен К.Ф., Хафмен Д.Р. Поглощение и рассеяние света малыми частицами.

М.: Мир, 1986.

3. Lindell I.V., Sihvola A.H., Tretyakov S.A., Viitaen A.J. Electromagnetic Waves in

Chiral and Bi-Isotropic media, L.: Artech House, 1994.

4. Третьяков С.А. Электродинамика сложных сред: Киральные, би-изотропные и

некоторые би-анизотропные материалы // Радиотехника и электроника. 1994. Т. 39, №

10. С. 1457-1470

5. Шевченко В.В. Моды в киральных волоконных световодах // Радиотехника.

1994. № 2. С.80-84.

О СТОКОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИКАХ ПОЛЕВОГО ТРАНЗИСТОРА В

КАЧЕСТВЕ ОГРАНИЧИТЕЛЯ ТОКА И ПРИЕМНИКА ОПТИЧЕСКОГО СИГ-

НАЛА

Джураев Д.Р. – профессор


Тураев А.А. – докторант



135 | С т р а н и ц а

Ниязов Л.Н. – преподаватель

Бухарский инженерно-технологический институт, г. Бухара, Узбекистан

[email protected]

Аннотация

Исследованы зависимости возбуждения полевого фототранзистора интеграль-

ным светом, а также, в качестве ограничителя тока.


Полевой транзистор, приемник, усилитель, оптический сигнал, ток, затвор, ис-

ток

Для проведения исследования фотоприемных свойств полевого фототранзистора

в фотодиодном включении был собран экономичный усилитель на основе полевого

транзистора во входном каскаде и на двух биполярных транзисторах соединенных по

схеме Дарлингтона [1] с напряжением питания 3.0 В, рис.1.

Рис. 1. Электронная схема приемника оптических сигналов на основе полевого

фототранзистора и экономичного усилителя

При возбуждении полевого фототранзистора интегральным светом коэффициент

усиления уменьшается по мере увеличения оптического сигнала от 9 лк до 150 лк, как

приведено в табл. 1. Благодаря использованию во входном каскаде полевого фототран-

зистора обеспечивается высокая чувствительность для слабых световых сигналов.

Таблица 1

Данные выходного сигнала от интенсивности оптического сигнала

Ф, лк 9 12 25 50 70 90 150

Uхх

, мВ 20 30 50 100 150 200 300

Uвых

, В 2.2 2.2 2.2 2.2 2.2 2.2 2.2

К ус 110 73.3 44 22 14.6 11 7.3

Как показали исследования по мере увеличения фотоЭДС диодного транзистора

от 10 мВ до 350 мВ освещаемого лампой накаливания с увеличивающейся освещенно-

стью от 9 лк до 150 лк величина выходного сигнала увеличивается от 0.8 В до 2.2 В.

При этом начиная с 20 мВ величина выходного сигнала постоянна и равна 2.2 В.

Аналогично при подаче на транзисторный фотодиод модулированного излуче-

ния от светодиода с частотой модуляции 100 Гц, когда на выходе фотодиода создается,

фотоЭДС 300 мВ которые обеспечивают соответствующие коэффициенты усиления

(табл. 2).

Таблица 2

Зависимости коэффициента усиления и выходного сигнала экономичной схемы

от величины входного сигнала

100 Гц



136 | С т р а н и ц а

Uхх

, мВ 20 30 50 100 150 200 300

Uвых

, В 2.2 2.2 2.2 2.2 2.2 2.2 2.2

К ус 110 73.3 44 22 14.6 11 7.3

При этом увеличение частоты оптического сигнала приводит к уменьшению ко-

эффициента усиления от 7.33 (100 Гц) до 1.33 при 40000 Гц, рис. 2. Соответственно

данную электронную схему можно использовать для приема модулированных оптиче-

ских сигналов в диапазоне частот до 20 кГц.

0 1x104

2x104

3x104

4x104

2

4

6

8

Кус

f, Гц

Рис. 2. Зависимости коэффициента усиления

от частоты входного сигнала

Исследуемый полевой фототранзистор при диодном включении в качестве фо-

товольтаического приемника имеет высокий коэффициент усиления при малых интен-

сивностях оптического сигнала. Можно полагать, что в фотовольтаическом режиме в р-

п-переходе затвора полевого транзистора могут возбуждаться неосновные носители не

только светом, но и радиационным излучением аналогично индикаторам радиоактив-

ного излучения и прямым преобразователям ядерной энергии в электрическую.

Как известно, для защиты радиоэлектронных аппаратур наряду с ограничителя-

ми напряжения имеет важное значение ограничители тока. Они широко используются

для стабилизации параметров излучателей, которые являясь очень чувствительными к

изменению рабочего режима, требуют специальных электронных схем [3]. Например,

для микромощных полупроводниковых лазеров требуются ограничители тока до 30

мА, а для светодиодов порядка 3-8 мА. Как правило, зачастую они собираются на ос-

нове биполярных транзисторов [4]. В наших исследованиях для ограничения тока ис-

пользовался полевой транзистор с управляющим p-n-переходом. Полевой транзистор

имеет сублинейную вольтамперную характеристику, управляемую запирающим

напряжением затвора. Ток ограничителя при изменении напряжения имеет заданную

величину, то есть на основе полевого транзистора можно подобрать соответствующий

рабочий ток. Для этого между затвором и истоком полевого транзистора предлагается

включить переменное сопротивление, и он превращается в двухполюсник, который

также трактуется как полевой диод, только в нем затвор закорочен на исток [5]. Такой

стабилизатор тока характеризуется стабилизируемым током, напряжением насыщения,

наклоном характеристики на участке стабилизации и напряжением пробоя. Если в по-

левом транзисторе ток стока управляется величиной напряжения затвора подаваемого

от источника, то в нашем двухполюснике, ток, протекающий по каналу, управляется

подбором величины сопротивления. Увеличение величины сопротивления приводит к

уменьшению тока стока. Максимальная величина тока равна максимальному току по-

левого транзистора при нулевом смещении.


137 | С т р а н и ц а

Возможность создания ограничителя тока исследовали на основе разработанно-

го нами кремниевого полевого транзистора с управляющим p-n-переходом. По мере

увеличения величины сопротивления ток стабилизации уменьшается. Например, при

сопротивлении равном 200 Ом получаем ток (3.3 мА) создаваемый запирающим

напряжением -0.8 В или для сопротивления 400 Ом имеем ток соответствующий -1.0 В.

Здесь наблюдаемую зависимость тока от сопротивления можно объяснить тем, что

управляющее сопротивление совместно с каналом полевого транзистора как бы создает

делитель напряжения, который запирает канал. В результате на сопротивлении пропор-

ционально его величине будет падать напряжение, и ток стока становится управляемым

от величины сопротивления. В области насыщения тока стока зависимость ток стока от

напряжения затвора определяется выражением:

m

ОТС

ЗИМАХСИCИ

U

UII

1. , то есть сте-

пенной зависимостью.

В зависимости от технологии получения полевого транзистора значение m

может принимать значения от 1.5 до 2.2 [6,7]. Оценка показателя степени из зависимо-

сти R

1ln от Iln дает значение 1.78 и 1.84, что близко к квадратичной зависимости.

Таким образом, на основе исследования стоковых характеристик полевого тран-

зистора установлена взаимосвязь между током стабилизации и сопротивлением пере-

хода затвор-исток.


1. David A. Hodges. Darlington’s Contributions to Transistor Circuit Design. IEEE

transactions on circuits and systems // Fundamental theory and applications, V. 46.- No. 1,

January 1999. Р.102

2. Sze S. M., Kwok K. Ng. Physics of Semiconductor Devices. Hoboken–New Jersey:

Wiley-Interscience, 2007. 3rd ed., P. 94.

3. Колосов В. Организация систем вторичного электропитания для современной

цифровой электронной аппаратуры. Вып. № 1. 1998. стр 15. http:

//www.electronics.ru/issue/1998/1/15

4. Прямая оптическая связь. www.an500.narod.ru/.../ykazka.htm

5. Зи С.М. Физика полупроводниковых приборов. Кн. 1. М.Мир. 1984. С. 366

6. Игумнов Д.В., Громов И.С. Эксплуатационные параметры и особенности

применения полевых транзисторов. М. Радио и связь 1981. 64 с.

7. Шишков А.И. Экспериментальное исследование характеристики прямой пе-

редачи полевого транзистора. Известия ВУЗов Радиоэлектроника. 1973. Т.ХУ1. № 9.

С.94-98



Ковалева А.П. – магистрант

Научный руководитель: ст. преп. Телеш Е.В.


