universum: ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ7universum.com/pdf/tech/6(63)/6(63).pdf ·...

UNIVERSUM:

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Научный журнал

Издается ежемесячно с декабря 2013 года

Является печатной версией сетевого журнала

Universum: технические науки

Выпуск: 6(63)

Июнь 2019

Москва

2019

УДК 62/64+66/69

ББК 3

U55

Главный редактор:

Ахметов Сайранбек Махсутович, д-р техн. наук;

Заместитель главного редактора:

Ахмеднабиев Расул Магомедович, канд. техн. наук;

Члены редакционной коллегии:

Демин Анатолий Владимирович, д-р техн. наук;

Елисеев Дмитрий Викторович, канд. техн. наук;

Звездина Марина Юрьевна, д-р. физ.-мат. наук;

Ким Алексей Юрьевич, д-р техн. наук;

Козьминых Владислав Олегович, д-р хим. наук;

Манасян Сергей Керопович, д-р техн. наук;

Мартышкин Алексей Иванович, канд.техн. наук;

Романова Алла Александровна, канд. техн. наук;

Серегин Андрей Алексеевич, канд. техн. наук;

Юденков Алексей Витальевич, д-р физ.-мат. наук.

U55 Universum: технические науки: научный журнал. – № 6(63). М.,

Изд. «МЦНО», 2019. – 116 с. – Электрон. версия печ. публ. –

http://7universum.com/ru/tech/archive/category/6-63

ISSN (печ.версии): 2500-1272

ISSN (эл.версии): 2311-5122

DOI: 10.32743/UniTech.2018.63.6

Учредитель и издатель: ООО «МЦНО»

ББК 3

© ООО «МЦНО», 2019 г.

Содержание

Авиационная и ракетно-космическая техника 6

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ТВЕРДОГО ТЕЛА С ОКРУЖАЮЩИМ ЕГО ПРОСТРАНСТВОМ В ПРОГРАММНОМ КОМПЛЕКСЕ LS-DYNA Ефременков Иван Валерьевич Полянсков Юрий Вячеславович

6

Информатика, вычислительная техника и управление 9

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ИНТЕРАКТИВНОЙ ОДЕЖДЫ ДЛЯ ВИЗУАЛИЗАЦИИ ИЗОБРАЖЕНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СВЕТОДИОДОВ Фирсова Марина Евгеньевна

9

Машиностроение и машиноведение 13

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕЛИЧИНЫ ИЗНОСА ШЛИЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ АГРЕГАТОВ СИЛОВЫХ ПЕРЕДАЧ Ишмуратов Хикмат Кахарович

13

МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ПРИВОДА ВЕРТИКАЛЬНО-ШПИНДЕЛЬНЫХ ХЛОПКОУБОРОЧНЫХ МАШИН Худайкулиев Ражаббай Рузметович Уринов Азиз Пардаевич

16

Радиотехника и связь 21

ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРОСТРАНЕНИЯ СФЕРИЧЕСКИХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН ВБЛИЗИ СЛОЯ ЛЬДА Эм Артем Александрович Корчака Анатолий Владимирович Лобова Татьяна Жановна Короченцев Владимир Иванович

21

Строительство и архитектура 26

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ КОНСТРУКТИВНОГО ИСПОЛНЕНИЯ ОПОР ЭСТАКАД Ефременко Антон Сергеевич Ивановская Екатерина Александровна

26

УПРАВЛЕНИЕ СИСТЕМОЙ ПЕРЕРАБОТКИ СТРОИТЕЛЬНЫХ ОТХОДОВ Розина Виктория Евгеньевна. Дагбаева Юлия Батуевна

32

К ВОПРОСУ О ПРОГНОЗИРОВАНИИ РАЗВИТИЯ КОРРОЗИОННЫХ ПРОЦЕССОВ В КОНСТРУКЦИЯХ СТАЛЬНЫХ СВАЙ, РАБОТАЮЩИХ В КОНТАКТЕ С ГРУНТОМ Казимиров Иван Александрович Долгих Александр Владимирович

35

ВЯЗКОУПРУГИЕ ПЛАСТИНОВЫЕ МЕХАНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ С ТОЧЕЧНЫМИ СВЯЗЯМИ И ИХ СОБСТВЕННЫЕ КОЛЕБАНИЯ Салиева Олима Камаловна Кулдашева Фируза Салимовна

41

СРАВНЕНИЕ И АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЙ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЗАЩИТНОГО СЛОЯ БЕТОНА Комаров Константин Андреевич Титкова Алина Ивановна

44

Транспорт 47

ХРАНЕНИЕ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ МАШИН И ЗЕРНОУБОРОЧНЫХ КОМБАЙНОВ КАК ФАКТОР УСПЕШНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ Игамбердиев Абдулазиз Абдураимович

47

Технология материалов и изделий текстильной и легкой промышленности 50

ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ЛИНИИ ПРЯДЕНИЯ КОЛЬЦЕПРЯДИЛЬНЫХ МАШИН Дадаханов Нурилла Каримович Болтабаев Бекзод Эгамбердиевич

50

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ОЧИСТИТЕЛЯ ХЛОПКА-СЫРЦА НА ИЗМЕНЕНИЯ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ КОЛКОВОГО БАРАБАНА Махмудов Аброрхон Ахмадхонович Бобоматов Абдугани Хусаинович

54

РАЗРАБОТКА СОСТАВА ЗАГУСТИТЕЛЯ НА ОСНОВЕ ХИТОЗАНА ДЛЯ ПЕЧАТАНИЯ СМЕСОВОЙ ТКАНИ ХЛОПОК-ШЕЛК Курбонова Феруза Нуруллаевна Савриева Нигина Кахрамоновна Хайдарова Хулкар Ахтамовна

57

Технология продовольственных продуктов 60

ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ И ПИЩЕВОЙ ЦЕННОСТИ ПОЛУФАБРИКАТОВ ОВОЩНЫХ СОУСОВ-ПАСТ Атаханов Шухратжон Нуритдинович Дадамирзаев Музаффар Хабибуллаевич Рахимов Умиджон Юнусжанович Нишонов Уткиржон Рахматуллаевич Хуррамова Хадича Мамадовна

60

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ЦЕННОСТИ В ПОЛУФАБРИКАТАХ ФРУКТОВЫХ СОУСОВ Атаханов Шухратжон Нуритдинович Нишонов Уткирали Рахматиллаевич Акрамбоев Расулжон Адашевич Абдураззакова Маъмура Неъматжановна Одилов Қосимжон Комилжон ўғли

64

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУФАБРИКАТОВ ОВОЩНЫХ И ФРУКТОВЫХ СОУСОВ-ПАСТ ДЛЯ ПРЕДПРИЯТИЙ ОБЩЕСТВЕННОГО ПИТАНИЯ Атаханов Шухратжон Нуритдинович Дадамирзаев Музаффар Хабибуллаевич Акрамбоев РасулжонАдашевич Нишанов Уткир Рахматиллаевич Тошбоева Самара Хакимбек қизи

67

ЛЕЧЕБНЫЕ СВОЙСТВА НЕТРАДИЦИОННОГО СЫРЬЯ, ЛИСТЬЕВ ВИНОГРАДА, И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРИ ПРИГОТОВЛЕНИЕ ПОПУЛЯРНЫХ БЛЮД Атакулова Дилфуза Турсуновна Додаев Кучкор Одилович

71

ПРИМЕНЕНИЕ САХАРНОГО СОРГО В ПРОИЗВОДСТВЕ ДЕТСКОГО ПИТАНИЯ Содикова Шоира Абдураззаковна

74

Химическая технология 77

СИНТЕЗ НОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ НА ОСНОВЕ АМИГДАЛИНА Аскаров Ибрагим Рахманович Абдугаппаров Фарход Султонахмадович Хожиматов Махсад Муйдинович

77

АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ВОДЫ ЦЕНТРАЛЬНОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ БУХАРСКОЙ ОБЛАСТИ Бахриддинова Насиба Мурадовна

81

ВЛИЯНИЕ ДОБАВОК НА НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫЕ СВОЙСТВА ДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА Вафаев Ойбек Шукурлаевич Таджиходжаев Зокирходжа Абдусатторович Джалилов Абдулахат Турапович

84

ТРИБОЛОГИЯ ЭПОКСИУРЕТАНОВОГО ПОЛИМЕРА Киёмов Шарифжон Нозимович Джалилов Абдулахат Турапович

87

ПОЛУЧЕНИЕ ТЕРМОСТАБИЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА ОСНОВЕ АММИАЧНОЙ СЕЛИТРЫ И БЕНТОНИТОВ УЗБЕКИСТАНА Махкамова Дилноза Неъматжон кизи Усмoнова Зулфия Тохиржоновна

91

БЕНТОНИТОВАЯ ГЛИНА, ЕЁ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И ПРИМЕНЕНИЕ В НАРОДНОМ ХОЗЯЙСТВЕ Махкамова Дилноза Неъматжжон қизи Содиқова Шоира Абдураззақовна Усмонова Зулфия Тохиржановна

95

СИНТЕЗ НА ОСНОВЕ БУТИН-3-ОЛА-2 Вапоев Хуснитдин Мирзоевич Мухиддинов Баходир Фахриддинович Нурмонов Сувонқул Эрхонович Оликулов Фахриёр Жонкулович Ахтамов Дилшод Тулқинович

99

ГЕТЕРОГЕННО-КАТАЛИТИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ БУТИН-3-ОЛ-2 И ГЕКСИН-3-ДИОЛ-2,5 Вапоев Хуснитдин Мирзоевич Мухиддинов Баходир Фахриддинович Жураев Илхом Икромович Хусенов Кахрамон Шайимович

103

Энергетика 108

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МОДУЛЬНОЙ СОЛНЕЧНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ В РАЗЛИЧНЫХ ПОГОДНЫХ УСЛОВИЯХ ПРИ ИЗМЕНЕНИИ УГЛА ПАДЕНИЯ СОЛНЕЧНЫХ ЛУЧЕЙ Завойкин Владислав Анатольевич Феофанов Сергей Александрович

108

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

__________________________

Библиографическое описание: Ефременков И.В., Полянсков Ю.В. Математическое моделирование динамического

взаимодействия твердого тела с окружающим его пространством в программном комплексе LS-Dyna // Universum:

Технические науки: электрон. научн. журн. 2019. № 6(63). URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/7517

АВИАЦИОННАЯ И РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ

ТВЕРДОГО ТЕЛА С ОКРУЖАЮЩИМ ЕГО ПРОСТРАНСТВОМ

В ПРОГРАММНОМ КОМПЛЕКСЕ LS-DYNA

Ефременков Иван Валерьевич

ст. преподаватель, кафедра математического моделирования технических систем,

факультет математики, информационных и авиационных технологий, Ульяновский государственный университет,

РФ, г. Ульяновск E-mail: [email protected]

Полянсков Юрий Вячеславович

д-р техн. наук, профессор, Ульяновский государственный университет,

РФ, г. Ульяновск

MATHEMATICAL MODELING OF THE DYNAMIC INTERACTION OF A SOLID WITH ITS

SURROUNDING SPACE IN THE LS-DYNA SOFTWARE PACKAGE

Ivan Efremenkov

Senior Lecturer, Department of Mathematical Modeling of Technical Systems,

Faculty of Mathematics, Information and Aviation Technologies, Ulyanovsk State University,

Russia, Ulyanovsk

Yury Polyanskov

Doctor of Technical Sciences, Professor, Ulyanovsk State University,

Russia, Ulyanovsk

АННОТАЦИЯ

В статье рассматривается моделирование технологического процесса взаимодействия вращающегося сверла

с деформируемой пластиной – одним из элементов авиационных конструкций, а также моделирование взаимо-

действия воздушного авиационного винта с газовой средой. Модели исследуются с помощью вычислительного

метода SPH [1,2], дающего высококачественные картины движения стружки в случае процессов сверления,

а также движения газа в случае вращения винта.

АННОТАЦИЯ

The article is devoted to the design of technological process of cooperation of running rotating drill is contacted with

the deformed plate - one of elements of aviation constructions, and also design of cooperation of aviation airscrew with a gas

environment. Models are investigated by means of calculable method of SPH [3, 4], giving high-quality pictures motion

of shaving in case of processes of boring, and also motion of gas in case of rotation of screw.

Ключевые слова: сверло, винт, моделирование, LS-Dyna, SPH, напряженно-деформированное состояние.

Keywords: drill, screw, design, LS - Dyna, SPH, tensely-deformed state.

________________________________________________________________________________________________

Быстрое развитие цифровых технологий, связан-

ных с процессами динамического взаимодействия

объектов друг с другом, вызывает необходимость в

разработке моделей этих процессов и их исследования.

Моделирование процесса сверления начинается

с создания модели сверла в программном продукте

NX Unigraphics, с дальнейшим его экспортирования

в LS-Dyna (Рис 1). В качестве материала заготовки

взята медь с характеристиками: Density=8.93 kg/mm3,

Elastic modulus=110 GPa, Poisson’s Ratio = 0.343,

Yield Strength = 33.3 Mpa.

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

7

При моделировании процесса сверления сверло

считалось абсолютно жестким объектом в силу ма-

лости деформаций сверла по сравнению с деформа-

циями пластины.

Рисунок 1. Экспортированное сверло и пластина,

построенная SPH методом

На сверле построена сетка из 8335 конечных

элементов, а заготовка моделируется методом SPH [1],

то есть представляется дискретными элементами,

называемыми частицами. Эти частицы характеризу-

ются расстоянием, на котором их свойства «сглажи-

ваются» функцией ядра. Это означает, что различные

физические величины любой частицы получаются

суммированием величин соответствующих характе-

ристик частиц, которые расположены в пределах

двух сглаженных длин. Основными отличиями от

МКЭ является, во-первых, то, что SPH гарантирует

сохранение массы вещества без дополнительных

вычислений, во-вторых, SPH, вычисляя давление на

данную частицу со стороны соседних частиц, также

обладающих массой, не решает систему линейных

уравнений. Это позволяет применить к объекту,

который подвергается сильной деформации, различ-

ные принципы аппроксимации частиц, что способ-

ствует увеличению способов моделирования разного

рода динамических систем.

При исследовании процесса сверления исполь-

зован принцип аппроксимации частиц [2]. Аппрок-

симация частиц описывается функцией, зависящей

от W – функции ядра. В качестве W часто использу-

ется функция Гаусса или кубический сплайн. Функция

ядра зависит от размерности пространства и от

длины сглаживания, которая изменяется во времени

и в пространстве.

Результаты расчета показывают движение частиц,

образующих стружку, после их отделения от пла-

стины (Рис 2). Эти результаты позволяют проводить

оптимизацию режимов сверления элементов авиа-

ционных конструкций, направленную на снижение

уровня повреждений поверхности формирующегося

отверстия стружкой.

Рисунок 2. Движение частиц пластины вдоль

сверла в процессе сверления на этапе завершения

прорезания отверстия

Метод SPH применим для моделирования и иссле-

дования поведения частиц газа при взаимодействии

вращающегося винта с окружающей его газовой

средой.

При построении модели взаимодействия винта с

газом лопасти винта считаются упругими, вследствие

этого математическая модель, характеризующая

напряженно-деформированное состояние вращения

винта, включает в себя тензорное уравнение движе-

ния [5]:

𝜌 (𝑑2�̅�𝑑𝑡2⁄ − �̅�) = 𝑑𝑖𝑣𝜎,

где �̅� – вектор перемещения, 𝜎 – тензор напряжений,

𝜌 – массовая плотность, �̅� – массовая сила, а также

кинематические уравнения, выражающие компоненты

тензора деформации через компоненты вектора пере-

мещения:

휀𝑖𝑗 =1

2(𝜕𝑢𝑖

𝜕𝑥𝑗⁄ +

𝜕𝑢𝑗

𝜕𝑥𝑖⁄ +

𝜕𝑢𝑘𝜕𝑥𝑖

⁄𝜕𝑢𝑘

𝜕𝑥𝑗⁄ ),

и закон Гука в тензорной форме:

𝜎 = 𝜆𝐼1(휀)̿�̿� + 2𝜇휀 ,̿

где 𝜆, 𝜇 – коэффициенты Ляме, 𝐼1(휀)̿ – первый инва-

риант тензора деформаций.

В начале моделирования в LS-Dyna экспортиру-

ется модель винта, созданная в программном про-

дукте ANSYS Workbench. На ее основе методом SPH

строится модель части области, занимаемой газом,

в котором происходит вращение лопастей винта

(Рис 3).

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

8

Рисунок 3. Конечно-элементная модель винта

и SPH – модель части газовой среды

После завершения расчета процесса взаимодей-

ствия лопастей винта с газовой средой полученные

качественные результаты представляются на экране

компьютера в наглядной форме с возможностью

вывода значений величин, характеризующих иссле-

дуемый процесс, в различных точках пространства

в разные моменты времени. Кроме этого, есть воз-

можность наблюдения за направлением движения

частиц и за их воздействием на поверхность лопастей

винта в любой момент времени движения лопастей

винта. Также имеется возможность наблюдать, как

частицы газовой среды воздействуют на лопасть

винта в процессе его движения. (Рис 4).

Рисунок 4. Движение SPH-частиц газа при его

взаимодействии с вращающимся винтом

Применение SPH метода позволяет, как и в случае

процесса сверления, проводить высококачественный

анализ движения газа в окрестности вращающихся

лопастей воздушного винта и, в частности, определять

динамическое давление газа на поверхность лопа-

стей винта.

По сравнению с КЭ методом, который не пока-

зывает взаимодействие элементарных частиц ис-

следуемой области с различными поверхностями,

SPH метод моделирует и производит расчет каждой

частицы динамической области, что позволяет полу-

чать детальную информацию о состоянии поверхно-

сти объекта.

Список литературы:

1. Hallquist J.O. LS-Dyna Theory Manual. – March 2008. – p. 680.

2. Vila J.P., SPH Renormalized Hybrid Methods for Conversion Laws: Applications to Free Surface Flows, Lectures

notes in Computational Science and Engineering 43 (2005). – p. 207-229.

3. LS-Dyna Keyword user’s manual. Volume I. Version 971 // Livermore Software Technology Corporation (LSTC). -

May 2007. – p. 2206.

4. LS-Dyna Keyword user’s manual. Volume II Material Models. Version 971 R6.0.0 // Livermore Software Technology

Corporation (LSTC). - February 2012. – p. 1064.

5. Belytschko T., Xiao S. Stability Analysis of particle Methods with Corrected Derivatives Computes & mathematics with

Applications 43 (2002). – p. 329-350.

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

__________________________

Библиографическое описание: Фирсова М.Е. Исследование и разработка интерактивной одежды для визуализации

изображений с использованием светодиодов // Universum: Технические науки : электрон. научн. журн. 2019. № 6(63).

URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/7538

ИНФОРМАТИКА, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА И УПРАВЛЕНИЕ

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ИНТЕРАКТИВНОЙ ОДЕЖДЫ

ДЛЯ ВИЗУАЛИЗАЦИИ ИЗОБРАЖЕНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СВЕТОДИОДОВ

Фирсова Марина Евгеньевна

бакалавр по направлению подготовки 09.03.01 Информатика и вычислительная техника,

Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики», РФ, г. Москва

E-mail: [email protected]

RESEARCH AND DEVELOPMENT OF INTERACTIVE CLOTHES

FOR VISUALIZING IMAGES USING LEDS

Marina Firsova

Bachelor of Information Science and Computation Technology, National Research University Higher School of Economics,

Russia, Moscow

АННОТАЦИЯ В данной работе представлен обзор и анализ существующих инженерных концепций и технологий для

создания интерактивного дизайна одежды; рассмотрены методы, позволяющие применить умные технологии

к созданию интерактивного дизайна, а также аппаратные и программные средства, позволяющие их воплотить.

Итогом работы является прототип интерактивной смарт-одежды с экраном из матрицы управляемых светодиодов,

на который выводятся изображения.

ABSTRACT

This paper provides an overview and analysis of existing engineering concepts and technologies for creating interac-

tive fashion design; methods that allow to apply smart technologies to create interactive design, as well as hardware and

software that allow those methods to be implemented. As the result a prototype of interactive smart clothes with a matrix

screen based on controlled LEDs was made.

Ключевые слова: интерактивная одежда, умная одежда, светодиоды, WS2812B.

Keywords: interactive clothing, smart clothing, LEDs, WS2812B.

________________________________________________________________________________________________

Введение

Сегодня, производство умной одежды приобре-

тает промышленные обороты. Инженерные подходы

к дизайну одежды используются в медицине,

спорте, и создании спецодежды. Однако, данное

исследование будет в большей части рассматривать

применение высоких технологий в индустрии моды,

поскольку преследуемой целью является воплоще-

ние интерактивного дизайна одежды. Актуальность

данного исследования заключается в растущем спросе

на умную одежду, которая служит социальному ас-

пекту [1], помогая владельцу одежды проявить свою

индивидуальность и вызвать эмоциональный отклик

у окружающих.

Вэйчжэнь Ван, Нагаи Юкари, Юань Фан [1]

рассматривают внедрение интерактивной одежды

в индустрии моды. В статье приводятся данные о

рыночном спросе на интеллектуальные технологии в

будущем среди молодежи, поскольку интерактивный

дизайн одежды рождает эмоциональный отклик в

окружающих и громко заявляет об индивидуальности

владельца одежды.

Разновидности дисплеев

Оптическое волокно Существует несколько способов визуализации

изображений на умной одежде [2 - 3]. Например,

умный текстиль может быть выходным интерфей-

сом, встроенным в одежду, поскольку он способен

показывать различные анимированные изображения

на одежде [4].

Оптическое волокно представляет собой волновод

для передачи света между двумя концами волокна и,

как правило, состоит из прозрачного сердечника,

покрытого материалом, который имеет более низкий

показатель преломления. Свет удерживается в сер-

дечнике за счет полного внутреннего отражения

и может передаваться на большие расстояния без

потерь. Оптическое волокно также устойчиво к

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

10

электромагнитным полям. Благодаря малым размерам

(0,125 - 2,0 мм) и относительно хорошей гибкости, оп-

тическое волокно может приобретать различные

формы и быть переплетено подобно нитям. Эти ка-

чества оптического волокна позволили создать эле-

менты одежды из умного текстиля. Оптическое во-

локно может светиться не только на концах, но и в

определенных выбранных местах по всей длине.

Для этого оболочка волокна должна быть обрабо-

тана, чтобы пропускать свет на всем протяжении

волокна. Такую обработку волокна можно провести

различными способами: механическим (зубчатый

валик, абразивная и пескоструйная обработка), хи-

мическим (растворитель), термическим (лазер) [5].

Некоторые лаборатории разработали концеп-

цию очень гибкого оптоволокна, основанного на си-

ликоне. Этот метод позволяет производить в лабора-

тории более короткие волокна с большими диамет-

рами. Однако, подобные оптические волокна обычно

содержат большое количество воздушных пузырьков

и не имеют подходящей оптической прозрачности.

В настоящее время этот вид оптоволокна в основном

используется в сфере умной одежды [6].

Компания Luminex разработала и продемонстри-

ровала различные предметы одежды и интерьера

из оптоволоконной ткани, такие как подушки, ру-

башки, сумки и т. д. (рис. 1). Их продукты обладают

красивейшим эффектом «звездного неба».

Рисунок 1. Скатерть фирмы Luminex

OLED Кроме умного текстиля, органические светоиз-

лучающие дисплеи или OLED, также могут приме-

няться в качестве интерфейса для вывода интерак-

тивных изображений. OLED-дисплеи имеют ряд

преимуществ, таких как высокая яркость, большое

разнообразие цветов, низкая температура в течение

работы и малое энергопотребление; более того, отсут-

ствует необходимость в панели подсветки, в отличие

от ЖК-дисплеев.

OLED — это твердотельные устройства, состо-

ящие из тонких пленок органических молекул

(малая молекула OLED, полимерный OLED, P-OLED),

которые излучают свет при прохождении через них

электрического тока. Полимерные OLED были изоб-

ретены в 1989 году [7]. Обычно P-OLED содержат сле-

дующие составляющие: подложка (основание OLED),

катод (инжектор электронов), слой органического

проводящего полимера (для транспортировки «дырок»

от анода), излучающий слой (состоящий из органи-

ческих пластиковых молекул) и прозрачный анод

(для добавления электронных «дырок»).

Но несмотря на то, что органические светодиоды

потенциально являются приоритетной технологией

для создания гибких дисплеев, все же существуют

некоторые проблемы при их использовании. Сроки

службы излучающих полимерных слоев для различ-

ных цветов сильно разнятся. Зеленые пленки OLED

имеют срок службы до 200 000 ч и световую отдачу

50 кд/А, красные – 350 000 ч и 31 кд/А, синие пленки -

26 000 ч и 8 кд / А [8]. Одним из факторов короткого

время службы органического светодиода является

контакт с водой. Однако, для решения данной проб-

лемы прибегают к тонкопленочной инкапсуляции

для защиты излучающего слоя.

Электролюминесцентный текстиль

Как и в случае OLED-дисплеев, электролюми-

несцентный текстиль, также состоит из проводящей

подложки, электролюминесцентного соединения

и проводящего прозрачного электрода. Наиболее ча-

сто используемое электролюминесцентное соедине-

ние основано на сульфиде цинка (ZnS), который ле-

гирован металлом для получения различных цветов.

Электролюминесцентная пудра, смешанная со свя-

зующим веществом, может применяться при печати

на текстиле или шелкографии. Основная проблема

заключается в гибком прозрачном электроде.

Стоит отметить, что электролюминесцентное-

соединение более устойчиво к кислороду и воде, чем

OLED-соединение, поскольку полная инкапсуляция

не является необходимой.

Светодиодный дисплей

Светодиоды (LED, light emitting diodes) имеют

низкую стоимость, малые размеры и доступны в раз-

личных цветах. Это позволяет использовать данные

электронные компоненты для создания гибких дис-

плеев на текстильной основе с возможностью отоб-

ражения анимированной графики или изображений.

Для создания LED-экрана, который может быть по-

мещен на одежду, каждый светодиод крепится на

гибкую подложку, которая может быть, например,

текстильная, и подключается к электронному устрой-

ству, способному индексировать каждый светодиод

и регулировать его яркость и выводимое на него

изображение.

Китайская компания Huasun Technology занима-

ется изготовлением больших LED-занавесов. Мини-

мальный размер подобного занавеса равен 1 квадрат-

ному метру. Главное преимущество подобных дис-

плеев заключается в том, что они являются склад-

ными и легкими. LED-занавес компании Huasun Tech-

nology может соответствовать любым форме и раз-

меру, его широко используют для выполнения раз-

личных 2D и 3D форм, таких как круг, треугольник,

цилиндр, конус и так далее, и он имеет частоту об-

новления изображения 10 кГц. Материал, из кото-

рого изготавливаются занавесы – DFR (dry film resist,

сухой пленочный резист), что обеспечивает огнеупор-

ность, водонепроницаемость и защиту от царапин

(рис. 2).

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

11

Рисунок 2. LED-занавес компании

Huasun Technology

E-Ink Впечатляющим прототипом умной обуви явля-

ются новые кроссовки ShiftWear (рис. 3). Данный про-

тотип также имеет возможность менять внешний вид

на ходу. Кроссовки ShiftWear обладают цветными

гибкими E-Ink дисплеями, способными постоянно

транслировать заданное изображение [9]. Идея встро-

енных гибких экранов в обувь не является новой,

однако, в прототипе обуви ShiftWear E-Ink экраны

способны не только отображать градации серого, но

также способны визуализировать цветные изобра-

жения и анимации. К сожалению, прототип не об-

ладает подсветкой экранов, поэтому транслируемое

изображение не будет видно в темноте.

Разработчики ShiftWear обещают сделать крос-

совки полностью водонепроницаемыми, что озна-

чает, что обувь будет безопасно надевать в дождь,

и, также, обувь можно будет стирать в стиральной

машине. Подошва кроссовок будет укреплена кевла-

ровым волокном. Внутри кроссовок ShiftWear будет

размещена устойчивая к изгибам электроника, кото-

рая способна заряжаться от ходьбы.

Рисунок 3. Прототип кроссовок ShiftWear

На странице проекта пока содержится недоста-

точно информации о технических характеристиках

ShiftWear, но сообщается, что время работы акку-

муляторов на одном заряде будет внушительной,

поскольку электронные чернила потребляют малое

количество энергии.

Выбор аппаратной базы

Износоустойчивость умной одежды, содержа-

щей светодиодный дисплей, рассматривается Мэтью

Луи Мауриелло, Майклом Губбелсом, Джоном

Э. Фрелихом [10]. Исследование включает данные

об износостойкости светодиодной матрицы, так как

тесты проводились во время фитнес-тренировки,

которая включала бег на длинные дистанции. Гиб-

кие светодиодные дисплеи показали впечатляющую

способность транслировать четкие и яркие изобра-

жения на открытом воздухе, а также отличную ста-

бильную работу. Более того, светодиодная матрица

обеспечивает выбор размещения дисплея на одежде

благодаря своим легкому весу и пластичности. Потен-

циал использования дисплеев для интерактивного

дизайна был продемонстрирован с помощью парал-

лельного прототипирования. Таким образом, на ос-

новании данного исследования был сделан выбор

в сторону экрана матрицы светодиодов.

WS2812B

Управляемый светодиод состоит из одного или

нескольких светодиодных элементов, каждый из кото-

рых подключен к интегрированному чипу управления,

таким образом, элементы образуют светодиодный

пиксель. Светодиоды могут быть объединены в це-

почку [11], например, в такую как светодиодная

лента или матрица (расположение цепочки зигзагом).

Однако, адресация к каждому из светодиодных пик-

селей может быть независимой, подобной обращению

к элементу одномерного или двумерного массива.

Уже готовую светодиодную ленту или матрицу можно

адаптировать под требуемый для проекта размер,

требуется всего лишь припаять дополнительные

светодиоды, или же отрезать ненужные. В любом

случае, для этого важно соблюдать правильность под-

ключения программируемых светодиодов WS2812B,

которые содержат четыре пина: 1- питание, 2-выход,

3- вход, 4- земля [12] (рис. 4).

Рисунок 4. Растиновка программируемого

светодиода WS2812B

Каждый программируемый светодиод состоит

из трех независимых диодов (красный, зеленый,

синий) внутри круглого рассеивателя и управляется

24-битным (по 8 бит на светодиод) программируемым

драйвером. Таким образом, каждый пиксель может

независимо отображать ~16 (то есть 256 x 256 x 256)

миллионов. Чипсет, который управляет каждым пик-

селем, использует импульс частотой 2,5 кГц широтно-

импульсной модуляции (ШИМ) для изменения

яркости, то есть яркость зависит от скорости мигания

светодиода, в идеале, скорость, должна превышать

скорость, восприятия человеческого глаза.

Arduino MKR1000

Микроконтроллер Arduino MKR1000 является

недорогим и компактным решением, обладающим

WiFi-функционалом. Основой данной платы является

однокристальная система (SoC) Atmel ATSAMW25,

входящая в семейство устройств, созданных для

воплощения проектов в области IoT. В ATSAMW25

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

12

систему также встроена антенна, выполненная в

форме печатной платы, которая способна поддержи-

вать один канал данных. Плата Arduino MKR1000 имеет пониженное

энергопотребление, а расположение пинов соответ-ствует распиновке платы Arduino Uno, что может являться крайне полезным при использовании MKR1000 с более старыми проектами. По сравнению с предыдущими платами Arduino, MKR1000 имеет меньшую частоту, а именно 48 МГц, и небольшое количество (256 КБ) flash-памяти. Но данные недос-татки технических характеристик имеют и положи-тельную сторону – заряд батареи будет тратиться намного дольше, а значит, устройство проработает на одном заряде долгое время.

Аппаратная часть На рисунке 5 показан эскиз будущего устрой-

ства для визуализации изображений, выполненный с помощью программы Fritzing. Блок из 4х батарей класса ААА обеспечивает достаточное питание мик-роконтроллера в размере 5В. Далее показан сам мик-роконтроллер Arduino MKR1000 и подключенный к нему дисплей, состоящий из двух гибких LED-матриц на основе программируемых RGB-диодов WS2812B.

Рисунок 5. Эскиз аппаратной части комплекса

Для создания программы визуализации интерак-

тивных изображений и ее загрузки на микроконтрол-

лер Arduino MRK1000 была выбрана среда разработки

Arduino IDE, поставляемая официальным сайтом

Arduino.

Чтобы вывести изображение на матрицу, нужно

найти способ перевести его в массив цветов для каж-

дого пикселя. Для этого была использована программа

lcd-image-converter, которая является отличным

инструментом для создания растровых изображений

(bitmaps). Для преобразования изображения в массив,

был выбран тип изображения «Цветное», а направле-

ние сканирования – прямое, сверху вниз. Глубина

цвета была выбрана 24-бита.

Результат работы запрограммированного аппарат-

ного комплекса по выводу изображений представлен

на рисунке 6.

Рисунок 6. Запрограммированный аппаратного

комплекса по выводу изображений


1. Weizhen W., Yukari Y., Yuan F. Human-centered design blending smart technology with emotional responses: case

study on interactive clothing for couples, International conference on engineering design, 2017.

2. Aleksandrova M., Specifics and Challenges to Flexible Organic Light-Emitting Devices, Hindawi Publishing

Corporation Advances in Materials Science and Engineering, 2016, 8 pages.

3. Kim J., Kim Y., Oh J., Kim K. Interactive Smart Fashion Using User-Oriented Visible Light Communication:

The Case of Modular Strapped Cuffs and Zipper Slider Types, Hindawi Wireless Communications and Mobile

Computing, 2017, 13 pages.

4. Berglin L. Smart Textiles and Wearable Technology – A study of smart textiles in fashion and clothing, The Swedish

School of Textiles University of Borås, 2013.

5. Lee M., Park E., Kim M. Integration of plastic optical fiber into textile structures, Smart Clothing Technology And

Applications, CRC Press, Boca Raton, 2012.

6. Rothmaier M., Luong M., Clemens F. Textile pressure sensor made of flexible plastic optical fibers, Sensors 8 (7),

2008, 4318-4329.

7. Koncar V. Optics Photonics News, 2005.

8. Bidd I. Polymer OLED Technology – A Peek at the Development for Display and Lighting Applications, 2010.

9. Letícia J., Pedri V. Design and Internet of Things for the footware industry: future perspectives, Coloqio de moda,

2018.

10. Mauriello1 M., Gubbels M., Froehlich J. Social Fabric Fitness: The Design and Evaluation of Wearable E-Textile

Displays to Support Group Running, Department of Computer Science1, College Of Information Studies, University

of Maryland, College Park, 2016.

11. Grzelakowski C. Recent improvement in connecting electronic components to flexible textile structures, Proceedings,

11th World Textile Conference AUTEX 2011 (Mulhouse, France), 2011, 798-806.

12. http://www.adafruit.com/datasheets/WS2812B.pdf (Дата обращения 15.03.2019).

13. Nygaard R., Frumkes T. LEDs: Convenient, inexpensive sources for visual experimentation. Vision Research, 1982.

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

__________________________

Библиографическое описание: Ишмуратов Х.К. Определение величины износа шлицевых соединений агрегатов

силовых передач // Universum: Технические науки : электрон. научн. журн. 2019. № 6(63). URL:

http://7universum.com/ru/tech/archive/item/7478

МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕЛИЧИНЫ ИЗНОСА ШЛИЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ

АГРЕГАТОВ СИЛОВЫХ ПЕРЕДАЧ

Ишмуратов Хикмат Кахарович

стар. преп., Ташкентский государственный технический университет Узбекистан, г. Ташкент


DETERMINATION OF THE AMOUNT OF WEAR OF SUSPENDED CONNECTIONS

OF POWER TRANSMISSION UNITS

Khikmat Ishmuratov

senior teacher, Tashkent state technical university Uzbekistan, Tashkent

АННОТАЦИЯ

В статье представлен краткий обзор разрушения контактирующих деталей в результате возникновения и

развития фреттинг-коррозии. А также приведены оптимальные варианты предотвращения фреттинг-коррозии.

ANNOTATION The article presents a brief overview of the destruction of the contact parts as a result of the occurrence and develop-

ment of fretting corrosion. And also shows the best options to prevent fretting corrosion.

Ключевые слова: Износ, фреттинг-коррозия, трения, окисления, адсорбции, частиц, изоляция, ультрадис-

персия.

________________________________________________________________________________________________

В народном хозяйстве республики Узбекистан

используются различные машины и механизмы, по-давляющее большинство которых, составляет высо-копроизводительной техника, эксплуатируемая в сельском и водном хозяйстве. Из-за того, что они ра-ботают в тяжелых условиях, в большинстве случаев это бездорожье и запыленные условия, происходит интенсивное загрязнение смазочных материалов си-ловых передач. По этой причине происходит изна-шивание деталей агрегатов с высокой скоростью, причем количество отказов, происходящих в агрега-тах силовых передач, составляет 43,3% от общего количества отказов, затраты средств на устранения отказов составляют 54,3% от общих затрат на ре-монт машин. Поэтому требуется периодическая оценка технического состояния и экспресс-диагно-стирование износа деталей агрегатов вышеуказан-ных машин и механизмов в процессе их эксплуата-ции, позволяющие прогнозировать возникновение неисправности агрегатов, из-за износа их деталей. В большинстве случаев валы агрегатов устанавлива-ются в ступицу с помощью шлиц. Они имеют отно-сительное перемещение, равное зазору между зубьями шлиц вала и ступицы. Поэтому детали вы-ходят из строя в результате износа и смятия шлице-вых соединений и их бокового соударения. Здесь ве-личина износа, соответствующая 10 мм длины шлица, составляет 0,05-0,08% от общего количества

продуктов износа, выпадающих от зубчатых колес. Внутреннее кольцо подшипника устанавливается на вал без относительного перемещения, поэтому от этого соединения в масло агрегата не выпадают про-дукты износа.

В статье нашли свое отражение закономерности

изменения концентрации продуктов износа, выпада-

ющих в масло агрегата, основанные на результатах

теоретических и экспериментальных исследований

шлицевых соединений дополнительной конечной

передачи трактора Ташкентского тракторного за-

вода Республики Узбекистан ТТЗ-100К.11 в эксплу-

атационных условиях, в зависимости от скорости

накопления продуктов износа.

В результате возникновения и развития фрет-

тинг-коррозии ресурс работы многих узлов ограни-

чивается износом или разрушением контактирую-

щих деталей, происходящие при колебательном

движении контактирующих поверхностей. Точно

такое же движение происходит в шлицевых соеди-

нениях дополнительной конечной передачи трак-

тора Ташкентского тракторного завода ТТЗ -

100К.11 Республики Узбекистан.

В несколько раз может понизиться усталостная

прочность под влиянием фреттинг-коррозии. Обоб-

щенный подход в условиях трения позволяет выделить

три основные стадии развития фреттинг-коррозии.

mailto:[email protected]

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

14

На первом этапе фреттинг-коррозии наблюдаются

упрочнение поверхностей контакта и циклическая

текучесть поверхностных слоев; большая часть вы-

ступов фактического контакта взаимодействует

один с другим пластически. Этому способствует

схватывание ювенильного металла в соприкасаю-

щихся неровностях после разрушения естественных

оксидных пленок. Разрушившиеся вследствие уста-

лости выступы и срезавшиеся узлы схватывания со-

здают первичные продукты разрушения, из которых

часть окисляется. Однако металлические частицы

износа на этой стадии составляют большую часть

продуктов. Реакции окисления ускоряет переход по-

верхностных слоев в ультрадисперсное состояние.

Продолжают накапливаться усталостные по-

вреждения на втором этапе фреттинг-коррозии в

подповерхностных слоях. В зоне трения одновре-

менно формируется коррозионно-активная среда

вследствие адсорбции на окислах кислорода и влаги.

На этой стадии скорость износа невелика и она свя-

зана в основном с разрушением образующихся на

поверхностях трения оксидных пленок, причем ко-

личество продуктов износа в зоне трения оксидных

пленок достигает равновесного значения вследствие

того, что выход частиц из зоны контакта уравнове-

шивается их возникновением.

В таких условиях действует особый (механохи-

мический) механизм интенсификации окисления

металлических поверхностей, связанный с тем, что

при знакопеременных контактных взаимодействиях

в тончайших поверхностных слоях возникает реак-

ционноспособная мелкодисперсная структура. За-

щитную роль может играть уменьшение скорости

при образовании смешанной структуры (из металла

и окислов). Можно назвать инкубационным второй

период фреттинг-коррозии. Сформировавшийся

контакт предварительно упрочненных слоев в опти-

мальных условиях испытывают более умеренные

циклические нагрузки и в них накапливается уста-

лостная повреждаемость, усугубляемая коррозион-

ными процессами.

С окончательным разрушением зон повреждае-

мости связан третий этап фреттинг-коррозии, пред-

варительно разрыхленный усталостными и коррози-

онными процессами. Эти этапы называют этапами

коррозионно-усталостного разрушения с учетом

возможности протекания электрохимических про-

цессов. Во столько раз упроченными становятся в

этот период поверхностные слои металла, длитель-

ное время подвергавшиеся циклическим деформа-

циям, что теряют устойчивость и начинается их про-

грессирующее отделение, которое проявляется в ро-

сте скорости износа. Разрушение контактирующих

поверхностей вследствие фреттинг-коррозии увели-

чивается с ростом продолжительности испытаний

(рис. 1.).

С ростом числа циклов закономерность разви-

тия фреттинг-коррозии может изменяться в зависи-

мости от свойства материала, амплитуды скольже-

ния и удельной нагрузки. Велика скорость износа

стали особенно в период приработки, затем она

уменьшается. Ниже на приведенном рисунке пока-

зана зависимость величины износа шлиц от количе-

ства циклов нагружения.

Рисунок 1. Влияние количества циклов

нагружения на величины износа шлиц ведомого

вала трактора ТТЗ-100К.11

Несмотря на то, что смазка обычно не обеспечи-

вает полного предотвращения фреттинг-коррозии,

наличие любой смазки все же лучше, чем ее отсут-

ствие. Жидкие смазки на масляной или жировой ос-

нове оказывают наибольший эффект при полном по-

гружении в них трущихся поверхностей, когда обес-

печиваются подача смазки в зону трения и изоляция

поверхностей от кислорода воздуха.

Заключение: По мнению специалистов УзМИС

(Машино испытательной станции) Республики Уз-

бекистан, что экспериментальные исследования по-

казывает масса продуктов изнашивания накаплива-

ющих в масле дополнительной конечной передачи

за один срок замены составила по спектральному

анализу составляет 52,2 грамм по эпюре износа де-

талей 51,641 грамм. Масса продуктов изнашивания

за тот же период составила: зубчатых колес по из-

носу зубьев шестерен 30,7 грамм; шлицевых соеди-

нений 9,2 грамм; подшипников качения 11,741

грамм. При этом среднеарифметический ресурс:

зубчатых колес по износу зубьев 10087 час; шлице-

вых соединений 8334 час; подшипников качения

7041 час.

Также раскрыт механизм изнашивания шлице-

вого соединения. Установлено, что продукты изна-

шивания от шлицевого соединения в масле агрегата

выпадают в результате фреттинг-коррозии тру-

щихся поверхностей. Количество продуктов изна-

шивания растет по линейной закономерности при

увеличении циклов нагружения шлицевого соедине-

ния.

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

15


1. Аввакумов М.В., Коновалов А.Б. Расчет цилиндрических зубчатых передач: Методические указания /

СПб ГТУРП. - СПб., 2012.– 45 с.

2. Икрамов У.А., Иргашев А. Расчет коэффициента трения между абразивной частицей и сопряженными по-

верхностями: Тезис доклада Международной научно-практической конференции "Проблемные вопросы ме-

ханики и машиностроения".- Ташкент, 2019. – 576 с.

3. Крагельский И.В. и др. Основы расчетов на трение, износ. - М.: Машиностроение, 1977. – 526 с.

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

__________________________

Библиографическое описание: Худайкулиев Р.Р., Уринов А.П. Моделирование термодинамических параметров

гидравлического привода вертикально-шпиндельных хлопкоуборочных машин // Universum: Технические

науки : электрон. научн. журн. 2019. № 6(63). URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/7505

МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО

ПРИВОДА ВЕРТИКАЛЬНО-ШПИНДЕЛЬНЫХ ХЛОПКОУБОРОЧНЫХ МАШИН

Худайкулиев Ражаббай Рузметович

канд. техн. наук, Институт механики и сейсмостойкости сооружений АН РУз Узбекистан, г. Ташкент


Уринов Азиз Пардаевич

мл. науч. сотрудник, Институт механики и сейсмостойкости сооружений АН РУз Узбекистан, г. Ташкент

MODELING OF THERMODYNAMIC PARAMETERS OF THE FLUID DRIVE

OF VERTICALLY COTTON PICKERS

Rajabbay Hudaykuliyev

Candidate of Technical Sciences, Institute of Mechanics and Seismic Stability of Structures, Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan,

Uzbekistan, Tashkent

Aziz Urinov

Junior Research Scientist, Institute of Mechanics and Seismic Stability of Structures, Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan,


АННОТАЦИЯ Температура является одним из основных понятий термодинамики теплового процесса, протекающего в

гидросистеме. Исходя, из этого в статье рассматриваются вопросы, связанные с особенностью теплового режима

на гидроприводе вертикально-шпиндельных хлопкоуборочных машин.

ABSTRACT

Temperature is one of the basic concepts of thermodynamics of the thermal process occurring in the hydraulic system.

Based on this, the article deals with the issues related to the feature of the thermal regime on the hydraulic drive of vertical-

spindle cotton harvesters.

Ключевые слова: термодинамический процесс, гидропривод, температура, тепловой процесс, теплопогло-

щение, теплообмен, теплоёмкость, жидкость, вязкость.

Keywords: thermodynamic process, hydraulic drive, temperature, thermal process, heat absorption, heat exchange,

heat capacity, liquid, viscosity.

________________________________________________________________________________________________

При теоретическом исследовании гидравличе-

ского привода, работающего при различных темпе-

ратурах окружающей среды, большое значение при-

обретает исследование происходящих в нем термо-

динамических процессов [1].

Анализ состояния гидроприводов и их элемен-

тов при их эксплуатации в условиях Центрально ази-

атского региона показывает, что сельскохозяйствен-

ные машины, в том числе вертикально-шпиндель-

ные хлопкоуборочные машины, при высоких темпе-

ратурах и запыленности воздуха имеют очень низ-

кий ресурс, надежность и ухудшенные эксплуатаци-

онные характеристики [2]. Установлено, что в усло-

виях высоких температур и запыленности воздуха

срок службы гидроприводов хлопкоуборочных ма-

шин сокращается до 2 раз, при этом энергетические

показатели так же ухудшаются.

Вся энергия, затраченная на преодоление раз-

личного рода сопротивлений в гидроприводе, В ко-

нечном итоге, превращается в теплоту, поглощае-

мую рабочей жидкостью, что вызывает его нагрев.

Это может привести к нежелательному уменьшению

вязкости или наоборот [3], этой теплоты может ока-

заться недостаточно для того, чтобы компенсиро-

вать охлаждение гидропривода хлопкоуборочных

машин.

Считается, что в систему поступает в единицу

времени количество теплоты, эквивалентное разно-

сти полной (приводной) мощности насоса и полез-

ной мощности [4] (эффективной мощности на штоке

силового цилиндра).

В проведенных нами ранее исследованиях [5]

рассмотрены переходные процессы в гидроприводе

при различных законах изменения температуры

mailto:[email protected]

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

17

жидкости (в диапазоне 20°…100°С) по длине ка-

нала, а также, при варьировании скорости движения

золотника гидрораспределителя.

Установлено, что закон изменения температуры

жидкости не оказывает заметного влияния на харак-

тер нестационарных процессов в гидравлических ка-

налах [3], и их с малой погрешностью можно описы-

вать при фиксированной средней по длине канала

температуре жидкости.

На основе проведенных нами эксперименталь-

ных исследований [6] установлено, что температура

на внешней поверхности стенки гидропривода опре-

деляется в основном температурой рабочей жидко-

сти и практически не зависит от температуры окру-

жающей среды, так при постоянной температуре,

равной +5°С, и плавном изменении температуры ра-

бочей жидкости от +20° до 160°С температура на

внешней поверхности силового цилиндра была на 5-

8°С ниже температуры рабочей жидкости, а темпе-

ратура на внешней поверхности корпуса распреде-

лительного устройства была на 2-5°С ниже темпера-

туры рабочей жидкости.

Таким образом, тепловой режим гидропривода в

основном определяется температурой рабочей жид-

кости.

Поскольку температура является одним из са-

мых глубоких понятий термодинамики тепловой

процесс, протекающий в гидросистеме, может быть

описан уравнением:

B oc pm di dq dq dq (1)

где: m – масса системы, di – изменение энтальпии

системы, i – удельная энтальпия, dqB – внутреннее

тепловыделение в системе, dqoc – тепло, переноси-

мое в процессе теплообмена системы с окружающей

средой, dqр – теплопоглощение в масляном радиа-

торе.

Распишем каждый член уравнения (1), полагая

cp = const и pdi c dt

( )

ж ж ж a a a

B r

oc oc ж

p p

m di m c dT m c dT

dq Q dt

dq k F T T dt

dq Q dt

(2)

где: mж, ma – масса жидкости и агрегатов гидроси-

стемы; сж, сa – удельная теплоемкость жидкости и

агрегатов; dTж, dТa – текущие значения прироста

температуры жидкости и агрегатов; Тж, Тос – теку-

щие значения температуры жидкости и окружаю-

щей среды; F – площадь поверхности внешней теп-

лоотдачи системы; k – средний расчетный коэффи-

циент теплопередачи в окружающую среду; QB – те-

кущее значение мощности тепловыделений в си-

стеме; Qp – текущее значение мощности теплопогло-

щений в масляном радиаторе.

С учетом (2) уравнение (1) можно записать в

следующем виде:

( )B oc p

dTm c Q k F T T Q

dt (3)

где m, с – масса и удельная теплоёмкость гидроси-

стемы.

Предположим, что рассматриваемая гидроси-

стема состоит из "n" участков, предположительно

имеющих различные текущие средние температуры

T1, Т2...Тn (рис.1).

Рисунок 1. Схема внутреннего теплообмена в гидросистеме

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

18

Будем считать, что внутри участка средняя сте-

пень нагретости в любом поперечном сечении по-

тока практически не отличается от среднемассовой

температуры участков и теплообмен между участ-

ками осуществляется лишь за счет вынужденной

конвекции жидкости.

С учетом этих предположений уравнение (3)

примет вид:

( )

( )

i i Bi i i oc i

ji j ij i pi

j

dTm c Q k F T T

dt

T T Q

(4)

где: ji ,

ij – средние за цикл удельные (отнесенные

к градусу температуры) тепловые потоки, переноси-

мые жидкостью при вынужденной конвекции соот-

ветственно из i – го участка в j – й и обратно.

Величину ji можно определить как

ij жi ж жQ c

(5)

где ж – плотность рабочей жидкости; Qжi – средний

расход жидкости в i – ом участке.

Таким образом, уравнение (4) позволяет полу-

чить достоверную картину тепловых процессов в

гидросистемах хлопкоуборочных машин.

Рассмотрим проточную гидравлическую си-

стему, схема которой приведена на рисунке 2.

Рисунок 2. Расчетная схема теплового баланса проточной системы

Проточную гидравлическую систему условно

можно разделить на два участка, которые предполо-

жительно имеют различные текущие средние темпе-

ратуры T1 и T2.

Для рассматриваемой системы уравнение (4)

примет вид

1 1 2 1 2 2 1

2 2 1 2 2 22 2

/ ( )

/ ( )

B

B

i dT dt k F T T Q

i dT dt T k F T Q

(6)

где F1 и F2 – площади поверхностей внешней тепло-

отдачи участков определяются выражениями:

F1 = F3+F4+F5+F6+F7+F8

F2 = F8+F9+F10+F11+F12

i1 и i2 – удельные теплосодержания участков; опре-

деляются выражениями:

1

1

p

j j

j

i c m

, 2

1

n

g g

g

i c m

где: сj, сg – массовая теплоемкость материалов;

mj, mg – масса материалов; QB1 и QB2 – среднее за

цикл теплообразование на участках в единицу вре-

мени; определяются выражениями:

1 1 1 . 2/ ,B общ н BQ p Q Q 2 2 2BQ p Q

где: p1 - давление на выходе насоса; Q1, .общ н – факти-

ческая подача и общий к.п.д. насоса, p2, Q2 – давление

и расход на втором участке; 2 – средние за цикл

удельные тепловые потоки между участками (отне-

сенные к градусу температуры); определяются вы-

ражением:

2 2 ж жQ с

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

19

Если ввести обозначение

11 1 2 1( ) /a k F i , 22 2 2 2( ) /a k F i (7)

12 2 2/a i , 21 2 1/a i ,

то систему уравнений (6) можно записать в виде

1 11 1 21 2 1 1

2 12 1 22 2 2 2

/ /

/ /

B

B

dT dt a T a T Q i

dT dt a T a T Q i

(8)

Приближенное численное решение системы

уравнений (8) основано на принципе разделения

всей продолжительности переходного процесса на

малые отрезки времени. В течение выбранных от-

резков времени параметры теплообмена считаются

постоянными и равными значениям, которые они

принимают при достигнутой температуре. Таким

образом, для каждого отрезка времени вычисляются

постоянные интегрирования, стационарные темпе-

ратуры, и т.д. Погрешность расчета всегда можно

снизить практически до погрешности исходных дан-

ных путем уменьшения размера отрезков.

Как было отмечено, для определения мощности

тепловыделения были использованы зависимости

параметров, p1, p2 и Q2, определенные эксперимен-

тальным путем. Если при различных низких темпе-

ратурах эти значения меняются по разному и не под-

даются универсальному описанию, то при положи-

тельных температурах изменение этих значений

имеет схожий характер.

Проведенные экспериментальные исследования

показали, что изменение зависимости давления от

времени его работы можно выразить функцией:

( )

1 0

a t

y yp p p e p

(9)

где: p0 и py – начальное и установившееся значения

развиваемого насосом давления рабочей жидкости,

а - параметр, зависящий от марки жидкости (для

ДП-11, а - 0,02).

Таким образом, полученные уравнения и зави-

симости позволяют определять конструктивные па-

раметры гидросистем машин с учетом температур-

ного фактора и его динамики.

Решение задачи можно разделить на две части:

1) Определение переходного процесса гидроси-

стемы;

2) Исследования установившегося режима ра-

боты гидросистемы.

На рисунке 3 приведены результаты расчета пе-

реходного процесса температуры при следующих

начальных данных:

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 2 4 6 8

время, час

тем

пер

атур

а, о

С

T1

T2

Рисунок 3. Переходной процесс для рассматриваемой гидросистемы

Программа компьютерного расчета, составлен-

ная в программной среде Matlab®7.11.0(R2010b) при-

ведена ниже. Полученные данные показывают, что

при Тос=20°С за 120 мин работы гидросистемы тем-

пература рабочей жидкости поднимается от 20°С до

87°С, и остаётся постоянной в течении 8 часов.

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

20

1. Компьютерная программа расчета тепловых

процессов в гидросистеме вентиляторов хлопкоубо-

рочных машин.

clear all

clc

close all

[t,T] = ode45(@syst8, [0:0.01:10], [20 20])% Solve

ODE

Plot (t,T)

Xlabel ('t')

Ylabel ('T')

Legend ('T1','T2')

%%

% Подпрограмма функция дифференциальных урав-

нений

K = 15;

F1 = 0.102;

F2 = 0.4829;

i1 = 0.076;

i2 = 3.085;

P0 = 9;

PA = 4;

PY = 8.5;

No = 750;

Qn = 31.5;

dTT = zeros(2,1); % a column vector

time = t';

for t = time

P1 = (P0-PY)*exp(-0.02*t)+PY;

P2 = (P1-PA)/2.0;

Q1 = No*qn*10E-6;

Q2 = Q1*24.3;

E2 = P2*Q1*1.433;

E1 = P1*Q1*2.5-E2;

A11 = (K*F1+Q2)/i1;

A22 = (K*F2+Q2)/i2;

A21 = -Q2/i1;

A12 = -Q2/i2;

dT = zeros(2,1); % a column vector

dT(1 )= -A11*T(1)-A21*T(2)+E1/i1;

dT(2) = -A12*T(1)-A22*T(2)+E2/i2;

dTT = cat(2,dTT,dT);

end

dTT = dTT(:, 2:end);

T1 = T(:,1);

T2 = T(:,2);

dT1 = dTT(1,:)';

dT2 = dTT(2,:)';

figure (1)

plot (T1,dT1)

xlabel ('T1')

ylabel ('dT1')

figure (2)

plot(T2,dT2)

xlabel('T2')

ylabel ('dT2')

% Подпрограмма функция дифференциальных урав-

нений

function dT = syst8(t,T)

global K

K = 15;

F1 = 0.052;

F2 = 0.3829;

i1 = 0.076;

i2 =3 .085;

P0 = 9;

PA = 1;

PY = 8.5;

No = 750;

Qn = 31.5;

% t = 0:10:1500;

P1 = (P0-PY)*exp(-0.02*t)+PY;

P2 = (P1-PA)/2.0;

Q1 = No*qn*10E-4;

Q2 = Q1*24.3;

E2 = P2*Q1*1.433;

E1 = P1*Q1*2.5-E2;

A11 = (K*F1+Q2)/i1;

A22 = (K*F2+Q2)/i2;

A21 = -Q2/i1;

A12 = -Q2/i2;

dT = zeros(2,1); % a column vector

dT(1) = -A11*T(1)-A21*T(2)+E1/i1

dT(2) = -A12*T(1)-A22*T(2)+E2/i2

end

Необходимо отметить что, данную программу

можно использовать с переменными знаками при

определение температурных режимов гидроприводов.


1. Белоконь Н.И. Основные принципы термодинамики. Электронная версия 2-ая, исправленная. Издательство

«НЕДРА» Москва. 1968.-111с.

2. Лебедев О.В., Абзалов П.Н. Повышение работоспособности тракторных гидроприводов. Ташкент: ФАН,

1991. - 93 с.

3. Юшкин В.В. Основы расчета объемного гидропривода. М.: Высшая школа, 2008. - 192 с.

4. Li, Lei; Huang, Haihong; Zhao, Fu; Analysis of a novel energy-efficient system with double-actuator for hydraulic press//

Pergamon-elsevier science Ltd, The Boulevard, Langford lane, Kidlington, Oxford ox5 1gb, England, 2017, p. 77-87.

5. Шермухамедов А.А. Разработка научных основ моделирования рабочих процессов в гидравлических приводах

мобильных машин, эксплуатируемых в экстремальных условиях. Автореферат дис., д.т.н., Ташкент, 2000. - 54 с.

6. Заключительный отчет ИМиСС АН РУз по гранту КА-3-007 «Повышение качества работы вертикально-

шпиндельной хлопкоуборочной аппаратов и системы автоматического копирования уборочными аппаратами

профиля поля». Ташкент, 2017. - 61 с.

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

__________________________

Библиографическое описание: Исследование распространения сферических электромагнитных волн вблизи

слоя льда // Universum: Технические науки : электрон. научн. журн. Эм А.А. [и др.]. 2019. № 6(63). URL:


РАДИОТЕХНИКА И СВЯЗЬ

ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРОСТРАНЕНИЯ СФЕРИЧЕСКИХ

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН ВБЛИЗИ СЛОЯ ЛЬДА

Эм Артем Александрович

аспирант, Дальневосточный Федеральный Университет РФ, Владивосток


Корчака Анатолий Владимирович

аспирант, Дальневосточный Федеральный Университет РФ, г. Владивосток


Лобова Татьяна Жановна

аспирант, Дальневосточный Федеральный Университет РФ, г. Владивосток


Короченцев Владимир Иванович

д-р физ.-мат. наук, профессор, заведующий кафедрой, Дальневосточный Федеральный Университет

РФ, г. Владивосток E-mail: [email protected]

STUDY OF THE SPREADING OF SPHERICAL

ELECTROMAGNETIC WAVES NEAR THE ICE LAYER

Artem Em

Postgraduate Student, Far Eastern Federal University

Russia, Vladivostok

Anatoly Korchaka


Russia, Vladivostok

Tatyana Lobova


Russia, Vladivostok

Vladimir Korochentsev

Doctor of Physical and Mathematical Sciences Professor, Head of Department, Far Eastern Federal University

Russia, Vladivostok

АННОТАЦИЯ Разработана математическая модель распространения сферических электромагнитных волн вблизи слоя льда.

Предложенная математическая модель основана на направленных функциях Грина с граничными условиями

неоднородными по углу. Такая модель позволяет разбить неоднородную поверхность на совокупность однородных,

что позволяет использовать простые и широко распространенные методы анализа волновых полей.

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

22

С помощью предложенной модели проведен анализ поля точечного направленного источника, излучающего

электромагнитные волны на поверхность морского льда. Также приведены результаты расчетов при разных частотах

и разной толщине поверхности льда. Для определения точности алгоритма приведено поле точечного излучателя

электромагнитных волны в свободном пространстве. Максимальная погрешность алгоритма составляет от 20 до 30%.

ABSTRACT

A mathematical model of the propagation of spherical electromagnetic waves near the ice layer has been developed.

The proposed mathematical model is based on directional Green functions with boundary conditions that are not uniform

in angle. Such a model makes it possible to break up a non-uniform surface into a set of homogeneous, which allows

using simple and widely used methods for analyzing wave fields.

Using the proposed model, we analyzed the field of a point directed source emitting electromagnetic waves to the

surface of sea ice. The results of calculations are also given at different frequencies and different thickness of the ice surface.

To determine the accuracy of the algorithm, the field of a point emitter of electromagnetic waves in free space is given.

The maximum error of the algorithm is from 20 to 30%.

Ключевые слова: анализ волновых полей; граница раздела сред; направленная функция Грина.

Keywords: wave field analysis; boundary environments; directional Green function.

________________________________________________________________________________________________

Введение

Анализ физических полей антенн является важ-

ной задачей в проектировании приемо-передающих

систем. Этому вопросу посвящено множество работ,

которые рассматривают распространение волн через

плоские границы раздела сред. В реальности такие

задачи встречаются редко, что ограничивает воз-

можности применения методов [2, 4, 5]. Наличие

неоднородностей в среде требует более сложных

методы расчетов [2, 4, 5].

Сложность решения задач анализа антенной ре-

шетки в замкнутых объемах заключается в том, что

даже при локальном импедансе на гранях невозможно

выполнить разделение переменных в уравнении

Гельмгольца [1, 3, 5].

Использование функций Грина позволяет решить

задачу анализа, получив единственное и устойчивое

решение.

В представленной работе рассматриваются воп-

росы, связанные с задачами анализа волновых (акусти-

ческих и электромагнитных) полей при расположении

источника внутри замкнутого объема, заполненного

средой с параметрами, отличными от параметров

внешней среды.

Математическая модель

Рассмотрим следующую задачу: нужно рассчи-

тать поле точечного источника, помещенного в воз-

душное полупространство на небольшой высоте от

плоского слоя льда. Излучение проводится на слой

льда, который лежит на морской поверхности (Рис. 1).

Известны следующие характеристики: магнитная

и диэлектрическая проницаемости воздуха, моря,

льда.

Примечание: И – источник излучения, 1 – воздушное

полупространство, 2 – слой льда, 3 – водное полупростран-

ство, П - приемник.

Рисунок 1. Геометрия рассматриваемой задачи

Как известно, равноправными решениями урав-нения Гельмгольца являются две сопряженные друг с другом функции Грина. Одна из функций Грина описывает расходящиеся от поверхности излучателя волны Gl (M,M0), а вторая - сопряженная с ней Gl

-1 (M,M0) [1, 3]. Строго говоря, общим решением урав-нения Гельмгольца необходимо считать сумму этих функций:

1

0 01

, ,L

l отрl ll

M M M MG G k G

(1)

где M – точка приема сигнала с координатами x и y; M0 – точка излучения сигнала с координатами x0 и y0;

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

23

Направленная функция Грина имеет вид:

2 2

max

min2

l

l

l

l

l

Ui

U

FG

k U

2 20 0

( )i

ll ly x yx x k U Ue dU

(2)

где Fl(θ) =1, если θlmin ≤ θ ≤ θlmax при l=1,2,3,…,l. Fl =0

при остальных значениях θ. В данной работе сферические волны представ-

лены в виде суперпозиции плоских волн, поэтому справедливо использование коэффициента отраже-ния для плоских волн:

2 2

2 2

1 2 2 3 1 3 2 3

1 2 2 3 1 3 2 3

Z Z

Z Z

отрl

ik d ik d

ik d ik d

e eZ Z Z Z Z Z Z Zk

e eZ Z Z Z Z Z Z Z

(3)

где d – толщина слоя льда; k2Z – компонента волно-вого вектора; Zl – волновое сопротивление l - й среды, равное:

cos

l

l

ll

Z

(4)

Направленна функция Грина для падающей и отраженной волн запишутся как:

2 2

2 2

max

min

2 20 0

max

min

2 20 0

2

( )

2

( )

l

l

l

i

l

l

отрl

l

i

l

l

l

l l

l

l

l l

Ui

U

y x yx x k U U

Ui

U

y x yx x k U U

FG

k U

e dU

Fk

k U

e dU

(5)

Выражение (5) описывает поведение падающих и отраженных волн вблизи слоя льда.

Результаты расчета

Моделирование проведено в программной среде MathCad. В ходе моделирования изменялись только частота излучателя и толщина слоя льда. Приведено три графика.

Функции PP0(x) и PP1(x) описывают зависи-мость напряженности электрического поля от рас-стояния между источником и приемником.

Исходные данные расчета поля точечного излу-чателя представлены в таблице 1, в которой указаны следующие параметры:

c – фазовая скорость распространения электро-магнитных волн в среде;

f – частота излучателя; d – толщина слоя льда.

Таблица 1.

Исходные данные расчета поля точечного излучателя

№ рисунка № среды c, м/с f, МГц d, м

2

1 3·108

2 1 2 2·108

3 1,8·108

3

1 3·108

20 1 2 2·108

3 1,8·108

4

1 3·108

20 10 2 2·108

3 1,8·108

Рисунок 2. Распределение напряженности электрического поля в водном полупространстве f = 2 МГц, d = 1 м.

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

24

Рисунок 3. Распределение напряженности электрического поля в водном полупространстве

f = 20 МГц, d = 1 м.

Рисунок 4. Распределение напряженности электрического поля в водном полупространстве

f = 20 МГц, d = 10 м.

Рисунок 5. Поле ненаправленного точечного излучателя

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

25

Погрешность результата можно оценить по рис. 5.

Отклонения на границах вблизи углов 0º и 90º обу-

славливаются ошибками разработанного алгоритма.

Выводы

Представленный алгоритм позволяет рассчиты-

вать поля точечных электромагнитных излучателей

в слоистых средах с учетом отражения волн от границ

раздела. Погрешность вычислений составляет 25-30 %.

Из графиков 2, 3, 4 видно, что значение напряжен-

ности электрического поля уменьшается с увеличе-

нием частоты. Графики 3, 4 показывают, что толщина

льда не оказывает влияние на падающую и отражен-

ную волны.

Главным преимуществом метода является ско-рость вычисления (2-3 минуты на ноутбуке средней мощности).

Результаты могут найти практическое примене-ние:

в исследовании распространения электромаг-нитных волн в условиях Арктики;

исследованиях распространения поверхност-ных волн;

в задачах нахождения электромагнитных полей внутри и вне замкнутых объемов.


1. Короченцев В.И. Волновые задачи теории направленных и фокусирующих антенн. Владивосток: Дальнаука,

1998. 192 c.

2. Бреховских Л.М. Волны в слоистых средах. М.: Наука, 1973. 340 с.

3. Шевкун С.А. Разработка методов анализа волновых полей в замкнутых объемах: дис., канд. физ.-мат. наук.

Владивосток, 2006. 186 с.

4. Шендеров Е.Л. Волновые задачи гидроакустики. Ленинград: Судостроение, 1972. 348 с.

5. Лобова Т.М. Модель антенной решетки в замкнутом объеме// Владивосток: Вестник инженерной школы ДВФУ,

2018. 5 c.

6. Корчака А.В. Математическая модель излучателя сферических волн в слоистой среде// Владивосток: Вестник

инженерной школы ДВФУ, 2018. 5 с.

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

__________________________

Библиографическое описание: Ефременко А.С., Ивановская Е.А. Технико-экономическое сравнение вариантов

конструктивного исполнения опор эстакад // Universum: Технические науки : электрон. научн. журн. 2019. № 6(63).


СТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРА

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ

КОНСТРУКТИВНОГО ИСПОЛНЕНИЯ ОПОР ЭСТАКАД

Ефременко Антон Сергеевич

канд. техн. наук, доц. кафедры строительного производства, Иркутский национальный исследовательский технический университет,

РФ, г. Иркутск Е-mail: [email protected]

Ивановская Екатерина Александровна

магистрант, Иркутский национальный исследовательский технический университет,

РФ, г. Иркутск Е-mail: [email protected]

ENGINEERING AND ECONOMICAL COMPARISON OF ALTERNATIVES

OF THE TRESTLE SUPPORT STRUCTURAL DESIGN

Anton Efremenko

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of Construction Operations Chair,

Irkutsk National Research Technical University, Russia, Irkutsk

Ekaterina Ivanovskaya

Master’s Degree Student, Irkutsk National Research Technical University,

Russia, Irkutsk

АННОТАЦИЯ

Целью исследования является определение наиболее оптимального варианта конструктивного исполнения

опор эстакад.

Для определения наиболее благоприятного варианта широко применяется метод вариантного проектирования.

В данной работе было проведено сравнение вариантов конструктивного исполнения опор эстакад в исполнении

из металлических конструкций, из сборных железобетонных конструкций, из монолитных железобетонных

конструкций, в комбинированном исполнении из металлических и монолитных железобетонных конструкций.

Сравнение выполнено путем расчета обобщающего показателя эффективности.

Результаты: Вариант из стальных конструкций в сочетании со сборными ж.б. колоннами первого яруса имеет

преимущество перед альтернативными вариантами по обобщающему показателю эффективности, что позволяет

определять его как наиболее эффективный для принятых параметров.

ABSTRACT

The aim of research is to determine the most optimal alternative of the trestle support structural design.

The method of trial design is widely used to identify the most favorable option. In this work, the comparison has been

made of alternatives of the trestle support structural design performed by metal structures, from precast concrete units,

from monolithic reinforced concrete structures, in the combined version from metal and monolithic reinforced concrete

structures. The comparison is made by calculating a generalized performance indicator.

Results: The variant of steel structures in combination with precast concrete columns of the first tier has an advantage

over alternative options for a generalized performance indicator that allows you to define it as the most effective for the

adopted parameters.

Ключевые слова: Технико-экономическое сравнение, опоры эстакад, экспертная оценка вариантов, обобща-

ющий показатель эффективности.

Keywords: engineering and economical comparison, trestle support, expert analysis of alternatives, generalized

performance indicator.

________________________________________________________________________________________________

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

27

Введение

Опоры и эстакады под технологические трубопро-

воды представляют собой инженерные сооружения,

предназначенные для размещения технологических

трубопроводов. Эстакада состоит из опор (опора

включает в себя: колонны, связи, ригели, фунда-

менты), пролетных строений (ферм, балок), траверс,

связей по фермам [1, 2].

При проектировании эстакад, как и других техни-

ческих объектов, возникает необходимость выбора

оптимального решения.

Выбор лучшего варианта, способного дать

наибольший экономический эффект, осуществля-

ется на основе технико-экономического сравнения.

Варианты, подлежащие экономическому срав-

нению, должны отвечать следующим требованиям:

1. Быть технически сопоставимыми и взаимоза-

меняемыми. В качестве исходной базы (эталона) для

сравнения принимаются лучшие из имеющихся или

разрабатываемых. Каждый вариант следует ставить

в оптимальные для него условия с учетом времени,

качества, количества выпускаемой продукции, при

которых обеспечивается получение наилучших

технико-экономических показателей.

2. Обеспечивать одинаковый производствен-

ный эффект.

3. Обеспечивать единство методов расчета,

единые уровни цен или сопоставимые показатели

себестоимости.

4. Обеспечивать одинаковую достоверность

исходной информации и достижение одинаковой сте-

пени точности при выполнении расчетов.

5. Быть сопоставимыми по уровню действия на

окружающую среду, в противном случае необходим

учет дополнительных затрат.

6. При сравнении вариантов следует учитывать

перспективность дальнейшего развития каждого из

вариантов с точки зрения технического прогресса [3].

Для предварительного анализа осуществимости проекта обычно используют несложную экспертную систему. Экспертная оценка вариантов конструктив-ных решений представляет собой методику, первым шагом реализации которой является определение критериев эффективности или факторов, которые могут в значительной степени повлиять на успеш-ность выполнения проекта. Факторы располагаются в порядке убывания приоритетности. Получившаяся последовательность заносится в таблицу, после чего производится оценка весомости этих факторов. Сумма рангов всех факторов должна быть равна единице. Далее необходимо оценить варианты по каждому из факторов. Экспертная оценка влияния каждого фактора получается путем перемножения веса каждого фактора на оценку этого фактора для каждого варианта [4].

Материал и методы исследования Технико-экономическое сравнение выполнено для

Киренского района Иркутской области на примере трех геометрических схем устройства опор эстакад (Рис.1.) для следующих вариантов:

В исполнении из металлических конструкций.

В исполнении из сборных железобетонных конструкций.

В исполнении из монолитных железобетонных конструкций.

В комбинированном исполнении из металли-ческих и монолитных железобетонных конструкций (1 ярус колонн).

В комбинированном исполнении из металли-ческих и сборных железобетонных конструкций (1 ярус колонн).

Рисунок 1. Варианты геометрических схем опор эстакад

Климатические условия района: Средняя темпе-

ратура наиболее холодной пятидневки обеспеченно-

стью 0,92 : -49С [5]. Абсолютная минимальная тем-

пература: - 55С. Расчетный вес снегового покрова

для III района: 180 кгс/м2 [6]. Нормативное ветровое

давление для II района: 30 кгс/м2 [6]. Сейсмичность

6 баллов согласно карте ОСР-2015-А, В для объектов

нормального и повышенного уровня ответственности.

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

28

Для сравнения вариантов конструктивного испол-нения опор эстакад были определены следующие кри-терии:

1. Тип применяемого материала в зависимости от условий эксплуатации (марка стали, класс бетона и т.д.).

2. Количество и объемы применяемого материала (вес, объем и т.д.).

3. Наличие используемых материалов в районе строительства.

4. Транспортная схема доставки материалов. 5. Технологичность и сроки изготовления кон-

струкции в построечных условиях. 6. Монтаж (возведение) конструкций с учетом

климатических особенностей района (ограничения). 7. Обслуживание конструкций в процессе экс-

плуатации (периодичность ремонта защитных покры-тий и т.д).

8. Возможность изменения и (или) трансформа-

ции конструкций в процессе эксплуатации.

9. Срок эксплуатации конструкций до проведения

капитального ремонта и (или) реконструкции.

10. Возможность повторного применения.

11. Себестоимость (сметная стоимость) возве-

дения Расчетный обобщающий показатель эффек-

тивности

Формула расчета:

Пэ = (B1*K1+B2*K2+…+Bi*Ki)/100

где: Вi – удельный вес i-го критерия,

Кi – оценка i-го критерия

Таблица 1.