Беларусь

[email protected]

Аннотация

Исследованы процессы формирования защитных покрытий из диоксида кремния

для гибких дисплеев реактивным ионно-лучевым распылением, определены оптималь-

http://www.electronics.ru/issue/1998/1/15

http://www.electronics.ru/issue/1998/1/15

http://www.an500.narod.ru/optolink/ykazka.htm



138 | С т р а н и ц а

ные режимы нанесения. Приведены результаты спектра пропускания для покрытий с

толщиной 100 и 200 нм.


Защитные покрытия для гибких дисплеев, реактивное ионно-лучевое распыле-

ние

Введение

В настоящее время все ведущие производители электронных компонентов, вклю-

чая Samsung, LG и Sony, и научно-исследовательские институты занимаются разработ-

кой гибких дисплеев. Появление таких устройств позволит создать совершенно новые

типы портативных устройств, например, легко скручивающуюся в рулон электронную

газету с ежедневно обновляющимся содержанием или мобильный телефон с выдвига-

ющимся на манер киноэкрана дисплеем большого размера. Применения полимеров в

изготовлении гибких дисплеев связано с их высокими эксплуатационными характери-

стиками, низкой стоимостью гибких полимерных подложек, возможностью примене-

ния «рулонной технологии» формирования функциональных покрытий. [1-3] В каче-

стве защитных покрытий от воздействия диметилформамида, который применяется в

технологическом процессе изготовления дисплеев, используются пленки оксидов

кремния, алюминия, а также нитрид кремния. Актуальной проблемой является форми-

рование защитных покрытий, обладающих следующими требованиями: минимальное

поглощение на длине волны 450 нм, отсутствие рассеяния и лучепреломления, малая

пористость и высокая адгезия к полимеру.

Целью данной работы является исследование процесса формирования защитных

покрытий из SiO2 методом реактивного ионно-лучевого распыления и определение оп-

тимальных режимов их нанесения.

Материал и методы

Для формирование пленок диоксида кремния реактивного ионно-лучевого рас-

пыления в вакуумном объеме установки ВУ-2М был смонтирован ионный источник на

основе поликанального холловского ускорителя с анодным слоем. Ионный источник

позволил сформировать два независимых ионных пучка кольцевой геометрии: один из

них использовался для ионной очистки подложек перед напылением, другой – для рас-

пыления мишени. Работа каждого канала источника обеспечивалась независимой пода-

чей газа и высоковольтного питающего напряжения. В качестве рабочих газов исполь-

зовались кислород и аргон. Схема процесса приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Схема реактивного ионно-лучевого распыления

Формирование пленок диоксида кремния осуществляли распылением мишени из

поликристаллического кремния. Для проведения экспериментов использовались под-

ложки из пластика Melinex толщиной 75 мкм, а также на пластик из триацетилцеллю-


139 | С т р а н и ц а

лозы. В процессе нанесения остаточный вакуум не превышал значения 1,66×10-3 Па,

давление рабочих газов составило 6,66×10-3 Па, доля кислорода находилась в пределах

40-50 %. Температура подложек не превышала 325 К. Покрытия наносились на враща-

ющиеся подложки со скоростью 0,05 нм/с. Перед нанесением осуществлялась очистка

поверхности подложек ионами аргона и кислорода. Толщина покрытий составила 100 и

200 нм.


Измерение спектров пропускания проводилось в диапазоне 400-1100 нм. Было

установлено, что пропускание пленок толщиной 100 нм на длине волны λ=450 нм со-

ставило 68 % и уменьшилось по сравнению с исходной подложкой всего на 4 % (рису-

нок 2).

Рисунок 2 – Спектральная зависимость пропускания подложки Melinex с покры-

тиями толщинами 100 нм и 200 нм и без покрытия

Проверка покрытий на воздействие диметилформамида показала, что очистка

ионами кислорода дала положительные результаты. В то время как очистка ионами ар-

гона не обеспечила необходимую устойчивость.

Для проверки адгезии применяли тест с использованием отрыва липкой ленты,

который показал, что покрытия имели хорошее сцепление с поверхностью полимера


Таким образом, проведенные исследования показали перспективность использо-

вания реактивного ионно-лучевого распыления для формирования защитных покрытий

на полимерных подложках для гибких дисплеев.


1. Benton A. Stephen. Selected papers on thee-dimensional displays / Stephen A. Ben-

ton // SPIE milestone series. – 2001. – Vol. MS 162. – P. 431.

2. Roh, N-S. Development of flexible e-paper and its applications / N-S. Roh // Proc.

Int'l Display Workshops EP4–3, – 2007. – P. 1295-1297.

3. Fujikake, H. Polymer-stabilized ferroelectric liquid crystal for flexible displays / H.

Fujikake, H. Sato, T. Murashige // Displays. – 2004. – № 25. – P. 3-8.


140 | С т р а н и ц а

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТРУДОВЫХ РЕСУР-

СОВ ПРЕДПРИЯТИЙ БЕЛОРУССКОЙ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ

Киселева Екатерина Николаевна

Научный руководитель – Бугаева Е.В., Фроленкова Е.О.

УО «Белорусский государственный университет транспорта», Республика Беларусь,

г. Гомель

[email protected]

Аннотация

В данной статье были рассмотрены пути повышения эффективности использо-

вания труда, а также анализ производительности труда на предприятии Белорусской

железной дороги.


Производительность труда, компенсационная политика, кадровая политика, ор-

ганизация труда, железнодорожный транспорт, стимулирование труда

На сегодняшний день Республика Беларусь находится на пути построения соци-

ально-ориентированной рыночной экономики, что отразилось на области оплаты труда:

государство предоставляет различные социальные гарантии своим гражданам, и это в

свою очередь ограничивает действие спроса и предложения. Трудовой потенциал яв-

ляется главным ресурсом каждой организации, от качества и эффективности использо-

вания которого во многом зависит деятельность самой организации и его конкуренто-

способность на рынке.

Одним из главных условий успешной работы по развитию и эффективному ис-

пользованию железнодорожного транспорта и технического комплекса пассажирского

комплекса, предоставлению сервисных услуг на железнодорожном транспорте, явля-

ется эффективное кадровое обеспечение отрасли, полноценный и полный анализ тру-

довых ресурсов и расходов организации, связанных с оплатой труда работников.

Производительность труда является наиболее важным показателем, характери-

зующим трудовые показатели. Производительность труда характеризует результатив-

ность труда, определяющего степень эффективности целесообразной производитель-

ной деятельности в течение определенного временного промежутка.

Повышение производительности труда является кардинальной проблемой раз-

вития отраслей, так как за ее счет достигается основной прирост объемов перевозок.

От уровня производительности труда в свою очередь зависит размер заработной пла-

ты. Заработная плата может характеризоваться с двух различных сторон – это, во-

первых, главный источник благосостояния рабочих и служащих (или обнищания) и,

во-вторых, средство их материальной заинтересованности.

При анализе трудовых ресурсов изучается состав, структура и динамика спи-

сочной численности работников на начало и конец отчетного периода. Состав и струк-

тура численности работников может оцениваться по различным параметрам: специ-

альность и профессия работника; по возрасту; по уровню образования (имеющие выс-

шее образование, среднеспециальное, среднее); в зависимости от пола.

Основную структуру персонала Гомельского пассажирского участка формиру-

ют рабочие с профессионально-техническим образованием, а также персонал в воз-

расте 40–49 лет, преимущественно женского пола.

На Гомельском пассажирском участке выросла прибыль от перевозок, сократи-

лась численность работников предприятия на 51 человек, однако при этом повысилась


141 | С т р а н и ц а

производительность труда (на 24,58%), что позволило добиться роста заработной пла-

ты на 9,36%.

В 2013 году производительность труда по сравнению с 2009 и 2012 гг. увеличи-

лась на 220,7 тыс.пасс-км. и 148,8 тыс.пасс-км соответственно и составила 1118,21

тыс.пасс-км.

Опираясь на данные эффективности использования трудовых ресурсов, можно

предложить следующие направления по повышению производительности труда:

проводить стимулирование персонала, что в свою очередь позволит повы-

сить заинтересованность работников в конечных результатах своей деятельности;

организовывать мероприятия, направленные на повышение квалификации и

переподготовку кадров;

увеличить долю молодого персонала (20-35 лет);

укрепление материально-технической составляющей производства;

внедрение современных систем управления организацией;

улучшение организации труда.

На Гомельском пассажирском участке недостаточно внимания уделяется систе-

ме стимулирования труда, в связи с этим предлагается совершенствовать действую-

щую систему мотивации на основе формирования эффективной компенсационной по-

литики, за счет увеличения предоставления социальных льгот и гарантий, что позво-

лит снизить текучесть кадров, а также удержать квалифицированных специалистов.