Оценка критериев сравнения (дифференциальных показателей)

№

крите-

рия i

Наименование

критерия

Удельный вес

критерия Вi, % Методика оценки значения критерия (Кi) в баллах

1 Количество и объемы

применяемого материала

(вес, т)

10

0 – вес конструкции максимальный

1 – промежуточные значения веса

2 – вес конструкции минимальный

2 Наличие используемых ма-

териалов в районе строи-

тельства 3

0 – все материалы и конструкции подлежат завозу

1 – материалы и конструкции частично доступны

в г. Киренск или 200 км зоне поставки

2 – все материалы и конструкции доступны

в г. Киренск или 200 км зоне поставки

3 Транспортная схема до-

ставки материалов 2

0 – расстояние доставки более 500 км

1- расстояние доставки от 200 до 500 км

2 – расстояние доставки не превышает 200 км

4 Технологичность и сроки

изготовления конструкции

в построечных условиях

15

0 – значительная доля процессов (более 50% от общей

трудоемкости) по изготовлению и возведению элемен-

тов производится на строительной площадке, имеются

технологические ожидания, значительно влияющие на

общую продолжительность возведения

1 - значительная часть процессов (более 50% от общей

трудоемкости) связана с изготовлением сборочных

единиц и может быть перенесена в отдельные потоки

(в т.ч. заводские условия), имеются технологические

ожидания, влияющие на общую продолжительность

возведения

2 - значительная часть процессов (более 50% от общей

трудоемкости) связана с изготовлением сборочных

единиц и может быть перенесена в отдельные потоки

(в т.ч. заводские условия), технологические ожидания

отсутствуют или малозначимы

5 Монтаж (возведение) кон-

струкций с учетом клима-

тических особенностей

района (ограничения) 10

0 – имеются ограничения по возведению всех элементов

конструкций в теплый и холодный период года, значи-

тельно влияющие на продолжительность возведения

1 –имеются ограничения по возведению в холодный пе-

риод года, влияющие на продолжительность возведения

2 - для отдельных элементов и работ имеются ограни-

чения по возведению в холодный период года, практи-

чески не влияющие на продолжительность возведения

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

29

№

крите-

рия i

Наименование

критерия

Удельный вес

критерия Вi, % Методика оценки значения критерия (Кi) в баллах

6 Обслуживание конструк-

ций в процессе эксплуата-

ции (периодичность ре-

монта защитных покрытий

и т. д)

10

0 – требуют ремонта или замены защитного покрытия

через 3-5 лет

1 - требуют ремонта или замены защитного покрытия

через 10-12 лет

2 – не требуют ремонта или замены защитного покрытия

в течение расчетного срока службы

7 Возможность изменения

и(или) трансформации кон-

струкций в процессе экс-

плуатации.

5

0 – изменения или трансформация практически невоз-

можны

1 – возможны частично (на части конструктивных

элементов)

2 – возможны на всех элементах

8 Срок эксплуатации кон-

струкций до проведения

капитального ремонта

и(или) реконструкции

3

0 – не более 10 лет

1 – 10-15 лет

2 – 25 лет

9 Возможность повторного

применения

2

0 – повторное применение элементов невозможно

1 – возможно использование части элементов после

демонтажа

2 – все элементы допускают возможность применять

после демонтажа

10 Себестоимость (сметная

стоимость) возведения 40

0- себестоимость выше 4300 тыс. руб

1 – себестоимость от 2000 до 4300 тыс. руб

2 – себестоимость ниже 2000 тыс. руб

Всего по критериям: 100

Рисунок 2. График распределения удельного веса критериев сравнения

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

30

Таблица 2.

Сравнение вариантов по критериям (экспертная оценка)

Критерий

(дифференцированный

показатель)

Конструктивное решение

ЖБК

монолит

ЖБК

сборн. МК

МК с монолитн.

1 ярусом колонн

МК со сб.ж.б.

1 ярусом колонн

Количество и объемы применяемого

материала (вес, т) 0 0 2 1 1

Наличие используемых материалов

в районе строительства 1 0 0 0 0

Транспортная схема доставки

материалов 1 1 1 1 1

Технологичность и сроки изготов-

ления конструкции в построечных

условиях

0 1 2 1 2

Монтаж (возведение) конструкций с

учетом климатических особенностей

района (ограничения)

0 1 2 1 2

Обслуживание конструкций в про-

цессе эксплуатации (периодичность

ремонта защитных покрытий и т.д)

1 1 0 1 1

Возможность изменения и(или)

трансформации конструкций

в процессе эксплуатации.

0 0 2 1 1

Срок эксплуатации конструкций

до проведения капитального

ремонта и(или) реконструкции

1 1 1 1 1

Возможность повторного

применения 0 1 2 1 1

Себестоимость (сметная стоимость)

возведения 2 1 0 1 1

Обобщающий расчетный показатель

эффективности, х1000 98 82 89 97 122

Рисунок 3. График значения обобщающего показателя эффективности для вариантов

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

31

Заключение

При выполненном сравнении вариантов наимень-

ший показатель сметной стоимости соответствует

варианту из монолитных ж.б. конструкций, однако

по иным критериям данный вариант является наиболее

трудоемким по реализации в построечных условиях

и, как следствие, наиболее зависимым от внешних

условий производства работ и рисков получения

дефектов СМР. По обобщающему показателю эф-

фективности занимает второе место.

Вариант из металлоконструкций имеет максималь-

ные возможности трансформации (реконструкции),

но по показателю сметной стоимости уступает альтер-

нативным вариантам. Также для данного варианта

отмечается наличие проблемы фактического сниже-

ния сроков эксплуатации огнезащитных покрытий.

По обобщающему показателю эффективности зани-

мает третье место.

Вариант из стальных конструкций в сочетании

со сборными ж.б. колоннами первого яруса имеет

преимущество перед альтернативными вариантами

по обобщающему показателю эффективности, что поз-

воляет определять его как наиболее эффективный

для принятых параметров проектирования.


1. СП 43.13330.2012 Сооружения промышленных предприятий. Актуализированная редакция СНиП 2.09.03-85 /

Министерство регионального развития Российской Федерации, -М.: 2012.

2. Пособие к СНиП 2.09.03-85 Пособие по проектированию отдельно стоящих опор и эстакад под технологические

трубопроводы.

3. Экономика строительства: Учебник | Под общей ред. И.С. Степанова. - 2-е изд., доп. и перераб.- М.: Юрайт-

Издат, 2002. - 591 с.

4. Управление проектами: Учебник | Под общей ред. В.Д. Шапиро – СПб.; “ДваТрИ”, 1996.-610 с.

5. СП 131.13330.2012 Строительная климатология. Актуализированная редакция СНиП 23.01.99*. / Министерство

регионального развития Российской Федерации, -М.: 2012.

6. СП 20.13330.2016. Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*. / Министерство

строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации, -М.: 2016.

7. СП 16.13330.2011. Стальные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-23-81*. / Министерство

регионального развития Российской Федерации, -М.: 2011.

8. СП 63.13330.2012 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная

редакция СНиП 52-01-2003. /Министерство регионального развития Российской Федерации, -М.: 2011.

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

__________________________

Библиографическое описание: Розина В.Е., Дагбаева Ю.Б. Управление системой переработки строительных

отходов // Universum: Технические науки : электрон. научн. журн. 2019. № 6(63). URL:


УПРАВЛЕНИЕ СИСТЕМОЙ ПЕРЕРАБОТКИ СТРОИТЕЛЬНЫХ ОТХОДОВ

Розина Виктория Евгеньевна

доц. кафедры строительного производства, Иркутский национальный технический университет,

РФ, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83 E-mail: [email protected]

Дагбаева Юлия Батуевна

магистрант, Иркутский национальный технический университет, РФ, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83


MANAGEMENT OF CONSTRUCTION WASTE RECYCLING SYSTEM

Victoria Rozina

Associate Professor, Department of Construction Industry, Irkutsk National Technical University,

83, Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia

Julia Dagbaeva

undergraduate, Irkutsk National Technical University, 83, Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia

АННОТАЦИЯ

Темой статьи является «Управление системой переработки строительных отходов». Острота проблемы ути-

лизации и переработки строительных отходов, несмотря на достаточное количество путей решения, определяется

увеличением объемов образования и накопления отходов. Для того, чтобы ее решить нужно создать комплексный

подход и направить усилия на минимизацию образования отходов, а затем на разработку эффективных методов

переработки строительных отходов. Целью данной статьи является рассмотрение путей решения проблемы

переработки строительных отходов в России, и создание плана по минимизации образования строительных

отходов.

ABSTRACT

The topic of the article is “Management of construction waste recycling system”. The severity of the problem of

utilization and recycling of construction waste is determined by the increase in the volume of waste generation and accu-

mulation, despite a sufficient number of solutions. You need to create an integrated approach and focus on minimizing

the generation of waste, and then on developing effective methods for recycling construction waste in order to solve it.

The purpose of this article is to consider ways of solving the problem of recycling construction waste in Russia, and

creating a plan to minimize the generation of construction waste.

Ключевые слова: строительные отходы, переработка отходов, вторичные материалы, свалка, полигон,

сокращения объемов строительных отходов.

Keywords: construction waste, recycling construction waste, secondary materials, dump, landfill, minimizing the

generation of construction waste.

________________________________________________________________________________________________

Проблема эффективного управления системой

переработки строительных отходов остро стоит во

всем мире. В России отходы от ремонта и реконструк-

ции, нового строительства и разборки (сноса) зданий

и сооружений, а также от брака на предприятиях

строительной индустрии в большинстве случаев вы-

возятся на полигоны и свалки, в том числе, несанк-

ционированные. Захоронение на полигонах отрица-

тельно сказывается на экологии окружающей среды

и приводит к неоправданным потерям сырьевых ре-

сурсов. Таким образом, проблема переработки стро-

ительных отходов с целью получения вторичных ма-

териалов является актуальной.

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

33

Рисунок 1. Несанкционированная свалка

строительных отходов

Данная проблема в России возникла в 70-х годах.

Но существенных решений принято не было. Снова

интерес к проблеме возник в 1995 г., в связи с необхо-

димостью сноса домов первого периода индустри-

ального строительства. Правительством г. Москвы

была предпринята попытка создания системы управ-

ления обращением с отходами строительства и сноса.

Главным законодательным и руководящим докумен-

том в сфере обращения со строительными отходами

является Постановление Правительства Москвы от

25.06.2002 г. № 469-ПП «О порядке обращения с

отходами строительства и сноса в г. Москве» [1].

В нем впервые сфера обращения с отходами строи-

тельства и сноса г. Москвы была нормативно обособ-

лена от области обращения с иными отходами и де-

тально структурирована по всем стадиям процесса об-

ращения с этой отдельной группой отходов. Захоро-

нение отходов строительства и сноса допускают

только при отсутствии условий для их переработки

(отсутствие соответствующих перерабатывающих

объектов). Введена обязательная процедура техно-

логического проектирования обращения с городскими

отходами строительства и сноса в рамках проектной

подготовки строительства, в состав проектной до-

кументации строительства введен новый раздел:

«Технологический регламент процесса обращения

с отходами строительства и сноса». Предусмотрен

механизм контроля за процессом обращения с от-

ходами строительства и сноса (сопроводительные

талоны и журналы учета), а также мероприятия,

направленные на стимулирование вовлечения строи-

тельных отходов и продуктов их переработки в хо-

зяйственный оборот. Регламентировано создание и

последующее ведение городского банка данных

строительных отходов. Предусмотрено создание

объектов по переработке отходов строительства и

сноса за счет средств городского бюджета [2]. Далее в

2018 г. был принят ГОСТ Р 57678–2017 «Ресурсо-

сбережение. Обращение с отходами. Ликвидация

строительных отходов» [3]. Который гласит, что

строительные отходы должны перерабатываться

и утилизироваться, при условии наличия в регионе

перерабатывающих предприятий, а также территорий,

отсыпка или рекультивация которых указанными

отходами разрешена.

Но проблема управления системой переработки строительных отходов в России так и не разрешилась. Большая часть образуемых строительных отходов продолжает вывозиться на полигоны и свалки. Потому что строительные организации слабо заинтересованы в вывозе отходов на перерабатывающие комплексы, и не во всех городах России они есть. Чтобы привлечь внимание на строительство перерабатывающих ком-плексов, нужен устойчивый рынок сбыта продук-ции, а для этого необходимо разработать нормы на ис-пользование переработанной продукции. Также пере-работка строительных отходов должна быть эконо-мически выгодна, а захоронение – очень дорогим, подконтрольным и дотационным.

Рациональное управление строительными отхо-

дами означает ликвидацию и сокращение отходов, где

это возможно и повторное использование материалов,

которые в противном случае могут стать отходами.

Сокращение объемов строительных отходов

можно добиться применив следующий план:

1. Планирование сокращения объемов строитель-

ных отходов

Управление строительными отходами должно

быть неотъемлемой частью разработки проекта.

Каждый из основных участников проекта (заказчик,

проектная организация, подрядчик и субподряд-

чики) будут в определенной степени участвовать

в сокращении отходов на протяжении всего проекта.

Первоначально заказчик и проектная организация

должны установить цели по сокращению строитель-

ных отходов.

2. Сокращение объемов строительных отходов

при проектировании объекта

Подрядчик несет ответственность за средства,

организацию строительства, в которую должны вклю-

чаться методы минимизации и удаления строитель-

ных отходов. Тем не менее, проектная организация

может внести свой вклад в сокращении строительных

отходов несколькими способами:

Если для разных видов работ требуются схожие

материалы, то выбрать один конкретный вид, который

удовлетворяет характеристиками каждый вид работ.

Выбирать оптимальный объем материалов.

Если по проекту требуется меньше материала, то на

рабочей площадке образуется меньше отходов.

Соблюдать стандартные размеры материалов и

конструкций, чтобы уменьшить их обрезание, кото-

рые создают отходы.

Там, где это возможно, применять такие стро-

ительные конструкции, не требующие временной

поддержки, опоры, вспомогательных строительных

материалов или других материалов, которые будут

выбрасываться в качестве мусора во время проекта.

Там, где это возможно, избегать материалов,

подверженных повреждению, загрязнению, воздей-

ствию окружающей среды или порче на месте, кото-

рые увеличивают вероятность образования отходов

на рабочей площадке.

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

34

3. Документы, содержащие требования по сокра-щению объемов строительных отходов

Заказчик и проектная организация должны опре-делить, как их требования по минимизации объемов строительных отходов будут представлены в доку-ментах и включены в проект.

Для создания Плана сокращения объемов строи-тельных отходов нужно:

Описать цели сокращения отходов

Указать окончательные минимальные критерии сокращения отходов и мусора.

Разработка стимулов для подрядчика. Это мо-жет быть реализовано в качестве поощрительного вознаграждения

Подрядчик должен представить План сокра-щения объемов строительных отходов. Как правило, план включает в себя следующее:

Имя лица, ответственного за сокращение объ-емов отходов.

Мероприятия, которые будут предприняты для сокращения образования твердых отходов.

Описание регулярных встреч по вопросам сокращения объемов строительных отходов.

Характеристика и количество отходов.

Наименование полигона и сметные расходы, при условии отсутствия переработки.

Список конкретных отходов, подлежащих ути-лизации и переработке.

Расчетный процент отходов, отведенных этим Планом.

Ожидаемая чистая стоимость или экономия. Подрядчик должен документировать фактиче-

ский объем сокращения отходов на протяжении всего проекта.

4. Сокращение объемов строительных отходов на рабочей площадке

До 10-12% от объема строительных отходов может быть только картоном. Хотя защита новых материалов необходима, Подрядчик может поручить своим субподрядчикам и поставщикам уменьшить количество посторонней упаковки следующими путями:

Покупать материалы оптом. Избегать инди-видуальной упаковки.

Использовать возвратные контейнеры и упа-ковочные материалы.

Повторно использовать невозвратные контей-неры на рабочей площадке с максимальной степенью. Разработать множество применений для пластиковых бочек, ведер и ванн.

Использовать лом вместо резки новых материа-лов. Направлять субподрядчиков и специалистов для сбора и хранения лома в местах резки и изготовления.

Для материалов, которые подвергаются воздей-ствию окружающей среды или иным образом подвер-гаются порче, ограничить поставку этих материалов до минимального количества. Работа с меньшими партиями уменьшит необходимость выбрасывать про-сроченные или испорченные материалы. Убедится, что летучие материалы и материалы, которые разла-гаются при воздействии тепла, холода или влаги, защищены от порчи.

Утилизировать поврежденные изделия и мате-риалы или разобрать их на составляющие материалы для переработки.

Подрядчик может заключить контракт с отдель-ными фирмами по переработке, которые занима-ются определенными материалами, в дополнение с перевозкой отходов. Это требует от подрядчика, субподрядчиков разделять отходы, размещать их в соответствующих емкостях и защищать от загрязне-ния другими материалами.


1. Постановление Правительства Москвы от 25.06.2002 г. № 469-ПП «О порядке обращения с отходами строи-тельства и сноса в г. Москве» (с изменениями на 6 марта 2013 года) (снято с контроля) [Электронный ресурс]. URL: // docs.cntd.ru/document/3637060 (19.05.2019).

2. Олейник С.П., Чулков В.О. Управление обращением с отходами строительства и сноса // Интернет-журнал «Отходы и ресурсы». – 2016. - Том 3, - №1 [Электронный ресурс]. URL:// resources.today/PDF/03RRO116.pdf (19.05.2019).

3. ГОСТ Р 57678-2017 «Ресурсосбережение. Обращение с отходами. Ликвидация строительных отходов». Москва, 2018 [Электронный ресурс]. URL:// docs.cntd.ru/document/1200146986 (19.05.2019).

4. Постановление Правительства Москвы от 25.06.2002 г. № 469-ПП «О порядке обращения с отходами строи-

тельства и сноса в г. Москве» (с изменениями на 6 марта 2013 года) (снято с контроля) [Электронный ресурс].

URL:// docs.cntd.ru/document/3637060 (19.05.2019).

5. Олейник С.П., Чулков В.О. Управление обращением с отходами строительства и сноса // Интернет-журнал

«Отходы и ресурсы». – 2016. - Том 3, - № 1 [Электронный ресурс]. URL:// resources.today/PDF/03RRO116.pdf

(19.05.2019).

6. ГОСТ Р 57678-2017 «Ресурсосбережение. Обращение с отходами. Ликвидация строительных отходов».

Москва, 2018 [Электронный ресурс]. URL:// docs.cntd.ru/document/1200146986 (19.05.2019).

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

__________________________

Библиографическое описание: Казимиров И.А., Долгих А.В. К вопросу о прогнозировании развития коррозионных

процессов в конструкциях стальных свай, работающих в контакте с грунтом // Universum: Технические науки :

электрон. научн. журн. 2019. № 6(63). URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/7495

К ВОПРОСУ О ПРОГНОЗИРОВАНИИ РАЗВИТИЯ КОРРОЗИОННЫХ ПРОЦЕССОВ

В КОНСТРУКЦИЯХ СТАЛЬНЫХ СВАЙ, РАБОТАЮЩИХ В КОНТАКТЕ С ГРУНТОМ

Казимиров Иван Александрович

канд. техн. наук, Иркутский национальный исследовательский технический университет,

РФ, г. Иркутск E-mail: Ivkazimirov @ mail.ru

Долгих Александр Владимирович

магистрант, Иркутский национальный исследовательский технический университет,

Р Ф, г. Иркутск E-mail: [email protected]

PREDICTION OF DEVELOPMENT OF CORROSION PROCESSES

IN STEEL PILES IN SOILS

Ivan Kazimirov

Candidate of Engineering Sciences, Irkutsk National Research Technical University,

Russia, Irkutsk

Alexander Dolgikh

undergraduate, Irkutsk National Research Technical University,

Russia, Irkutsk

АННОТАЦИЯ

Предметом обсуждения в данной статье является прогнозирование коррозионных процессов в конструкциях

стальных свай, работающих в контакте с грунтом. Проблема, с которой пришлось столкнуться на практике -

несоблюдение требований проекта по антикоррозийной обработке наружной поверхности свай, выполненных из

стальных труб. Объём погруженных свай и степень реализации надземных частей эстакад и проложенных по ним

трубопроводов заставили озадачиться поиском ответа на вопрос - возможна ли эксплуатация свай в такой реали-

зации в течение расчётного срока службы 25 лет? При прочих равных условиях определяющим фактором для

нахождения ответа на поставленный вопрос является показатель скорости коррозии металла стенок свай. Целью

статьи является нахождение ответа на вопрос, прозвучавший выше.

ABSTRACT

The article is focused on prediction of corrosion processes in steel piles contacting with the ground. The practice

revealed that the project requirements for anticorrosion treatment of the outer surface of steel piles are often not fulfilled.

The amount of piles in position and the degree of readiness of the aboveground parts of the rack with the pipelines caused

the search for the answer whether such operation of piles during the estimated service life of 25 years is possi ble.

All other conditions being equal, the key factor is the corrosion rate of pile walls. The article searched for the answer

to the given question.

Ключевые слова: сваи, коррозия, фундамент, прогнозирование, расчётный срок службы.

Keywords: piles, corrosion, foundation, prediction, estimated service life.

________________________________________________________________________________________________

Основные требования действующих норм, в част-

ности СП 28.13330.2017, однозначно предписывают

выполнение изоляционного покрытия поверхности

стальных конструкций, эксплуатирующихся в грун-

товой среде. Данное требование распространяется и

на сваи-оболочки из труб стальных, широко исполь-

зующихся в качестве фундаментов под объекты

нефтегазодобычи. Очевидно, что с точки зрения

ГОСТ 17467-79*, отсутствие защитного покрытия

на поверхности стальных свай-оболочек является

неустранимым дефектом. Однако вопрос отнесения

данного дефекта к значительному или критическому

представляется открытым, так как, с одной стороны,

действующие российские нормы не допускают

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

36

данный дефект, но, с другой стороны, имеется опыт

зарубежного проектирования, допускающий исполь-

зование стальных свай без дополнительной защиты

металла. Причиной проведения настоящего исследования

является факт выявления вышеописанного дефекта на свайном поле фундаментов эстакад обустройства одной из промышленных площадок Иркутской об-ласти. Сочетание значительного количества свай (около 500 шт.) с высокой степенью готовности надземной части эстакад и размещённых на них тру-бопроводов предопределило вопрос о возможности использования объекта с выявленным дефектом в пределах расчётного срока службы 25 лет, назначен-ного проектной документацией.

Целью исследования являлось прогнозирование величины коррозионного износа свай из стальных труб без антикоррозионного покрытия и несущей способности свай по материалу на расчётный срок службы сооружения 25 лет, предоставление прог-нозных данных генеральному проектировщику для принятия решений по долговечности конструкций свай. Работы по обследованию проводились в июле-сентябре 2018 г., в т.ч. полевые работы – в июле 2018 г.

Для достижения данной цели было предложено выполнять исследование по следующей укрупнённой методике:

Выполняется разделение грунтовых условий нахождения ствола сваи по следующим критериям: вид грунта, наличие грунтовой воды, в т.ч. верховодки, наличие уплотнения насыпной части, наличие мерз-лоты;

По Еврокоду 3, Р625-87, иным публикацион-ным официальным источникам подбираются (и обос-новываются при подборе) соответствующие значения скорости односторонней коррозии трубной стали с параллельной идентификацией применённой стали по химическому составу фотоэлектрическим и спектрографическим методами по ГОСТ 18895-97 и ГОСТ 27809-95;

Методом средневзвешенных значений произ-водится назначение расчётной скорости коррозии для выделенных участков сваи по длине её ствола;

Проверка назначенных параметров полевыми испытаниями ультразвуковой толщинометрией по ГОСТ Р ИСО 16809-2015 оголенных шурфами сте-нок свай в пределах высоты шурфа и над уровнем земли прилегающей территории. При этом к толщи-нометрии предлагалось добавить испытания образ-цов-свидетелей, погруженных в грунтовые условия на 2, 5 лет, с целью проверки достоверности расчёт-ного обоснования. Получение аппроксимирующей функции скорости коррозии в зависимости от вре-мени для обследованных свай и расчётный прогноз коррозионного износа свай при сохранении условий эксплуатации;

Выполнение поверочных расчётов свай по материалу (с учётом коррозионного прогнозного износа) в соответствие с СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*»; СП 16.13330.2017 «Стальные конструк-ции»; СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты» и формирование прогноза несущей способности свай

для расчётного срока службы; назначение прогноз-ного технического состояния конструкций на осно-вании ГОСТ 31937-2011 «Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния»;

По результатам повторного обследования,

планируемого на 2021 г. выполняется корректировка

(при необходимости) аппроксимирующей функции

скорости коррозии в зависимости от времени для

обследованных свай и, как следствие, прогнозов

коррозионного износа и несущей способности свай

по материалу.

Для выборочного обследования девяти свай

были выполнены шурфы глубиной 1,4-2,4 м (при

согласованной в программе работ глубине 1,7 м).

Из стенок пяти свай были отобраны пробы стали

труб для идентификации марки по химическому

составу. На всех вскрытых контрольных сваях (за

исключением свай С3 и С5) выполнялось измерение

толщины стенки ультразвуковым неразрушающим

методом не менее чем в трёх точках по высоте ого-

лённой части сваи: на уровне дна шурфа, на высоте,

равной половине глубины шурфа от уровня его дна,

на 100 мм выше уровня обреза шурфа (надземная

точка). На всех сваях определялось наличие песко-

цемента в полости простукиванием боковой поверх-

ности труб молотком. Основные результаты анализа характеристик

грунтов основания и осмотра шурфов показали:

грунтовые воды в пределах проходки шурфов и в пределах скважин при изучении инженерно-геологического разреза не обнаружены; замачивание грунтов возможно по открытому верхнему обрезу противопучинистой обсыпки верхней части ствола сваи песчано-гравийной смесью, однако при этом замачивание может носить периодический характер.

ствол сваи находится в контакте с глини-стыми грунтами, при этом на большинстве обследо-ванных выборочно свай отсутствует противопучи-нистая обсыпка гравийным грунтом, в присутствую-щей на свае С1 засыпке зафиксирован глинистый заполнитель;

наличие в 2 из 9 свай обсыпки в верхней части ствола свай позволяет утверждать о свойствах этого грунта как насыпного неуплотненного;

в материалах инженерно-геологических изысканий грунты по отношению к углеродистой и низколегированной стали обладают средней корро-зионной агрессивностью по ГОСТ 9.602-2016 [1].

Согласно данным табл. 4.1 Еврокод 3 часть 5 [2] (далее Еврокод) коррозионный износ стальных эле-ментов в грунте насыпном (агрессивном - золы и т.п.) превышает скорость грунтовой коррозии в глини-стых грунтах, в обследуемых сваях с учётом выше-приведённых фактов следует рассматривать именно наличие насыпных грунтов в верхней части лидерной скважины. На рис. 1 приведена выкопировка из Еврокод с табл. 4.1.

При этом п. 4.4 Еврокод устанавливает скорость односторонней атмосферной коррозии на уровне 0,01 мм/год. Однако, п. 4.2 оговаривает возможность неучёта данного вида коррозии внутри полости свай

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

37

при условии заполнения полости бетоном или гер-метизации полостей.

Анализ положений Еврокод позволяет сделать

следующие предварительные выводы:

максимальный односторонний коррозионный износ (от влияния грунтовой коррозии) назначен для агрессивных неуплотненных грунтов (шлаки, золы и т.п.), равен величине 0,5 мм за 5 лет эксплуатации и 2,0 мм – за 25 лет соответственно. Таким образом, скорость коррозии в течение эксплуатации не явля-ется величиной постоянной и равна усреднённой величине 0,1 мм/год в первые пять лет и уменьшается до усреднённой величины 0,075 мм/год в следующие 20 лет, при средней скорости коррозии 0,08 мм/год в течение 25 лет эксплуатации;

односторонний коррозионный износ (от влия-ния грунтовой коррозии), назначенный для неаг-рессивных неуплотненных глинистых и песчаных грунтов, равен величине 0,18 мм за 5 лет эксплуата-ции и 0,7 мм – за 25 лет соответственно. Таким об-разом, скорость не сохраняется постоянной в тече-ние эксплуатации и равна усреднённой величине 0,036 мм/год в первые пять лет и уменьшается до усреднённой величины 0,026 мм/год в следующие

20 лет, при средней скорости коррозии 0,028 мм/год в течение 25 лет эксплуатации;

односторонний коррозионный износ (от влия-ния грунтовой коррозии), назначенный для грунтов промышленных рабочих площадок, равен величине 0,15 мм за 5 лет эксплуатации и 0,75 мм – за 25 лет соответственно. Таким образом, скорость постоянна в течение 25 лет эксплуатации и равна усреднённой величине 0,030 мм/год;

атмосферная коррозия внутри полостей обсле-дуемых свай должна учитываться ввиду отсутствия заполнения полостей большинства обследованных свай и отсутствия данных по визуально-инструмен-тальному контролю сварных швов при обустройстве острия свай;

при наихудшем варианте грунтовых условий усреднённая полная скорость коррозии с учётом атмосферной внутри полости сваи за период 25 лет составит 0,09 мм/год при скорости 0,11 мм/год в первые 5 лет.

для насыпных глинистых грунтов расчётная теоретическая усреднённая полная скорость коррозии стенки с учётом атмосферной внутри полости сваи за период 25 лет принята на уровне 0,038 мм /год.

Рисунок 1. Таблица 4.1 Еврокод 3 часть 5

Согласно данным советских источников [3], [5]

и исследованиям Э.П. Мингалева, Е.И. Гайданенко,

А.Ф. Марченко [6], [7], [8], [9] скорость грунтовой

коррозии (при отсутствии блуждающих токов) в

грунтах дресвяно-подзолистых и торфяных состав-

ляет 0,04-0,1 мм год, не превышает 0,1 мм; при этом

отмечается повышенная скорость в грунтах, допус-

кающих воздухововлечённость (неуплотнённые насы-

пи, торфяники) в первые 2-3 года нахождения в грунте

с последующим снижением скорости по мере само-

уплотнения или водонасыщения. То есть макси-

мальная описанная вышеназванными источниками

скорость грунтовой коррозии 0,1 мм/год сопостав-

ляется с данными Еврокод для показателя в агрессив-

ных насыпных грунтах в первые 5 лет эксплуатации.

Таким образом, наиболее пессимистический прогноз

позволяет в дальнейшем оперировать величиной

0,11 мм/год для сравнения с фактическими показа-

телями, определяемыми в рамках настоящего иссле-

дования.

Анализ полученных данных измерения толщины металла стенок обследуемых свай выполнен при следующих предварительных предпосылках:

атмосферная коррозия постоянна и равна 0,01 мм/год как для наружной надземной части свай, так и для поверхности внутри полости труб свай;

начальная глубина коррозии по наружной и внутренней поверхностям к моменту погружения свай в грунт равна 0 (ввиду отсутствия каких-либо данных о степени её (коррозии) реализации на начало расчётного периода);

изначальная толщина стенки трубы одина-кова во всех точках измерения в пределах изученной

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

38

длины (максимальная величина которой равна 2,4 м – глубина шурфа сваи С1); данная оговорка связана с принятыми в табл. 3 ГОСТ 8732-78 [11] допусками на толщину труб, количественные показатели кото-рых приведены ниже в таблице 1. Анализ данных таблицы 1 позволяет предполагать теоретическую невозможность получения адекватных данных ско-рости коррозии при возможных отклонениях тол-щины стенки трубы на изученной длине в пределах допусков по причине значительного превышения

величины допуска над ожидаемой величиной кор-розионного износа за 2 года. В связи с этим приме-нена данная предпосылка с целью возможности применения метода расчёта грунтового износа сопоставлением величин толщины стенки трубы надземной и подземной части.

значение требуемого уровня доверительной вероятности равно 0,95.

Таблица 1.

Допускаемые отклонения толщины стальных бесшовных горячедеформированных труб

Диаметр трубы наружный, мм

Допускаемые отклонения толщины, мм для труб с толщиной

стенки

6 мм 8 мм

До 219 включительно +0,75; -0,9 +1,0; -1,2

Свыше 219 +0,75; -0,9 +1,0; -1,2

С учётом вышеприведённых предпосылок можно

вывести следующую формулу для определения ско-

рости грунтовой коррозии за 2 года нахождения сваи

в грунте:

Yгр0,95=((∆t ср

i/2)+∆y)-0,01 (1)

где: Yгр0,95 – односторонняя скорость грунтовой кор-

розии металла трубы данной сваи в подземной точке i,

мм/год, вычисленная с обеспеченностью 0,95;

∆t срi = tср

i-tср1 – разница измеренных показателей

толщины в подземной и надземной точке измерений

одной и той же трубы, мм;

tсрi – среднее измеренное значение толщины

в подземной i-й точке, мм;

tср1 – среднее измеренное значение толщины

в надземной точке, мм;

∆y=2,26СКО – вычисленное значение разброса

значений при принятом уровне доверительной веро-

ятности,

СКО – среднеквадратичное отклонение значе-

ния ∆t срi

Тогда двухсторонняя (с учётом атмосферной кор-

розии в полости) скорость коррозии металла трубы

данной сваи в подземной точке i, мм/год, вычисленная

с обеспеченностью 0,95 вычисляется как:

Y0,95=(∆t срi/2)+∆y (2)

Вычисленные по (2) значения с обеспеченно-

стью 0,95 скорости грунтовой коррозии металла трубы каждой сваи, мм/год приведены в табл. 2.

Таблица 2.

Вычисленные показатели скорости коррозии в подземных точках

№

сваи

№ контр.

точки

Среднее значение

измерений

толщины, мм

Отклонение

толщины от зна-

чения надземной

точки (∆tср), мм

СКО*

величины

∆t

Разброс

∆y, мм

Вычисленная

скорость коррозии

в подземной точке

Y 0,95, мм/год

1 2 3 4 5 6 7

1

1.1 6,20

1.2 6,09 0,11 0,001472 0,003326 0,06

1.3 6,13 0,07 0,001083 0,002448 0,04

2

2.1 8,31

2.2.1 8,47 -0,16 0,001921 0,004342 -0,08

2.3 8,08 0,23 0,000969 0,002189 0,12

3

3.1 5,97

3.2 5,92 0,05 0,000234 0,00053 0,03

3.3 5,95 0,02 0,000352 0,000737 0,02

4

4.1 6,44

4.2 6,46 -0,02 0,000246 0,000555 -0,01

4.3 6,49 -0,05 0,000397 0,000897 -0,02

6

6.1 7,88

6.2 7,96 -0,08 0,000561 0,001267 -0,04

6.3 7,93 -0,05 0,000428 0,000968 -0,02

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

39

1 2 3 4 5 6 7

7

7.1 8,39

7.2 8,17 0,22 0,001345 0,00304 0,11

7.3 8,37 0,01 0,000072 0,000164 0,01

8

8.1 5,78

8.2 5,67 0,11 0,000808 0,001825 0,06

8.3 5,64 0,14 0,000996 0,002251 0,07

9

9.1 5,46

9.2 5,44 0,02 0,000065 0,000148 0,01

9.3 5,48 -0,02 0,000113 0,000255 -0,01

Анализ ряда вычисленных значений по вышепри-

веденной методике позволяет сделать следующие

предварительные выводы:

в ряду вычисленных значений наблюдается

значительный диапазон (интервал) вычисленных ве-

личин скорости коррозии, присутствуют отрица-

тельные значения, что может объясняться заведомо

ошибочной предпосылкой о постоянстве изначаль-

ного показателя толщины стенки трубы во всех точ-

ках измерения в пределах изученной длины; для

дальнейшего анализа отрицательные значения отсе-

иваются как недостоверные;

максимальное вычисленное значение скоро-

сти равно 0,12 мм/год;

в ряду вычисленных положительных значе-

ний скорости коррозии среднее вычисленное значе-

ние равно 0,052 мм/год, среднеквадратичное откло-

нение имеет величину 0,03, величина размаха, опре-

деленная с заданной доверительной вероятностью

0,95, равна 0,068, а величина скорости коррозии с

обеспеченностью 0,95 составляет 0,12 мм/год, что в

целом соотносится с пессимистическим прогнозом

скорости коррозии, определённым ранее; дальней-

шие поверочные расчёты свай на данном этапе об-

следований выполняются с использованием данной

величины, принимаемой как константа и дающей

вычисленную величину коррозионного износа по-

сле 25 лет нахождения в грунте, равную 3,0 мм;

безусловно вышеприведённая величина пред-

ставляется завышенной по причине отсева отрица-

тельных значений в интервале вычисленных вели-

чин, не более чем предварительной и нуждающейся в

уточнении по результатам повторных измерений тол-

щины в зонах свай, обследованных на данном этапе. Расчёт несущей способности обследуемых свай

выполнен по прочности материала свай согласно требованиям п. 7.1.8 [10] и раздела 7.1 [12] при сле-дующих предпосылках и допусках:

расчётная толщина стенки трубы сваи опре-делена постоянной по длине как изначальная

номинальная толщина стенки трубы за минусом вели-чины коррозионного износа, принятой на уровне 3,0 мм;

расчётная модель сваи (согласно п. 7.1.8 [10] – вертикальная центрально сжатая стойка (стержень) физической длиной, рассчитываемой по формуле (7.1) |10| при l0=1.7+0.3=2.0 м (где 0,3 м – расстояние от уровня верхнего обреза сваи (подошвы условного ростверка) до уровня планировочной отметки земли, 1,7 м – глубина противопучинистой скважины, ниж-ний конец стойки защемлен, верхний – свободный.

Расчёты выполнены для трёх свай, выбранных по следующим соображениям:

свая С5, выполнена из трубы 219х6, из всех аналогичных воспринимает наибольшую нагрузку (расчётное значение 7,01 тс с учётом собственного веса);

свая С5, выполнена из трубы 273х8, из всех аналогичных воспринимает наибольшую нагрузку из всех обследуемых свай (расчётное значение 9,43 тс с учётом собственного веса);

свая С9, выполнена из трубы 159х6 (минималь-ный габарит сечения в выборке обследуемых свай), воспринимает нагрузку 1,0 тс (расчётное значение с учётом собственного веса).

Расчёты выполнены с использованием пакета САПР SCAD Office версия 21, сертифицированного Росстроем РФ (лицензия №14862 от 11.01.2018 г.).

Расчётные нагрузки определены при следую-щих предпосылках:

расчётные и нормативные значения вертикаль-ных сжимающих нагрузок заданы проектирующей организацией;

при расчёте учитывался коэффициент надёж-ности по ответственности здания n, принимаемый для объектов нормального уровня ответственности (КС-2) на уровне 1,0;

расчёты выполнены для основного расчётного сочетания усилий, при анализе напряженно-дефор-мированного состояния конструкций рассмотрена 1 комбинация загружений (см. табл. 3).

Таблица 3.