Компенсационная политика является инструментом регулирования системы

компенсаций (системы стимулирования). Она задает границы системы компенсаций, с

помощью которых становится возможным разработка разного рода процедур и меха-

низмов. Основным мотивом для её совершенствования на предприятии послужило то,

что существующая система оплаты как ИТР, так производственного персонала сегодня

стала подвергаться серьезным видоизменениям. Теперь она включает в себя не толь-

ко зарплату и премии, но также различные виды льготного страхования, медицинского

обслуживания, оплаченное питание, мобильную связь и т.п. «Вес» компенсационного

пакета часто бывает решающим фактором в борьбе предприятия за лучших сотрудни-

ков.

В основе Компенсационной политики лежит компенсационный пакет, или си-

стема вознаграждений, которые используются в организации. Они складывается из

следующих элементов - основная оплата труда (базовая зарплата), дополнительная

оплата (побудительные выплаты, премии, бонусы) и социальные выплаты или льготы

(бенефиты).

Заработная плата - основная заработная плата есть гарантированная компенса-

ция работнику за его труд в организации или за исполнение обязанностей на конкрет-

ной должности, на конкретном рабочем месте. Базовый оклад работника может опре-

деляться в соответствии с тарифной сеткой и складывается из базового должностного

оклада (оплаты за отработанное время), а так же различных надбавок.

Переменная заработная плата выплачивается с учетом индивидуальных резуль-

татов труда работника. Она может выплачиваться за особые результаты деятельности

работника, а также по решению руководства организации.

Социальные льготы являются вознаграждениями, которые не связаны с количе-

ством и качеством труда, а которые получают сотрудники за фактическую работу на

данном предприятии.

Создания необходимых условий для обеспечения потребностей и нужд работ-

ников сегодня является основой реформирования системы поощрений сотрудников, а

так же и всей системы управления персоналом на предприятии. И в связи с этим пред-

приятие планирует расширить объем предоставляемых работникам социальных льгот,


142 | С т р а н и ц а

в особенности - это предоставление возможности обучения и развития персонала, а так

же переподготовки и повышения квалификации.

Осуществление этих мероприятий планируется реализовывать в рамках разра-

ботанной Кадровой политики предприятия, а также Программы обучения и повыше-

ния квалификации работников. Обучение работников осуществляется в соответствии с

утвержденными Планами внутреннего и внешнего обучения работников предприятия

на год.

В результате проведения мероприятий планируется при заданном объеме пасс-

км не увеличивать среднесписочную численность участка, что повлечет рост средней

заработной платы персонала, рост выработки и производительности труда, а также

рост прибыли. В случае, если бы был дополнительный набор персонала, то рост при-

были не наблюдался за счет ФОТ и отчислений от него.

Чтобы стимулировать людей к творчеству, повышению эффективности их хо-

зяйственной деятельности, улучшению качества изготовляемой продукции, экономии

ресурсов необходимо внедрять некоторые виды соревнований среди коллективов и

среди специалистов. Также необходимо рассматривать внедрение нового оборудова-

ния, что позволит увеличить автоматизацию процессов, повысить производительность

оборудования и труда и оптимизировать численность работников.

Для улучшения сложившейся ситуации следует применять описанные выше ме-

роприятия по улучшению использования трудового потенциала организации. Плани-

ровать дальнейшую деятельность и учитывать недоработки, допущенные в прошлом.

Обязательно необходимо учитывать состояние рынка оказываемых услуг и при необ-

ходимости искать новые пути ведения хозяйственной деятельности на предприятии.


1. Савицкая Г.В. Анализ хозяйственной деятельности предприятий АПК: Учеб-

ник. – Мн.: Новое знание, 2001. – 687 с.

ВИЗУАЛИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ РАЗРУШЕНИЯ СРЕДСТВАМИ 3DS MAX

Устинова Л. В. - старший преподаватель,

Фазылова Л. С. - старший преподаватель,

Адекенова А.Н. – старший преподаватель,

ФМиИТ, КарГУ им. Е.А. Букетова, Казахстан, г. Караганда,

[email protected]

Аннотация

В данной работе рассматривается применение скриптов для создания физиче-

ской модели схемы разрушения сооружений и конструкций в 3Ds MAX. Для оптимиза-

ции алгоритма разбиения применяется метод Вороного, что позволило сократить время

решения поставленной задачи.


Технологический процесс, алгоритм Вороного, 3Ds MAX, визуализация, скрипт,

разрушение

Визуализация производственных процессов – представление в доступной,

наглядной форме сложных технологических процессов и способов производства. В

наше время многие компании при изготовлении продукции используют сложные высо-

котехнологичные процессы, которые дают преимущества при выпуске продукции и по-



143 | С т р а н и ц а

вышают конкурентоспособность компании. 3D визуализация стала наиболее эффектив-

ным и, в конечном итоге, экономичным способом наглядного иллюстрирования машин,

механизмов и всего процесса в целом. Применение данных технологий позволяет со-

кратить финансовые затраты при реализации технологических процессов на практике.

Целью работы является создание физической модели схемы разрушения соору-

жений и конструкций на основе скриптов 3Ds MAX. Физическая модель должна быть

как можно более приближенной к реальности. Результатом работы является скрипт, ко-

торый моделирует разрушение сооружений и конструкций, как например, при земле-

трясении.

Для разрушения объектов в 3Ds MAX применяется вспомогательный объект

Fracture (Разрушение) модуля Reactor, плагин RayFire (Выламывание), а также подпро-

граммное обеспечение PhysX физический движок для симуляции ряда физических яв-

лений [1].

Для достижения поставленной цели используется модуль Particle Flow,

MAXScript и аппарат прикладной математики, в частности метод Вороного, для уско-

рения расчета разбиения объекта на части. MAXSсript не только предоставляет допол-

нительные возможности при работе с системами частиц, но и укоряет процесс получе-

ния результата. Большое число частиц и связанные с ними вычисления нередко требу-

ют существенных вычислительных ресурсов. Поэтому желательно наметить несколько

путей решения задачи и выбрать среди них наименее ресурсоемкий.

Для разбиения геометрии на осколки в данной работе используется система ча-

стиц PArray [2]. По умолчанию для данной системы создаются фрагменты объекта,

форма граней которых определяется случайным образом. Данные фрагменты выдавли-

ваются на определенную величину. Результат стандартного разбиения в этом случае не

реалистичен, так как толщина фрагментов одинакова, форма предсказуема, а объект,

разбитый на осколки оказывается полым (рис. 1).

Рисунок 1. Разбиение объекта с помощью частиц PArray

Для более реалистичного результата необходимо разбить объект на фрагменты,

отличающиеся по форме, при этом суммарный объем должен равняться объему объек-

та. Для решения поставленной задачи в работе применяется метод Г.Ф. Вороного

(1868-1908) из области теории квадратичных форм.

Многогранники Вороного полностью покрывают пространство без пересечений

и отверстий. Многогранники выпуклы, и их грани равноудалены от центров соседних

многогранников. Для создания выпуклого многогранника используются плоскости се-


144 | С т р а н и ц а

чений, проходящие перпендикулярно через середины отрезков, соединяющих соседние

центры. Математическое решение задачи построения многогранника реализовано

скриптами scriptspot 1.0 для построения ячеек Вороного [3]. Алгоритм разбиения осно-

ван на использовании "алгоритма поиска стопроцентных соседей" [4]. Работа скрипта

заключается в отсечении от основного объекта части с применением модификатора

Slice. Образовавшаяся пустота закрывается модификатором Cap Holes, и действие по-

вторяется n(n-1) раз, где n – количество частей. В результате получаются многогранни-

ки Вороного. Для 100 многогранников эта операция отсечения выполняется 9990 раз.

Данный алгоритм не эффективен, это обусловлено тем, что зависимость от количества

частей является квадратичной, и количество итераций растет в геометрической про-

грессии.

Использование готовых скриптов приводит к низкой скорости расчетов (таблица

1), поэтому наша задача заключается в оптимизации алгоритма построения многогран-

ника.

Таблица 1. Анализ скорости выполнения скрипта scriptspot

Количество разбиений Время разбиений

10 0.8 сек

100 29 сек

200 181.4 сек

Для оптимизации алгоритма необходимо выбрать из массива центров всех мно-

гогранников соседние точки. Пропуск оставшихся точек приводит к сокращению числа

итераций и ускорению расчетов.

Результат разбиения на основе созданного скрипта более реалистичен, так как

толщина фрагментов соответствует толщине исходного объекта, а сам объект, разби-

тый на осколки, оказывается полым (рис. 2).

Рисунок 2. Визуализация разбиения объекта

При использовании данного алгоритма количество проверок возможных отсече-

ний при 100 точках сокращается в 5 раз, при 1000 в 50 раз, в общем случае, при N точ-

ках в Sqrt(N)/2 раз. Таким образом, данный алгоритм позволяет работать с большим

числом разбиений. Скрипт позволил добиться реалистичности при разбиении объекта

на объемные осколки. А применение предложенного алгоритма сокращает время реше-

ния поставленной задачи.



145 | С т р а н и ц а

1. Бондаренко, C.В., Верстак, В.А., Бондаренко, М.Ю. 3ds Max. Профессиональ-

ная анимация / C.В. Бондаренко, В.А. Верстак, М.Ю. Бондаренко. Издательство: Питер,

2005. – 384 с.

2. Верстак, В.А. 3ds Max 8. Секреты мастерства/ В.А. Верстак. - Издательство:

Питер, 2006. – 672 с.

3. http://www.scriptspot.com/3ds-max/scripts/fracture-voronoi

4. http://www.3dcenter.ru/tutors/read.php?sname=maxscript&articlealias=maxscript

voronoi

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ЖИДКОСТИ НА АК-

ТИВНОСТЬ КАВИТАЦИИ

Шаплыко В.В. – магистрант каф. ПИКС ФКП

Красовский А.В. – магистрант каф. ИРТ ФРЭ

Котухов А.В. – зам. декана ФКП

Дежкунов Н.В. – зав. НИЛ НИЧ

БГУИР, г. Минск

[email protected]

Аннотация

Общепризнано, что ключевым фактором воздействия ультразвука на процессы в

жидкостях является кавитация – явление образования, пульсаций и захлопывания мик-

ропузырьков в жидкости по действием переменного давления [1-2]. Активность кави-

тации или другими словами степень её воздействия на тот или иной процесс определя-

ется концентрацией кавитационных полостей в жидкости и эффективностью. Темпера-

турные зависимости активности кавитации исследовались с использованием различных

явлений. В работе [3] использовался метод эрозионных тестов. Показано, что зависи-

мости убыли массы ∆G от времени имеют вид кривых с максимумом. Свечение, гене-

рируемое кавитационными полостями при захлопывании – звуколюминесценция (ЗЛ)

также может служить индикатором активности кавитации. В работах [4,5] получены

зависимости интенсивности ЗЛ от температуры в виде кривых с максимумом. Исследо-

вания некоторых авторов указывают на уменьшение интенсивности ЗЛ с ростом темпе-

ратуры [6-7]. Таким образом, имеющиеся в литературе сведения о температурной зави-

симости активности кавитации являются противоречивыми.


Активность кавитации, ультразвук, температура.

В данной работе показано, что зависимости активности кавитации от температу-

ры жидкости в неоднородном ультразвуковом поле могут существенно различаться в

зависимости от способа варьирования температуры.

Установка и методика. Рабочая ёмкость использовавшейся установки пред-

ставляет собой цилиндрический стакан из нержавеющей стали с толщиной стенок 0,5

мм. Схема измерений представлена на рисунке 1. Для измерений активности кавитации

использовался кавитометр ICA-3M (БГУИР, г. Минск). Прибор состоит из гидрофона и

электронного блока. Принцип действия кавитометра основан на спектральном анализе

акустического сигнала, генерируемого кавитационной областью.

Прибор, в частности, позволяет измерять полную активность кавитации Аполн. и

активность нестационарной кавитации Анест.. Аполн. представляет собой интегральную

интенсивность кавитационного шума, генерируемого пульсирующими (стационарны-

ми) и захлопывающимися (нестационарными) кавитационными полостями.

http://www.scriptspot.com/3ds-max/scripts/fracture-voronoi

http://www.3dcenter.ru/tutors/read.php?sname=maxscript&articlealias=maxscript%20voronoi

http://www.3dcenter.ru/tutors/read.php?sname=maxscript&articlealias=maxscript%20voronoi



146 | С т р а н и ц а

Использовалось два варианта варьирования температуры. В первом, разогретую

до кипения воду заливали в рабочую ёмкость (ванну), а охлаждение происходило за

счет теплообмена с окружающей средой. Во втором – ванну заполняли жидкостью при

комнатной температуре, а разогрев осуществлялся под действием ультразвука за счет

преобразования энергии ультразвука в тепло. В обоих случаях температура в ходе из-

мерения поддерживалась постоянной с точностью не ниже ±0,5 0С.

Рисунок 1 – Схема измерений

1 - позиционирующее устройство, 2 – штатив, 3 – насос, 4 - емкость для слива

жидкости, 5 – датчик, 6 – пьезокерамический излучатель, 7 – УЗ ванна, 8 - блок цифро-

вых фильтров, 9 – АЦП, 10 - ПК, 11 – кавитометр, 12-17 – модули прибора (режимы

измерения), 18 – частотомер, 19 - УЗ генератор, 20 – электронный термометр

Результаты исследований и их обсуждение. На рисунках 2-3 представлены за-

висимости активности кавитации от температуры, снятые для двух характерных точек

ультразвукового поля (1 – режим «Н», 2 – режим «1», 3 – режим «2»). На рисунке 2

приведены данные для точки на оси ванны на расстоянии 70 мм от излучателя, а на ри-

сунке 3 – данные для точки на расстоянии 40 мм. Как видно из представленных дан-

ных, температурные зависимости активности кавитации для данных точек поля имеют

различный характер. На расстоянии 70 мм от излучателя Ак монотонно растет с умень-

шением температуры, а на расстоянии 40 мм от излучателя Ак вначале растёт, достига-

ет некоторого максимального значения и затем начинает уменьшаться. Зависимость Ак

(t) имеет вид кривой с максимумом, т.е. с ростом температуры активность кавитации

падает.

На поведение пузырька могут оказывать влияние следующие свойства жидко-

сти: поверхностное натяжение σ, давление насыщенного пара Pп, вязкость η, плотность

жидкости ρ. При увеличении температуры жидкости от 23 0С до 80 0С плотность и вяз-

кость изменяются соответственно: уменьшается на 3,5%, т.е. незначительно. Поверх-

ностное натяжение уменьшается на 14%, а давление насыщенного пара увеличивается в

20 раз.

При прочих равных условиях оба эти фактора воздействуют на захлопывание

пузырька в одном направлении, уменьшая захлопывание, что должно приводить к

уменьшению эффективности концентрации энергии ультразвука и преобразования её в

другие виды энергии. Это в свою очередь будет вызывать уменьшение интенсивности

ударных волн, генерируемых при захлопывании пузырька, а следовательно – и умень-

шение активности кавитации. Далее следует отметить, что кроме упомянутых выше

свойств жидкости, с ростом температуры уменьшается растворимость газов (в данном


147 | С т р а н и ц а

случае – воздуха). Растворимость непосредственно не влияет на динамику пузырька.

Происходит это за счёт изменения концентрации зародышей кавитации и их размеров в

рабочей жидкости, а так же за счёт уменьшения скорости роста пузырьков в ультразву-

ковом поле.

Рисунок 2 – Зависимость активности ка-

витации от температуры рабочей жидко-

сти при расстоянии от датчика до излуча-

теля 70 мм

Рисунок 3 – Зависимость активности ка-

витации от температуры рабочей жидко-

сти при расстоянии от датчика до излуча-

теля 40 мм

Известно, что в ультразвуковом поле размер пузырьков и зародышей кавитации

увеличивается за счет выпрямленной диффузии растворённого газа из жидкости в пу-

зырёк. Поэтому в зависимости от характера изменения температуры логично ожидать

различное влияние нагрева на активность кавитации. Если нагрев происходит быстро,

то к упомянутым выше увеличению Pп и уменьшению σ добавляется быстрый рост

концентрации пузырьков. Перенасыщение кавитационной области пузырьками являет-

ся дополнительным фактором, снижающим активность кавитации. Если повышение

температуры происходит медленно, то влияние нагрева на активность кавитации сни-

жается. Это можно объяснить тем, что при медленном нагреве, в частности, при ис-

пользовании энергии ультразвука для нагрева, происходит интенсивная дегазация и

роль перенасыщения кавитационной области пузырьками снижается.


1. Келлер О.К., Кратыш Г.С. Лубяницкий Г.Д. Ультразвуковая очистка / О.К.

Келлер, Г.С. Кратыш, Г.Д. Лубяницкий – Л.: Машиностроение, 1977. – 325 с.

2. Bang, J.H., Suslick, K.S. Applications of ultrasound to the synthesis of nanostruc-

tured materials / J.H. Bang, K.S. Suslick //«Advanced Materials». – № 22 – 2010. – p. 1039–

1059.

3. Chemat, F., Zill-e-Huma, Khan, M.K. Applications of ultrasound in food technolo-

gy: Processing, preservation and extraction / F. Chemat, Zill-e-Huma, M.K. Khan //

«Ultrasonics Sonochemistry». – Volume 18. – 2011. – p. 813–835.