Расчётные сочетания усилий, приложенных к верхнему обрезу (оголовку) свай

Номер

сваи

Силовое воздействие (расчетное значение) Вертикальная сжимающая

нагрузка (N), тс Поперечная сила (Q)

в направлении осей Y/Z, тс Изгибающий момент (M),

действующий в плоскости YX/ZX, тс*м

С5 7,01 0/0 0/0

С6 9,43 0/0 0/0

С9 1,00 0/0 0/0

Примечание: направление осей принято в соответствие с системой SCAD Office

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

40

Таблица 4.

Результаты поверочных расчётов свай

Номер

сваи

Значения коэффициентов использования при проверках на:

Прочность при действии центрально приложен-

ной продольной силы, п. п. 7.1.1 [12]

Устойчивость при сжатии центрально приложен-

ной продольной силой, п. 7.1.3 [12]

С5 0,11 0,175

С6 0,071 0,089

С9 0,022 0,072

Примечание: Коэффициент использования (КИ) – отношение предельно-допустимых значения фактора к фактическому

его значению в конструкции

Основные результаты расчётов приведены в табл. 4.

По результатам расчёта можно сделать вывод о

сохранении достаточности несущей способности свай

по материалу с учётом коррозионного износа 3,0 мм

за 25 лет эксплуатации.

Результаты исследования и их анализ позволяют

сделать следующие выводы:

Обследованные буроопускные сваи выпол-нены из стальных труб 219х6, 273х8 и 159х6 по ГОСТ 8732-78 из стали 09Г2С.

В выборке из девяти свай преобладают сваи, не имеющие антикоррозионной обработки наруж-ной поверхности, заполнения внутренней полости пескоцементом.

В выборке из девяти свай преобладают сваи, не имеющие противопучинистой обсыпки песчано-гравийной смесью верхней части, верхняя часть кон-тактирует с глинистыми грунтами; при этом гидроизо-ляционная обработка устья битумом также отсутствует.

Все вскрытые сваи соответствуют проектным решениям по геометрическим показателям сечения

(показатель наружного диаметра, толщины стенки). Часть вскрытых свай имеет стыковку труб по длине.

По результатам анализа литературных и нор-мативных источников и выполненных измерений толщин стенок обследованных свай для дальнейших поверочных расчётов предварительно обоснована ве-личина скорости коррозии стенок свай 0,12 мм/год, что даёт прогнозную величину коррозионного износа стенок свай 3,0 мм через 25 лет эксплуатации в сло-жившихся условиях.

С учётом вышеприведённой величины прог-нозируемого коррозионного износа выполнены по-верочные расчёты несущей способности свай по материалу, подтверждающие её достаточность в тече-ние расчётного периода эксплуатации 25 лет.

Для подтверждения и уточнения показателей

коррозионного износа требуется повторение иссле-

дований толщины стенок свай в летний период 2021

года с повторением замеров толщины стенок свай в

зонах выполнения измерений, выполненных при

настоящем обследовании.


1. ГОСТ 9.602-2016 Единая система защиты от коррозии и старения. Сооружения подземные. Общие требова-ния к защите от коррозии. - М.: Стандартинформ, 2017.

2. Перевод Европейского стандарта En 1993-5:2007 на русский язык. Технический кодекс установившейся практики Еврокод 3. Проектирование стальных конструкций. Часть 5. Забивка свай.

3. Р 625-87 «Методика расчета единичных показателей коррозионной безотказности линейной части трубопро-водов» / ВНИИСТ при Мин-ве по строительству объектов нефтяной и газовой промышленности СССР. М.: 1987 г.

4. ГОСТ 19281-2014 Прокат повышенной прочности. Общие технические условия. М.: Стандартинформ, 2015.

5. Инструкция по определению скорости коррозии металла стенок корпусов сосудов и трубопроводов на пред-приятиях Нефтехимпрома СССР / ВНИиКТИ оборудования нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. – Волгоград, 1983 г.

6. Мингалев Э.П. Коррозия трубной стали в многолетнемерзлых грунтах Западной Сибири. // Нефтяное хозяй-ство. – 2004. - № 3. – с. 104-105.

7. Мингалев Э.П., Перекупка А.Г., Соколов С.М. Коррозия трубной стали во влажных болотно-торфяных грун-тах юга Западной Сибири. // Нефтяное хозяйство. – 2014. - №2. – с. 40-43.

8. Гайданенко Е.И., Константинов И.П. Коррозия газопроводных труб в Якутии // Строительство трубопроводов. – 1989. - №1. – С. 40-41.

9. Марченко А.Ф. Почвенная коррозия трубопроводной стали и магистральных трубопроводов // Строительство трубопроводов. – 1995. - № 1. – С. 29-34.

10. СП 24.13330.2011 Свайные фундаменты. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83*. / Министерство регионального развития Российской Федерации -М.: 2012.

11. ГОСТ 8732-78 Трубы стальные бесшовные горячедеформированные. Сортамент (с Изменениями N 1, 2). М.: ИПК Издательство стандартов, 2004.

12. СП 16.13330.2011. Стальные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-23-81*. /Министерство ре-

гионального развития Российской Федерации, -М.: 2011.

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

__________________________

Библиографическое описание: Салиева О.К., Кулдашева Ф.С. Вязкоупругие пластиновые механические системы с

точечными связями и их собственные колебания // Universum: Технические науки: электрон. научн. журн. 2019. № 6(63).


ВЯЗКОУПРУГИЕ ПЛАСТИНОВЫЕ МЕХАНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ

С ТОЧЕЧНЫМИ СВЯЗЯМИ И ИХ СОБСТВЕННЫЕ КОЛЕБАНИЯ

Салиева Олима Камаловна

канд. техн. наук, доцент, Бухарский инженерно-технологический институт,

Узбекистан, г. Бухара E-mail: [email protected]

Кулдашева Фируза Салимовна

ассистент, Бухарский инженерно-технологический институт,

Узбекистан, г Бухара E-mail: [email protected]

VISCOELASTIC PLASTIC MECHANICAL SYSTEMS WITH SPOT LINKS

AND THEIR OWN VIBRATIONS

Olima Saliyeva

candidate of technical Sciences, associate Professor Bukhara engineering and technological Institute,

Uzbekistan, Bukhara

Firuza Kuldasheva

Assistant Bukhara engineering and technological Institute,

Uzbekistan, Bukhara

АННОТАЦИЯ

В данной работе рассматриваются собственные колебания вязкоупругих пластинчатых механических систем

с точечными связями. Получены частотные уравнения и решено численно, методом Мюллера. Приведен пара-

метрический анализ комплексных собственных частот в зависимости от геометрических параметров.

ABSTRACT

In this article, the natural oscillations of viscoelastic lamellar mechanical systems with point connections are considered.

Frequency equations are obtained and solved numerically by the Muller method. A parametric analysis of complex

eigenfrequencies depending on the geometric parameters is given

Ключевые слова: Свободные колебания, диссипативная система, собственные колебания, вязкоупругие

системы.

Keywords: Free oscillations, dissipative system, vibrations, viscoelastic system.

________________________________________________________________________________________________

Структурная неоднородность системы опреде-

ляется наличием в ней вязкоупругих элементов с разными диссипативными свойствами (в противном случае это структурно - однородная вязкоупругая система). Под механической системой здесь понимается прямоугольная пластина, пакет прямоугольных пластин, оболочка вращения, система оболочек вращения, имеющие точечные связи.

Свободные колебания диссипативной системы носят затухающий характер. Амплитуды форм коле-баний с течением времени уменьшаются, поэтому такой процесс, строго говоря, не является периоди-ческим. Но частоты соответствующих форм при этом остаются постоянными [1, 2] и в этом смысле диссипативную систему можно исследовать как си-стему, обладающую собственными колебаниями.

Постановка задачи. Рассмотрим механическую систему, состоящую из N изотропных вязкоупругих

тел, занимающих объем 𝑉𝑛 и ограниченных поверхно-

стями Ω𝑛 (𝑛 = 1, … , 𝑁). При этом предполагается, что один линейный размер каждого тела намного меньше двух остальных. При каждом n на части поверхности

n-го тела заданы Ω𝑛гр

однородные граничные условия,

на остальной свободной поверхности Ω𝑛св = Ω𝑛/Ω𝑛

гр в

конечном числе точек наложены связи кинематиче-ского и динамического характера: точечные жесткие, упругие и (или) вязкоупругие шарнирного типа опоры (жесткие опоры могут быть защемлены), жесткие упругие и (или) вязкоупругие амортизаторы, соединя-

ющие тела (при 𝑁 > 1), сосредоточенные массы

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

42

𝑀𝑞𝑛 (𝑞 = 1, … , 𝑄). Расположение связей и масс на

поверхностях Ω𝑛св произвольно.

В общем случае диссипативные свойства эле-

ментов системы различны. Частным случаем такой

структурно неоднородной вязкоупругой системы яв-

ляется система с упругими и вязкоупругими элемен-

тами. Для последнего случая 𝑁 = 𝑁𝑦 + 𝑁𝑛, где 𝑁𝑦–

количество упругих элементов системы, 𝑁𝑛- количе-

ство вязкоупругих элементов. При 𝑁 > 2 тела рас-

положены параллельно друг другу свободными по-

верхностями Ω𝑛св (пакеты пластин оболочек). При 𝑁 =

1 стойки отсутствуют. Требуется определить ча-

стоты собственных колебаний вязкоупругой си-

стемы, а также оценить ее демпфирующую способ-

ность. В математической постановке вязкоупругость

выглядит следующим образом. Пусть все точки

n-го тела подчиняются гармоническому закону ко-

лебаний, т.е.

𝑈𝑛𝑗(�̅�𝑛, 𝑡) = 𝑈𝑛𝑗0 (�̅�𝑛)𝑒−𝑖𝜔𝑡, 𝑛 = 1, … 𝑁, 𝑗 = 1, . . . , 𝐽, (1)

где 𝑈𝑛𝑗0 (�̅�𝑛)- j-я компонента вектора перемещений

n–го тела, J- число компонент вектора перемеще-

ний, �̅�𝑛 = (𝑥1𝑛, 𝑥2

𝑛 , 𝑥3𝑛)- радиус-вектор точки n-го тела,

𝜔 = 𝜔𝑅 + 𝑖𝜔𝐼- искомая комплексная частота сис-

темы, причем 𝜔𝑅 - собственная частота, а 𝜔𝐼–

коэффициент демпфирования (𝜔𝐼 < 0). Поскольку

каждая компонента вектора перемещений уже имеет

индекс n, то последний для обозначения компонент

радиус-вектора в дальнейшем не используется.

Для прямоугольных пластин 𝐽 = 1 и

𝑈𝑛10 (𝑥1, 𝑥2) = 𝑊𝑛

0(𝑥, 𝑦),

для оболочек вращения 𝐽 = 3 и

𝑈𝑛10 (𝑥1, 𝑥2) = 𝑈𝑛

0(𝑥, 𝑦), 𝑈𝑛20 (𝑥, 𝑦) =

𝑉𝑛0(𝑥, 𝑦), 𝑈𝑛3

0 (𝑥, 𝑦) = 𝑊𝑛0(𝑥, 𝑦),

где x,y– координаты. Исходя из принципа возмож-

ных перемещений, приравняем нулю сумму работ

всех активных сил, включая силы инерции на воз-

можных перемещениях 𝛿𝑈𝑛𝑗(�̅�, 𝑡):

𝛿𝐴𝜎 + 𝛿𝐴𝑎 + 𝛿𝐴𝑚 = 0, (2)

где 𝛿𝐴𝜎 , 𝛿𝐴𝑎, 𝛿𝐴𝑚– виртуальные работы внутренних

сил тел пружин, а также сил инерции с учетом сосре-

доточенных масс. Эти работы можно представить

следующими соотношениями:

𝛿𝐴𝜎 = − ∑ 𝜎𝑚𝑘𝑛

𝑁

𝑛=1

𝛿휀𝑚𝑘𝑛 𝑑𝑉, 𝛿𝐴𝑎

= − ∑ ∑ 𝜎𝑙𝑛

𝐿𝑛

𝑙=1

𝑁

𝑛=1

𝛿휀𝑙𝑛 − ∑ ∑ 𝜎

𝑙/𝑛

𝐿𝑛/

𝑙/=1

𝑁

𝑛=1

𝛿휀𝑙/𝑛 ,

𝛿𝐴𝑚 = − ∑ 𝜌𝑛𝑁𝑛=1 ∫ (∑ �̈�𝑛𝑗

𝐽𝑗=1 (�̅�, 𝑡)𝛿𝑈𝑛𝑗)𝑑𝑉 −

Vn−

∑ ∑ 𝑀𝑞𝑛𝑄𝑛𝑞=1

𝑁𝑛=1 ∑ �̈�𝑛𝑗

𝐽𝑗=1 (�̅�𝑛

𝑞, 𝑡)𝛿𝑈𝑛𝑗 , (3)

где 𝜌𝑛 , 𝑉𝑛–плотность и объем n–го тела, 𝑀𝑞𝑛- q-я

присоединения масса n– го тела с координатами

�̅�𝑛𝑞

= (𝑥𝑛1𝑞

, 𝑥𝑛2𝑞

, 3), 𝐿𝑛

– число пружин (амортизаторов) между n–м и (n+1)–м

телами, 𝑄𝑛- число сосредоточенных масс на n–м

теле, 𝐿𝑛/

- число упругих (вязкоупругих) опор на

n–м теле, 𝜎𝑚𝑘𝑛 , 휀𝑚𝑘

𝑛 , 𝜎𝑙𝑛, 휀𝑙

𝑛, 𝜎𝑙/𝑛, 휀

𝑙/𝑛 - компоненты тен-

зоров напряжений и деформаций соответственно n–го

тела, l-й пружины (амортизатора) и 𝑙/–й упругой (вяз-

коупругой) опоры.

Физические и геометрические соотношения для

упругого элемента или упругой связи системы

запишем с помощью обобщенного закона Гука

𝜎𝑚𝑘𝑛 (𝑡) = �̃�𝑛Θ𝑛(𝑡)𝛿𝑚𝑘 + 2�̃�𝑛휀𝑚𝑘

𝑛 (𝑡),

где �̃�𝑛, �̃�𝑛–интегральные операторы Вольтерра, ко-

торые ниже заменяются на один оператор. Выражая

�̃�𝑛, �̃�𝑛 по известным формулам через �̃�𝑛 , �̃�𝑛 и учиты-

вая, что

�̃�𝑛 = 𝑣𝑛 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡, где

(�̃�𝑛𝜑)(𝑡) = 𝐸𝑛 [𝜑(𝑡) − ∫ 𝑅𝑛𝑡

0(𝑡 − 𝜏)𝜑(𝜏)𝑑𝜏], (4)

здесь 𝐸𝑛- мгновенный модуль упругости, а 𝑅𝑛– ядро

релаксации.

Учитывая (1), функцией времени в равенстве (4)

будет 𝜑(𝑡) = 𝑒𝑥𝑝(−𝑖𝜔𝑡) с медленно меняющейся

амплитудой. Предполагая малость интеграла

∫ 𝑅(𝜏)𝑑𝜏∞

0, с помощью метода замораживания заме-

ним соотношение (4) приближенным:

�̃�𝑛 ≅ 𝐸𝑛[1 − Гс(𝜔𝑅) − 𝑖𝑠(𝜔𝑅)]𝜑, где

{Гс

Г𝑠} = ∫ 𝑅𝑛(𝜏)

∞

0

{𝑐𝑜𝑠𝜔𝑅𝜏𝑠𝑖𝑛𝜔𝑅𝜏} 𝑑𝜏.

Это позволяет исключить из вариационного

уравнения интегральные члены и, в конечном итоге,

время. В символическом виде его можно представить

в виде

𝛿𝐺(𝑈𝑛𝑗0 (�̅�), 𝜔2) = 0. (5)

Если n-я пластина, l-я пружена и l/-я опора вязко-

упругие, то �̅�𝑛, 𝐶�̅�𝑛, 𝐶̅𝑙/𝑛 представляются следующими

формулами:

�̅�𝑛 = 𝐷𝑛𝑓𝑛(𝜔𝑅), 𝐶�̅�𝑛 = 𝐶𝑙𝑛𝑓𝑙𝑛(𝜔𝑅), 𝐶̅𝑙/𝑛

= 𝐶𝑙/𝑛𝑓𝑙/𝑛(𝜔𝑅),

где

𝑓(𝜔𝑅) = 1 − Г𝑐(𝜔𝑅) − 𝑖Г𝑠(𝜔𝑅)

- комплексная функция, числовые коэффициенты

которой зависят от параметров ядра релаксации соот-

ветствующих вязкоупругих элементов,

𝐷𝑛 =𝐸𝑣ℎ𝑛

3

12(1−𝑣𝑛2)

, 𝐶𝑙𝑛, 𝐶𝑙/𝑛 -

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

43

обобщенные мгновенные жесткости соответственно

n-й пластины, l-го амортизатора, l/-й опоры. В упру-

гом случае �̅�𝑛 = 𝐷𝑛 , 𝐶�̅�𝑛 = 𝐶𝑙𝑛, 𝐶̅𝑙/𝑛 = 𝐶𝑙/𝑛, где

𝐷𝑛 , 𝐶𝑙𝑛 , 𝐶𝑙/𝑛, - обобщенные жесткости соответственно

n-й пластины, l-го пружины, l/-й опоры.

Необходимо найти спектр комплексных соб-

ственных частот

𝜔𝑘 = 𝜔𝑅𝑘 + 𝑖𝜔𝐼

𝑘,

где 𝜔𝑅𝑘– частоты, а 𝜔𝐼

𝑘– коэффициенты демпфирова-

ния собственных затуханий колебания.

Численные результаты. Рассмотрим конструк-

цию, представляющую собой пакет из двух парал-

лельных квадратных упругих пластин с амортизато-

ром и присоединенной массой. Ядро релаксации для

амортизатора выбрано в виде

𝑅(𝑡) = 𝐴𝑒𝑥𝑝(−𝛽𝑡)𝑡𝛼−1,

где 𝐴, 𝛽, 𝛼 - параметры ядра [2].

Вязкость амортизатора принята такой, чтобы его

деформация ползучести при квазистатическом про-

цессе составляла малую долю от общей (~12%). Для

этого случая параметры ядра следующие:

𝐴 = 0.01, 𝛼 = 0.1, 𝛽 = 0.05 [2].

В отличие от упругой задачи, здесь исследовалась

зависимость двух низких частот и соответствующих

коэффициентов демпфирования от величины мгно-

венной жесткости амортизатора. Последняя изменя-

лась от 10-4 до 10-1. Справа этот диапазон ограничен

величиной, т.к. при С=С2 происходит смена второй

формы. На рис. 1 показана зависимость первых двух

частот 𝜔𝑅1 , 𝜔𝑅

2 и соответствующих коэффициентов

демпфирования 𝜔𝐼1, 𝜔𝐼

2 от величины мгновенной

жесткости амортизатора С. Из анализа графиков

следует, что диссипативные свойства этой системы

в целом определяются не только реологией ее эле-

ментов, но существенно зависят от взаимодействия

колебаний собственных форм.

Рисунок 1. Зависимость частот и

коэффициентов демпфирования

Данный эффект выражается в том, что при некото-

рых условиях (о них ниже) и до некоторого значения

жесткости амортизатора энергически более емкая

(в данном случае вторая) форма диссипирует энер-

гии меньше, чем форма менее энергоемкая. Затем,

начиная с некоторого значения мгновенной жестко-

сти амортизатора (в данном случае с 𝐶∗ = 5.4 ∙10−3), процесс диссипации энергии собственными

формами нормализуется и протекает согласно энер-

гетической иерархии форм.

Практический вывод следующий: демпфирую-

щие способности конструкции в основном определяет

минимальный по абсолютной величине коэффициент

демпфирования (в этом случае последними затухают

колебания именно этой формы); глобальным (опре-

деляющим) коэффициентом демпфирования системы

является сначала 𝜔𝐼1 до точки пересечения, а затем 𝜔𝐼

2.

Оптимальный в смысле затухания режим колебаний

конструкции будет при С=С*, когда этот глобаль-

ный коэффициент демпфирования максимален.

Cписок литературы:

1. Каюмов С.С., Сафаров И.И. Распространение и дифракция волн в диссипативно – неоднородных цилиндри-

ческих деформируемых механических системах. Ташкент: Фан, 2004 г. -250 с.

2. Колтунов М.А. Ползучесть и релаксация. – М.: Высшая школа, 1976. - 276 с.

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

__________________________

Библиографическое описание: Комаров К.А., Титкова А.И. Сравнение и анализ технологий восстановления

защитного слоя бетона // Universum: Технические науки : электрон. научн. журн. 2019. № 6(63). URL:


СРАВНЕНИЕ И АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЙ ВОССТАНОВЛЕНИЯ

ЗАЩИТНОГО СЛОЯ БЕТОНА

Комаров Константин Андреевич

канд. экон. наук, Иркутский национальный исследовательский технический университет, РФ, г. Иркутск


Титкова Алина Ивановна

магистрант, Иркутский национальный исследовательский технический университет, РФ, г. Иркутск


THE COMPARISON AND ANALYSIS OF REMANUFACTURING TECHNIQUES

OF THE CONCRETE COVER

Konstantin Komarov

Candidate of Economic Sciences, Irkutsk National Research Technical University, Russia, Irkutsk

Alina Titkova

Master’s Degree Student, Irkutsk National Research Technical University, Russia, Irkutsk

АННОТАЦИЯ

В данной статье рассматриваются существующие технологии восстановления защитного слоя бетона, а также

применяемые при их использовании материалы с целью сравнения и выделения преимуществ каждой из системы.

Представлен анализ существующих объемов строительного производства по конструктивным признакам за 2018 год.

Выявлены основные причины разрушения конструкций, определено, на что следует обратить внимание при выборе

метода восстановления защитного слоя бетона, а также сформулированы вопросы для дальнейшего исследования.

ABSTRACT

This article discusses the existing technologies for the restoration of the protective layer of concrete, as well as the

materials applied to them in order to compare and highlight the advantages of each system. The analysis of the existing

volumes of construction production by design features for 2018 is presented. The main reasons for the destruction of

structures, as well as what to look for when choosing a method for restoring a protective layer of concrete, are identified.

The questions for further research are defined.

Ключевые слова: защитный слой бетона, бетон, торкретирование, инъекционный ремонт.

Keywords: protective concrete layer, concrete, shotcrete, injection repair.

________________________________________________________________________________________________

Введение В результате анализа объема жилищного строи-

тельства по конструктивным типам по Иркутской области за 2018 год выявлено, что преобладают моно-литные железобетонные здания (примерно 75%).

Диаграмма анализа представлена на рисунке 1.

Рисунок 1. Объем жилищного строительства по

конструктивным типам по Иркутской области

за 2018 год

Стоит отметить, что важными составляющими в

строительной отрасли является не только грамотное

решение проекта строительства, но и поддержание

объекта в работоспособном состоянии. В процессе

эксплуатации под влиянием как внешнего воздей-

ствия, так и внутренних химических процессов со

временем происходит разрушение защитного слоя бе-

тона, приводящее к появлению трещин, сколов в же-

лезобетонных конструкциях. Поэтому важнейшей

задачей является правильный подбор технологии вы-

полнения работ и применяемых материалов в целях

обеспечения продолжительности эксплуатации объ-

екта недвижимости, а также получение экономиче-

ского эффекта при минимизации затрат на капиталь-

ный ремонт.

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

45

Основная часть

В результате обследования железобетонных

конструкций были определены основные причины

разрушения защитного слоя бетона:

условия эксплуатации объекта, влияние

внешних агрессивных факторов;

несвоевременное проведение ремонтных работ;

использование некачественных, не соответ-

ствующих проекту материалов, ошибки в проекте

(неверно рассчитанная толщина защитного слоя).

На основе изучения причин разрушения защит-

ного слоя был сформулирован перечень вопросов,

требующих решения:

как в будущем избежать дефектов;

как своевременно выявить повреждения и

определить соответствующую технологию;

какие требования должны предъявляться к

технологии изготовления бетонных конструкций.

Факторы, оказывающие негативное влияние на

конструкции, можно разделить на 4 основные группы:

Химические факторы (воздействие карбоната

кальция, сульфатов, хлоридов, взаимодействие ще-

лочей);

Физические факторы (попеременное оттаива-

ние и замерзание, высокие температуры, усадка);

Механические факторы (истирание, ударное

воздействие и др.);

Дефекты и трещины.

Основные технологии восстановления защитного

слоя бетона:

1. Торкретирование бетона

На сегодняшний день существует два метода

торкретирования – «мокрый» и «сухой».

При «мокром» торкретировании цементная смесь,

необходимая для ремонта защитного слоя бетона,

готовится заранее, а уже затем готовый раствор через

транспортировочный шланг подается на ремонти-

руемую поверхность. Преимущества «мокрого»

торкретирования: однородный состав бетона, воз-

можность проведения работ в тесном помещении,

минимальный отскок (на 10 % меньше, чем при

«сухом» способе). Следует отметить, что данный

способ торкретирования применяется для ремонта

больших поверхностей (площадью от 2 тыс. кв. м).

При «сухом» торкретировании цемент и вода

смешиваются только на выходе с давлением. Приме-

нение метода «сухого» торкретирования не требует

подготовки основания ремонтируемой поверхности,

позволяет за один проход наносить толстый слой

торкрета и дает возможность осуществлять ремонт-

ные работы с перерывами (в отличие от «мокрого»

торкретирования, при котором приготовленная смесь

должна использоваться непрерывно).

2. Инъектирование как метод ремонта

Инъектирование бетона представляет собой одно

из наиболее инновационных эффективных решений

при ликвидации последствий разрушения защитного

слоя бетона, сквозной фильтрации влаги, а также

применяется в качестве восстановления и упрочнения

конструкций. Инъектирование заключается в нагне-

тании ремонтных смесей через специальные

устройства (пакеры). Данная технология не требует

установки опалубки и может применяться даже

при трещинах с малой шириной раскрытия.

3. Ремонт с установкой опалубки

При устранении глубоких повреждений, пора-

жающих арматуру, обычно требуется установка

опалубки, иногда с использованием дополнительного

армирования. Поврежденная арматура обрабатыва-

ется специальными растворами, укрепляется. Уста-

навливается опалубка и заливается обычным бетоном,

раствором или полимербетоном. При использовании

данного метода важно обеспечить сцепление «ста-

рого» и «нового» бетона, выполняется эта процедура

посредством обработки «старого» примером. При-

мер производства работ показан на рисунке 2.

Рисунок 2. Схема восстановления дефектов бетона с оголением арматуры: (а – дефект бетона

с оголением арматуры; б – удаление разрушенного бетона, нанесение на арматуру защитного слоя;

в – восстановленный участок конструкции. 1 – строительная конструкция; 2 – арматура; 3 – материал

«КТтрон-праймер»; 4 – ремонтный материал «КТтрон» тиксотропный (в зависимости от проекта)

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

46

4. Оштукатуривание и оклеивание При данной технологии восстановления приме-

няются безусадочные быстротвердеющие смеси тиксотропного типа для ремонта бетонных и железо-бетонных конструкций, не затрагивающие глубокое поражение бетона или арматуры. При смешивании с водой образуют бетонную смесь, обладающую тиксотропными свойствами. Данная технология позволяет производить работы по ремонту верти-кальных и потолочных поверхностей без установки опалубки.

5. Защита от внешних условий эксплуатации В качестве защиты от внешней агрессивной

среды эксплуатации применяется краска на основе специальных добавок, эпоксидных смол, содержащая необходимые пигменты, обеспечивающие отличную защиту от внешней среды и др. После смешивания компонентов образуется однородный пастообразный раствор, который легко наносится кистью, валиком или напылением. Существуют также составы для вторичной защиты бетона от атмосферных воздей-ствий. Специальный разработанный состав краски обеспечивает защиту бетона от разрушений, вызван-ных карбонатом кальция, хлоридами и солнечным светом.

В результате анализа стоимости и технологий восстановления защитного слоя бетона невозможно четко определить, какой вариант является более

дорогим, а какой менее, поскольку выбор технологии зависит от объемов работ, а также от причин повреж-дения.

Дальнейшее исследование технологии состоит

в поиске путей оптимизации технологического

процесса, а также в подборе или разработке новых

материалов, отвечающих современным требованиям

и развитию строительного производства.

Заключение

При выборе оптимальной технологии восста-

новления защитного слоя бетона необходимо руко-

водствоваться причинами возникновения дефектов

и повреждений. При всей кажущейся простоте про-

изводства работ по восстановлению защитного слоя

следует понимать, что существует множество нюансов

в технологии их выполнения, каждый из которых

может привести к повторному быстрому разрушению

защитного слоя и необходимости восстановления

конструкции заново, а вследствие этого к большим

временным и денежным затратам. Немедленные ре-

монтные работы требуют меньше временных и ма-

териальных затрат, поэтому важно своевременно

выявлять мелкие сколы и трещины. Не стоит эконо-

мить на материалах, только качественные смеси вос-

становят исходную прочность конструкции и сохранят

первоначальные свойства на долгое время.


1. Агрессивные свойства хлоридов // Studbooks.net [Электронный ресурс] – Режим доступа:

https://studbooks.net/1734581/nedvizhimost/agressivnye_svoystva_hloridov (Дата обращения: 14.05.2019).

2. Влияние диффузии хлоридов в бетон на коррозию арматуры // Ландшафт и строительство [Электронный

ресурс] – Режим доступа: http://landscapeforum.ru/vliyanie-diffuzii-xloridov-v-beton-na-korroziyuarmatury/

(Дата обращения: 11.05.2019).

3. Деформации бетона при замораживании – оттаивании // Uniexo [Электронный ресурс] – Режим доступа:

http://www.uniexo.ru/dom/deformatsii-betona-pri-zamorazhivanii-ottaivanii.html (Дата обращения: 11.05.2019).

4. Защита бетонных и железобетонных конструкций от коррозии // Аlien technologies [Электронный ресурс] –

Режим доступа:http://www.alientechnologies.ru/wp-content/uploads/gost-31384-2008.pdf (Дата обращения:

16.05.2019).

5. Инъектирование. Прайс на инъекционные работы подвальных помещений, фундаментов изнутри

[Электронный ресурс] – Режим доступа: http://damar74.narod.ru/injektirovanie.html (Дата обращения: 17.05.2019).

6. Разрушение бетона [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://xn--c1acjcbbuvcq5e9ec.su/d/

1061315/d/razrusheniyebetona.teoriya.pdf Дата обращения: 20.05.2019).

7. Руденко Д.В. Прогрев бетона при помощи греющих проводов // Фордевинд [Электронный ресурс] –

Режим доступа: http://fordewind.org/publications/rudenko_elektroprogrev.pdf (Дата обращения: 14.05.2019).

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

__________________________

Библиографическое описание: Игамбердиев А.А. Хранение сельскохозяйственных машин и зерноуборочных

комбайнов, как фактор успешной эксплуатации // Universum: Технические науки : электрон. научн. журн. 2019.

№ 6(63). URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/7446

ТРАНСПОРТ

ХРАНЕНИЕ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ МАШИН И ЗЕРНОУБОРОЧНЫХ КОМБАЙНОВ

КАК ФАКТОР УСПЕШНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Игамбердиев Абдулазиз Абдураимович

ассистент, Ташкентский государственный технический университет, Узбекистан, г. Ташкент


STORAGE OF AGRICULTURAL MACHINES AND GRAIN-BREEDING COMBINES

AS A FACTOR OF SUCCESSFUL OPERATION

Abdulaziz Igamberdiyev

ассистент, Tashkent state technical university Uzbekistan, Tashkent

АННОТАЦИЯ В статье рассмотрены особенности хранения сельскохозяйственных машин и высокопроизводительных

комбайнов. А также приведены их типы и эффективные способы хранения.

ABSTRACT

The article discusses the features of storing agricultural machinery and high-performance combines. And also their

types and effective methods of storage are given.

Ключевые слова: наработка, отказ, хранение, техническое обслуживание, коррозия, ржавление, защита,

консервация, шлефмашины.

Keywords: operating time, failure, storage, maintenance, corrosion, rusting, protection, conservation, shlef ma-

chines.

________________________________________________________________________________________________

Сельскохозяйственное производство имеет се-

зонный характер. Поэтому большая часть сельско-

хозяйственных машин эксплуатируется сезонно.

После уборки урожая зерновых культур и подъема

зяби транспорт отправляется на хранение до следу-

ющего сезона.

Хранение – это организационный комплекс эко-

номических и технических мероприятий, позволяю-

щих практически исключить коррозии и разрушение

высокопроизводительных зерноуборочных комбай-

нов, тракторов и шлефмашин в нерабочий период.

Покрытие материальных затрат на хранение оцени-

вается важностью соблюдения правил технического

состояния машин. Дороговизна сельскохозяйствен-

ных машин не предполагает неправильного хране-

ния. Низкое качество хранения влияет на работоспо-

собность машин, учитывая их сезонное применение.

Качество хранения является одним из основных

условий, гарантирующих долговечность эксплуата-

ции и производительность сельскохозяйственных

машин.

По данным МИС (машиноиспытательной стан-

ции) Республики Узбекистан, различают следующие

виды хранения:

межсменное – при перерыве в использовании

машин не более 7 дней;

кратковременное – от 7 дней до 1 месяца;

длительное – более чем 1 месяц.

Хранение сельскохозяйственных машин требует

выполнения следующих операций: очистка машины,

герметизация сельскохозяйственных машин с целью

защиты от атмосферных осадков и консервация де-

талей, предрасположенных к ржавлению и коррозии.

Хранение техники в этих случаях производится либо

на месте проведения технического обслуживания,

либо на площадках межсменного хранения. При

подготовке к кратковременному хранению обычно

проводят техническое обслуживание.

Техническое обслуживание включает в себя

очистку и мойку машин, доставку на место хране-

ния, герметизацию, установку на подставку, консер-

вацию машин и их узлов, деталей. При сезонном

хранении производятся следующие операции: снятие

узлов и агрегатов, снижение давления в шинах до

70% от обычного. Нарушение технологии хранения

приводит к потере работоспособности сельскохо-

зяйственных машин.

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

48

Рисунок 1. Влияние качества хранения

сельскохозяйственных машин и зерноуборочных

комбайнов на отказ при эксплуатации

Исследования МИС Республики Узбекистан по-

казали, что повышение качества хранения повышает

надежность, долговечность и производительность

машин. Наработка на отказ из-за ухудшения каче-

ства хранения зерноуборочных комбайнов увеличится

до 5 раз (рис. 1), коэффициент готовности увеличится

до 2-3 (рис. 2). Первый рисунок показывает, что не-

проведение ТО при подготовке к долгосрочному

хранению комбайна приводит к нарушению правил

хранения машин и ненадежности во время эксплуа-

тации. В то же время качественное хранение увели-

чивает надежность, долговечность и бесперебойную

работу сельскохозяйственных машин и зерноубороч-

ных комбайнов.

Рисунок 2. Влияние качества хранения

сельскохозяйственных машин и зерноуборочных

комбайнов на коэффициент готовности

Защита сельскохозяйственных машин от ржав-

ления и коррозии способствует долговечности их

использования.

Чтобы снизить скорость коррозии и ржавление

компонентов и деталей при длительном хранении,

необходимо создать среду, которая сводит к мини-

муму вероятность содержания влаги на поверхности

деталей машин.

Коррозия и ржавление проводят к потере жиз-

ненно важных свойств металлов и снижают их ста-

бильность.

Важнейшим направлением обеспечения сохран-ности техники является соблюдение правил хранения. Правила хранения сельскохозяйственных машин и зерноуборочных комбайнов регламентируют ком-плекс организационно-технических мероприятий, направленных на защиту их узлов от ржавления, коррозии, полимерного старения и различных видов разрушений. К организационным мерам относятся приобретение оборудования, организация специаль-ных мест консервации узлов, деталей и организация обслуживания при консервации сельскохозяйствен-ных машин. По предложению МИС выбор способа хранения зависит от конструктивных особенностей машин, их количества, структуры парка и характера его использования, климатических условий и нали-чия в хозяйстве складских помещений, гаражей, наве-сов и открытых площадок для размещения машин.

Основные методы хранения для сельскохозяй-ственных машин делятся на 3 типа:

Закрытое хранение;

Открытое хранение;

Комбинированное хранение. В закрытом месте хранения сельскохозяйствен-

ных машин их агрегаты, узлы и детали размещают в специальных помещениях. Одним из преимуществ закрытого способа хранения является снижение за-трат труда и средств на выполнение процедур по подготовке к хранению. Минусом данного способа являются большие финансовые затраты на его орга-низацию.

Открытое хранение – это способ, при котором сельскохозяйственные машины хранятся на откры-тых площадках со снятием важных узлов и деталей. Данный способ поможет достичь высокой защиты машин при подобающей их консервации и оборудо-вании мест хранения. Применение открытого спо-соба возможно только для хранения плугов, борон, граблей, катков, культиваторов и т. п.

Комбинированный метод хранения заключается в том, что сельскохозяйственные машины помеща-ются на подставки и хранятся на открытых платфор-мах или навесах. Узлы и детали, которые подлежат снятию с машин, хранятся на складах. Закрытый ме-тод обеспечивает наилучшую защиту среди всех трех методов от потери прямого тепла, прямого сол-нечного света и прямого солнечного воздействия.

Использование инженерных коммуникаций, со-здание лучших условий по температуре и влажности обеспечивает высочайшее качество защиты от кор-розии и ржавления. Надлежащее хранение сельско-хозяйственных машин уменьшает расходы на ре-монт и себестоимость производства сельскохозяй-ственной продукции. Проведение этих мероприятий повышает эффективность сельскохозяйственного производства.

Выводы

1. Качественное хранение оказывает существен-

ное влияние на производительность сельскохозяй-

ственных машин и высококачественных зерноубо-

рочных комбайнов. 2. Необходимо продолжать научные исследова-

ния по модернизации условий хранения, чтобы

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

49

устранить негативное влияние внешних факторов на коррозии машин. А также нужно совершенствовать методы хранения.

3. Исследования показывают, что правильное

хранение сельскохозяйственных машин и высокопро-

изводительных зерноуборочных комбайнов явля-

ется важным фактором успешной работы машинно-

тракторных парков.

4. На работоспособность машин существенно

влияют методы и технологии их хранения.


1. Михаличенко А.А., Остапко А.Т. Тенденции и основные пути повышения приспособленности сельскохозяй-

ственных машин к техническому обслуживанию. – М.: ЦНИИТЭИтракторсельмаш, 1991. – Вып. 5. – С. 56.

2. Техническое обеспечение производства продукции растениеводства: Учебник / А.В. Новиков, И.Н. Шило,

Т.А. Непарко и др.; под ред. А.В. Новикова. – Минск: Новое знание; М.: ИНФРА-М, 2012. – 512 с.

3. Эксплуатация сельскохозяйственной техники. Практикум: Учебное пособие / А.В. Новиков и др.; под ред.

А.В. Новикова. – Минск: Новое знание, 2013. – 176 с.

4. Bruynis C., Goldsmith P.D., Hahn D.E, and Taylor W.J. Critical Success Factors for Emerging Agricultural Marketing

Cooperatives. Journal of Cooperation. 2001. Vol. 16. Р. 14-24.

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

__________________________

Библиографическое описание: Дадаханов Н.К., Болтабаев Б.Э. Оптимизация параметров линии прядения

кольцепрядильных машин // Universum: Технические науки : электрон. научн. журн. 2019. № 6(63). URL:


ТЕХНОЛОГИЯ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ

ТЕКСТИЛЬНОЙ И ЛЕГКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ЛИНИИ ПРЯДЕНИЯ КОЛЬЦЕПРЯДИЛЬНЫХ МАШИН

Дадаханов Нурилла Каримович

канд. техн. наук, доцент, Наманганский инженерно-технологический институт,

Республика Узбекистан, г. Наманган E-mail: nurilla28@mail ru

Болтабаев Бекзод Эгамбердиевич

ассистент, Наманганский инженерно-технологический институт,

Республика Узбекистан, г. Наманган

OPTIMIZATION OF PARAMETERS OF A LINE OF SPINNING OF SPINNING MACHINES

Nurilla Dadakhanov

Ph.D., Associate Professor, Namangan Institute of Engineering and Technology,

Uzbekistan, Namangan

Bekzod Boltabaev

Assistant, Namangan Institute of Engineering and Technology,


АННОТАЦИЯ

В статье изучены и получены аналитические зависимости для расчета угла обтекания мычкой выпускного

цилиндра на линии прядения кольцепрядильных машин.

ABSTRACT

The article studied and obtained analytical dependencies for calculating the angle of slipping around the exhaust

cylinder on the spinning line of ring spinning machines.

Ключевые слова: вытяжной прибор, угол обтекания, нажимной валик, двух роликовые прибор.

Keywords: exhaust device, wrap angle, pressure roller, double roller device.

________________________________________________________________________________________________

Ведущие машиностроительные предприятия мира

ведут исследования в поисках совершенствования

кольцепрядильных машин и их отдельных частей,

повышению их надежности и производительности,

а также качества выпускаемой продукции.

Контактная площадка валика при динамическом

взаимодействии с мычкой получает возможность

малых окружных и радиальных смещений относи-

тельно статического положения. Динамический ана-

лиз рассматриваемой механической системы пока-

зывает возможность появления режимов неустойчи-

вого вращения валика в случае, если частоты ради-

альных и окружных колебаний контактной пло-

щадки равны или превосходят одна другую в 2 раза.

Первоначально малые деформации валика принимают

при этом большие значения, что ведет к нарушению

стационарности технологического процесса вытяги-

вания.

Видно, что определение устойчивого положения

валика на цилиндре имеет большое значение процесс

вытягивания. Анализ конструкций современных вы-

тяжных приборов машин прядильного производства

показывает, что нажимной валик относительно риф-

леного цилиндра может занимать, в основном, два

положения 1. В первом положении валик и ци-

линдр расположены по вертикали на одной оси (рис.

1-а), а в втором положении валик установлен с «за-

валом» вперед относительно цилиндра (рис. 1-б).

Исследования отдельных параметров линии

прядения (угол обтекания, угол перегиба и т. п.) про-

водилось многими учеными, однако, ими не дано

строгое теоретическое обоснование этих параметров.

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

51

а) б)

Рисунок 1. Положения нажимного валика

относительно рифцилиндра

Линия зажима должна как можно ближе подхо-

дить к плоскости, проходящей через оси цилиндра и

валика. Наиболее благоприятна для процесса вытя-

гивания ситуация, когда напряжение поля сил трения

равномерно, и пятно контакта имеет форму прямо-

угольника, а линия зажима при меньших диаметрах

цилиндра и валика и большей жесткости эластичного

покрытия наиболее устойчива.

Видно, что различными конструктивными измене-

ниями вытяжного прибора добиваются приближения

характера изменения напряжения поля сил трения

и линии зажима к идеальному. В работе [2] предло-

жены новые конструкции вытяжного прибора с

магнитом в вытяжной зоне и нажимного валика со

сдвоенным роликом. Установленные ролики в таком

виде, увеличивают угол обхвата волокнистых масс,

а установление магнита в вытяжной зоне, притяги-

ваясь к нижней планке, прижимает ремешки друг

друга, тем самым обеспечивается улучшение поля

сил трения.

Расчеты проводилось на выбранных нами для

исследования серийных машинах П-66-5М6 и П-76-

5М6 оснащенными вытяжными приборами типа СКФ,

а также модернизированных нами. Модернизация

заключается в том (подробнее об этом в работе [2]),

что с целью повышения устойчивости нажимного

валика рифленью цилиндра и уменьшения угла об-

текания мычкой выпускного цилиндра разработана

новая конструкция двух роликового нажимного ва-

лика. Расчетная схема представлена на рис.2 исход-

ные данные приведены в таблице 1.

Определим угол обтекания 3 . Из рис.2 видно,

что 1 1МОХ ДО М как углы с взаимно перпенди-

кулярными сторонами:

1 1МОХ 0

1 3 1 45МОХ ,

отсюда 0

3 1 1( 45 ) (1).

Для определения 1 рассмотрим 1О АВ . Вели-

чина «завала» нажимного валика АВ = 2 мм (рис.1).

1 26,5АО R r мм.

1

1

sin 0,075АВ

АО рад, отсюда 1 04 18 .

Для определения угла 1 рассмотрим систему

уравнений:

2 2 2

1 1( ) ( )Х Х У У R уравнение окружности

1 линии цилиндров;

У КХ уравнение прямой, на которой лежит

участок пряжи между нитепроводни-

ком и 1 линией цилиндров.

Начало координат поместим в т. О (рис.3), т.е. в

центре нитепроводника. Подставляя в 1-ое уравнение

«У» его значение «КХ» имеем:

2 2 2

1 1( ) ( )Х Х КХ У R ,

2 2 2 2 2 2

1 1 1 12 2Х ХХ Х К Х КХУ У R ,

2 2 2 2 2

1 1 1 1( 1) (2 2 ) ( ) 0К Х Х КУ Х Х У R ,

2 2 2

2 1 1 1 1

2 2

2 20

1 1

Х КУ Х У RХ Х

К К

,

2 2 2 2

1 1 1 1 1 1

1,2 2 2 21 1 1

Х КУ Х КУ Х У RХ

К К К

.

1 2Х Х или иначе, прямой касается окружно-

сти (в нашем случае в точке М) тогда и только тогда,

когда подкоренной выражение в последнем равен-

стве обращается в нуль:

2 2 2 2

1 1 1 1

2 20

1 1

Х КУ Х У R

К К

После преобразований имеем:

2 2 2 2 2

1 1 1 1( ) (2 ) ( ) 0Х R К Х У К У R ,

2 2

2 1 1 1

2 2 2 2

1 1

20

Х У У RК К

Х R Х R

.

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

52

Рисунок 2. Схема для определения угол обтекания мычкой переднего цилиндра:

а) существующего вытяжного прибора; б) нового вытяжного прибора

Решим уравнение относительно «К»:

22 2

1 1 1 1 11,2 2 2 2 2 2 2

1 1 1

Х У Х У У RК

Х R Х R Х R

.

Окончательно имеем:

2 2 2

1 1 1 1

2 2

1

(Х У R Х У RК

Х R

, (2)

где Х1 и У1 – координаты положения глазок ни-

тепроводника (таблица 1).

Известно, что в уравнение прямой У = КХ,

1К tg , что позволяет определить 1 из формулы

(2), а затем определить по формуле (1) угол обте-

кания 3 . Полученные по формулам (1) и (2) значе-

ние 3 приведены в таблице 2.

Таблица 1.

Значение Х1, У1, R и r, мм.

Марка П-66-5М6 П-76-5М6

Расчетная

парам.

Положение кольцевой планки

При верхнее При нижнее При верхнее При нижнее

Сущ-й Новый Сущ-й Новый Сущ-й Новый Сущ-й Новый

Х1 38 37 37,5 36 38 37 37,5 36

У1 98,5 100 154 155 88,5 90 149 159

R 12,5 14 12,5 14 12,5 14 12,5 14

r 14 7 14 7 14 7 14 7

Таблица 2.

Расчетные значения угла обтекания мычкой переднего цилиндра 3 .

Марка машины

Положение кольцевой планки

При верхнее При нижнее

Сущ-й Новый Сущ-й Новый

П-66-5М6 190 13/ 00 48/ 260 54/ 80 6/

П-76-5М6 160 55 - 10 12/ 260 70 42/

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

53

Из приведенных данных видно, что применение

новой двух роликовой конструкции нажимного ва-

лика резко снижает угол обтекания мычкой перед-

него цилиндра. Если в верхнем положении кольце-

вой планки на машинах П-66-5М6 и П-76-5М6, угол

обтекания снижается соответственно с 190 13/ до 00 48/

и с 160 55/ до - 10 12/, то нижнем положении которых

соответственно с 260 54/ до 80 6/ и с 260 до 70 42/.

Это, естественно, должно резко снизить обрывность

пряжи.


1. Дадаханов Н.К. и др. Изучение и теоретические исследования параметров линии прядения кольцепрядильных

машин. // “UNIVERSUM: Технические науки” -М. 2019 г. № 1 (58). с.

2. Дадаханов Н.К., Шукуров М. Анализ несоосностей осей нажимного валика и рифцилиндра. // «Известия ВУЗов.

Технология текстильной промышленности» - Иваново, 1997. № 1. с. 116-117.

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

__________________________

Библиографическое описание: Махмудов А.А., Бобоматов А.Х. Исследование влияния производительности

очистителя хлопка-сырца на изменения скорости вращения колкового барабана // Universum: Технические науки:


ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ОЧИСТИТЕЛЯ ХЛОПКА-СЫРЦА

НА ИЗМЕНЕНИЯ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ КОЛКОВОГО БАРАБАНА

Махмудов Аброрхон Ахмадхонович

преподаватель, кафедра «Общетехнических дисциплин», Наманганский инженерно-технологический институт, (НамИТИ),

Узбекистан, г. Наманган

Бобоматов Абдугани Хусаинович

канд. техн. наук, кафедра «Технологические машины и оборудования», Наманганский инженерно-строительный институт, (НамИСИ),

Узбекистан, г. Наманган E-mail: [email protected]

IMPACT INVESTIGATION OF THE SEED-СOTTON CLEANER PRODUCTIVITY

ON CHANGES IN THE ROTATION RATE OF THE PICKER ROLLER

Abrorhon Makhmudov

Lecturer, General Technical Disciplines Chair, Namangan Institute of Engineering and Technology,


Abdugani Bobomatov

Candidate of Technical Sciences, Production Machine and Equipment Chair, Namangan Institute of Civil Engineering,


АННОТАЦИЯ

Используемые оптические датчики имеют собственное внутреннее сопротивление, погашения которого при-

водит к тому, что датчик дает определенный сигнал. При попадании на оптический датчик луча света внутреннее

сопротивление датчика снижается. Для достоверности полученных результатов каждый опыт проводился в четырех

повторениях. Все опыты проводились в одинаковых условиях при постоянной установленной скорости вращения

колкового барабана.

ABSTRACT

Used optical sensors have their own internal resistance, the repayment of which leads to the fact that the sensor gives

a certain signal. When the light beam hits an optical sensor, the internal resistance of the sensor decreases. For the reliability

of the obtained results, each experiment has been carried out in four repetitions. All experiments have been carried out

under the same conditions at the constant fixed speed of rotation of the picker roller.

Ключевые слова: датчик, сигнал, эффект, электродвигатель, очистка, экспериментальный, пластина, колковый

барабан.

Keywords: sensor; signal; effect; electric engine; washing; experimental; plate; picker roller/

________________________________________________________________________________________________

В процессе очистки хлопка от мелкого сора при

применении упругих пластин в сетчатой поверхности

изменение скорости вращения колкового барабана в

достаточной степени влияет на эффект очистки.

Увеличение производительности очистки приводит

к возрастанию нагрузки на упругие пластины, а

также возрастанию средних значений её перемеще-

ний. Поэтому одной из задач поставленной перед

нами, является исследование влияния производи-

тельности очистителя на изменение скорости колко-

вого барабана, а также на эффективность очистки

хлопка-сырца. Для изучения этого процесса был

проведен следующий эксперимент, где рассматри-

валось изменение скорости колкового барабана в за-

висимости от режима очистки. Следует отметить,

что ранее в проведенных экспериментах скорость

колкового барабана принималась постоянной. Из-

вестно, что во вращающихся органах очистителя

хлопка-сырца скорости их вращения изменяются в

зависимости от характера загруженности. Измене-

ние скорости вращения колкового барабана непо-

средственно влияет на характер колебаний упругой

пластины сетчатой поверхности.

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

55

Рисунок 1. Графические зависимости изменения

размаха колебаний упругой пластины сетчатой

поверхности очистителя хлопка от изменения

её коэффициента жесткости

1,2 -– )(Сfу – теоретические кривые;

3,4 – )(Сfу – экспериментальные кри-

вые;

1,3 – при Q=1,5 Н; 2,4 – при Q=1,2 Н

Во время экспериментальных исследований с

помощью оптического датчика было изучено влияние

производительности очистителя на изменение ско-

рости колкового барабана [1, 7].

Используемые оптические датчики имеют соб-

ственное внутреннее сопротивление, погашения же

этого сопротивления приводит к тому, что датчик

дает определенный сигнал. При попадании на опти-

ческий датчик луча света внутреннее сопротивление

датчика снижается. Датчик, улавливая свет, дает

сигнал. Отметим, что возникающие различные виб-

рации, шумы не влияют на точность работы оптиче-

ского датчика. Датчик фиксирует каждую модуляцию

света и передает соответствующие сигналы на ПК.

На компьютере с помощью специальной программы

обрабатываются сигналы, которые представляются в

виде графиков. При этом для проверки достоверности

полученных результатов с помощью электронного

тахометра замерили на холостом ходу частоту кол-

кового барабана. После чего замеряли эти скорости

с помощью оптического датчика. Эти показатели в

достаточной мере совпадали. График, полученный

на холостом ходу колкового барабана, представляет

собой прямую линию.

Экспериментальные исследования, проведены

при различных значениях производительности очи-

стителя хлопка-сырца (5.0-7.0 т/ч). Для достоверно-

сти полученных результатов каждый опыт проводился

в четырех повторениях. Все опыты проводились в

одинаковых условиях при постоянной установлен-

ной скорости вращения колкового барабана. При

изучении процесса очистки хлопка-сырца особенную

роль придаётся скорости колкового барабана. Все эти

три этапа работы колкового барабана можно отчет-

ливо рассмотреть на графиках, полученных с помо-

щью оптического датчика [3, 6].

Надо отметить, что «Время запуска», «Установ-

ленный режим» и «Время останова» во всех случаях

имели разные показатели. Полученные значения

времени запуска и остановки колкового барабана

приведены в таблице 1.

Первая строка соответствует холостому ходу

колкового барабана. В этом случае машина работала

без нагрузки. Как видно из гистограммы (рис.2) са-

мое минимальное время запуска будет в холостом

режиме. А также надо отметить, что увеличение

производительности увеличивает время запуска

колкового барабана. Следующие четыре столбика

полученных результатов соответствуют для разных

значений производительности. С ростом производи-

тельности с 5 т/ч до 7 т/ч время на запуск колкового

барабана соответственно увеличивается: с 0.255 с до

0.322 с.

Таблица 1.

Изменения скорости вращения колкового барабана, время запуска и остановки при различной

производительности

№ Время запуска, 10-1 сек. Время останова, 10-1 сек. Изменения скорости

вращения, мин-1

Холостой 2,2 3,7 420

пр

ои

зво

ди

тельн

ост

ь

5 т/ч

2,5 3,55 422-415

2,55 3,45 426-417

2,6 3,49 424-416

сред. 2,55 3,49 424-416

6 т/ч

2,7 3,38 426-414

2,8 3,34 425-414

2,9 3,3 427-415

сред. 2,8 3,34 426-414

7 т/ч

3 3,22 432-409

3,2 3,2 430-407

3,3 3,31 428-408

сред. 3,2 3,24 430-408

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

56

Чем ближе время запуска колкового барабана под нагрузкой к времени запуска электродвигателя в холостом ходу, тем больше время полезной работы машины.

Далее рассмотрели влияние производительности во время останова колкового барабана. С помощью данных, полученных во время экспериментальных исследований, построили гистограмму изменения времени останова колкового барабана в зависимости от изменения производительности, которая представ-лена на рис.2. Первый столбец соответствуют холо-стому ходу, остальные столбцы построены с помо-щью данных, полученных при разных значениях производительности. Представленные гистограммы показывают, что с увеличением производительно-сти с 5 т/ч до 7 т/ч время останова колкового бара-бана, соответственно, снижается с 0.49 с до 0.324 с. При холостом ходе для останова колкового барабана потребовалась 0.37 с. Уменьшение этого времени влияет на процесс положительно. Из гистограмм на рис. 2. видно, что с увеличением призводительности время на пуск и торможение колкового барабана взаимно выравниваются.

Рисунок 2. Гистограммы, показывающие

изменение времени запуска и остановки

колкового барабан в зависимости от

нагруженности хлопка-сырца

Рисунок 3. Графические зависимости изменения

размаха частоты вращения в минуту колкового

барабана в зависимости от производительности

очистителя

С увеличением производительности время за-

пуска увеличивается, а время останова уменьша-

ется. Это объясняется тем, что торможение колко-

вого барабана с большей массой (с хлопком) проис-

ходит быстрее, а запуск затягивается. [1, 4].

Анализ данных таблицы 1 показывает, что при

различных производительностях очистителя

хлопка-сырца от мелкого сора размах частоты вра-

щения в минуту колкового барабана отличаются. На

рис. 3. приведены сравнительные графические зависи-

мости отклонения (размах) скорости колкового ба-

рабана от производительности. Так при производи-

тельности 5 т/ч отклонения от номинального значе-

ния скорости в среднем доходит до ±(3÷5) мин-1, а

при производительности 6 т/ч и 7 т/ч эти отклонения

составляют соответственно ±(5÷6) мин-1 и ±(10÷13)

мин-1. Фактически эти отклонения скорости приво-

дят к импульсивному воздействию колков барабана

на хлопок-сырец, который в свою очередь взаимо-

действует с упругими пластинами сетчатой поверх-

ности. За счет колебаний последних с частотой воз-

мущения от хлопка, то есть с частотой колебания

скорости колкового барабана, хлопок подвергается

дополнительному встряхиванию, что позволяет повы-

сить очистительный эффект.


1. Джураев А. и др. Разработка конструкции и методы расчета параметров колющихся сеток // Монография

LAPLAMBERT Academic Publishing 2016 г. 156 стр.

2. Лугачев А.Е. Исследование основных элементов очистителей хлопка-сырца с целью повышения качественных

показателей процесса // Дисс. на соискание ученой степени канд. тех. наук.

3. Болдинский Г.И., Зельтин А.И. К теории очистителя хлопка// Сб. на учн. трудов. Ташк. текст. инст. -Ташкент,

I961 г., №2, 21-24 стр.

4. Роганов Б.И. К теории очистки хлопка-сырца от сорных примесей и пороков// Реф. сб. Хлопковая промыш-

ленность, 1959 г., № I, 35 стр.

5. Джамалова М.М. Исследования работы шнекового очистителя // Сборники научно-исследовательских работ

ЦНИХПрома. № 8, 1960 г., 37-38 стр.

6. Джураев А., Бобоматов А., Файзиева Г., Исломов Э. Моделирование колебаний упругой пластины колосниковой

решетки очистителя хлопка от мелкого сора // “Тўқимачилик муаммолари” №3 2002 г.

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

__________________________

Библиографическое описание: Курбонова Ф.Н., Савриева Н.К., Хайдарова Х.А. Разработка состава загустителя

на основе хитозана для печатания смесовой ткани хлопок -шелк // Universum: Технические науки : электрон.

научн. журн. 2019. № 6(63). URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/7511

РАЗРАБОТКА СОСТАВА ЗАГУСТИТЕЛЯ НА ОСНОВЕ ХИТОЗАНА

ДЛЯ ПЕЧАТАНИЯ СМЕСОВОЙ ТКАНИ ХЛОПОК-ШЕЛК

Курбонова Феруза Нуруллаевна

ассистент кафедры химии, Бухарский государственный университет,

Узбекистан, г. Бухара E-mail: [email protected]

Савриева Нигина Кахрамоновна

студент кафедры химии, Бухарский государственный университет,

Узбекистан, г. Бухара

Хайдарова Хулкар Ахтамовна

студент кафедры химии, Бухарский государственный университет,

Узбекистан, г. Бухара

DEVELOPMENT OF THE THICKENER COMPOSITION WITH LOCAL RAW-MATERIALS

FOR PRINTING BLENDED FABRICS COTTON-SILK

Feruza Qurbonova

assistant, Department Chemistry, Natural deceplines of Bukhara State University,

Uzbekistan, Bukhara

Nigina Savriyeva

the student of Department Chemistry, Natural deceplines of Bukhara State University,

Uzbekistan, Bukhara

Hulkar Khaydarova

the student of Department Chemistry, Natural decepline of Bukhara State University,

Uzbekistan, Bukhara

АННОТАЦИЯ

Разработан новый состав загустителя на основе карбоксиметилкрахмала, узхитана и гидролизованной акри-

ловой эмульсии для печатания смесовой ткани хлопок-шелк. Изучены колористические свойства набивных тка-

ней с разработанным загустителем по сравнению с традиционным загустителем.

ABSTRACT In the following article the developed new thickener are studied based on hydrolyzed acrylic emulsion (HAE), uzchi-

tan and carbaxymethyl starch for printing mixed fabrics cotton-silk.

Ключевые слова: хитозан, загуститель, хлопок-шелк, композиция.

Keywords: uzchitan, thickener, cotton-silk, emulsion, composition.

________________________________________________________________________________________________

Введение

Потребность в набивных тканях растет с каждым

годом, и теперь они занимают большую долю рынка

выпускаемых тканей. В зарубежной текстильной

промышленности первое место при производстве

набивных тканей занимают материалы из целлюлоз-

ных волокон, а также смесовые ткани на основе при-

родных волокон [3]. Имеющиеся эксперименталь-

ные исследования показывают, что поиск и разра-

ботка новых типов водорастворимых смешанных за-

гущающих препаратов для смесовых тканей на ос-

нове карбоксиметилкрахмала со специально подо-

бранными биополимерами [2], выпускаемых в Узбе-

кистане, является своевременным и актуальным.

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

58

Целью настоящего исследования являлась раз-

работка экономичных загущающих составов и

оценка пригодности использования печатных красок

на основе биоразлагаемых полимеров узхитана

Bombix mori, синтезированного под руководством

С.Ш. Рашидовой [2], с добавлением акриловой

эмульсии производства ОАО «Навоиазот», а также

натриевой соли карбоксиметилкрахмала для печата-

ния ткани хлопок-шелк (табл. 1).

Объекты и методы исследования.

Методика определения степени фиксации ак-

тивных красителей. Для определения степени фик-

сации красителей использовали метод Соколова, ос-

нованный на растворении напечатанной ткани в

концентрированной серной кислоте с последующим

разбавлением и колориметрированием полученных

гидрозолей. Навеску напечатанной ткани 0,1-0,2 г,

взвешенную с погрешностью до 0,0001 г, измельчают

и помещают в стеклянный стакан вместимостью

до 50 мл. Затем в стакан наливают 15-20 мл химиче-

ски чистой концентрированной серной кислоты (р-

1,84 г/мл) и растворяют при охлаждении в течение

50-60 минут. Полученный раствор выливают в мер-

ную колбу вместимостью 250 мл, в которую предва-

рительно налито 100 мл 2% pacтвора неионогенного

препарата типа OП-10. Раствор охлаждают, доводят

до метки дистиллированной водой и колориметри-

руют. Концентрацию красителя на ткани рассчиты-

вают по калибровочному графику. Степень фиксации

активных красителей (CФ, %) рассчитывают по фор-

муле: СФ=С1/С2*100, где C1 – концентрация краси-

теля напечатанной ткани после промывки, г; C2 –

концентрация красителя напечатанной ткани до

промывки. Колористические характеристики окра-

шенных тканей оценены на спектрофотометре

«Minolta» CM-3600d (Япония) фирмы «Orintex»,

расчеты проведены на ЭВМ с использованием специ-

альной программы.

Результаты и обсуждение.

Представляло интерес изучить закономерность

щелочного гидролиза акриловой эмульсии (AЭ) от

условий реакций [1], так как акриловая эмульсия не

водорастворимый полимер.

Водорастворимость и высоковязкость являются

основными требованиями, предъявляемыми к

загyстителям.

Так как гидроксилсодержащий крахмал взаимо-действует с активными красителями, мы провели эте-рификацию кукурузного крахмала натриевой солью монохлоруксусной кислотой (NaMXУK) (в соотно-шении в молях 1:1,6) в щелочной среде в твердой фазе в течение 1 часа при температуре 35-45°С, чтобы получить карбоксиметилкрахмал (КМК). В работе изучены реологические и тиксотропные свойства загустителей на основе КМК, узхитана и синтетических полимеров. В ноябре 2017 года на совместном предприятии Бухара – Китай «Bukhara Brilliant Silk» (BBS) проведены производственные испытания с новыми загустителями, разработанными сотрудниками кафедры «Общая химия» ТГТУ и ка-федры «Химия полимеров» УзМУ для печатания смесовой ткани хлопок-шелк 64:36. Загустители по-лучены с использованием местного сырья на основе гидролиза ванной акриловой эмульсии (ГАЭ), узхи-тана и натриевой соли карбоксиметилкрахмала (Na-КМК). Изучены влияние загустителей на интенсив-ность, смываемость (улучшение грифа) и печатно-технические свойства набивных тканей с активными красителями. При испытаниях соблюдалась следую-щая процедура приготовления загустки: в реактор заливается холодная вода (30 л объема) и загружа-ется узхитан: Na-КМК:ГАЭ (масс. соотношение 2,0:4,0:1,0). Для растворения сухого загустителя проводится непрерывное перемешивание в течение 30 минут, после чего в готовую композиционную за-густку добавляют мочевину, соду и сульфат натрия. Полученная масса перекачивается в расходную ем-кость, и далее проводится процесс по существую-щей технологии. Полученную вышеуказанным спо-собом загустку использовали при печатании ткани хлопок-шелк. В условиях предприятия было напеча-тано около 200 п. м ткани хлопок-шелк и изучены колористические свойства напечатанных тканей (табл. 2).

Таблица 2.

Колористические показатели и печатно-технические свойства набивных тканей хлопок-шелк

Компоненты, входящие в со-

став загустки

Цветовой тон,

lдом, нм

Жесткость ткани,

мкН*см2

Интен-ность,

цвета, К/S

Неров-ть

окраски, ср. мах

Альгинат 488 8324 20,2 0,06

DGT 466 10150 16,8 0,18

Узхитан: NaКМК:ГАЭ (масс. соот. 2,0:4,0:1,0)

484 8450 19,8 0,09

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

59

Как видно из табл. 2, колористические и печатно-

технические свойства набивных тканей хлопок-

шелк улучшаются, жесткость ткани уменьшается.

Интенсивность печатного рисунка, полученного с

использованием композиционного загустителя,

выше, чем при использовании загустки на основе

импортной DGT.

Далее изучены степень фиксации различных ак-

тивных красителей по сравнению с традиционной

загусткой. Разработанные смешанные загустители

на основе КМК, узхитана и ГАЭ обеспечивают вы-

сокую интенсивность и степень фиксации краси-

теля. Результаты промышленной апробации набив-

ных смесовых тканей позволили сделать следующее

выводы.

Яркость печатного рисунка, полученного с ис-

пользованием предлагаемой загустки, превосходит

яркость печатного рисунка, полученного с исполь-

зованием импортной загустки DGT. Печать с новой

загусткой по прочности к обработкам не уступает

печати с импортной DGT загусткой китайского про-

изводства.

Применение новой загустки при печати по фла-

нели позволяет получать более мягкий гриф ткани и

высокую степень фиксации по сравнению с образ-

цами, напечатанными с импортной загусткой.

Смываемость загустителя при печати предлага-

емой загусткой выше, чем при печати ходовой за-

густкой. При проведении испытаний не было выяв-

лено технических осложнений, связанных с обору-

дованием и процедурой приготовления загустки.

Заключение.

Таким образом, синтетический полимер (ГАЭ) и

узхитан уменьшают содержание Na-КМК в печат-

ных композициях с улучшением качества печатания

ткани хлопок-шелк. Печатно-технические свойства

смешанных загусток состава КМК, ГАЭ и узхитан

показывают хорошие результаты по сравнению с

привозимой импортной загусткой DGT. Наибольшую

эффективность с точки зрения степени полезного

использования активных красителей и колористиче-

ских показателей окрасок композиционные смешан-

ные загустки проявляют в запарных одностадийных

способах печатания ткани хлопок-шелк.


1. Матога гул босишда целлулоза ва акрил эмулсия иштирокида қуюқловчи композитциясини олиш /

Г.А. Ихтиярова, Б.А. Мавлонов, М.О. Яриев, A.A. Хайдаров // Уз. Ким. Журн. – 2002. – № 3. – Р. 77-81.

2. Рашидова С.Р., Милушева Р.Й. Хитин и хитозан Bombyx mori: synthesis, properties and changes. – Ташкент:

Фан, 2009. – 246 p.

3. Akcakoca Kumbasar P.E., Bide M. Reactive dye printing with mixed thickers on viscose. Dyes and pigments. 2000.

Vol. 47. P. 189-199.

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

__________________________

Библиографическое описание: Исследование физико-химических показателей и пищевой ценности полуфабрикатов

овощных соусов-паст // Universum: Технические науки : электрон. научн. журн. Атаханов Ш.Н. [и др.]. 2019.


ТЕХНОЛОГИЯ ПРОДОВОЛЬСТВЕННЫХ ПРОДУКТОВ

ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ И ПИЩЕВОЙ ЦЕННОСТИ

ПОЛУФАБРИКАТОВ ОВОЩНЫХ СОУСОВ-ПАСТ

Атаханов Шухратжон Нуритдинович

канд. техн. наук, Наманганский инженерно-технологический институт, Узбекистан, Наманганская область, г. Наманган


Дадамирзаев Музаффар Хабибуллаевич

докторант, Наманганский инженерно-строительный институт, Узбекистан, Наманганская область, г. Наманган


Рахимов Умиджон Юнусжанович

преподаватель, Наманганский инженерно-технологический институт, Узбекистан, Наманганская область, г. Наманган


Нишонов Уткиржон Рахматуллаевич



Хуррамова Хадича Мамадовна


RESEARCH OF PHYSICOCHEMICAL PARAMETERS AND NUTRITION VALUE

OF SEMI-FINISHED PRODUCTS OF VEGETABLE PASTE SAUCES

Shukhratjon Atakhanov

Candidate of Technical Sciences, Namangan Institute of Engineering and Technology,

Uzbekistan, Namangan Region, Namangan

Muzaffar Dadamirzayev

Postdoctoral Student, Namangan Institute of Civil Engineering, Uzbekistan, Namangan Region, Namangan

Umidzhon Rakhimov

Lecturer, Namangan Institute of Engineering and Technology, Uzbekistan, Namangan Region, Namangan

Utkirzhon Nishonov


Khadicha Khurramova


№ 6 (63) июнь, 2019 г.

61

АННОТАЦИЯ

В статье рассмотрены результаты исследования химического состава новых полуфабрикатов овощных

соусов-паст. Проведенные исследования показали, что полуфабрикаты овощных соусов-паст имеют высокую пи-

щевую ценность, богаты растительной клетчаткой, витаминами. Использование этих полуфабрикатов овощных

соусов-паст способствует стимулированию пищеварения, улучшает обменные процессы в организме человека.

ABSTRACT

The article describes the results of the study of the chemical composition of new semi-finished pasta vegetable sauces.

The study showed that the semi-finished products of vegetable sauces have high nutritional content, are rich in plant fiber,

and vitamins. The use of these semi-finished pasta vegetable sauces will help stimulate digestion, improve metabolic

processes in the human body.

Ключевые слова: полуфабрикат, овощной соус, пищевые волокна, вторичное сырье, мука, тыква, клетчатка.

Keywords: semi-finished product, vegetable sauce, food fibers, secondary raw materials, flour, pumpkin, fiber.

________________________________________________________________________________________________

Перерабатывающие отрасли призваны удовле-творять потребности населения в различных про-дуктах питания в соответствии с физиологическими потребностями человека.

Основываясь на физиологических нормах по-требления продуктов питания из расчета на душу населения и возможных потерь, предприятия пере-рабатывающих отраслей выпускают огромный ас-сортимент пищевых продуктов и полуфабрикатов высокой степени готовности.

Теория рационального питания очень важна не только с точки зрения развития фундаментальных наук, но и имеет большое прикладное значение для уточнения новых разрабатываемых технологий пи-щевых производств. Все вновь создаваемые техно-логии производства продуктов питания должны опи-раться на основные положения именно этой теории [6].

При разработке новых технологий основными признаками, определяющими ценность пищевых продуктов, являются питательные свойства и сба-лансированность их составных частей. Наряду с этим важную роль играют вкус и аромат продукта, его цвет, структура, способность сохранять первона-чальные свойства и свежесть при хранении [5].

Технология пищевых продуктов существенно отличается от технологий остальных химико-техно-логических производств. Важнейшей особенностью пищевых продуктов и полуфабрикатов является не-устойчивость их качественных показателей, не поз-воляющая применять в техническом процессе обра-ботки высокие скорости, температуру; для пищевых производств характерны сырье и полуфабрикаты сложного состава. Это скоропортящиеся сырье и ма-териалы, что определяет особые условия их сохран-ности, требует оперативного и надежного контроля качества. При этом механизмы сложнейших процес-сов, присущих пищевой технологии, изучены недо-статочно, отсутствует математическое описание мно-гих явлений, протекающих при переработке сырья и полуфабрикатов. В связи с этим все больше разраба-тываются такие виды технологии, в которых будут присутствовать системы объективной фиксации свойств перерабатываемого в данный момент сырья и изменения режима обработки для получения наибо-лее качественного варианта полуфабриката, а зна-чит, и готового продукта [2].

К готовой продукции пищевых производств предъявляют высокие гигиенические требования.

Продукты должны обладать высокой пищевой цен-ностью, быть безвредными для здоровья человека, это также обуславливает специфику разработки новых технологий готовой продукции и полуфабрикатов.

Пищевую ценность готового продукта опреде-ляют питательные свойства его составных частей и их количественное соотношение в составе продукта, а также содержание дополнительных факторов пита-ния: витаминов, минеральных веществ, пищевых во-локон, стимулирующих пищеварение.

Для стимулирования пищеварения при потреб-лении пищевых продуктов добавляют разного рода наполнители. К этим наполнителям можно отнести соусы. Соусы – жидкие среды, подаваемые к блюдам с целью дополнения их вида и вкуса. Соусом покры-вают, окружают кушанье или подают отдельно в со-уснице [1].

Соусы придают блюдам сочность, особый вкус и аромат, часто обогащают состав блюд и повышают их калорийность. Они возбуждают аппетит и спо-собствуют лучшему усвоению основных продуктов блюда. Обусловлено это содержащимися в них экс-трактивными ароматическими и вкусовыми веще-ствами, которые возбуждают секрецию пищевари-тельных желез.

Соусы также используют при приготовлении блюд, для интенсификации процессов приготовле-ния [1].

Ассортимент соусов, используемых в системе общественного питания, очень узок. Это обуслов-лено тем, что их используют в малых количествах, а процесс приготовления требует рабочих сил, за-трат электроэнергии и времени.

С учетом вышеизложенного нами разработаны технологии приготовления полуфабрикатов фрукто-вых и овощных соусов [3; 4]. Для определения пи-щевой ценности исследовали химический состав разработанных полуфабрикатов соусов-паст.

При проведении экспериментов были использо-ваны стандартные методики. Содержание сухих ве-ществ в полуфабрикатах соусов-паст определяли по ГОСТ 28561, белка – по методу Кьелдаля, липидов – по ГОСТ 23042, углеводов – по ГОСТ 8756, кислот-ность – по ГОСТ 25555,0-82, содержание поваренной соли – по ГОСТ 4288, витамина С – по ГОСТ 24556-89. Химический состав полуфабрикатов соусов овощных приведен в таблице 1.

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

62

Таблица 1.

Химический состав полуфабрикатов овощных соусов

№ Наименование

показателей

Полуфабрикат соусов-паст

Соус

томатный

Соус овощной

безглютеновый

Соус

тыквенный

Соус

морковный

1. Массовая доля общих

углеводов, %

Клетчатка, %

1,7

2,4

3,2

5,3

5,25

3,8

4,3

2,0

2. Массовая доля липидов, % 1,65 0,92 2,12 -

3. Массовая доля белков, % 3,71 3,57 7,4 -

4. Сухие вещества, % 39,28 38,0 40,0 42,3

5. Кислотность, % 0,61 1,07 0,85 -

6. Массовая доля хлорида натрия 1,25 1,17 1,12 -

7. Массовая доля витамина С, mg/ml 38.16 30.0 18.0 78

8. Энергетическая ценность 100 г,

Ккал/кДЖ

36,76/

151,98

31,04/

144,54

52,7/

285,92

25,4/

101,74

Как показывают данные таблицы 1, содержание

сухих веществ в исследуемых образцах находилось

в пределах 39-42%. Массовая доля липидов в полу-

фабрикате соуса тыквенного была самой высокой –

2,12%, а в образцах полуфабрикатов соусов томат-

ного, овощного без глютена составила 1,88% и

0,92%. Высокое содержание липидов в полуфабри-

кате соуса тыквенного можно объяснить тем, что

при приготовлении этого соуса был использован

жмых из тыквенных и подсолнечных семечек. Как

известно, он также богат жирами и состоит в основ-

ном из ненасыщенных жирных кислот. Содержание

белка в полуфабрикате соуса тыквенного также вы-

соко – 7,4%. Это можно объяснить тем, что введен-

ный в рецептуру жмых семечек также богат белками

и, кроме того, была использована нутовая мука; а в

других полуфабрикатах соусов белок составил соот-

ветственно 3,71 и 3,57%. Содержание белка и липи-

дов в полуфабрикатах соусов-паст можно объяснить

тем, что при приготовлении был использован БПС

(бульон-полуфабрикат для соусов) из сельскохозяй-

ственной птицы.