4. Pickworth, M.J.W., Dendy, P.P., Leighton, T.G., Worpe, E., Chivers R.C. Studies

of the cavitational effects of clinical ultrasound by sonoluminescence: Cavitation from pulses

a few microseconds in length / M.J.W. Pickworth, P.P. Dendy, T.G. Leighton, E. Worpe, R.C.

Chivers // «Phys. in Med. and Biology». – № 34 (9). – 1989. – p. 1139-1151.

5. Iernetti, G. Temperature dependence of sonoluminescence and cavitation erosion in

water / G. Iernetti // «Acustica». – № 26. – 1972. – p. 168-169.

6. Hiller, R., Putterman, S.J., Barber, B.P. Spectrum of synchronous picosecond sono-

luminescence / R. Hiller, S.J. Putterman, B.P. Barber // «Physical Review Letters» – № 69 –

1992. – p. 1182-1184.

0

40

80

120

160

30507090

Ак, отн.ед.

1

2

1

2

3

0

40

80

120

160

200

30507090

Ак, отн.ед.

1

2

1

2

3

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1350417710002385




http://www.sciencedirect.com/science/journal/13504177

http://www.sciencedirect.com/science/journal/13504177/18/4


148 | С т р а н и ц а

7. Barber, P.B., Wu, C.C., Löfstedt, R., Roberts, P.H., Putterman, S.J. Sensitivity of

sonoluminescence to experimental parameters / B.P. Barber, C.C. Wu, R. Löfstedt, P.H. Rob-

erts, S.J. Putterman // «Physical Review Letters». – № 72. – 1994. – p. 1380-1383.

ФОРМИРОВАНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ КОМПОНОВОЧНО-ПЛАНИРОВОЧНЫХ

РЕШЕНИЙ ТРАНСПОРТНО-СКЛАДСКИХ СИСТЕМ ПРОМЫШЛЕННЫХ

ПРЕДПРИЯТИЙ

Анцев В.Ю. - д-р техн. наук, проф., Шафорост А.Н. – аспирант


[email protected]

Аннотация

В статье рассматривается методика формирования оптимальных компоновочных

структур транспортно-складских систем промышленных предприятий.


Транспортно-складские системы, многодольный граф, генетические алгоритмы,

приведенные затраты.

Для обеспечения конкурентноспообности своей продукции в условиях рыночной

экономики предприятиям необходимо переходить на выпуск новой номенклатуры про-

дукции или существенно ее расширять в соответствии с требованиями рынка. Такая

тенденция вынуждает производителя модернизировать свое производство, или же со-

здавать новые участки, способные выпускать продукцию широкой номенклатуры и

гибко реагировать на изменение потребностей рынка.

Процесс модернизации производства неразрывно связан и с созданием новых

транспортно-складских системы (ТСС), задачами которой является выполнение всех

запросов технологического оборудования, накопителей и склада в необходимых заго-

товках, полуфабрикатах и готовых изделиях.

Реализация задач разработки проектов создания, или реконструкции, транспорт-

но-складских систем машиностроительных предприятий традиционными методами на

практике довольно сложна и сопряжена с необходимостью принятия проектировщиком

быстрых и обоснованных решений, связанных с выбором оптимальных компоновочно-

планировочных решений.

Процесс создания таких решений складывается в виде трех задач: синтеза, ана-

лиза, оценки и принятия решений. Синтез заключается в генерировании возможных

проектных вариантов ТСС. Анализ состоит в изучении свойств и поведения проектных

вариантов, полученных в результате синтеза. Оценка и принятие решений заключаются

в общей оценке эффективности вариантов ТСС на основе их анализа и в окончательном

выборе проектных решений.

Для решения задач синтеза вариантов транспортно-складких систем нами пред-

лагается использование метода многодольных графов, позволяющего рассмотреть и

сравнить максимальное количество подъемно-транспортных средств, образующих

транспортную систему.

Многодольный граф - это граф вида RXXXG n ,...,, 21 , где

iUXX - множество вершин, а R - множество ребер. Подмножество iX - доли гра-

фа, ребра графа должны соединять только вершины разных долей. Вершины, которые

одной доле являются независимым подмножеством.

Аппарат многодольных графов дает четкое описания обобщенных структур, с

помощью которого получается точное описание решения задачи синтеза транспортно-



149 | С т р а н и ц а

складской системы. Тогда любой полный подграф многодольного графа является ре-

шением задачи.

Для синтеза структуры ТСС методом многодольных графов были проанализиро-

ваны возможные варианты проектирования транспортной системы цехов и классифи-

кация, образующая структуру транспортно-складских систем [2].

В свою очередь многодольный граф, построенный по разработанной классифи-

кации транспортно-складской системы, с возможным вариантом одной из них пред-

ставлен на рис. 1.

Рис. 1. Обобщенная структура транспортно-складской системы в виде многодольного

графа

Решающий граф должен быть полным, поскольку он не может содержать запре-

щенные пары вершин. Оценивание вариантов осуществляется с помощью матрицы

совместимости, имеющей следующий вид:

случаепротивномв

совместимыдолейразныхвершинйiийkзначенияеслиSki

0

,1.

Обязательные требования к формированию оптимального варианта ТСС мето-

дом многодольных графов могут быть описаны следующей математической моделью:

qjpiz

nkkIizz

zS

iKkki

kikIi

ki

kikgkg

q

j

p

i

j

jj

,1,,1,1

,1,,0,1

min

)(

)(

11 1

, (1)


150 | С т р а н и ц а

где

p

i 1

- сумма вершин долей, принадлежащих графу;

q

j 1

- общая сумма долей гра-

фа; jj gkg 1

- сумма вершин долей графа в варианте ТСС; kS - матрица совмести-

мости вершин; kiz - ограничения, накладываемые на математическую модель;

)(kI - множество возможных вершин в доле графа; )(iK j - множество возможных

вершин каждой из долей графа; nk ,1 - k-я вершина доли графа, pi ,1 - i-я верши-

на доли графа, qj ,1 - доля графа.

В выражении (1):

pinkиначе

графавершинейiтпринадлежидоливершинаяkzki

,1,,1:,0

,1.

Представленная целевая функция минимизирует количество несовместимых

вершин долей, формирующих вариант ТСС. Первая группа ограничений отвечает за то,

чтобы каждая вершина в решающем графе встречалась только один раз. Вторая группа

ограничений обеспечивает, чтобы из каждой доли многодольного графа выбиралась

единственная вершина.

Для решения задач анализа и оценки конечного варианта ТСС предлагается ис-

пользование генетического алгоритма [3].

Генетический алгоритм представляет собой метод, отражающий естественную

эволюцию задач оптимизации [3].

Основной генетический алгоритм состоит из следующих шагов:

- инициализация, или выбор исходной популяции хромосом – выбор сгенериро-

ванной структуры ТСС;

- оценка приспособленности хромосом в популяции – оценивание совместимо-

сти подсистем, образующих данный вариант ТСС;

- проверка условия остановки алгоритма;

- селекция хромосом – синтез очередного варианта ТСС;

- применение генетических операторов;

- формирование новой популяции – формирование нового варианта ТСС;

- выбор «наилучшей» - выбор оптимального варианта транспортно-складской

системы.

Целью генетического поиска является поиск варианта транспортно-складской

системы с наибольшей степенью приспособленности, в ее роли выступает целевая

функция минимизации приведенных затрат на вариант ТСС.

Данный критерий не зависит от параметров базового варианта и позволяет срав-

нивать анализируемые варианты транспортных систем по затратам, которые будут рас-

ходоваться на их создание и эксплуатации.

Представленный подход к созданию оптимальной структуры транспортно-

складских систем позволяет проанализировать максимальное число возможных альтер-

нативных вариантов и выбрать среди них оптимальный по необходимому критерию.


1. Рекус Г.Г. Электрооборудование производств: учеб. пособие. М.: Высш. Шк.,

2005. 709 с.


151 | С т р а н и ц а

2. Анцев, В.Ю. Оптимизация структуры внутрицехового транспорта машино-

строительных предприятий / В.Ю. Анцев, А.Н. Шафорост // Фундаментальные и при-

кладные проблемы техники и технологии. 2012. № 2-4. С. 104-109.

3. Рутковская, Д. Нейронные сети, генетически алгоритмы и нечеткие системы:

Пер. с польск. И.Д. Рудинского / Д. Рутковская, М. Пилинский, Л. Рутковский. – М.:

Горячая линия – Телеком, 2007. 452 с.

ИССЛЕДОВАНИЕ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ БАРЬЕРНОГО СЛОЯ В ДИОДАХ

ШОТТКИ Шелягович А.С. – ассистент, Баранов В.В., д. т.н. – научный руководитель

БГУИР, Беларусь, г. Минск

[email protected]

Аннотация

Кратко изложены основные результаты исследований материалов для по-

лучения барьерного слоя в диодах Шоттки. Рассмотрены актуальные способы из-

готовления диодов Шоттки, а также материалы для их изготовления. Предложен

новый вариант материала для барьерного слоя в диодах Шоттки, на примере экс-

периментальных данных показана эффективность использования данных матери-

алов.


Диоды Шоттки Барьерный слой

Последние несколько лет электронные системы стабилизации и распределения

энергии, особенно предназначенные для портативных устройств, развивались настоль-

ко стремительно, что некоторые специалисты классифицировали ситуацию как «вто-

рую электронную революцию». В качестве основной предпосылки для такого развития

можно выделить существенный прогресс в области разработки и производства прибо-

ров силовой полупроводниковой электроники 1.

Актуальность исследований в этой области характеризуется тем, что у мощных

полупроводниковых приборов существенно упрощена активная твёрдотельная струк-

тура, в частности, используются структуры без p-n-перехода – диодов Шоттки, что поз-

воляет снизить потери мощности на кристалле при протекании прямого тока. Следова-

тельно, становятся более жёсткими требования к качеству контактов Шоттки на моно-

кристаллическом кремнии. При формировке охранных колец возрастает роль краевых

эффектов вследствие повышенной дефектности по периферии контактных окон из-за

концентрации механических напряжений, величина которых на локальных участках

может достигать весьма высоких значений, соизмеримых с пределом долговременной

прочности используемых материалов. Следует сказать, что возрастание плотностей то-

ка влияет на надёжность контактных структур и физические механизмы отказов.

К приборам, способным конкурировать благодаря своим характеристикам на

мировом рынке с зарубежными аналогами, можно отнести, прежде всего, диоды

Шоттки.

Принцип работы диодов Шоттки основан на так называемом эффекте Шоттки.

Эффектом Шоттки называют понижение потенциального барьера, препятствующего

эмиссии электрона из металла в вакуум, по мере увеличения приложенного внешнего

электрического поля [2, c.262]. Для системы металл-вакуум понижение барьера

определяется:



152 | С т р а н и ц а

m

0

Ex24

qE

, (1.1)

где 0 - диэлектрическая проницаемость вакуума, mx - расстояние на котором величина

потенциала достигает максимума [2, с. 262]:

E16

qx

0

m

. (1.2)

В случае системы металл-полупроводник 0 заменяется на диэлектрическую

постоянную кремния s :

S4

qE

. (1.3)

Энергетические диаграммы контакта металл-полупроводник с учётом эффекта

Шоттки при различных смещениях представлены на рис. 1.

Рис. 1. Энергетические диаграммы барьера Шоттки между металлом и

полупроводником n-типа при различных напряжениях смещения [2, с. 265].

Из последних разработок в данной области стоит отметить диоды Шоттки на

синтетическом алмазе [3]. Изготовление таких диодов происходит следующим обра-

зом: высоколегированную бором подложку из синтетического монокристалла алмаза,

подвергают ионно-плазменному травлению. Инертным газом здесь является аргон,

окислители – любой из перечисленных газов: O2, CF4, SF6, Cl2, HCL. Увеличение

напряжения пробоя и уменьшение токов утечки достигается образованием защитной

структуры в виде защитного электрода специального профиля, для чего последователь-

но наносят несколько слоев диэлектриков с различными скоростями травления. В итоге

образуется расширенный электрод с углом наклона стенки электрода к плоскости ал-

мазной пленки менее 20° [Рис.2].


153 | С т р а н и ц а

Рис. 2 – схема полупроводникового диода с барьером Шоттки и расширенным

электродом [3].

Для диодов Шоттки проведены комплексные исследования с различными мате-

риалами барьерного слоя. Как альтернатива Pt-барьеру предложен новый материал ба-

рьерного слоя – высокочистый рений. Изготовленные на ОАО «ИНТЕГРАЛ» экспери-

ментальные партии приборов с многослойной плёночной структурой Re-V-Ti-Ni-Ag

показали эффективность такого выбора для термостабильных диодов Шоттки с макси-

мальной высотой барьера.

На рисунке 3 показаны графики зависимости Iпр = f (Uпр) экспериментальных

образцов диодов Шоттки с Re барьером при различных температурах.

Рис. 3 – Графики зависимости Iпр = f (Uпр) экспериментальных образцов диодов

Шоттки с Re барьером.

По уровням обратных токов экспериментальные образцы диодов Шоттки с

барьером из рения превосходят диоды Шоттки МВRВ2545СТ с платиновым барьером.

Показано, что многослойные структуры диодов Шоттки сохраняют работоспособность

при температуре 150С и выдерживают разряд статического электричества до 14 кВ 4.

Таким образом, использование высокочистого рения в качестве барьерного слоя в

диодах Шоттки позволяет получить характеристики, сходные с характеристиками Pt-

барьеров, выигрывая при этом в стоимости.

Зависимость Iпр от Uпр ДШ с Re-барьером

0

1

10

100

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2

Uпр,В

Iпр

,А

23С 125С 150С


154 | С т р а н и ц а


1. Емельянов В.А. Технология микромонтажа интегральных схем. – Мн.: Бел.

наука. – 2002 – 335 с. Под редакцией В.В. Баранова.

2. Зи С. Физика полупроводниковых приборов: В 2-х книгах. Кн. 1. Пер. с англ.

– М.: Мир, 1984. –456 с., ил.

3. Пат. 2488921 России. Способ изготовления диода Шоттки / Бормашов В.С.,

Волков А. П., Буга С. Г., Корнилов Н. В., Тарелкин С. А., Терентьев С. А. – 27.07.2013.

4. Достанко А.П., Баранов В.В., Чистяков Ю.Д. / «Обзоры по электронной

технике». Сер. Материалы, 1976, выпуск 14 (433). – 74 с.

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕРМОХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ВОЛОКНООБРАЗУЮ-

ЩИХ СОПОЛИМЕРОВ АКРИЛОНИТРИЛА, СОДЕРЖАЩИХ 2-АКРИЛАМИД-

2-МЕТИЛПРОПАНСУЛЬФОКИСЛОТУ

Щербина Л.А.1, доцент, Будкуте И.А.1, доцент,

Устинов К.Ю.2, заместитель начальника технического отдела 1Могилевский государственный университет продовольствия,

Республика Беларусь, г. Могилев 2Завод «Полимир» ОАО «Нафтан», Новополоцк, Республика Беларусь

[email protected]

Аннтоация

В работе изучено влияние 2-акриламид-2-метилпропансульфокислоты на харак-

тер протекания термохимических превращений в волокнах на основе сополимеров ак-

рилонитрила. Методами синхронного дифференциального термического и термограви-

метрического анализов определены температуры начала, Тн, и максимума экзотермиче-

ского эффекта, Тmax, связанного с протеканием полициклизации нитрильных групп в

полимерном субстрате, и оценена интенсивность деструкционных процессов в ходе

термообработки.


Полиакрилонитрильные волокна, 2-акриламид-2-метилпропансульфокислота,

термоокисление, экзотермический эффект, полициклизация

В настоящее время большое внимание уделяется исследованию и оптимизации

процессов получения углеродных волокон (УВ) на основе полиакрилонитрильных (ПАН)

прекурсоров. Это объясняется удачным сочетанием высоких физико-механических

свойств, хемостойкости, негорючести и других характеристик УВ на их основе.

В результате исследований, проведенных на кафедре химической технологии вы-

сокомолекулярных соединений Могилевского государственного университета продо-

вольствия и заводе «Полимир» ОАО «Нафтан», разработаны и в промышленных усло-

виях апробированы пилотные технологические процессы получения ПАН прекурсоров

на основе поли[акрилонитрил (АН)–со–метилакрилат (МА)–со–2-акриламид-2-

метилпропансульфокислоты (АМПС)]. Наличие в этом волокнообразующем сополиме-

ре АН звеньев АМПС предопределяют необходимость более детального изучения осо-

бенностей термохимических процессов, происходящих в полимерном субстрате ПАН

прекурсоров.

В данной работе методами синхронного дифференциального термического (ДТА)

и термогравиметрического анализов (ТГА) было исследовано влияние содержания

АМПС в волокнообразующих сополимерах АН на характер протекающих в них термо-


155 | С т р а н и ц а

химических превращений. Объектом этих исследований явились волокна на основе со-

полимеров поли[АН (92–х)–со–МА (8)–со–АМПС (х)], где х = 0 ÷ 7 % (масс.).

Термический анализ проводили на дериватографе STA 409EP/2 ф. Netzsch при

нагреве образцов от 100оС до 850оС со скоростью 10°С в минуту. Масса навески волок-

на составляла 20 мг. Регистрацию ИК-спектров ПАН волокон осуществляли на ИК-

Фурье спектрометре Thermo Nicolet NEXUS (США) с использованием приставки Smart

Multi-Bounce HATR. Образцы исследовались в виде волокон.