Как видно из данных табл. 1, по содержанию уг-

леводов высокие показатели в тыквенном и морков-

ном соусе – 5,25 и 4,3% соответственно, а показатель

клетчатки (что является немаловажным фактором

в полуфабрикате соуса овощного без глютена и в

тыквенном соусе) составляет 5,3 и 3,8%. Содержа-

ние клетчатки имеет важное значение, т. к. соусы

являются наполнителями блюд, обогащают их рас-

тительной клетчаткой, которая стимулирует пище-

варение.

Клетчатка, то есть пищевые волокна, содержа-щиеся в растительной пище, – ключевой компонент здорового питания. Растворимые пищевые волокна снижают уровень сахара и холестерина в крови, а не-растворимые важны для здоровья микрофлоры ки-шечника, которая влияет на наше здоровье на мно-гих уровнях. Содержание клетчатки в исследуемых образцах полуфабрикатов овощных соусов соста-вило от 2 до 5,3%. В образцах также были исследо-ваны кислотность, содержание поваренной соли и витамина С.

Наибольшее содержание витамина С – в полу-фабрикате соуса томатного – до 38,6 мг/100 мл, а в остальных образцах было соответственно от 7,8 до 30 мг/100 мл.

Также была рассчитана энергетическая цен-ность полуфабрикатов. Данные показатели также свидетельствуют о том, что эти наполнители имеют низкую энергетическую ценность, обогащая при этом потребляемые блюда разными пищевыми ве-ществами, минералами, витаминами, повышая их лечебные свойства.

Из вышесказанного можно сделать вывод, что разработанные полуфабрикаты овощных соусов-паст имеют высокую пищевую ценность и их ис-пользование способствует разнообразию меню по-требителей сети общественного питания.


1. Атаханов Ш.Н. Технология концентрированных полуфабрикатов соусов-паст повышенной пищевой ценности:

Дисс… на соиск. уч. ст. канд. техн. наук. – Харьков, 1992. – 179 с.

2. Беляев М.И. Индустриальные технологии производства продукции общественного питания. – М.: Экономика,

1989. – 270 с.

3. Заявка на изобретение № IAP 20180646. «Способ приготовления полуфабриката соуса тыквенного» /

Ш.Н. Атаханов, М.Х. Дадамирзаев, Ш.Ш. Отаханов.

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

63

4. Заявка на изобретение № IAP 20180285. «Способ приготовления овощного соуса без глютена» / Ш.Н. Атаханов,

М.Х. Дадамирзаев, А.Ю. Адизов, О.Т. Маллабоев.

5. Заяц Ю.А., Прохоров А.Н., Яровой В.Л. Совершенствование технологических процессов в перерабатывающей

промышленности. – К.: Урожай, 1991. – 182 с.

6. Скурихин И.И., Шатерников В.А. Как правильно питаться. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Агропромиздат,

1986. – 256 с.

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

__________________________

Библиографическое описание: Химический состав и энергетические ценности в полуфабрикатах фруктовых соусов //

Universum: Технические науки : электрон. научн. журн. Атаханов Ш.Н. [и др.]. 2019. № 6(63). URL:


ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ЦЕННОСТИ

В ПОЛУФАБРИКАТАХ ФРУКТОВЫХ СОУСОВ


доц., Наманганский инженерно-технологический институт, Узбекстан, Наманганская область, г. Наманган


Нишонов Уткирали Рахматиллаевич

ассистент, Наманганский инженерно-технологический институт, Узбекстан, Наманганская область, г. Наманган


Акрамбоев Расулжон Адашевич

ассистент, Наманганский инженерно-строительный институт, Узбекстан, Наманганская область, г. Наманган


Абдураззакова Маъмура Неъматжановна

ассистент, Наманганский инженерно-технологический институт, Узбекстан, Наманганская область, г. Наманган


Одилов Қосимжон Комилжон ўғли

студент, Наманганский инженерно-технологический институт, Узбекстан, Наманганская область, г. Наманган

CHEMICAL COMPOSITION AND ENERGY VALUES IN SEMI-FINISHED PRODUCTS

OF FRUIT SAUCES


Associate Professor, Namangan Institute of Engineering and Technology, Uzbekistan, Namangan Region, Namangan

Utkirali Nishonov

Assistant, Namangan Institute of Engineering and Technology, Uzbekistan, Namangan Region, Namangan

Rasuljon Akramboyev

Assistant, Namangan Institute of Civil Engineering, Uzbekistan, Namangan Region, Namangan

Mamura Abdurazzakova

Assistant, Namangan Institute of Engineering and Technology, Uzbekistan, Namangan Region, Namangan

Kosimjon Odilov

Student, Namangan Institute of Engineering and Technology, Uzbekistan, Namangan Region, Namangan

АННОТАЦИЯ

В статье рассмотрены результаты анализа химического состава полуфабрикатов фруктовых соусов-паст. Ис-

следование химического состава показывает, что они имеют высокую пищевую ценность, богаты минеральными

веществами, витаминами, пищевыми волокнами, имеют низкую энергетическую ценность, что отвечает требова-

ниям данных разработок, т. к. их используют в качестве наполнителя при потреблении блюд.

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

65

ABSTRACT The article discusses the results of the analysis of the chemical composition of semi-finished fruit pastes sauces.

The study of the chemical composition shows that they have a high food value, are rich in minerals, vitamins, dietary fiber, have a low energy value, which meets the requirements of these developments, because they are used as filler in the consumption of dishes.

Ключевые слова: полуфабрикат, фруктовый соус, пищевые волокна, вторичное сырье, мука, индустриали-

зация, клетчатка.

Keywords: semi-finished product, fruit sauce, food fibers, secondary raw materials, industrialization, fiber.

________________________________________________________________________________________________

Пищевая ценность продуктов питания зависит

от химического состава сырья и материалов, исполь-

зуемых при приготовлении блюд и полуфабрикатов.

Также свое влияние на химический состав оказы-

вают способы обработки при приготовлении пище-

вых продуктов.

Для питания человек употребляет пищевые про-

дукты, разнообразные по своему химическому со-

ставу. Химический состав пищевых продуктов не

только влияет на их питательную ценность, но и

определяет их физические, химические и биологиче-

ские свойства. В состав пищевых продуктов входят:

вода, минеральные вещества, углеводы, азотистые

вещества, липиды, ферменты, витамины, органиче-

ские кислоты, дубильные, красящие, ароматические

вещества, фитонциды и др. [3]. Все эти соединения

играют весьма важную роль в физиологических про-

цессах, происходящих в организме человека. Одни

из них обладают питательными свойствами (угле-

воды, белки, жиры), другие придают продуктам

определенный вкус, аромат, окраску и поэтому воз-

действуют на нервную систему и органы пищеваре-

ния (органические кислоты, дубильные, красящие,

ароматические и другие вещества); в состав некото-

рых продуктов питания входят фитонциды – веще-

ства с фитонцидными свойствами. Продукты пита-

ния животного и растительного происхождения

имеют большое разнообразие, и все они состоят в

основном из одних и тех же веществ, но в разных

количественных соотношениях. Пищевые вещества,

находящиеся в продуктах питания, делятся на неор-

ганические и органические. К неорганическим

можно отнести воду и минеральные вещества, к ор-

ганическим – жиры, углеводы, белки, ферменты, ви-

тамины и др.[5].

Все вышеуказанные химические вещества играют

важную роль в обменных процессах человеческого

организма. Переедание или недостаток каких-либо

химических веществ приводят к нарушению обмен-

ных процессов с последствиями в виде разного рода

заболеваний. Для наиболее полного удовлетворения

потребности в химических веществах используют

всяческие наполнители в комбинации с различными

продуктами питания. К таким наполнителям можно

отнести всевозможные соусы. Соусы, добавленные

в пищевые продукты, улучшают их внешний вид, за-

пах, вкус, цвет и обогащают различными пищевыми

веществами [1]. Но во многих сетях общественного

питания соусы, как правило, готовят в узком ассор-

тименте. Это, по нашему мнению, связано с тем, что

соусы используют в малых количествах, поскольку

их приготовление требует затраты электроэнергии,

оборудования, времени и рабочих сил.

С учетом вышесказанного нами разработаны

технологии приготовления полуфабрикатов фрукто-

вых и овощных соусов [2; 4]. Мы предлагаем создать

цех по производству полуфабрикатов централизо-

ванно и обеспечить ими сеть общественного пита-

ния. Это позволит механизировать процессы при-

готовления и будет способствовать расширению

ассортимента используемых соусов, контролю ка-

чества и переработке вторичного сырья, образую-

щегося в процессе производства.

Для оценки пищевой ценности разработанных

полуфабрикатов фруктовых соусов был исследован

химический состав новых изделий.

При проведении анализа химический состав сухих

веществ определяли по ГОСТ-29031, содержание

белка – по ГОСТ-8756, содержание жира – по ГОСТ-

8756, содержание витамина С – по ГОСТ-7047.

В таблице 1 приведены данные химического со-

става полуфабрикатов фруктовых соусов.

Таблица 1.

Химический состав и энергетическая ценность полуфабрикатов фруктовых соусов

Основные показатели Полуфабрикаты фруктовых соусов

абрикосовый сливовый хурмовый малиновый

Массовая доля углеводов, % 2,8 5,8 4,5 0,8

Клетчатка, % 4,2 2,8 3,8 1,9

Массовая доля липидов, % 0,25 - - -

Массовая доля белка, % 2,30 - - -

Cодержание сухих веществ, % 49,0 51 49,6 48,5

Кислотность, % 0,65 0,9 0,8 0,7

Массовая доля витамина С, mg/ 100 ml 27 13 22 46,4

Энергетическая ценность, ккал/кДж 22,65/91,79 23,2/ 91,6 18/70,6 3,2/12,56

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

66

Как видно из данных табл. 1, содержание сухих

веществ в полуфабрикатах фруктовых соусов со-

ставляет 48,5-51%. Высоким содержанием углево-

дов отличается полуфабрикат сливового соуса –

5,8%, а минимальный показатель – в полуфабрикате

соуса малинового – 0,8%. Также полуфабрикаты

фруктовых соусов богаты клетчаткой. В полуфабри-

кате соуса абрикосового содержание клетчатки

4,2%, а в полуфабрикате соуса малинового – 1,9%.

Это можно объяснить тем, что абрикос, хурма и

слива богаты клетчаткой. Содержание липидов –

0,25%, белка – 2,30% в полуфабрикате соуса абрико-

сового связано с тем, что при приготовлении дан-

ного соуса было использовано обезжиренное сухое

молоко. Самая высокая кислотность в полуфабри-

кате сливового соуса – 0,9%, а самый низкий пока-

затель в абрикосовом соусе – 0,65%. По содержанию

витамина С среди образцов полуфабрикатов лиди-

рует малиновый соус. Это также можно объяснить

тем, что малина богата аскорбиновой кислотой.

Энергетическая ценность полуфабрикатов фрукто-

вых соусов невысокая, т. к. низкий показатель в ма-

линовом соусе– 3,2/12,56 ккал/кДж, а в полуфабри-

катах соусов абрикосового, сливового – 22,65/91,79;

23,2/91,6 ккал/кДж соответственно. Эти показатели

отвечают целям проводимых исследований, по-

скольку наша цель – не повышение энергетической

ценности соусов, а, наоборот, обогащение их с по-

мощью этих наполнителей растительной клетчат-

кой, пектином, минеральными веществами, витами-

нами.

Из результатов вышеприведенного анализа

можно сделать вывод о том, что новые полуфабри-

каты фруктовых соусов имеют высокую пищевую

ценность и добавление их в качестве наполнителя к

потребляемым блюдам повышает их питательные

свойства, обогащает минералами, витаминами, пи-

щевой клетчаткой; энергетическая ценность при

этом невысокая.


1. Атаханов Ш.Н. Технология концентрированных полуфабрикатов соусов-паст повышенной пищевой ценно-

сти: Дис … канд. техн. наук. – Харьков: 1992. – 179 с.

2. Исследование органолептических показателей полуфабрикатов фруктовых соусов и разработка шкалы част-

ных качеств // Universum: Технические науки. Атаханов Ш.Н. и др. 2018. № 88 (53) [Электронный ресурс] –

Режим доступа: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/6256 (Дата обращения: 21.06.2019).

3. Пищевая химия / А.П. Нечаев, С.E. Траубенберг, А.А. Кочеткова и др.; под ред. А.П. Нечаева. – СПб.: Гиорд,

2001. – 592 c.

4. Разработка технологии полуфабрикатов овощных и фруктовых соусов-паст для предприятий общественного

питания // Universum: Технические науки. Атаханов Ш.Н. и др. 2019. 6 (63) [Электронный ресурс] – Режим

доступа: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/7454 (Дата обращения: 21.06.2019).

5. Скурихин И.М., Шатерников В.А. Как правильно питаться. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Агропромиздат,

1986. – 256 с.

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

__________________________

Библиографическое описание: Разработка технологии полуфабрикатов овощных и фруктовых соусов-паст для

предприятий общественного питания // Universum: Технические науки : электрон. научн. журн. Атаханов Ш.Н. [и др.].

2019. № 6(63). URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/7454

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУФАБРИКАТОВ ОВОЩНЫХ И ФРУКТОВЫХ

СОУСОВ-ПАСТ ДЛЯ ПРЕДПРИЯТИЙ ОБЩЕСТВЕННОГО ПИТАНИЯ


канд. техн. наук, Наманганский инженерно-технологический институт, Узбекистан, Наманганская область, г. Наманган


Дадамирзаев Музаффар Хабибуллаевич

докторант, Наманганский инженерно-строительный институт, Узбекистан, Наманганская область, г. Наманган


Акрамбоев РасулжонАдашевич

ст. преподаватель, Наманганский инженерно-строительный институт, Узбекистан, Наманганская область, г. Наманган

Нишанов Уткир Рахматиллаевич



Тошбоева Самара Хакимбек қизи

студент, гр. 1у-15. Наманганский инженерно-технологический институт, Узбекистан, Наманганская область, г. Наманган

PRODUCTION ENGINEERING OF SEMI-FINISHED PRODUCTS OF VEGETABLE

AND FRUIT PASTE SAUCES FOR PUBLIC CATERING ENTERPRISES


Candidate of Technical Sciences, Namangan Institute of Engineering and Technology, Uzbekistan, Namangan Region, Namangan

Muzaffar Dadamirzayev

Postdoctoral Student, Namangan Institute of Civil Engineering, Uzbekistan, Namangan Region, Namangan

Rasuljon Akramboyev

Senior Lecturer, Namangan Institute of Engineering and Technology, Uzbekistan, Namangan Region, Namangan

Utkir Nishanov


Samara Toshboyeva

Student of 1у-15 Group, Namangan Institute of Engineering and Technology, Uzbekistan, Namangan Region, Namangan

АННОТАЦИЯ В статье рассмотрены проблемы и сдерживающие факторы производства полуфабрикатов овощных и

фруктовых соусов-паст в системе общественного питания. Отмечено, что организация централизованного производства полуфабрикатов соусов-паст будет способствовать механизации процесса приготовления и увеличению ассортимента, повышению качества и безвредности, а также экономии электроэнегии, рабочей силы и времени. Разработан целый спектр полуфабрикатов овощных и фруктовых соусов-паст. В приготовлении полуфабрикатов были использованы нетрадиционные виды сырья, которые способствовали повышению пищевой ценности и качества.

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

68

ABSTRACT

The article deals with the problems and constraints of the production of semi-finished vegetable and fruit sauces

pastes in the catering system. It is noted that the organization of centralized production of semi-finished sauces-pastes

will contribute to the mechanization of the cooking process and increase the range, improve the quality and safety, as well

as saving electrical energy, labor and time. The whole range of semi-finished products of vegetable and fruit pastes has

been developed. In the preparation of semi-finished products, non-traditional raw materials were used, which contributed

to the increase in nutritional value and quality.

Ключевые слова: полуфабрикат, овощной соус, фруктовый соус, пищевые волокна, вторичное сырье, мука,

индустриализация, тыква, слива, клетчатка.

Keywords: semi-finished product, vegetable sauce, fruit sauce, food fibers, secondary raw materials, flour, industri-

alization, pumpkin, plum, fiber.

________________________________________________________________________________________________

Основой для решения проблем индустриализации

общественного питания является разработка новых

технологий производства полуфабрикатов с высокой

степенью готовности и кулинарной продукции, углуб-

ление кооперирования с предприятиями перераба-

тывающих отраслей агропромышленного комплекса.

Предприятия агропромышленного комплекса

имеют развитую материально-техническую базу, со-

временные механизированные линии, и это позволит

улучшить конечные результаты деятельности этих от-

раслей.

Индустриализация общественного питания –

это организация производства полуфабрикатов, по-

луфабрикатов с высокой степенью готовности, гото-

вых к потреблению кулинарных изделий на базе

крупных механизированных фабрик-заготовочных

или предприятий пищевых отраслей агропромыш-

ленного комплекса, с использованием поточно-

механизированных и автоматизированных линий.

Только индустриализация отрасли позволяет расши-

рить ассортимент блюд, улучшить обслуживание по

месту работы, учебы и жительства потребителя, по-

высить экономическую эффективность производ-

ства и реализации кулинарной продукции [1].

Для индустриализации общественного питания

необходимо активное привлечение предприятий пи-

щевых отраслей промышленности к производству и

снабжению предприятий общественного питания

мясными, рыбными, овощными, фруктовыми полу-

фабрикатами, разработка новых безотходных техно-

логий производства, расширение их ассортимента и

повышение степени готовности, а также более пол-

ное использование имеющихся мощностей загото-

вочных предприятий, создание специализирован-

ных цехов для выпуска продукции с высокой степе-

нью готовности.

Путем индустриализации производства организу-

ется централизованное производство полуфабрика-

тов первых и вторых блюд, овощных, фруктовых со-

усов, и оно будет способствовать механизации про-

изводственных процессов за счет использования

технологического оборудования. Централизованное

производство полуфабрикатов также решает во-

просы переработки вторичного сырья, образующе-

гося при производстве полуфабрикатов, и возмож-

ность полного контроля высоких гигиенических

требований и безвредности, предъявляемых к полу-

фабрикатам и пищевым продуктам.

Еще одной особенностью налаживания производ-

ства полуфабрикатов, полуфабрикатов с высокой

степенью готовности является расширение ассорти-

мента, снижение расхода электроэнергии и рабочей

силы.

К сдерживающим факторам перехода отрасли

на промышленные методы производства продукции

общественного питания можно отнести малый

объем сырья для переработки на примере одного

предприятия и консерватизм в привычках, вкусах и

понятиях населения о тех или иных кулинарных из-

делиях, широкое использование на практике тради-

ционных технологий приготовления кулинарной про-

дукции, основанных на ручном труде, механизиро-

вать который в рамках существующих технологий

невозможно, поиски решения многоплановых вопро-

сов индустриализации в рамках только обществен-

ного питания и его традиционных технологий, без

привлечения пищевых и перерабатывающих отрас-

лей, сельскохозяйственного производства и маши-

ностроительных ведомств.

В этих условиях необходимо прежде всего опре-

делить и разработать новые виды полуфабрикатов и

индустриальные технологии их производства. Ас-

сортимент кулинарной продукции и целого ряда пи-

щевых отраслей промышленности имеет много об-

щего. Поэтому при организации производства кули-

нарной продукции ее следует рассматривать как

многокомпонентную систему и выделить те из них,

которые можно получить промышленными мето-

дами. Именно эти компоненты могут существенно

повысить уровень индустриализации данного вида

продукции.

С увеличением доли полуфабрикатов с высокой

степенью готовности и полуфабрикатов как отдель-

ных компонентов возрастает уровень индустриали-

зации производства данного вида кулинарной про-

дукции. Соусы также являются одним из компонен-

тов, который способствует повышению пищевой

ценности, улучшению усвояемости и разнообразию

потребляемых блюд.

Проведенный анализ приготовляемых соусов на

предприятиях общественного питания показал, что

ассортимент узок. На предприятиях общественного

питания в основном готовят томатный соус, и в не-

которых случаях можно встретить белый соус.

Фруктовые и овощные соусы практически не готовят.

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

69

По данным Министерства здравоохранения, не-

смотря на большие объемы производства овощей и

фруктов, в нашей республике потребляемая норма

не отвечает требованиям научно обоснованных фи-

зиологических норм. Эта проблема в какой-то мере

может быть решена через систему общественного

питания путем расширения и увеличения ассорти-

мента потребляемых овощных и фруктовых соусов.

За счет увеличения доли овощей и фруктов потреб-

ляемые блюда обогащаются пищевыми волокнами,

клетчаткой, минеральными веществами, витами-

нами, что способствует повышению лечебных

свойств, лучшему усвоению пищи, т. к. раститель-

ные волокна улучшают моторную функцию желу-

дочно-кишечного тракта, а также ликвидации за-

стойных явлений в кишечнике. Обнаружена также

обратная зависимость между их содержанием в

пище и частотой возникновения рака толстого ки-

шечника [4; 5]. Ученые выяснили, что пожилые

люди, находящиеся на диете с большим количе-

ством пищевых волокон, на 80% чаще живут дольше

и сохраняют при этом здоровье.

С учетом вышеизложенного нами разработаны

технологии приготовления овощных и фруктовых

соусов-паст. Из овощных полуфабрикатов соусов-

паст разработаны технологии приготовления томат-

ного, овощного без глютена, тыквенного, морков-

ного соусов.

К примеру, при приготовлении полуфабриката

тыквенного соуса тыкву моют, очищают, режут и

доводят до готовности на пару с последующим от-

делением мякоти, содержание сухих веществ в мя-

коти доводят до 25-29%, а в жидкой части разводят

нутовую муку, перемешивают до полного растворе-

ния, вводят измельченную смесь из семечек тыквы

и подсолнечника, смешивая, добавляют мед нату-

ральный, лимонный сок и перемешивают до однооб-

разной консистенции [2].

Из полуфабрикатов фруктовых соусов были раз-

работаны технологии изготовления абрикосового,

сливового, малинового и хурмового соусов. К при-

меру, из этих технологий получения полуфабрикатов

фруктовых соусов приведем технологию приготов-

ления полуфабриката соуса сливового.

При приготовлении полуфабриката йодообога-

щенного соуса из сливы сливу моют, инспектируют,

отделяют от косточек, заливают горячим раствором

поваренной соли и выдерживают в течение 30-40

мин. Затем ополаскивают, производят тепловую об-

работку, измельчают, разделяют мякоть, массу за-

гружают в вакуум-выпарной аппарат и доводят со-

держание сухих веществ до 30-35%. А к жидкой ча-

сти добавляют модифицированную кукурузную

муку, отстаивают и добавляют порошок из кожуры

грецких орехов, мед, перемешивают и смешивают с

уваренной мякотью, перемешивают до однородной

массы и упаковывают [3].

Разработанные технологии механизированные,

и полуфабрикаты отличаются высокой пищевой и

биологической ценностью, а также они многофунк-

циональные, т. к. их можно использовать в процессе

приготовления блюд и при потреблении мясных,

рыбных, птичьих, вторых и сладких блюд.

При разработке технологии изготовления этих

полуфабрикатов были использованы нестандартные

виды сырья, такие как семечки тыквы, подсолнечника,

кожура грецких орехов, порошки топинамбура, ши-

повника. Эти виды сырья способствовали повыше-

нию пищевой ценности, лечебных свойств соусов.

Использование тыквенных семечек при произ-

водстве полуфабриката тыквенного соуса повышает

лечебные свойства соуса. Тыквенные семечки бо-

гаты пищевыми волокнами, они являются прекрас-

ным сорбентом, выводят из организма канцерогены

(стимуляторы раковых клеток), токсины, холестерин.

Они также богаты белками (до 30%), в состав кото-

рых входят незаменимые аминокислы и жиры (до

49%). Наряду с насыщенными жирными кислотами

в семенах тыквы содержатся ненасыщенные жирные

кислоты. Они также содержат жирные кислоты

омега-6 и омега-3. Ненасыщенные жирные кислоты

помогают восстановлению нашего гормонального

баланса, укрепляют ногти, кожу, волосы, снимают

усталость, головную боль, улучшают настроение.

Омега-3, ко всему прочему, полезна для развития

плода. Из витаминов в тыквенных семечках содер-

жатся альфа- и бета-каротин, витамины группы В (1,

2, 4, 5, 6, 9), К, С, РР. Из минеральных веществ тык-

венные семечки содержат К, Са, Na, P, Fe, Mg, Cu,

Zn, Se.

Из минеральных веществ последние два эле-

мента – цинк и селен – считаются очень полезными,

т. к. являются антиоксидантами. Еще в тыквенных

семечках содержится кукурбитин, который обладает

глистогонными свойствами. Как мы ранее говорили,

содержание жира в тыквенных семечках будет спо-

собствовать полному растворению и усвоению каро-

тина тыквы, т. к. каротин является жирораствори-

мым.

В рецепт полуфабриката соуса сливового мы

добавляли порошок из кожуры грецких орехов. Ко-

жура грецких орехов обрабатывалась по ускоренной

специальной технологии, за счет чего была удалена

горечь и посторонние примеси. Этот порошок также

богат йодом, нехватка которого ощущается осо-

бенно в регионе Ферганской долины. Он также бо-

гат пищевыми волокнами, минеральными веще-

ствами и витаминами.

На предприятиях общественного питания гото-

вые полуфабрикаты разводят водой 1:3, 1:5, подвер-

гают тепловой обработке, добавляют специи и ис-

пользуют по назначению.

Потребление пищи вместе с этими соусами будет

повышать пищевую ценность и способствовать хоро-

шему усвоению, стимулируя процессы пищеварения

в организме человека.

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

70


1. Беляев М.И. Индустриальные технологии производства продукции общественного питания. – М.: Экономика,

1989. – 270 с.

2. Заявка на изобретение № IAP 20180646 «Способ приготовления полуфабриката соуса тыквенного» /

Ш.Н. Атаханов, М.Х. Дадамирзаев, Ш.Ш. Отаханов.

3. Заявка на изобретение № IAP 20180536 «Способ приготовления йодообогащенного полуфабриката сливового

соуса» / Ш.Н. Атаханов, Р.А. Акрамбоев, У.Ю. Рахимов.

4. Пищевая химия / А.П. Нечаев, С.Е. Траубенберг, А.А. Кочеткова и др.; под. ред. А.П. Нечаева. – СПб.: ГИОРД,

2001. – 592 с.

5. Скурихин И.И., Шатерников В.А. Как правильно питаться. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Агропромиздат,

1986. – 256 с.

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

__________________________

Библиографическое описание: Додаев К.О., Атакулова Д.Т. Лечебные свойства нетрадиционного сырья,

листьев винограда и их использование при приготовление популярных блюд // Universum: Технические науки :


ЛЕЧЕБНЫЕ СВОЙСТВА НЕТРАДИЦИОННОГО СЫРЬЯ, ЛИСТЬЕВ ВИНОГРАДА,

И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРИ ПРИГОТОВЛЕНИЕ ПОПУЛЯРНЫХ БЛЮД

Атакулова Дилфуза Турсуновна

ассистент, Каршинский инженерно-экономический институт Узбекистан, Кашкадарьинская область, г. Карши


Додаев Кучкор Одилович

д-р, техн. наук, Ташкентский химико-технологический институт Узбекистан, г.Ташкент

MEDICAL PROPERTY OF NONCONVENTIONAL RAW MATERIAL SOF LEAVES

OF GRAPES AND THEIR USE AT PREPARATION OF POPULAR DISHES

Dilfuza Atakulova

The assistant, engineering-economic institute of the Karshi Uzbekistan, Kashkadarya region, Karshi

Kuchkor Dodayev

Doctor Tech. Sci., Chemical-technology institute of the Tashkent, Uzbekistan, Tashkent

АННОТАЦИЯ

Пищевая промышленность призвана обеспечить население Республики продуктами питания в различных

объёмах и ассортименте, достаточных для формирования правильного и сбалансированного рациона питания.

Виноградные листья – нетрадиционный для нашего региона, но очень популярный продукт, который используют

во многих национальных кухнях мира.

Листья имеют разные оттенки, они могут быть насыщенно-зелёными или иметь бронзовый оттенок, совсем

светлыми или с лёгким золотистым оттенком, что зависит только от сорта винограда и непосредственно не влияет

на полезные свойства его листьев. Лечебные свойства объясняются высоким содержанием в них растительных

волокон. Виноградные листья являются часто используемым продуктом в народной медицине для лечения

множества болезней.

ABSTRACT

The food industry is urged to provide the population of the Republic with various food in the volumes and therange

sufficient for formation of the correct and balanced food allowance. Grape leaves nonconventional for our region, but a

product very popular at sun set which is used in many national cuisines of the world. Leaves have different shades, they

can be satured green or have a bronze shade, can be absolutely light or with asabtle golden shade. Everything depends

only on a grade of grapes and directly does not influence useful properties of its leaves. Medicinal properties are explaines

by the high contents in them vegetable fibers. Grape leaves are often used product in traditional medicine for treatment

of a set of diseases.

Ключевые слова: лоза, долма, клетчатка, метаболизм, варикоз, протеогликон, антиоксиданты.

Keywords: rods, dolma, cellulose, metomolism, varicosity, proteoglikon, antioxidants.

_______________________________________________________________________________________________

Пищевая промышленность призвана обеспечить

население Республики различными продуктами пи-тания в объёмах и ассортименте, достаточных для формирования правильного и сбалансированного рациона питания.

Установлено, что здоровье и продолжительность жизни на 70% зависят от питания и образа жизни че-ловека, на 20% - от состояния медицинского обслу-живания и 10% приходится на природные показа-тели человека. Приведённые данные дают чёткое представление о значении пищи и промышленности,

её производящей, для состояния здоровья и увеличе-ния продолжительности жизни людей.

В настоящее время среднесуточное потребление

продовольствия в странах Евросоюза составляет

3390 ккал, США – 3650 ккал, Латинской Америки –

2790 ккал, развивающейся Азии -2650 ккал. Суточный

рацион питания в Узбекистане в среднем составляет

2700-2800 ккал.

Увеличение суточной калорийности питания

связано, в первую очередь, с развитием экономики

страны и повышением благосостояния народа.

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

72

Деятельность пищевой промышленности опреде-

ляется уровнем развития сельскохозяйственного про-

изводства, поставляющего сырьё для его перера-

ботки на предприятия отрасли. От объёмов

производства продукции растениеводства и живот-

новодства во многом зависят количество и качество,

а также ассортимент производимых продуктов пита-

ния.

Виноградные листья – нетрадиционный для

нашего региона, но очень популярный на Востоке

(особенно в Средиземноморском регионе и на Кав-

казе) продукт, который используют во многих наци-

ональных кухнях мира.

Листья имеют разные оттенки: они могут быть

насыщенно-зелеными или иметь бронзовый отте-

нок, совсем светлыми или с легким золотистым от-

тенком. Все зависит только от сорта винограда и

непосредственно не влияет на полезные свойства

его листков.

В гастрономических целях, как правило, упо-

требляют листья белого винограда. Такие листья

лучше собирать в период цветения лозы. Листья со-

бранные в это время будут иметь приятную кис-

линку. Листья красного винограда применяются

реже. Дело в том, что их край достаточно неровный,

из-за чего такой лист неудобно использовать для

обертывания фарша, да и на вкус он более жесткий.

Под всеми этими названиями скрываются го-

лубцы из мясного фарша, перемешанного с рисом и

завернутого в виноградные листья. Герхард Дёрфер

указывает, что слово имеет османское происхожде-

ние и встречается от Скандинавии, Балкан и Вен-

грии до Узбекистана и Таджикистана. Точное про-

исхождение долмы неизвестно, хотя турки и

греки приписывают её происхождение себе. Упоми-

нание долмы отсутствует в ранних персидских и

арабских источниках, но она уже известна во вре-

мена Османской империи, как часть султанской

кухни. Возможно, долма появилась в это время, но

также возможно, что она была заимствована из гре-

ческой кухни, богатой кулинарными традициями.

Фаршированные овощи, как предмет роскоши, ско-

рее всего были разработаны для кухни элиты. Слож-

ная технология приготовления требует специальной

поварской подготовки, а гармоничное сочетание

овощей и начинки свидетельствует о вкусе.

Рисунок 1. Блюдо национальной кухни – долма

Листья винограда хорошо поддаются термиче-

ской обработке, в любом виде они впитывают запахи

других ингредиентов и добавляют блюду свой непо-

вторимый вкус. Особенно хорошо листья сочета-

ются с жирными копченостями и мясом, лучше

всего подходят к баранине. Помимо прекрасных

вкусовых качеств, листья винограда украсят при-

вычные блюда перед подачей на стол.

Лечебные свойства объясняются высоким со-

держанием в них растительных волокон (около 8%

суточной нормы для современного человека). Клет-

чатка заполняет желудок, оставляя чувство сытости,

помогает процессам пищеварения. Таким образом,

клетчатка замедляет процесс выброса сахара в

кровь.

Листья винограда являются ценным источником

витамина А, который обладает антиоксидантным

действием. Витамин А принимает участие в форми-

ровании иммунитета, защищает клетки от свобод-

ных радикалов, улучшает зрение. Регулярное упо-

требление листьев помогает улучшить состояние

кожи и волос. Кальций, который содержится в вино-

градных листьях, необходим для поддержания нерв-

ной и мышечной ткани, для здоровья зубов, костей.

Благодаря антиоксидантным свойствам листья

винограда замедляют процессы старения и помо-

гают предотвратить многие хронические заболева-

ния. В составе листьев есть также вещества, которые

снижают риск развития сердечно - сосудистых бо-

лезней, защищают от инсульта.

Потребление листьев в пищу поможет спра-

виться с депрессией. Для того чтобы снизить риск

кариеса, достаточно пожевать виноградный лист.

Виноградные листья являются часто используе-

мым продуктом в народной медицине для лечения

множества болезней. Из листьев винограда готовят

целебные чаи, отвары и компрессы.

Виноградные листья - пряность, вкусовая и аро-

матическая добавка, используемая при приготовле-

нии консервированных изделий, а также горячих

вторых блюд из овощей и мяса. Для кулинарных це-

лей лучше всего подходят молодые листья вино-

града, собранные в период цветения лозы. В 100

граммах листьев винограда содержится около 93

ккал.

При выборе листьев винограда следует учиты-

вать, что наилучшими вкусовыми качествами отли-

чаются только те из них, которые были собраны в

период цветения лозы. Кроме того, необходимо об-

ращать внимание на отсутствие на их поверхности

каких-либо дефектов, включая темные или желтова-

тые пятна.

Листья не должны иметь отверстий и должны

быть из виноградных лоз, которые не были распы-

лены пестицидами. Они должны быть светло-зеле-

ными и нежными, лучше всего с верхней части рас-

тения. Листья должны быть по крайней мере разме-

ром с ладонь вашей руки, достаточно большой,

чтобы обернуть вокруг начинки.

Если вы будете употреблять листья в пищу, то

они помогут укрепить иммунитет и улучшат зрение.

Эти листья позволят вашей коже оставаться моло-

дой и здоровой, укрепят кости, ведь виноградный

лист – это большой источник кальция.

https://www.gastronom.ru/recipe/13550/vegetarianskaya-dolma

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

73

Виноградные листья обладают свойствами

укреплять ногти, придавать здоровый вид коже и во-

лосам. Чтобы улучшить состояние ногтей, можно

пить отвар или чай с продуктом. Также, измельчен-

ные листья винограда добавляют в ванночки или

маски для ногтей. Чтобы волосы были блестящими,

мягкими и эластичными, их ополаскивают специ-

альным настоем (сухие виноградные листья зали-

вают кипятком, дают настояться четверть часа и

процеживают через марлю). Если волосы жирного

типа, в настой добавляют винный уксус (1 ч. л. на 1 л

жидкости).

Косметологи рекомендуют использовать листья

винограда при приготовлении домашних масок для

лица. Самая простая маска для смягчения кожи - из-

мельченные молодые листочки, смешанные с нату-

ральным медом. Такую кашицу накладывают на

кожу и оставляют на четверть часа, а затем смывают

теплой водой. Маска помогает разгладить морщины,

питает и тонизирует, обновляет клетки кожи и со-

здает защиту от ультрафиолета.

Виноградные листья обладают полезными свой-

ствами для похудения и помогают избавиться от

отеков. При богатом витаминном и минеральном со-

ставе листочек винограда обладает низкой калорий-

ностью — всего 93 ккал на 100 г.

Обилие растительных волокон способствует

нормальному пищеварению и метаболизму, а также

надолго создает чувство сытости.

Отечность и варикоз — проблемы, которые часто

сопутствуют лишнему весу и сидячему образу жизни.

Включая в диету блюда с виноградными листьями

и делая из них компрессы, получится значительно

улучшить кровообращение, уменьшить отеки и

болевые ощущения, мази и кремы с экстрактом

виноградных листочков от варикоза). Это улучшает

обмен веществ и способствует здоровому похуде-

нию.

Установлено, что виноградные листья также

имеют в своем составе соединения, обладающие ан-

тимикробным действием. Поэтому их употребление

способствует снижению концентрации микробов в

полости рта, что препятствует образования кариеса

и пародонтоза. Жевать нужно свежие и мягкие ли-

стья, предварительно промыв их в холодной воде.

Хорошо прожевав и подержав их в ротовой полости

несколько минут, можно проглотить или выплю-

нуть.

Употребления виноградных листьев способствует

укреплению костей и хрящевых тканей. Это связано

с высоким содержанием кальция и марганца, кото-

рые способствуют образованию протеогликанов.

Кроме этого, кальций напрямую участвует в

формировании костной ткани. Это делает листья ви-

нограда прекрасным заменителем кисломолочных

продуктов, особенно для людей, страдающих непе-

реносимостью лактозы, которая содержится в мо-

локе.

Главным достоинством является то, что виноград-

ные листья способствуют улучшению кровообраще-

ния, эффективны в борьбе с венозными заболевани-

ями. Они нормализуют работу капилляров, тем са-

мым снимая отечность ног и сопутствующую боль и

дискомфорт. Поэтому их включают в диету людей,

страдающих подобными недугами. Поскольку су-

ществует множество вкусных рецептов, ингредиен-

том в которых выступают виноградные листья, то

такая диета не слишком отяготительна.


1. Гриффит В. Витамины, травы, минералы и пищевые добапки. Справочник /Винтер Гриффит, Пер. с англ.

К.Ткаченко. - М.: Фаир-Пресс, - 2002. – 68 с.

2. Назаров Н.И., Гинзбург А.С., Гребенюк С.М. и другие. Общая технология пищевых производств. –Москва:

«Лёгкая и пищевая промышленность», 1981. – 360 с.

3. Руководство пометодам анализа качества и безопасности пищевых продуктов // Под редакцией Скурихина И.М.,

Тутельяна В.А. - М.: Брандес, Медицина. -1998. – 342 с.

4. Хамидов Н.И. Использование местных ресурсов в производстве продуктов питания в Узбекистане (обзор)-

Ташкент: УзНиити, 1985. - 8 с.

5. Хамидов Н.И. Использование местных ресурсов в производстве продуктов питания в Узбекистане (обзор) -

Ташкент: УзНиити, 1985.-28 с.

6. World History of Food — Cambridge University Press, 1999. —1144, 1147с. — ISBN 9780521402163.

7. Recommended Daily Amounts of Vitamin and Minerals in Europe// Nutrition abstracts and Revievs, Series A. 1990. –

60 с.

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

__________________________

Библиографическое описание: Содикова Ш.А. Применение сахарного сорго в производстве детского питания //

Universum: Технические науки: электрон. научн. журн. 2019. № 6(63). URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/

item/7441

ПРИМЕНЕНИЕ САХАРНОГО СОРГО В ПРОИЗВОДСТВЕ ДЕТСКОГО ПИТАНИЯ

Содикова Шоира Абдураззаковна

ассистент, Наманганский инженерно-технологический институт, Узбекистан, Наманганская область, г. Наманган

APPLICATION OF SUGAR SORGHUM IN MANUFACTURE CHILDREN FOODS

Shoira Sodikova

assistant, Namangan Engineering and Technology Institute, Uzbekistan, Namangan region, Namangan

АННОТАЦИЯ

В статье рассматривается технология производства детского питания с использованием сиропа, полученного

из стеблей сахарного сорго. Приведен химический состав и органолептические сахарного сорго сортов Карабаш

и Узбекистан 18, выращенных и исследованных в лаборатории.

ANNOTATION

The article discusses the production technology of children food using syrup obtained from the stems of sugar sorghum.

The chemical composition and organoleptic sugar sorghum varieties Karabash and Uzbekistan 18, grown and researched

in the laboratory.

Ключевые слова: детское питание, сахарное сорго, жидкий сахар, сироп, стебель, пищевая ценность, диети-

ческий, качество, безопасность, сахар.

Keywords: children food, sugar sorghum, liquid sugar, syrup, stem, nutritional value, dietary, quality, safety, sygar.

_______________________________________________________________________________________________

При современных экологических условиях и

развитии производства синтетических добавок к пи-щевым продуктам ассортимент продукции, предна-значенный для детского питания должен обладать не только повышенной биологической и пищевой ценностью, но и быть диетическим и выполнять про-филактические функции. Немалое внимание отво-дится к безопасности. В этом отношении может быть использовано нетрадиционное для консервной про-мышленности сырьё, которое может применяться для повышения биологической и пищевой ценности консервных изделий, улучшения органолептиче-ских и физико-химических показателей их качества, а также для создания новых функциональных про-дуктов.

Одним из видов нетрадиционного сырья явля-ются стебли сахарного сорго (Sorghum) и продукты его переработки. В настоящее время в НИИ сель-ского хозяйства АН РУз ведутся работы по селекции сахарного сорго для получения сортов, наиболее приспособленных к условиям возделывания в Узбеки-стане и с улучшенным химическим составом.

Целью настоящего исследования было определе-ние целесообразности использования в производ-стве детского питания сахарного сиропа, получен-ного из стеблей сахарного сорго и обеспечение без-опасности готового продукта.

Результаты проведенных исследований направ-лены на решение технологических вопросов, что поз-волит расширить ассортимент продуктов детского пи-тания на рынке и полнее использовать незаслуженно забытую в продовольственном плане полезную культуру – сорго.

Нами были изучены стебли сахарного сорго сор-тов «Карабаш» и «Узбекистан 18» путём выращива-ния и исследования в лаборатории.

Установлено, что стебли сахарного сорго содер-жат моно- и дисахара, пектиновые вещества, клет-чатку, минеральные вещества и др. Диапазоны накопления указанных веществ зависят от климати-ческих условий и методов вегетации. В стеблях са-харного сорго кроме сахарозы и глюкозы есть мо-носахарид фруктоза, который легко усваивается в организме человека без участия гормона подже-лудочной железы – инсулина. При умеренном по-треблении фруктозы, не повышается уровень сахара в крови, что делает возможным применение сахар-ного сорго в технологии производства функцио-нальных продуктов питания, в частности для боль-ных сахарным диабетом. Другой, ценной группой веществ стеблей сахарного сорго являются пектины, выполняющие роль детоксикантов, сорбирующих и выводящих из организма токсины. Пищевые во-локна, содержащиеся в стеблях сахарного сорго, об-ладают свойствами энтеросорбентов и способ-ствуют выведению биологических токсинов, образую-щихся в организме. Одной из важных особенностей сорго является сбалансированность его по микро- и макроэлементному составу.

В составе сорго содержится много углеводов.

Так, на 100 г растения приходится 68,33 г углеводов.

Остальное – это вода, белки, жиры, зола и клетчатка.

Тот же объём сорго содержит 339 ккал. Также богат

и витаминный состав сорго – это аскорбиновая кис-

лота, тиамин, пиридоксин, фолиевая кислота, рибо-

флавин, ниацин и биотин.

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

75

На участке, выделенном специально нами были посеяны семена сахарного сорго сортов «Карабаш» и «Узбекистан 18». При выращивании семян нами было выявлено, что рост и развитие сахарного сорго зависит не только от вегетационного периода, но и от условий произрастания, типа почвы, глубины за-делки семян и энергии произрастания. Вегетацион-ный период в среднем соответствовал биологиче-ским особенностям сортов. Вегетационный период по сортам при 100 тыс. шт/га составил: для сорта «Ка-рабаш» - 109 дней, для сорта «Узбекистан 18» - 148 дней. Для получения сахарного сиропа образцы стеблей начали отбирать в фазе молочно-восковой спелости. Образцы стеблей отбирали вручную, ото-бранные пробы взвешивали на лабораторных элек-трических весах, вручную отделяли кожуру от мякоти.

Сорговый сахарный сироп, т. е. густой экстракт

получили методом экстрагирования горячей дистил-

лированной водой при температуре 72-780С в вароч-

ном котле с последующим концентрированием жид-

кого экстракта в вакуумном сушильном комплексе и

упариванием сконцентрированного экстракта в во-

дяной бане. Сухие вещества в густом экстракте (си-

ропе) определяли при помощи рефрактометра, а уг-

леводный состав определили при помощи сахаро-

мера. Результаты проведённых исследований приве-

дены в табл.1.

Исследованы физико-химические свойства по-

лученного сахарного сиропа (экстракта) из сорта

сорго «Карабаш». Полученные результаты пред-

ставлены в табл. 2.

Таблица 1.

Результаты проведённых исследований

№ Сорта Масса кожуры, г Масса мя-

коти, г

Сухие вещества

в экстракте, %

Углеводы

в экстракте, %

Выход

экстракта, г

1 Карабаш 818 1059 36,74 28 740

2 Узбекистан 18 805 1104 28,18 24 740

Таблица 2.

Основные физико-химические свойства концентрированного сахарного сиропа сорго сорта «Карабаш»

№ Показатели Результат

1 Внешний вид Мёдообразная жидкость без осадков

2 Запах Специфически, без посторонних запахов

3 Вкус Специфически, сладкий

4 Цвет Светло-коричневый

5 Прозрачность Одинаковой концентрации, без осадков

6 Растворимость Хорошо растворим в горячей воде

7 Массовая доля сухих веществ, % не менее 70-75

8 рН 1 % водного раствора готового продукта 6,0-6,5

9 Массовая доля золы, % не более 1,0-1,5

10 Оксиметилфурфурол отсутствует

В результате проведенных исследований:

изучены технологические свойства стебли сахарного сорго местных районированных сортов, выращиваемого в Узбекистане, на основе чего был разработан способ получения нового сахарного си-ропа, изучены технико-экономические показатели производства сахарного сиропа из сорго;

исследованы химический состав и органолеп-тические показатели сахарного сиропа из сорта сорго сорта «Карабаш»;

сахарный сироп из сахарного сорго сорта

«Карабаш» может заменить свекольный сахар в со-

ставе фруктовых пюре, сладких детских и диетиче-

ских консервов, предназначенных для детского пи-

тания, что позволит обогатить продукт сахарами

(преимущественно фруктозой), витаминами, биоло-

гически активными веществами, необходимыми для

детей.


1. Муминов Ш.Н. Стебли сахарного сорго – ценное перспективное сырьё для производства пищевого сахара /

Узбекский биологический журнал. 1996. № 4. –С.50-52.

2. Муминов Н.Ш. Разработка технологических режимов извлечения сахаристых веществ из сахарного сорго /

Узбекский химический журнал. 1997 №1.с. 60-67.

3. http://sweetsorghum.ru.

4. www/sorgo.com.ru.

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

76

5. СанПиН 0138-03. Санитарные нормы безопасности и пищевой ценности продовольственного сырья и про-

дуктов питания. Ташкент: Изд. медицинской литературы им. Абу Али ибн Сино, 2003. -184с.

6. ГОСТ 29032-91. Продукты переработки плодов и овощей. Методы определения оксиметилфурфурола.

Утвержден и введен в действие 01.07.1992.

7. ТУ Уз 46-42-95 «Пищевой концентрированный глюкозно-фруктозный сироп из сахарного сорго» Ташкент,

1995. с.12.

8. Хелемский М.З., Кряквина С.П. Ещё раз о сахарном сорго // журн. Сахарная промышленность. 1987.№ 9. с. 40-41.

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

__________________________

Библиографическое описание: Аскаров И.Р., Абдугаппаров Ф.С., Хожиматов М.М. Синтез новых соединений

на основе амигдалина // Universum: Технические науки : электрон. научн. журн. 2019. № 6(63). URL:


ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ

СИНТЕЗ НОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ НА ОСНОВЕ АМИГДАЛИНА

Аскаров Ибрагим Рахманович

д-р хим. наук, профессор кафедры химии, Андижанский государственный университет,

Узбекистан, г. Андижан

Абдугаппаров Фарход Султонахмадович

докторант кафедры химии, Андижанский государственный университет, Узбекистан, г. Андижан,


Хожиматов Махсад Муйдинович

PhD по химии, старший преподаватель кафедры химии Андижанский государственный университет,

Узбекистан, г. Андижан

SYNTHESIS OF NEW CONNECTIONS ON THE BASIS OF AMIGDALINE

Ibragim Askarov

doctor of Chemical Sciences, Professor of the Department of Chemistry, Andijan State University,

Uzbekistan, Andijan

Farkhod S. Abdugapparov

doktoral student, of the Department of Chemistry, Andijan State University,

Uzbekistan, Andijan,

Makhsad M. Khozhimatov

PhD, senior teacher of the department of Chemistry, Andijan State University,

Uzbekistan, Andijan

АННОТАЦИЯ В данной статье приведены сведения о новых соединениях, синтезированных на основе амигдалина и

производных ферроцена, их физико-химических показателях, строении. Кроме этого, освещены научно-исследо-

вательские работы некоторых учёных по синтезу производных на основе амигдалина и производных ферроцена.

ABSTRACT

This article provides information on new compounds synthesized on the basis of amygdalin and ferrocene derivatives,

their physico-chemical indicators, structure. In addition, some scientists research on the synthesis of amygdalin-based

derivatives and ferrocene derivatives are highlighted.

Ключевые слова: амигдалин, ферроцен, п-ферроценилбензойная кислота, уксусная кислота, ацетат натрия,

ферроценкарбоновая кислота, фенилферроцен.

Keywords: amygdalin, ferrocene, p-ferrocenylbenzoic acid, acetic acid, sodium acetate, ferrocene carboxylic acid,

phenylferrocene.

_______________________________________________________________________________________________

В настоящее время охрана здоровья человека

остается одной из актуальных задач. В связи с воз-

никновением экологических проблем увеличивается

разновидность, вместе с тем уменьшается опасные за-

болевания, такие как сахарный диабет,

онкологические заболевания, вирусный гепатит чаще

всречается у молодых людей и эти заболевания стали

глобальными проблемами, опасными для жизни чело-

века.

Для лечения этих заболеваний в современной

медицине в основном широко используют синтетиче-

ские лекарственные средства. Известно, что лечение

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

78

вышеупомянутых заболеваний требует длительный

приём соответствующих лекарственных средств, ко-

торые наряду с положительным действием на забо-

левание, вредно воздействует на другие органы, та-

кие как почки, желудок, мочевыводящие пути, сер-

дечно-сосудистую систему.

Использование методов народной медицины

наряду с современными методами медицины при ле-

чении заболеваний признаны большинством учёных

и специалистов. Особенностью лечения методами

народной медицины основано на том, что в этих ме-

тодах используются природные биологически актив-

ные вещества, выделенные из лекарственных расте-

ний. Применение природных лекарственных

средств наряду с лечением определенного заболева-

ния, предотвращает накопление вредных веществ в

организме.

В настящее время в соответствии Указов и

Постановлений Президента и правительства

Республики Узбекистан активно разрабатываются и

внедряются в практику новые проекты и применя-

ются меры по развитию народной медицины, а также

ее гармонизации с научной медициной.

Учёными нашей страны ведутся научно-

исследовательские работы по синтезу нетоксичных

биологически активных веществ на основе современ-

ных синтетических препаратов и природных лекар-

ственных средств.

Одним из природных физиологически активных

веществ, применяемых в России и других странах

при лечении онкологических заболеваний, является

гликозид - амигдалин ([(6-О-β-D-глюкопиранозил-

β-D-глюкопиранозил) окси] (фенил) ацетонитрил).

Молекула амигдалина состоит из остатка

генцебиозы, нитрила миндальной кислоты

OHO

HO

OH

OHO

OHO

HOOH

O

C

N

Амигдалин – белое кристаллическое вещество,

молекулярная масса 457,429 г/моль. Хорошо раство-

ряется в этиловом спирте и воде. Не растворяется в

диэтиловом эфире.

Амигдалин впервые в качестве предмета иссле-

дования использован в 1803 году Робике ва Бутрон-

Шаларом, 1830 году Либихом ва Вёлером.

В 1950 году американский биохимик Эрнст Т.

Kребс разработал метод выделения амигдалина из

растений и дал ему название витамина В17 [1].

Амигдалин в некоторых зарубежных странах

под названием витамина В17 производится в фарма-

цевтической промышленности.

Амигдалин в определённом количестве

встречается в цветках, листьях и семенах многих

растений, таких как горький миндаль, черешня,

фисташка, персик, абрикос, входящих в семейство

Prunus.

Таблица 1.

Продукты, содержащие амигдалин

№ Продукт Количество амигдалина в 100 г продукта, мг

1. Семена горького миндала, персика, абрикоса, груши,

черешни 500 и более

2. Семена айвы, бузины, малины, гречки, тыквы и яблони От 100 до 500

3. Зелёный горох, листья свёклы, топинамбур, сущёный

абрикос, шпинат Менее 100

Из вышеприведенных растений амигдалин вы-

деляется путем экстракции измельченных ядер се-

мян этиловым спиртом. Существуют несколько ме-

тодов выделения амигдалина путем экстракции.

В результате гидролиза амигдалина в кислой

среде образуются β-глюкоза, синильная кислота и

бензальдегид:

OHO

HO

OH

OHO

OHO

HOOH

O

CN

enzyme

H2O

-HCN

OHO

HO

OH

OHO

OHO

HOOH

OH

O

+

В организме амигдалин подвергается гидролизу фермента – эмульсина. Под воздействием желудоч-ного сока из амигдалина также образуются выше-приведенные вещества. Как известно синильная кис-лота является высокотоксичным веществом, кото-рое при употреблении ядрышек горького миндаля и других плодовых растений, содержащих амигдалин, вызывает отравление различной степени.

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

79

Акад. А.Н. Несмеянов и другие ученые синте-

зировали ферроценкарбоновые ва ферроцендикар-

боновые кислоты при карбоксилировании ферроцена

с помощью н-бутиллития из эквивалентных количеств

моно- ва дилитийферроцена [2].

Группа ученых под руководством академика

А.Н. Несмеянова осуществила синтез о-ферроценил-

бензойной кислоты, в последствии ее м- и п-изомеров

из соответствующих аминобензойных кислот с помо-

щью реакции диазотирования [3].

+

HOOC HOOC

HOOC

HOOC

H2N

+FeFe

Fe

В результате реакции получается в основном

моноферроценилбензойные кислоты. В качестве по-

бочного продукта также в незначительном количестве

образуются гетероаннулярные дикислоты. Реакция

проводится в среде уксусной кислоты. Возможность

проведения данной реакции в среде ацетона, вода-

эфир и галогенуглеводородах доказана рядом иссле-

дователей [5,6].

Аналогичном образом получены ферроценил-

фенолы.

Принимая во внимание вышеизложенные данные,

в лаборатории химии товаров Андижанского госу-

дарственного университета нами разработана техно-

логическая схема извлечения амигдалина из горь-

кого миндаля и изучали реакцию этерификации ами-

гдалина п-ферроценилбензойной кислотой.

В составе горького миндаля содержится до 2-4%

амигдалина. Для извлечении амигдалина из горького

миндаля ядра, очишенные от кожуры измельчаются

в ступке и обезжириваются в аппарате сокслета.

Экспериментальная часть

ИК-спектры сняты на ИК-фурье сспектрофото-

метре IRTracer-100(Shimadzu, Япония) масс-спек-

тры получены на Масс-спектрометре PerkinElmer

AxION 2 TOF MS (Германия)

После обезжиривания миндаль помещается в

колбу, снабженную обратным холодильником. За-

тем в колбу наливается 100 мл 90% этилового

спирта и подвергается кипячению в течении 30

минут. После прекращения кипячения экстракт

фильтруется, выпаривается в вакууме до получения

малого количества остатка. Затем в ледяной бане

амигдалин осаждается. Образовавшиеся белые

кристаллы амигдалина промываются малым количе-

ством диэтиловаго эфира и осадок помещается в су-

шильный шкаф для сушки.

Схема 1. Технологическая схема отделения

амигдалина. 1-мельница для измельчения сырья;

2- колонка обезжиривания; 3-экстрактор;

4-реактор осаждения; 5-сушильная колонка

Действием на выделенный амигдалин в

слабокислой среде п-ферроценилбензойной кислоты

синтезировано его монозамещенное производное.

Реакция проведена по следующей схеме;

Fe Fe Fe

Fe Fe

Li Li

Li

+

+

COOH

COOH

COOH

n-BuLi

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

80

Fe

COOH

+

OHO

HO

OH

OHO

OHO

HO OH

O

C

N

OHO

HO

OH

OHO

OO

HO OH

O

C

N

Fe

C

O

-H2O

CH3COOH

Строение синтезированного препарата изучена с

помощью метода ИК- спектроскопии.

Строение этого вещества анализировали по ре-

зультатам ИК-спектра, в котором имеется полоса

поглощения в области 1104 см-1, указывающая на

присутствие замещенного циклопентадиенильного

кольца. Полоса поглощения при 3412 см-1 свиде-

тельствует о наличии ассоцированных ОН-групп.

Строение синтезированного препарата анализи-

ровано с помощью метода маcc-спектрометрии.

Пики соответствующих молекулярных ионов групп

были отмечены в области с m/z 630 и 613.


1. Аблаев Н.Р., Маймакова А.М. Молекулярно-биохимические аспекты витамина В17 // Вестник Алматинского

государственного института усовершенствования врачей. -2014 г. 71-73 с

2. Несмеянов А.Н., Перевалова Э.Г., Головня Р.В. Взаимодействие ферроцена с диазосоединениями. -

Докл. АН СССР: 1954. т. 99. 539 с.

3. Несмеянов А.Н., Дрозд В.Н., Сазонова В.А. // Диазосоединения ферроцена. Докл. АН СССР. 1963. т.150.

С. 102.

4. Несмеянов А.Н., Перевалова Э.Г., Губиным С.П. и др. // Свойства фенилферроцена. - ДАН СССР. 1961. т. 139.

с. 888.

5. Несмеянов А.Н., Перевалова Э.Г., Головня Р.В., Несмеянова О.А. Реакция замещения водородов ферроцена. –

Докл. АН СССР. 1954. т. 97. -С.

6. Перевалова Э.Г, Решетова О.А., Грандберг К.И. // Методы элементоорганической химии. Ферроцен. М:

Наука. 1983. 498 с.

7. Тарасевич Б.Н. ИК спектры основных классов органических соединений. М: МГУ имени М.В. Ломоносова,

химический факультет, кафедра органической химии. 2012.55 с.

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

__________________________

Библиографическое описание: Бахриддинова Н.М. Анализ основных показателей качества воды центрального

водоснабжения Бухарской области. // Universum: Технические науки : электрон. научн. журн. 2019. № 6(63).


АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ВОДЫ

ЦЕНТРАЛЬНОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ БУХАРСКОЙ ОБЛАСТИ

Бахриддинова Насиба Мурадовна

канд. техн. наук, доцент, Бухарский инженерно-технологический институт,

Узбекистан, г. Бухара Е-mail: nbaxriddinova@inbox ru

ANALYSIS OF THE MAIN INDICATORS OF WATER QUALITY

OF THE CENTRAL WATER SUPPLY OF THE BUKHARA REGION

Nasiba Bahriddinova

Candidate of Technical Sciences, Bukhara engineering - technological Institute,

Uzbekistan, Bukhara

АННОТАЦИЯ В статье представлены результаты исследования качества питьевой воды центрального водоснабжения Бу-

харской области по органолептическим и физико-химическим показателям. Выявлены доминирующие загрязни-

тели питьевой воды и определено их возможное негативное влияние на здоровье потребителей воды из данного

источника.

ABSTRACT

The article presents the results of the study of drinking water quality of the Central water supply of the Bukhara

region on organoleptic and physico-chemical parameters. The main pollutants of drinking water were identified and had

a negative impact on the health of consumers of this source.

Ключевые слова: вода, водоснабжение, качество, безопасность, загрязнители.

Keywords: water, water supply, quality, safety, pollution.

_______________________________________________________________________________________________

Вода - одно из самых удивительных веществ на

нашей планете. Вся живая природа не может обой-

тись без воды, которая необходима для всех процес-

сов обмена веществ. Именно в воде когда-то зароди-

лась жизнь на нашей планете. Благодаря Мировому

океану происходит терморегуляция на нашей пла-

нете. Без воды не может жить и человек. Наконец, в

современном мире вода – один из важнейших фак-

торов, определяющих размещение производствен-

ных сил, а очень часто и средство производства.

Итак, важность воды и гидросферы – водной обо-

лочки Земли невозможно переоценить. Именно сей-

час, когда темпы роста водопотребления огромны,

когда некоторые страны уже испытывают острый

дефицит пресной воды, особенно остро стоит вопрос

снижения степени её загрязнения. Дефицит пресной

питьевой воды в настоящее время рассматривается

как одна из глобальных проблем современности.

При этом, по мере роста населения нашей планеты,

значительно увеличились и масштабы водопотребле-

ния, что впоследствии способствовало ухудшению

условий жизни и замедлению темпов экономиче-

ского развития стран, испытывающих дефицит

воды. Как считают специалисты, запасы пресной пи-

тьевой воды далеко не безграничны и они уже под-

ходят к концу. По их же прогнозам, примерно в 2030

году 47,0% населения планеты будет существовать

под угрозой водного дефицита. При этом к 2050 г.

значительно увеличится население развивающихся

стран, в которых уже сегодня воды не хватает

[1, с. С. 869-973; 2, с. 38-42; 3].

Недостаток чистой воды вынуждает людей ис-

пользовать для питья воду, которая зачастую просто

опасна для здоровья. Республика Узбекистан нахо-

дится в бассейне двух крупных рек Сыр-Дарьи и

Аму-Дарьи и, тем не менее, также испытывает дефи-

цит пресной воды. Изучению проблем водоснабже-

ния в республике уделяют внимание многие между-

народные организации, среди которых Региональ-

ный экологический центр Центральной Азии, Швей-

царское агентство по развитию и сотрудничеству

(SDC) и другие.

В многочисленных исследованиях, проводимых

международными организациями, в том числе и

Всемирным банком, говорится, что граждане нашей

страны по-прежнему сталкиваются с проблемами

доступа к чистой воде и надежности водоснабжения.

Таким образом, проблема обеспечения людей пить-

евой водой приобретает острую актуальность и воз-

никает задача эффективного и качественного реше-

ния данной проблемы.

Государство уделяет большое внимание этим во-

просам. Так в течение последнего десятилетия Узбе-

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

82

кистан осуществил значительные инвестиции в мо-

дернизацию услуг водоснабжения и санитарии

(ВСС). Накопленный им портфель государственных

заимствований на проекты ВСС является крупней-

шим в Центральной Азии. Глава Узбекистана под-

писал указ о создании Государственной инспекции

по контролю за рациональным использованием пи-

тьевой воды, которое будет функционировать при

Кабинете министров Узбекистана.

В аспекте вышеизложенного были сформулиро-

ваны цель и задачи исследования.

Цель исследования: определение основных пока-

зателей качества и потребительской ценности воды

центрального водоснабжения Бухарской области и

сравнение их нормативами СанПиН 2.1.4.1074-01.

Объект исследования: питьевая вода централь-

ного водоснабжения.

Методы исследования. Гигиеническая оценка

проводилась в соответствии с СанПиН 2.1.4.1074-01.

При анализе результатов использовали статистиче-

ский метод обработки результатов, для формулиро-

вания выводов по итогам исследования - аналитиче-

ский метод. Отбор проб проводили после спуска

воды в течение 10…15 минут. Этого времени обычно

достаточно для обновления воды с накопившимися

загрязнениями. Показатель pH воды определяли с

помощью лакмусовой (индикаторная) бумаги, цвет-

ность - визуально и фотометрически, мутность - фо-

тометрически и путём сравнения проб исследуемой

воды со стандартными суспензиями, запах – органо-

лептически, массовую долю остаточного хлора -

титриметрическим методом по остаточной концен-

трации хлора в воде, общего железа – с использова-

нием концентрированной азотной кислоты, общую

жёсткость - с помощью трилона Б, содержание нит-

ритов – с помощью реактива Грисса, нитратов – с

использованием раствора дифениламина, приготов-

ленного на концентрированной серной кислоте [4].

Результаты исследования приведены в табл.1, 2.

Таблица 1.

Данные по органолептическим показателям качества питьевой воды,

поступающей к потребителям Бухарской области

Показатель Единицы

измерения Значение

Нормативные показатели

по СанПиН 2.1.4.1074-01

Цветность град 9,50 20

Мутность мг/дм³ 0,83 1,5

Остаточный хлор мг/дм³ 0,94 не нормируется

Запах при 20°C балл 1,50 2,0

Запах при 60°C балл 1,50 2,0

Таблица 2.

Физико-химические показатели качества воды

Показатель Единицы измерения Значение Нормативные показатели

по СанПиН 2.1.4.1074-01

Водородный показатель (pH) ед. pH 6,50 6,0…9,0

Жёсткость общая мг-экв/ дм³ 15,2 7,0

Сухой остаток мг/дм³ 342,8 1000

Ионы аммония мг/дм³ 0,68 2,0

Нитриты мг/дм³ 0,18 3,0

Нитраты мг/дм³ 5,67 45,0

Хлориды мг/дм³ 32,5 350

Железо общее мг/дм³ 0,38 0,3

Установлено, что жёсткость исследуемых проб

питьевой воды в среднем в 2 раза превышала норма-

тивные показатели. Жёсткость воды является одним

из наиболее важных показателей, характеризующих

химические показатели качества воды, и обуслов-

лена содержанием в воде солей кальция и магния.

Повышенная жёсткость воды является одной из при-

чин мочекаменной болезни, склероза, гипертонии.

Динамика наличия сухого остатка в исследуемых

пробах воды была аналогична жёсткости, но при

этом не превышала нормативные показатель. Значе-

ния показателей триады азота (ионы, аммония, нит-

риты и нитраты), как индикаторов загрязнения ис-

точника воды бытовыми сточными водами, продук-

тами животноводства и земледелия, а также хлори-

дов, как косвенных индикаторов бытового загрязне-

ния, во всех исследованных пробах воды не превы-

шали ПДК. Следует отметить, что повышенное со-

держание ионов алюминия оказывает на организм

человека нейротоксическое действие, способствует

развитию болезни Альцгеймера; нитратов - метге-

моглобинемия, рак желудка.

Таким образом, в результате исследования были

определены показатели качества питьевой воды

центрального водоснабжения Бухарской области и

произведён их сопоставительный анализ с норма-

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

83

тивными показателями СанПиН 2.1.4.1074-01 «Пи-

тьевая вода. Гигиенические требования к качеству

воды централизованных систем питьевого водо-

снабжения. Контроль качества». Качество питьевой

воды постоянно контролируется в местах водоза-

бора, перед поступлением в распределительную

сеть, а также в точках водоразбора наружной и внут-

ренней водопроводной сети. Анализ основных пока-

зателей питьевой воды не выявил существенных

различий между показателями на сайте АО «Горво-

доканал» г. Бухары и результатами исследования.

Совершенно очевидна потребность нашего населе-

ния в чистой, прозрачной, без цвета, вкуса и запаха,

питьевой воде. Это позволит сохранить здоровье

миллионов людей, даст экономию огромных денеж-

ных средств, которые потенциально предстоит за-

тратить на оказание медицинской помощи при забо-

леваниях, возникающих под воздействием употреб-

ления некачественной воды.


1. Исакова О.Н. Санитано-гигиеническая оценка качества питьевой воды централизованного водоснобжения

города Самары /О.Н. Исакова, О.В. Сазонова, Ю.А. Егорова [и др.] // Здоровье населения, качество жизни

и социально-гигиенический мониторинг. – 2014. – С.869-973.

2. Лукерченко В.Н. Перспективы развития водоснабжения Москвы и Московской области / В.Н. Лукерченко,

Г.Н. Николадзе // Вода и экология. 2015. - № 3. - С. 38-42.

3. Гигиена [Электронный ресурс]: учебник / под ред. Г.И. Румянцева. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: ГЭОТАР-

Медиа, 2009. - 608 с. - Режим доступа: http://www.studmedlib.ru/book/ISBN9785970411698.html.

4. Кича Д.И. Общая гигиена [Электронный ресурс]: руководство к лабораторным занятиям / Д.И. Кича,

Н.А. Дрожжина, А.В. Фомина. - Электрон. текстовые данные - М. : ГЭОТАР-МЕДИА, 2012. - 288 с. - Режим

доступа: http://www.studmedlib.ru/book/ISBN9785970409961.html.

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

__________________________

Библиографическое описание: Вафаев О.Ш., Таджиходжаев З.А., Джалилов А.Т. Влияние добавок на низко-

температурные свойства дизельного топлива // Universum: Технические науки : электрон. научн. журн. 2019.


ВЛИЯНИЕ ДОБАВОК НА НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫЕ СВОЙСТВА

ДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА

Вафаев Ойбек Шукурлаевич

доктор философии(PhD),ст. науч. сотр. «ООО Ташкентский научно-исследовательский институт химической технологии»,

Узбекистан, Ташкент. обл., Ташкентский р-н, п/о Ибрат E-mail: [email protected]

Таджиходжаев Зокирходжа Абдусатторович

д-р техн. наук, профессор, вед. науч. сотр. «ООО Ташкентский научно-исследовательский институт химической технологии»,

Узбекистан, Ташкент. обл., Ташкентский р-н, п/о Ибрат

Джалилов Абдулахат Турапович

д-р хим. наук, профессор, академик АНРУз, директор, «ООО Ташкентский научно-исследовательский институт химической технологии»,

Узбекистан, Ташкент. обл., Ташкентский р-н, п/о Ибрат

INFLUENCE OF ADDITIVES ON LOW-TEMPERATURE PROPERTIES OF DIESEL FUEL

Oybek Vafaev

Doctor of Philosophy (PhD), Senior Research Associate, LLC Tashkent Scientific Research Institute of Chemical Technology, Uzbekistan, Tashkent. Tashkent region, Tashkent district, p / o Ibrat

Zokirkhodzha Tadjikhodzhaev

Doctor of Technical Sciences, Professor, leading research associate, LLC Tashkent Scientific Research Institute of Chemical Technology, Uzbekistan, Tashkent. Tashkent region, Tashkent district, p / o Ibrat

Abdulahat Djalilov

Director, Academician of ANRUZ, Dr. Chem. Sciences, Professor, LLC Tashkent Scientific Research Institute of Chemical Technology, Uzbekistan, Tashkent. Tashkent region, Tashkent district, p / o Ibrat

УДК 665.754

АННОТАЦИЯ

Показана возможность улучшения низкотемпературных свойств летних сортов дизельных топлив при по-

мощи депрессорных присадок в сочетании с низкозастывающим топливом для реактивных двигателей.

ABSTRACT

An opportunity of improvement of low-temperature characteristics of summer kind of diesel fuel by means of de-

pressor additivies in combination with low-coldest fuel for reaction enginesis presented.

Ключевые слова: депрессорная присадка, температура помутнения, температуры застывания, реактивное

топливо, дизельная топлива, эффективность присадок.

Keywords: depressor additiv, cloud point, temperature of hardening, jet fuel, diesel fuel, efficiency of additives.

_______________________________________________________________________________________________

Введение. Применение летних сортов дизель-

ных топлив при температурах ниже 0оС вызывает значительные затруднения в связи с выпадением из топлива в процессе их использования кристаллов высокоплавких углеводородов, что приводит к по-тере их подвижности и полному прекращению ра-боты двигателя. В связи с этим разработка топлив с

низкими температурами застывания является актуаль-ной проблемой.

В летних сортах дизельного топлива содержится

много углеводородов с высокой температурой плавле-

ния. Для всех классов углеводородов справедлива

закономерность: с ростом молекулярной массы, а

следовательно, и температуры кипения, повышается

температура плавления углеводородов. Значительное

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

85

влияние на температуру плавления оказывает строе-

ние углеводородов. Углеводороды одинаковой мо-

лекулярной массы, но различного строения, могут

иметь значения температуры плавления в широких

пределах. Наиболее высокие температуры плавле-

ния имеют парафиновые углеводороды с длиной не-

разветвленной цепью углеводородных атомов. Аро-

матические и нафтеновые углеводороды плавятся

при более низких температурах (кроме бензола и n-

ксилола) [1].

Существуют различные теории механизма за-

стывания нефтепродуктов. В соответствии с одной

из них считается, что при застывании либо образу-

ется непрерывная пространственная сетка из кри-

сталлов парафина в результате последовательного

выделения из жидкой фазы твердых углеводородов

с различной температурой кристаллизации, либо

сверхмицеллярная структура [2]. По другим теориям

застывание может происходить из-за образования в

системе парафин – углеводороды структурного кар-

каса, который иммобилизуя жидкую фазу, препят-

ствует ее движению, или связано с образованием

сольватных оболочек жидкой фазы вокруг кристал-

лов парафина, которые значительно увеличивают их

объем, повышают внутреннее трение всей системы

и понижают ее текучесть [3].

Растворимость н-парафинов в углеводородах

других классов зависит от температуры среды, ее

природы и температуры кристаллизации самих н-

парафинов. При низких температурах они ограни-

ченно растворяются в других углеводородах. Темпе-

ратура помутнения зависит от растворимости в топ-

ливе парафинов. При этом инициаторами являются

частички механических примесей, вода или пу-

зырьки воздуха.

В состав дизельных топлив входят парафины

с длиной цепи С6 – С27 для летних и с длиной цепи

С6 – С19 для зимних сортов. Для обеспечения требуе-

мых температур помутнения и застывания зимние ди-

зельные топлива можно получать облегчением фрак-

ционного состава, но при этом уменьшается отбор

дизельного топлива от нефти с 42 до 30,5 % [4].

Опыт эксплуатации показывает, что наиболее эко-

номически целесообразным способом улучшения

низкотемпературных свойств летних дизельных топ-

лив является применение депрессорных присадок.

В ранних исследованиях нами была установлена

зависимость температуры застывания дизельных

топлив от природы и концентрации депрессора, от

температуры процесса. При этом температура за-

стывания топлив понижалась до минус 24 оС [5].

Часто на практике для улучшения низкотемпера-

турных свойств в летнее дизельное топливо вводится

низкозастывающее реактивное топливо ТС-1до

20 %. При этом не наблюдается отрицательного

влияния полученной смеси на работу двигателя и

его износ [6].

В настоящей исследованиях показана возмож-

ность улучшения низкотемпературных свойств ди-

зельных топлив при помощи депрессоров в сочета-

нии с низкозастывающим топливом для реактивных

двигателей. Для этой цели мы готовили смесь лет-

него дизельного топлива с содержанием ТС-1 до

20 % и присадок 0,1 % присадки Дп1 и 0,43 % Дп2.

После чего определяли их температуру помутнения

и застывания (рис. 1, 2).