Для характеристики и анализа процесса термоокисления были использованы

температуры начала, Тн, и максимума экзотермического эффекта, Тmax, определенные

методом дифференциального термического анализа (ДТА) (таблица 1). По кривым, по-

лученным методом ТГА, были рассчитаны значения потери массы исследованных об-

разцов сополимеров в температурной области, сопряженной с проявлением экзоэффек-

та реакции полициклизации, и при температуре 800оС (таблица 1).

Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что наибольшие значения

температур начала, Тн, и максимальной скорости, Тmax, процесса полициклизации по

нитрильным группам характерны для поли[АН-со-МА]. Введение и увеличение содер-

жания в макромолекулярной цепи звеньев АМПС активирует полициклизацию, обу-

словливая снижение значений температур проявления начала и максимума данного

процесса (по сравнению с поли[АН-со-МА]).

Анализ характера изменения массы волокнообразующих сополимеров АН в зоне

экзотермического эффекта показал, что практически для всех образцов в данной темпе-

ратурной области наблюдается скачок потери массы. Его можно объяснить интенсив-

ным протеканием различных химических реакций, активированных экзотермическим

эффектом реакции полициклизации по нитрильным группам в ПАН. Наибольшая поте-

ря массы в этой температурной области отмечена для сополимера на основе АН и МА.

В случае присутствия в полимерном субстрате звеньев АМПС, а также с увеличением

содержания этого мономера наблюдается уменьшение скачка потери массы.

Таблица 1 – Результаты ДТА и ТГА волокон на основе сополимеров АН

Содержание

кислотного мо-

номера, %

(масс.)

Температура экзотерм, оС Потеря массы в

области эк-

зоэффекта, %

Потеря мас-

сы при

800оС, %

начала экзоэф-

фекта, Тн

максимума эк-

зоэффекта, Tmax

поли[АН(92)-со-МА(8)]

– 270 282 10,0 64,1

поли[АН-со-МА-со-АМПС]

1,0 260 287 8,0 64,1

3,0 240 278 5,8 64,4

5,0 240 272 4,8 66,2

7,0 240 268 4,0 65,9

В условиях высокотемпературной (более 500 оС) обработки ПАН волокон как в

случае двойного сополимера АН и МА, так и в случае минимально реализованного в

работе содержания КМ (1 %, масс.) потеря массы образцами при температуре 800оС

одинакова и составляет 64,1 %. Дальнейшее увеличение количества АМПС в поли[АН–

со–МА–со–АМПС] до 7 % практически не оказывает влияния на интенсивность проте-

кающих в полимерном субстрате деструкционных процессов. Это проявляется в иден-

тичности величин потери массы поли[АН–со–МА–со–АМПС], которые составляют 64–

66 %.

Характер изменения химической структуры волокон на основе различных сопо-

лимеров АН в процессе термоокисления был прослежен с использованием ИК-

спектроскопии. Для этого были подготовлены образцы волокон на основе поли[АН–со–


156 | С т р а н и ц а

МА–со–АМПС], термоокисленных при температуре от 170 до 260 оС при скорости ее

подъема 0,3 оС/мин. Отнесение полос поглощения ИК-спектров проводили в соответ-

ствии с [1–2]. ИК-спектры исходного и термообработанных при определенных темпе-

ратурах волокон на основе поли[АН–со–МА–со–АМПС] приведены на рисунке 1.

В ИК-спектре исходного ПАН волокна можно наблюдать ряд полос, характерных

для колебаний нитрильных групп (2240 см-1), маятниковых колебаний –СН– групп

(1340 см-1), колебаний -СН2-групп: веерных (1440–1480 см-1), симметричных (2890

см-1), антисимметричных (2940 см-1), С=О сложноэфирных групп (1735 и 1170 см-1),

групп –С–О–С– сложных эфиров первичных спиртов (1031–1064 см-1). Содержание

звеньев АМПС проявляется в виде широкого дуплета с максимумами при 1620 и 1670

см-1. Структурные изменения, происходящие в результате термоокисления, отражают-

ся в ИК-спектрах образцов, в первую очередь, в виде уменьшения интенсивности как

полосы 2240 см-1, так и полос, относящихся к колебаниям связей между атомами угле-

рода и водорода в алифатической цепи. Параллельно с этим наблюдаются следующие

изменения в ИК спектрах: появляются полосы, связанные с образованием сопряженных

связей –С=N– и –С=С–, в области 1570–1580 и 800–810 см-1. Одновременно с ними в

спектрах прослеживается полоса 1200–1228 см-1, отвечающая за присутствие азотсо-

держащих гетероциклических структур. Причем, в поли[АН–со–МА–со–АМПС] все

три полосы отмечены в образце, термоокисленном при температуре 240оС. Присут-

ствие в полимерном субстрате эпокси-групп проявляется в наличии в ИК-спектре по-

глощения небольшой интенсивности в области 820 – 950 см-1.

а) б)

в) г)

Рисунок 1 – ИК-спектры волокон на основе поли[АН–со–МА–со–АМПС] – исходного

(а), термообработанных при 220 (б), 240 (в) и 260 (г) оС


157 | С т р а н и ц а

– С увеличением содержания в волокнообразующих сополимерах АН 2-

акриламид-2-метилпропансульфокислоты температуры проявления экзотермического

эффекта полициклизации смещаются в область более низких температур.

– Увеличение содержания звеньев АМПС в сополимерах АН способствует неко-

торой экстенсификации протекающих химических реакций, приводящих к потере мас-

сы, в температурной области, соответствующей проявлению экзоэффекта.


1 Никаниси, К. Инфракрасные спектры и строение органических соединений / К.

Никаниси. – М.: Химия, 1965. – 216 с.

2 Белоусова, Т.А. ИК-спектроскопические особенности сополимерных волокон

на основе полиакрилонитрила/ Т.А. Белоусова // Хим. волокна. – 2002.– № 2. – С.59–62.


158 | С т р а н и ц а


159 | С т р а н и ц а

ПРИМЕНЕНИЕ НЕЙРОННЫХ СЕТЕЙ В МЕДИЦИНЕ

Е.В. Гарченко, студент гр. ПИб-111

Научный руководитель – В.С. Дороганов, преподаватель

ФГБОУ ВПО Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Гор-

бачева, Россия, г. Кемерово

[email protected]

Аннотация

Данная статья посвящена оценке значения информационных технологий, а

именно искусственных нейронных сетей, в современной медицине.


Информационные технологии, медицина, нейронные сети, диагностика,

В современном мире информационные технологии проникли практически во все

сферы деятельности человека. Медицина не является исключением. Еще в ХХ веке

началась разработка математических методов решения медико-биологических задач,

причем наиболее популярные методы используются до сих пор в теоретической меди-

цине. Но большинство этих методов были явными и не могли использоваться для ре-

шения большинства медицинских задач. Возникла необходимость создать такой алго-

ритм, который бы позволял накапливать опыт, а затем применять его для решения за-

дачи. Иными словами, нужен был мозг.

Медико-биологические задачи представляют собой широкое поле для экспери-

ментов с нейросетями. Человеческий фактор имеет место быть в любой деятельности.

Но в медицине от этого может зависеть жизнь пациента. К тому же, точных методов

диагностики как таковых не существует, и все основывается на опыте, как своем так и

коллег. Таким образом, алгоритм, способный помочь врачу принять решение, оказался

бы весьма востребованным.

Так, в качестве примера, можно привести пакет кардиодиагностики, основанную

на распознавании спектров тахограмм. Тахография — метод графической регистрации

скорости движения жидкостей. В медицинской практике используется для исследова-

ния скорости артериального кровотока [1]. Основное направление, в котором идут раз-

работки нейронных сетей – диагностика онкологических заболеваний. Помимо диагно-

стики, нейронные сети нашли применение и в прогнозировании, позволяя оценить

улучшения и осложнения после определенных вмешательств.

В заключение можно отметить, что на данный момент практически во всех раз-

делах медицины есть примеры удачных и не очень нейронных сетей. Но из-за сравни-

тельно молодого возраста систем, врачи относятся к ним довольно скептически. Оста-

ется надеяться, что со временем нейронные сети станут полноценным помощником и

перестанут вызывать недоверие.


1. Тахография // Медицинская энциклопедия URL: http://www.medical-

enc.ru/18/tachography.shtml

2. Нейронные сети в медицине // Открытые системы URL:

http://www.osp.ru/os/1997/04/179201/

3. Применение искусственных нейронных сетей для прогнозирования в хирур-

гии // URL: http://www.medicum.nnov.ru/nmj/2003/1/26.php



160 | С т р а н и ц а


161 | С т р а н и ц а

ОСОБЕННОСТИ ЖЕНСКОЙ ПРЕСТУПНОСТИ

В РЕСПУБЛИКЕ БЕЛАРУСЬ

И.Ф.Гребенщикова - старший преподаватель

Витебский филиал Учреждения образования ФПБ

«Международный университет «МИТСО», Беларусь, г. Витебск

[email protected]

Аннотация

Анализируются особенности женской преступности в Республики Беларусь, ис-

следуются виды преступлений, проводится мониторинг женской преступности.


Преступность, женская преступность, корыстные преступления, преступления

на семейно-бытовой почве, динамика преступлений, профилактика преступлений.

Преступность – социально-правовое явление, которое включает преступления,

совершенные на конкретной территории в течение определенного периода времени и

характеризующееся количественными и качественными показателями. Нейтрализация

женской преступности – важнейшая проблема, которая стоит перед обществом на всем

протяжении его развитая. Это объясняется «важностью социальных ролей и функций,

которые женщины выполняют в жизни общества, и крайне неблагоприятными послед-

ствиями криминальных форм их поведения» [1, с.343]. В современной криминологии

отводится важное место женской преступности в структуре преступности в целом.

Прежде всего, отмечается взаимосвязь женской преступности с падением основопола-

гающих уcтоев общества: таких как нравственность, мораль, культура. Профессор

Ю.М. Антонян отмечает, что «рост женской преступности однозначно свидетельствует

о глубоком культурно-нравственном кризисе общества» [2, с.73].

На десятом конгрессе ООН «По предупреждению преступности и обращению с

правонарушителями», который проходил с 10 по 17 апреля 2000 г. в Венском междуна-

родном центре ООН, были озвучены следующие цифры: «Женщины в основном со-

ставляют около 50 процентов от общего количества населения в разных странах и толь-

ко пять процентов от числа заключенных. Тем не менее, в большинстве стран число

женщин-заключенных растет очень быстро, а в отдельных регионах мира даже быст-

рее, чем число заключенных-мужчин» [3, с.73].

Анализ данных Министерства внутренних дел Республики Беларусь за 5 лет (в

период с 2009 – по 2013 год) показывает, что наибольшее количество преступлений,

совершенных женщинами в Республике Беларусь, было зафиксировано в 2010 г.

(11352). В 2011 г. этот показатель значительно уменьшился, в 2012 года составил 7898,

а в 2013 году – 7811 преступлений (см. диаграмму).

Все совершенные женщинами преступления можно разделить на две группы:

первые связанные с их профессиональной деятельностью, вторые - в сфере семейно-

10573

11352

99577898

7811

0

10000

20000

2009 2010 2011 2012 2013

Диаграмма. Количество преступлений, совершенных

женщинами в Республике Беларусь



162 | С т р а н и ц а

бытовых отношений. В рамках первой группы совершаются преимущественно корыст-

ные преступления; в рамках второй – насильственные. Первая группа по численности

превышает вторую. Наиболее распространенными преступлениями женщин являются

кражи, мошенничество, грабежи, умышленное причинение тяжкого телесного повре-

ждения. Если по большинству категорий наблюдается уменьшение количества пре-

ступлений (так, практически в 2 раза уменьшилось количество разбоев, в 4 раза – хули-

ганств и т.д.), то по отдельным – увеличение. Например, в 2009 г. зарегистрировано 93

случая взяточничества, в 2010 -156, а в 2011 – уже 246. Остается высоким уровень пре-

ступлений, связанных с наркотиками, а также с нарушением правил дорожного движе-

ния и эксплуатации транспортных средств (данные таблицы 1). Для структуры женской

преступности характерно преобладание корыстных деяний. Характер корыстной пре-

ступности определяется занятостью женщин в определенных секторах экономики, сте-

пенью доступности для них тех или иных материальных благ. За последние годы жен-

щины «освоили» новые преступные «специальности» – вымогательство, преступления,

связанные с незаконным оборотом наркотиков, хищения в кредитно-банковской сфере

и некоторые другие. Нужды семьи, детей – основной мотив подобных преступлений.

Таблица 1. Виды преступлений, совершенные женщинами в Республике Бе-

ларусь.

Преступность женщин отличается от преступности мужчин характером пре-

ступлений, способами и орудиями совершения, выбором жертвы преступления, сферой,

в которой они имеют место и др. В общей структуре преступности в Республике Бела-

русь женская преступность составляет за последние пять лет 14 -15% (данные таблицы

2).

2009 2010 2011 2012

Женщин 10 573 11 352 9 957 7898

убийство и покушение на убий-

ство

94 69 67 66

умышленное причинение тяж-

кого телесного повреждения

273 229 209 177

изнасилование и покушение на

изнасилование

0 1 0 0

кража 3 411 3 503 3 279 2709

грабеж 267 264 208 150

разбой 43 12 24 26

мошенничество 277 259 193 121

взяточничество 93 156 246 148

хулиганство 84 90 56 27

нарушение ПДД или эксплуата-

ции автодорожных транспорт-

ных средств

107 120 98 115

преступления, связанные с

наркотиками

319 331 227 250

Численность женщин, совер-

шивших тяжкие и особо тяжкие

преступления

1 066 1 037 911 610


163 | С т р а н и ц а

Таблица 2. Удельный вес преступлений, совершенных женщинами в Рес-

публике Беларусь на протяжении 5 лет

Год 2009 2010 2011 2012 2013

Выявлено лиц, совершивших

преступления

73310 74109 66315 52981 49801

Женщин 10 573 11 352 9 957 7898 7811

% преступлений,

совершаемых женщинами

14 % 15,3 % 15 % 14,9% 15,6%

По-прежнему велико число преступлений, совершенных женщинами в состоя-

нии алкогольного опьянения (данные таблицы 3), в том числе дорожно-транспортных.

Таблица 3. Количество женщин, совершивших преступления в состоянии

алкогольного опьянения (по оконченным расследованиям уголовных дел)

Несмотря на проводимые в стране меры общесоциальной и специальной профи-

лактики, преступность среди женщин остается на высоком уровне. Мы считаем, что

данная проблема должна быть не только в области компетенции правоохранительных

органов. Назрела необходимость разработки и реализации национальной программы,

направленной на общее улучшение всех сфер жизнедеятельности женщин и совершен-

ствование морального климата в обществе. Сфера трудовой деятельности – один из

факторов профилактики преступности. Важное значение имеет создание общественных

организаций, расширение возможностей кризисных центров для женщин, которые мо-

гут оказать реальное воздействие на поведение женщин, не соответствующее право-

вым предписаниям. Первостепенное значение должно уделяться профилактике таких

негативных социальных факторов, сопровождающих явление женской преступности,

как алкоголизм и наркомания. Немаловажно оказание юридической и психологической

помощи женщинам, оказавшимся в критической ситуации; повышенного внимания и

целенаправленной социальной поддержки требуют женщины, не имеющие постоянного

места жительства, средств к существованию, а также женщины, оказавшиеся в зоне

риска.


1. Криминология / Под. ред. Проф. В.Н. Бурлакова, проф., акад. В.П. Сальнико-

ва, проф., акад. С.В. Степашина. СПб.: Санкт-Петербургский Университет МВД Рос-

сии. 1999. - 608 с.

2. Антонян Ю.М. Преступность среди женщин.- М.: Росс.право,1992. -256 с.

3. 10-й Конгресс ООН по предупреждению преступности и обращению с право-

нарушителями. – Режим доступа: http://www.un.org/russian/topics/crime/docs10.htm. -

Дата доступа 30.09.2014.

4. Правонарушения в Республике Беларусь /Статистический сборник Нацио-

нальный статистический комитет Республики Беларусь. – Минск, 2013. -170 с.

год выявлено женщин, со-

вершивших преступле-

ния в состоянии алко-

гольного опьянения

выявлено лиц, совер-

шивших преступления в

состоянии алкогольного

опьянения

% женщин

2009 2 409 25861 9,3%

2010 2 293 24788 9,3

2011 2214 22955 9,6

2012 1699 17759 9,6

2013 1524 16030 9,5

http://www.un.org/russian/topics/crime/docs10.htm


164 | С т р а н и ц а

Научное издание

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНЦЕНЦИИ НАУКИ И ПРОИЗВОДСТВА

Сборник материалов

Международной научно – практической конференции

23-24 октября 2014 г.

В 4-х томах

ТОМ III

В авторской редакции

Подписано в печать ______. формат бумаги 60х84х16

Бумага офсет, усл. печ ______ Тираж 300 экз.

Издательство «Полиграф»

650000, г. Кемерово, ул. 50 лет октября, 11

Отпечатано в полном с готового оригинал-макета

предоставленного в типографию «Полиграф»

Современные тенденции развития науки и производства....

Documents