Рисунок 1. Влияние концентрации ТС-1 на

температуру помутнения топлива

Как видно из рисунка 1 температура помутнения

базового дизельного топлива составляет минус 10 оС, а топлива с содержанием 0,1 % Дп1 и 0,43 % Дп2 –

минус 11 оС. При увеличении концентрации ТС-1 до

20 % их температура помутнения понизилась на 2 оС.

Рисунок 2. Влияние концентрации ТС-1 на

температуру застывания топлива

Из рисунка 2 видно, что введение ТС-1 улуч-

шает низкотемпературные свойства топлива. Так,

температура застывания топлива с содержанием

20 % ТС-1 в присутствии присадок понижается до

минус 30 оС.

При смешении дизельного топлива с ТС-1 изме-

нение температуры застывания и помутнения не

подчиняется правилу аддитивности, а смещается в

сторону высокозастывающего компонента. Измене-

ние температуры помутнения при смешении обу-

славливается растворимостью парафиновых углево-

дородов в смеси, а температуры застывания – их

концентрацией. По мере разбавления высокозасты-

вающего компонента низкозастывающим концен-

трация парафинов в смеси будет падать, и как след-

ствие, разность между температурами помутнения и

застывания увеличивается. Степень увеличения раз-

ности зависит от температуры плавления парафинов

в их исходной концентрации. Чем меньше исходная

концентрация парафинов и чем ниже их темпера-

тура плавления, тем в большей мере увеличивается

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

86

разность между температурами помутнения и засты-

вания получаемой смеси [7].

Известно, что для понижения температуры за-

стывания дизельных топлив при эксплуатации в

зимнее время топлива смешивают с керосином в

пределах до 50 % и более [8]. С экономической точки

зрения это нецелесообразно и приводит к большому

перерасходу ценного реактивного топлива. Прове-

денные нами исследования показали возможность

получения зимнего дизельного топлива с температу-

рой застывания минус 30 оС путем введения в летнее

топливо 0,1 % депрессора и до 20 % ТС-1 и с темпера-

турой замерзания минус 25 оС использованием смеси

дизельного топлива с 5 % ТС-1 и 0,05 % присадки Дп3.

Учитывая климатические условия нашей рес-

публики нам представляется, что нет необходимо-

сти в получении топлив с температурой застывания

минус 30 оС, тем более, что при этом потребуется

расходование огромного количества топлива для ре-

активных двигателей. Поэтому мы считаем целесо-

образным для получения зимних сортов дизельных

топлив использование 0,05 % депрессорной при-

садки Дп3 в смеси с 5 % ТС-1.


1. Гуреев А.А. и др. Топливо для дизелей. - М.: Химия. 1993. С. 193 – 194.

2. Энглин Б.А. Применение моторных топлив при низких температурах. М.: Химия. 1968. – 164 с.

3. Гурвич Л.Г. Научные основы переработки нефти. М.: Гостоптехиздат. 1940. – 544 с.

4. Школьников В.М. Топлива, смазочные материалы, технические жидкости. М.: Техинформ. 1999. - 88 с.

5. Карпушкин С.И., Джалилов А.Т., Барханаджян А.Л. Использование высокомолекулятных соединений в

качестве депрессорных присадок. // Ж. химия и химическая технология. 2009. № 2 (24). С. 45-46.

6. Васильева Л.С. Автомобильные эксплуатационные материалы. М.: Транспорт. 1986. – 72 с.

7. Энглин Б.А. Применение моторных топлив при низких температурах. М.: Химия. 1980. С. 70-71.

8. Школьников В.М. Топлива, смазочные материалы, технические жидкости. М.: Химия. 1989. – 75 с.

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

__________________________

Библиографическое описание: Киёмов Ш.Н., Джалилов А.Т. Трибология эпоксиуретанового полимера //

Universum: Технические науки : электрон. научн. журн. 2019. 2019 - № 6(63). URL: http://7universum.com/ru/tech/

archive/item/7458

ТРИБОЛОГИЯ ЭПОКСИУРЕТАНОВОГО ПОЛИМЕРА

Киёмов Шарифжон Нозимович

докторант, «ООО Ташкентский научно-исследовательский институт химической технологии»,


Джалилов Абдулахат Турапович

д-р хим. наук, профессор, академик АНРУз, директор, «ООО Ташкентский научно-исследовательский институт химической технологии»,


TRIBOLOGY OF EPOXYURETHANE POLYMER

Sharifjon Kiyomov

LLC Tashkent Scientific Research Institute of Chemical Technology, doctoral student Uzbekistan, Tashkent region, Tashkent area, Ibrat district

Abdulakhat Djalilov

LLC Tashkent Scientific Research Institute of Chemical Technology, Director. Academician of the Academy of Sciences

of Uzbekistan, doctor of chemical sciences, professor. Uzbekistan. Tashkent region, Tashkent area, Ibrat district

АННОТАЦИЯ Исследованы триботехнические свойства эпоксидного и эпоксиуретанового полимера. Проведены сравни-

тельные анализы показателей коэффициента трения скольжения образцов полимерных материалов. Изучена

зависимость коэффициента трения скольжения эпоксиуретанового полимера от содержания в нем уретанового

олигомера. Представлен синтез олигомера, содержащего уретановых групп. Расшифрован ИК-спектр эпоксиурета-

нового полимера.

ABSTRACT The tribological properties of epoxy and epoxyurethane polymer are investigated. Comparative analyzes of the coefficient

of sliding friction coefficient of samples of polymeric materials were carried out. The dependence of the sliding friction

coefficient of an epoxyurethane polymer on the content of urethane oligomer in it was studied. The synthesis of oligomer

containing urethane groups is presented. The infrared spectrum of the epoxyurethane polymer is decoded.

Ключевые слова: Трибология, трибопласты, олигоуретаны, эпоксиуретаны, фрикционные и антифрикцион-

ные полимеры, коэффициент трения скольжения, свойства.

Keywords: Tribology, triboplasts, oligourethanes, epoxyurethanes, friction and antifriction polymers, coefficient

of sliding friction, properties.

_______________________________________________________________________________________________

Одной из важных областей науки, которая изу-

чает проблемы коррозии при трении, механизмы

взаимодействия поверхностей и природу трения,

следствие деструкции полимеров или смазочного

материала при трении, называется трибологией [1].

Появление новых видов узлов трения, постоянно

растущие требования к эксплуатационным характе-

ристикам деталей механизмов обусловливают необ-

ходимость разработки новых материалов триботех-

нического назначения [2].

Несомненно, в современной механике полимер-

ные материалы различного состава являются востре-

бованными материалами для узлов, работающих в

условиях трения без смазочного материала. Пра-

вильное использование полимерных материалов

дает возможность увеличить ресурс деталей машин,

улучшить их эксплуатационные и технико-экономи-

ческие показатели [2, 3]. Приготовление деталей ме-

ханизмов из полимерных материалов, отличается

легкой исполнимостью, технологичностью, а также

меньшей затратой труда и энергии. Применение по-

лимерных материалов позволяет снизить стоимость

детали и позволяет отказаться от дефицитных и,

весьма часто, недостаточно эффективных сплавов

цветных металлов [2, 4].

Все полимерные материалы триботехнического

назначения разделяются на антифрикционные и

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

88

фрикционные, в зависимости от их величины коэф-

фициента трения. Большая потребность в трибопла-

стах показывает, что создание антифрикционных и

фрикционных полимеров с широкими спектрами за-

данных деформационно-прочностных и физико-ме-

ханических свойств по-прежнему является немало

важной задачей. Создание таких материалов воз-

можно только при комплексном изучении физики и

химии полимеров и процессов их трения и изнаши-

вания [3, 5].

Целью данной работы является изучение трибо-

технических свойств эпоксидных и эпоксиуретано-

вых полимерных материалов.

С целью получения эпоксидного и эпоксиурета-

нового полимера, выбрана эпоксидная смола марки

ЭД-20 (ГОСТ 10587-84), отвердитель ПЭПА (ТУ

2413-646-11131395-2007) и олигоуретан ОУ-300,

синтезированный на базе ташкентского химико-тех-

нологического института химической технологии.

Олигоуретан ОУ-300 синтезирован неизоциа-

натным способом. Способ исключает использования

ди- или полиизоцианатов, которые по таксикометри-

ческим показателям оцениваются высокотоксич-

ными веществами. Работа с изоцианатами требует

строгого инженерного контроля и средств индиви-

дуальной защиты [6]. В качестве исходных веществ

для получения олигомера, содержащего уретановых

групп, используются этиленгликоль, карбамид, рас-

твор гидроксида натрия с концентраций 0,5Н и фор-

малин. Реакция проводится в четырехгорлой колбе,

снабженной капельной воронкой, термометром, ме-

шалкой и обратным холодильником.

В колбу всыпают 50 г карбамида, подключают

нагрев и настраивают термореле на 70 оС. Как

только карбамид начинает расплавляться включают

механизм перемешивания и при перемешивании

прокапывают 24 г этиленгликоля, не снижая темпе-

ратуру реакционной массы ниже 65 оС. После доли-

вания этиленгликоля продолжают перемешивать в

течение 10 минут. Далее на протяжении 80 минут

поднимают температуру реакционной массы до 140

⁰ С. В это время приготавливают водный раствор

карбамида и формальдегида. Для этого в конической

колбу помещают 25 г карбамида, наливают 10 мл

раствора гидроксида натрия с концентраций 0,5Н и

170 г раствора формальдегида с 30 % концентрации.

Затем, когда температура реакционной массы до-

стигнет 140 ⁰ С, в капельную воронку наливают

предварительно приготовленный водный раствор

карбамида и формальдегида. Во время вливания рас-

твора в колбу температура реакции снижается до

120 ⁰ С. После доливания раствора реакцию продол-

жают при этой же температуре и перемешивают в

течение 80 минут. После завершения реакции отго-

няют растворитель из реакционной массы. Полу-

чают олигоуретан с молекулярной массой 240-260.

Эпоксидный полимер получен горячим отвер-

ждением эпоксидной смолы полиэтиленполиами-

ном [7]. Для получения эпоксиуретанового поли-

мера эпоксидную смолу и уретановый олигомер ин-

тенсивно перемешивают до образования однород-

ной массы и отверждают полиэтиленполиамином.

Таблица 1.

Состав эпоксидного и эпоксиуретанового полимера

Название

Исходные материалы

ОУ-300 ЭД-20 ПЭПА

Массовая доля исходных материалов, %

Эпоксидный полимер 0 89 11

ЭУ-10 10 85,7 4,3

ЭУ-25 25 71,4 3,6

ЭУ-40 40 57,0 3,0

ЭУ-50 50 47,6 2,4

ЭУ-60 60 38,1 1,9

ЭУ-10 – эпоксиуретановый полимер. Массовая доля ОУ-300 составляет 10% от обшей массы полимера;




ЭУ-60 – эпоксиуретановый полимер. Массовая доля ОУ-300 составляет 60% от обшей массы полимера.

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

89

Рисунок 1. ИК-спектр отвержденного эпоксиуретана

На рисунке 1 показан ИК-спектр отвержденного

эпоксиуретана. ИК спектр содержит полосы поглоще-

ния валентных колебаний связей -СН3 в области

2962,68-2870,08 см−1 и деформационного колебания

диметиловой группы дифенилолпропана в области

1454,33-1382,96 см−1. Полосы поглощения в области

3319,49-3035,98см-1 объясняют наличие –CO-NH-

группы. ИК-спектр содержит полосу поглощения в

области 1506,41 см-1, соответствующую -NH- группам

и полосы поглощения в областях 879,54-827,46 см-1,

соответствующие валентным колебаниям С-N

групп. Полоса поглощения 1737,86 см-1 показывает

наличие уретановой группы. Деформационные ко-

лебания пара замещенного ароматического кольца

можно заметить на полосах поглощения в области

827,46-763,81 см-1.

Результаты ИК спектроскопии показывают от-

сутствие непрореагировавших эпоксидных групп

смолы ЭД-20. Это значит, что эпоксидные группы

вступали в реакцию не только с аминогруппами

отвердителя, но и с аминами олигоуретана ОУ-300,

которые находятся по краям олигомера.

Для исследования триботехнических характери-

стик полимерных материалов пары трения металл –

пластмасса считаются целесообразными. На такую

пару трения можно смотреть, как набор жестких

микровыступов металла внедряется в ровную по-

верхность полимерного тела, на том основании, что

модуль упругости пластических масс в сотни раз

меньше, чем у металла [8]. В таблице 1 приведены ко-

эффициенты трения эпоксидного и эпоксиуретано-

вого полимера при различных постоянных нагрузках.

Таблица 2.

Коэффициенты трения эпоксидного и эпоксиуретанового полимера

Название

Постоянная нагрузка, Н

20 30 50 70 100

Коэффициент трения

Эпоксидный полимер 0,194 0,230 0,313 0,350 0,367

ЭУ-10 0,192 0,212 0,281 0,342 0,354

ЭУ-25 0,184 0,209 0,268 0,324 0,340

ЭУ-40 0,176 0,182 0,246 0,293 0,314

ЭУ-50 0,172 0,171 0,241 0,276 0,302

ЭУ-60 0,170 0,180 0,286 0,329 0,348

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

90

На рисунке 2 показана диаграмма зависимости

коэффициентов трения образцов полученных поли-

мерных материалов от различных постоянных нагру-

зок. По диаграмме можно сравнить коэффициенты

трения полученных эпоксиуретанов и эпоксидного

полимера. Увеличение постоянной нагрузки приво-

дит к повышению коэффициента трения у всех об-

разцов. Все образцы эпоксиуретана показывают низ-

кий коэффициент трения, чем эпоксидный полимер.

С увеличением массовой доли ОУ-300 в полимере

до 50% происходит заметное снижение коэффици-

ента трения. Но дальнейшее увеличение концентра-

ции ОУ-300 приводит к снижению триботехниче-

ских и деформационно-прочностных характеристик

полимерного материала. Самый низкий коэффициент

трения у образцов ЭУ-50 и ЭУ-40. Коэффициент тре-

ния ЭУ-60 при низких постоянных давлениях

меньше, чем у остальных образцов, но с увеличе-

нием постоянного давления у образца происходит

ухудшение физико-механических свойств.

1 – эпоксидный полимер; 2 – ЭУ-10; 3 – ЭУ-25; 4 – ЭУ-40; 5 – ЭУ-50; 6 – ЭУ-60

Рисунок 2. Зависимость коэффициента трения скольжения μтр эпоксидного

и эпоксиуретанового полимера от постоянной нагрузки P

Выводы

Исследования влияние олигоуретана ОУ-300 на

коэффициент трения эпоксиуретанового полимерного

материала показали, что с увеличением постоянной

нагрузки коэффициент трения у образцов эпоксид-

ного и эпоксиуретанового полимера увеличивается.

Хорошие антифрикционные свойства показал образец

эпоксиуретанового полимера ЭУ-50, содержащий

50% ОУ-300. Низкий коэффициент трения наблюда-

ется и у эпоксиуретанового полимера ЭУ-60 с 60%

массовой доли ОУ-300, но только при малых посто-

янных нагрузках. При высоких постоянных нагру-

зок у образца ЭУ-60 происходит ухудшение физико-

механических и антифрикционных свойств.


1. Мышкин Н.К. Трибология. Принципы и приложения / Н.К. Мышкин, М.И. Петроковец. — Гомель ИММС НАНБ – 2002. – 304 с.

2. Михайлин Ю.А. Конструкционные полимерные композиционные материалы. – СПб.: Научные основы и тех-нологии, 2008. - 822 с.

3. Крыжановский В.К. Износостойкие реактопласты / В.К. Крыжановский – Л.: Химия, 1984. – 120 с.

4. Бюллер К.У. Тепло- и термостойкие полимеры. – М.: Химия. 1984. – 624 с.

5. Райт П., Камминг А. Полиуретановые эластомеры. Пер.с англ. Под ред. Д. х. н. Н.П. Апухтиной. Л., «Химия», 1973г. 304с.

6. Раппорт Л.Я. Полиуретановые эластомеры без применения диизоцианатов / Каучук и резина – 1981. - №1. – С. 25-28.

7. Лавров Н.А., Крыжановский В.К, Киёмов Ш.Н. Свойства наполненных эпоксидных полимеров. Пластиче-ские массы, 2019, №1-2, С. 37-39.

8. N.A. Lavrov, Sh.N. Kiyomov, V.K. Krizhanovskii. Tribotechnical properties of composite materials based on epoxy polimers / Polimer Science, Seried D, 2019, Vol. 12 No. 2, pp. 182-185.

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

__________________________

Библиографическое описание: Махкамова Д.Н., Содикова Ш.А. Получение термостабильных удобрений на

основе аммиачной селитры и бентонитов Узбекистана // Universum: Технические науки : электрон. научн. журн.

2019. № 6(63). URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/7467

ПОЛУЧЕНИЕ ТЕРМОСТАБИЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА ОСНОВЕ

АММИАЧНОЙ СЕЛИТРЫ И БЕНТОНИТОВ УЗБЕКИСТАНА

Махкамова Дилноза Неъматжон кизи



Усмoнова Зулфия Тохиржоновна



OBTAINING THERMOSTABLE FERTILIZERS BASED ON AMMONIUM NITRATE

AND BENTONITES OF UZBEKISTAN

Dilnoza Maxkamova

аssistant, Namangan Engineering and Technology Institute, Uzbekistan, Namangan region, Namangan

Zulfiya Usmanova

аssistant, Namangan Engineering and Technology Institute, Uzbekistan, Namangan region, Namangan

АННОТАЦИЯ

В статье излагается технология получения термостабильной аммиачной селитры (АС) с хорошими химиче-

скими и физико-химическими характеристиками на основе сплава нитрата аммония и бентонита Шурсуйского

и Дехканабадского месторождений. Приведены экспериментальные данные прочности гранул удобрений,

полученных введением в расплав нитрата аммония бентонитовой глины Шурсуйского и Дехканабадского место-

рождений. Принципиальная технологическая схема получения аммиачной селитры с добавкой бентонита

ABSTRACT

The article describes the technology of producing thermostable ammonium nitrate (AN) with good chemical and

physico-chemical characteristics based on ammonium nitrate and bentonite from the Shursu and Dekhkanabad deposits.

The experimental data on the strength of fertilizer granules obtained by introducing bentonite clay from the Shursu and

Dekhkanabad deposits into the melt of ammonium nitrate are given. The basic technological scheme of obtaining ammo-

nium nitrate with the addition of bentonite

Ключевые слова: аммиачная селитра, термостабильность, месторождения, нитрат аммония, бентонит, гра-

нула, прочность, качество, эффективность, сплав, принципиальная схема.

Keywords: ammonium nitrate, thermostability, deposits, ammonium nitrate, bentonite, granule, strength, quality,

efficiency, alloy, schematic diagram.

_______________________________________________________________________________________________

Аммиачная селитра среди азотных удобрений

занимает ведущую позицию как высококонцентри-

рованное и универсальное удобрение. Её мировое

производство превышает 43 млн. т в год. Она ис-

пользуется под все виды сельскохозяйственных

культур и на любых типах почв. В Узбекистане ам-

миачную селитру производят три акционерные об-

щества: «Максам-Чирчик», «Навоиазот» и «Ферга-

наазот» в объеме около 2 млрд. т в год. Производи-

мая в Республике аммиачная селитра реализуется на

внутреннем рынке как основное азотное удобрение,

и ещё значительные её объемы экспортируются в за-

рубежные страны. Большие объемы производства

аммиачной селитры обусловлены доступностью сы-

рья и низкой себестоимостью продукта.

Аммиачная селитра является не только эффек-

тивным азотным удобрением, но и составной частью

многих простейших взрывчатых веществ. В послед-

ние годы террористы стали её использовать при из-

готовлении ими взрывчатых веществ. Поэтому не-

которые страны, такие как Китай, Филиппины, Ко-

лумбия, Ирландия, Индонезия и Малайзия нало-

жили запрет на ввоз аммиачной селитры в свои

страны. Во многих странах мира уже существуют

ограничения в обращении аммиачной селитры.

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

92

Одним из эффективных методов получения ам-

миачной селитры с повышенной термостабильно-

стью – снижение общего азота путем введения в её

состав инертных добавок. Введение в аммиачную се-

литру добавок питательных и других полезных эле-

ментов, в частности калия, кальция, магния, микро-

элементов, способствует повышению агрохимиче-

ской эффективности удобрения при одновременном

улучшении его физико-химических и потребитель-

ских свойств. Кроме того, введение в аммиачную се-

литру дополнительных неорганических веществ,

менее опасных, чем аммиачная селитра, позволяет

снизить ее пожаро- и взрывоопасные свойства и рас-

ширить рынок сбыта.

В качестве веществ – добавок, снижающих уро-

вень потенциальной взрывоопасности аммиачной

селитры, используются:

карбонатсодержащие соединения природного

и техногенного происхождения (мел, карбонат каль-

ция, доломит);

калийсодержащие вещества (хлористый ка-

лий и сульфат калия);

вещества, содержащие одноименный катион-

аммоний: сульфат аммония, орто- и полифосфаты

аммония;

прочие балластные вещества, не несущие по-

лезной нагрузки, а определяющие только механиче-

ское разбавление аммиачной селитры (гипс, фосфо-

гипс и прочие).

Из вышеприведенного перечня добавок, снижа-

ющих уровень потенциальной взрывоопасности

аммиачной селитры, бентонит входит в четвертую

группу в раздел «прочие».

Бентонитовая глина представляет собой слож-

ный минерал, состав которого определяется содер-

жанием в глине монтмориллонита, имеющего фор-

мулу Si8Al4O20(ОН)4 · nH2O, где кремний может за-

мещаться различными катионами (алюминием, же-

лезом, цинком, магнием, кальцием, натрием, калием

и др.). Монтмориллонит обладает слоистой кристал-

лической структурой, высокой дисперсностью и ярко

выраженной способностью к адсорбции, обмену ка-

тионов и гидрофильностью.

Благодаря своему составу, бентониты имеют

значительную удельную поверхность, очень высокую

емкость катионного обмена, позволяющие пролон-

гировать действие минеральных удобрений. Они со-

держат большое количество микро- и макроэлемен-

тов, таких как цинк, магний, кальций, калий и др.

Внесение их в почву позволяет существенно улуч-

шить агрохимические и агрофизические свойства

почвы и повысить его плодородие.

Целью настоящего исследования является раз-

работка технологии получения термостабильной ам-

миачной селитры (АС) с хорошими химическими и

физико-химическими характеристиками на основе

плава нитрата аммония и бентонита Навбахорского

месторождения.

Опыты по получению термостабильной аммиач-

ной селитры проводили следующим образом. Амми-

ачную селитру расплавляли на электроплитке.

В расплав селитры при 175С вводили при переме-

шивании бентонит в таком количестве, чтобы весо-

вое соотношение плава аммиачной селитры (АС) к

добавке бентонита было равным 100:(5-40). Темпе-

ратура путем подогрева поддерживалась постоян-

ной. Плав выдерживали в течение 10-15 мин, после

чего его переливали в гранулятор, представляющий

собой металлический стакан с перфорированным

дном, диаметр отверстий в котором равнялся 1,2 мм.

Насосом в верхней части стакана создавалось давле-

ние для выдавливания расплава через отверстия в

днище. Капли, падая с высоты 35 м, застывали и пре-

вращались в гранулы. Были определены прочность

гранул удобрений.

Экспериментальные данные приведены в табл. 1

и 2.

Таблица 1.

Прочность гранул удобрений, полученных введением в расплав нитрата аммония бентонитовой глины

Шурсуйского месторождения

Количество плава,

г

Количество

добавки, г

N,

%

Прочность гранул

кг/гранул кгс/см2 МПа

100 5 32,85 1,74 35,08 3,44

100 10 31,35 2,28 45,96 4,51

100 15 29,98 2,66 53,63 5,26

100 20 28,74 3,16 63,71 6,25

100 25 27,58 3,51 70,76 6,94

100 30 26,53 3,77 76,00 7,45

100 35 25,55 3,89 78,42 7,69

100 40 24,63 4,12 83,06 8,14

Исходная селитра 34,50 0,80 16,13 1,58

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

93

Таблица 2.

Прочность гранул удобрений, полученных введением в расплав нитрата аммония бентонитовой глины

Дехканабадского месторождения

Количество плава,

г

Количество

добавки, г

N,

%

Прочность гранул

кг/гранулу кгс/см2 МПа

100 5 32,85 1,39 28,02 2,75

100 10 31,35 1,95 39,31 3,85

100 15 29,98 2,51 50,60 4,96

100 20 28,74 2,71 54,63 5,36

100 25 27,58 3,01 60,68 5,95

100 30 26,53 3,63 73,18 7,17

100 35 25,55 3,77 76,00 7,45

100 40 24,63 4,01 80,84 7,93

Из таблиц видно, что добавление бентонита в

плав аммиачной селитры естественно влияет на

прочность её гранул. С увеличением количества до-

бавки повышается прочность гранул. Так, при соот-

ношении плава аммиачной селитры к добавке бен-

тонита Шурсуйского месторождения 100: 5проч-

ность гранул составляет 3,44 МПа, при 100 : 10 –

4,51 МПа, при 100 : 15 – 5,26 МПа, при 100 : 20 –

6,25 МПа, а при соотношении 100 : 40 – уже 8,14

МПа, против значения прочности гранул исходной

аммиачной селитры производства ОАО «Максам-

Чирчик» 1,6 МПа. Аналогичная картина наблюда-

лась и при использовании бентонита Дехканабад-

ского месторождения.

Предполагаемый механизм действия бентонита

как добавки, повышающей прочность гранул амми-

ачной селитры и одновременно уменьшающей её

слёживаемость, основан на создании множества

центров кристаллизации, что ускоряет процесс кри-

сталлизации и вызывает образование мелких кри-

сталлов, которые делают гранулы более плотными и

прочными. Кроме того, высокая гидрофильность

бентонита позволяет предположить, что его частицы

будут интенсивно поглощать влагу, содержащуюся

в селитре, и тем самым удалять из гранул насыщен-

ный маточный раствор, присутствие которого спо-

собствует разрушению и слёживанию гранул при

хранении.

Чем выше прочность гранул, тем меньше их по-

ристость, тем меньше дизельного топлива попадет

внутрь гранул и тем в меньшей степени селитра бу-

дет детонировать.

Для невзрывоопасной селитры с содержанием

азота 28% является, оптимальным весовое соотно-

шение плава аммиачной селитры к бентониту явля-

ется 100 : 25. В случае использования Майского бен-

тонита содержание азота в этом случае будет

27,58%, а прочность гранул – 6,94 МПа. Для Дех-

канабадской марки бентонита – содержание азота

27,58%, прочность гранул 5,95 МПа.

Результаты лабораторных экспериментов, опы-

тов на модельной лабораторной установке и

опытно-промышленных испытаний позволили нам

разработать технологическую схему процесса полу-

чения термостабильного удобрения на основе плава

аммиачной селитры и бентонита. Принципиальная

технологическая схема получения аммиачной се-

литры с добавкой бентонита представлена на рис. 1.

Первая (нейтрализация азотной кислоты газооб-

разным аммиаком) и вторая (выпарка полученного

раствора аммиачной селитры до состояния плава)

стадии процесса осуществляется по технологии про-

изводства чистой гранулированной АС. Согласно

этой схеме, расплав аммиачной селитры (99,5-99,7%

NH4NO3), нейтрализованной до значения рН 5,5-6,0

из бака селитры (1) через погружной насос (2) пере-

качивается в напорный бак (3) затем в реактор-сме-

ситель (6). Одновременно в реактор-смеситель из

бункера (4) с помощью шнекового дозатора (5) по-

ступает бентонит. При 180С смесь перемешивается

в течение 5 мин, затем самотеком поступает в гомо-

генизатор (7) с целью получения однородной массы.

Далее расплав селитры с добавкой бентонита посту-

пает грануляционную башню (9), где через грануля-

тор (8) разбрызгивается. В нижней части грануляци-

онной башни (9) имеются металлические конусы,

через которые поступает воздух. В грануляционной

башне обеспечивается кристаллизация и остывание

гранул диаметром 1-4 мм до температуры 100-

120С. Из нижней части башни гранулированный

продукт попадает на ленточный конвейер (10), с по-

мощью которого транспортируется в аппарат охла-

ждения кипящего слоя (11). При этом температура

охлаждённого продукта в зимнее время не должна

превышать 27С, а летом – находиться в пределах

45-50С. Охлажденный продукт через элеватор (12)

поступает на склад готовой продукции.

Таки образом, в результате проведенных иссле-

дований нами получена термостабильная аммиачная

селитра с добавкой бентонита, преимуществом ко-

торой заключается в обогащении её состава ряд

микро- и макроэлементами (магний, кальций, сера,

калий (до 1%), железа, алюминия и др.), которые

способствуют значительному повышению урожай-

ности сельскохозяйственных культур.

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

94

Примечание: 1-бак плава аммиачной селитры, 2-погружной насос, 3-напорный бак, 4 - бункер для бентонита,

5-дозатор, 6- двухвальный смеситель, 7-гомогенизатор, 8-гранулятор, 9-грануляционная башня, 10-ленточный

конвейер, 11-аппарат охлаждения аммиачной селитры в кипящем слое, 12-элеватор.

Рисунок 1. Технологическая схема получения термостабильной аммиачной селитры

с добавкой бентонита


1. Колесников В.П., Москаленко Л.В. Термографические исследования модификационных превращений удоб-

рения, полученного на основе аммиачной селитры // Химическая промышленность сегодня. – Москва, 2006. -

№ 7. – С. 18-21.

2. Клякин Г.Ф., Таранушич В.А. Модифицирование аммиачной селитры добавкой нитрата калия // Новые

технологии в азотной промышленности / В сб. трудов 2 Общерос. конф. – Ставрополь: СевКавГТУ, 2007. –

С. 67-69.

3. Кулацкий Н.С., Кряжева М.В., Противень И.Н., Савенков А.С. Исследование кинетики модификационного

превращения IVIII с добавкой сульфата кальция // Вопросы химии и химической технологии. – М., 2004. -

№ 4. – С. 172-174.

4. Клякин Г.Ф., Таранушич В.А. Влияние неорганических добавок на свойства нитрата аммония // Известия

ВУЗов Сев. Кав. региона. Технические науки, 2006. – Прил. - № 10. – С. 32-26, 193-194.

5. Савченко Б.М., Пахаренко В.В., Григоренко С.С., Филонов А.П., Пахаренко В.О. Аммиачная селитра.

Технологический процесс микрокапсулирования // Химическая промышленность Украины. - 2006. -№ 6. –

С. 19-20.

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

__________________________

Библиографическое описание: Махкамова Д.Н., Содикова Ш.А., Усмонова З.Т. Бентонитовая глина, её физико-

химическая характеристика и применение в народном хозяйстве // Universum: Технические науки : электрон.

научн. журн. 2019. № 6(63). URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/7515

БЕНТОНИТОВАЯ ГЛИНА, ЕЁ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

И ПРИМЕНЕНИЕ В НАРОДНОМ ХОЗЯЙСТВЕ

Махкамова Дилноза Неъматжжон қизи


Узбекистан, Наманганская область, г. Наманган

Содиқова Шоира Абдураззақовна


Узбекистан, Наманганская область, г. Наманган E-mail: [email protected]

Усмонова Зулфия Тохиржановна


Узбекистан, Наманганская область, г. Наманган

BENTONITE CLAY, ITS PHYSICO-CHEMICAL CHARACTERISTICS AND APPLICATION

IN THE NATIONAL ECONOMY

Dilnoza Maxkamova


Shoira Sodikova


Zulfiya Usmonova


АННОТАЦИЯ

В статье представлены сведения о бентонитовой глине, ее типах и месторождениях. Исследованы физико-

химические показатели бентонитовой глины, а также ее использование в народном хозяйстве.

ABSTRACT

The article presents information about bentonite clay, types and its deposits. The physicochemical parameters

of bentonite clay, as well as its use in the national economy, were investigated.

Ключевые слова: бентонитовая глина, виды, физико-химические показатели, месторождения, народное хо-

зяйство, применение, тонкодисперсная глина.

Keywords: bentonite clay, types, physical and chemical indicators, deposits, national economy, use, fine clay.

_______________________________________________________________________________________________

Бентонитовые глины получили название от

порта Бентон, расположенного в штате Вайоминг

(США), где первая промышленная добыча их была

начата в конце XIX века. В последующем периоде ин-

терес к бентонитовым глинам значительно возрос, и

их месторождения были обнаружены почти на всех

континентах нашей планеты.

Бентонитовыми глинами (бентонитами) принято

называть тонкодисперсные глины, состоящие не ме-

нее чем на 60-70 % из минералов группы монтморил-

лонита, обладающие высокой связующей способно-

стью, адсорбционной и каталитической активностью.

В качестве примесей в бентонитах встречаются сме-

шанно-слойные минералы, гидрослюда, полыгорскит,

цеолиты, каолинит и др.

Бентонит представляет собой сложный минерал,

состав которого определяется содержанием в

глине монтмориллонита, имеющего формулу

Si8Al4O20(ОН)4 × nH2O, где кремний может заме-

щаться различными катионами (алюминием, железом,

цинком, магнием, кальцием, натрием, калием и др.).

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

96

Монтмориллонит обладает слоистой кристалличе-

ской структурой, высокой дисперсностью и ярко

выраженной способностью к адсорбции, обмену

катионов и гидрофильностью. Его кристаллическая

структура (трехслойный пакет) характеризуется

способностью к изоморфным замещениям в преде-

лах кристаллической решетки в октаэдрическом

слое: Аl3+→Mg2+→Fe2+→ Zn2+→Li+. Промежутки

между слоями элементных пакетов и межпакетные

промежутки структуры монтмориллонита рассмат-

риваются как пластинчатые микропоры. По особен-

ностям пористой структуры монтмориллонит отно-

сится к слоистым силикатам с расширяющейся

структурной ячейкой. Следовательно, величина

межпакетного расстояния, промежутки между сло-

ями элементных пакетов не постоянны и меняются в

зависимости от количества и вида поглощаемого ве-

щества. Это обусловливает способность монт-мо-

риллонитовых глин к набуханию.

Различаются два вида бентонитовых глин −

кальциевые и натриевые, имеющие сложную струк-

туру, причем для обоих видов она различна. Типич-

ные кальциевые бентониты обладают большими

значениями порового пространства по сравнению с

натриевыми образцами, поэтому для последних, ха-

рактерна менее выраженная способность к набуха-

нию, а сам процесс замедлен. Значит, максимальная

влага набухания у естественных бентонитов, содер-

жащих преимущественно двухвалентные ионы в об-

менном комплексе, всегда больше, чем у натриевых

природных образцов, что хорошо согласуется с дан-

ными по гидрофильности катионозамещенных бен-

тонитов. Кроме того, если бентониты содержат

больше двухвалентных обменных катионов Са2+,

Mg2+, они имеют большее количество активных цен-

тров на поверхности частиц, по которым осуществ-

ляется водородная связь дисперсной фазы с дис-

персной средой. Если же в составе обменных катио-

нов преобладают одновалентные металлы, главным

образом Na-ионы, то у них проявляется в меньшей

степени сорбционная активность поверхности. В

связи с этим природные кальциевые бентониты яв-

ляются лучшими сорбентами по сравнению натрие-

выми, и отличаются малой каталитической активно-

стью и термической устойчивостью.

Основные мировые запасы бентонита приходится

на Китай, около 15% − на США, 7% − на Турцию.

К числу других стран обладающих запасами бенто-

нита относятся Греция, Россия, Франция, Индия,

Турция, Азербайджан, Грузия, Армения. Боль-

шинство месторождений во всех странах содержат

щелочноземельные бентониты, в то время как вы-

сококачественные щелочные бентониты имеют

ограниченное распространение и сосредоточены

в месторождениях вулканогенно-осадочного и гидро-

термально-метасоматического геолого-промышлен-

ного типов.

В Российской Федерации открыто ряд место-

рождений щелочно-земельных бентонитовых глин:

Любинское в Западной Сибири, Подсиньское в

Восточной Сибири; Зырянское в Курганской

области и др. Все они формировались в озерных

пресноводных водоемах, в восстановительной

слабощелочной или нейтральной среде с рН 7-8.

Бентониты этих месторождений характеризуются

относительно невысоким качеством, пониженным

содержанием монтмориллонита (в среднем 60–70%),

относительно большей примесью песчано-

алевритового материала, чем в бентонитах морского

подтипа. К тому же они иногда отличаются повы-

шенной известковистостью.

На территории Узбекистана геологами обнару-

жены более 200 проявлений бентонитовых и бенто-

нитоподобных глин, разведочные запасы которых

по предварительным данным, составляют ориенти-

ровочно более 2 млрд. тонн. Массовое формирова-

ние глинистых образований высокого качества про-

исходило в юрской, меловой и палеогеновой пери-

оды. На сегодняшний день из них в промышленном

масштабе разрабатываются только месторождения

Навбахор, Азкамар, Каттакурган, Лагон и Шорсу.

Общее количество добываемых и перерабатывае-

мых бентонитовых глин из этих месторождений со-

ставляют пока всего 30-40 тыс. т в год.

В настоящее время монтмориллонитовые глины

используются в основном в качестве связующего и

сорбирующего материала. Как связующий материал

они применяются для приготовления литейных

форм, изготовления окатышей (шариков диаметром

15-17 мм) из обогащенных железных и других руд

(глина играет роль связующего материала и осуши-

теля), производства керамических изделий (связую-

щее вещество керамической шихты); добавка монт-

мориллонита позволяет также снизить содержание

железа в фарфоре и повысить его качество. В инсек-

тофунгицидах монтмориллонитовая глина играет

роль наполнителя и клеящего вещества, закрепляя

ядохимикаты на поверхности растений. Способ-

ность Na-монтмориллонитовых глин давать густую

суспензию используется для приготовления буро-

вых растворов, наполнения пластмасс, резин, бу-

маги, красок и других изделий, приготовления раз-

личных медицинских препаратов. Высокая сорбци-

онная способность Самонт-мориллонитовых глин

используется при изготовлении катализаторов для

крекинга нефти, для очистки нефтяных, раститель-

ных и животных масел, сточных вод, очистки

(«оклейки») сахарных сиропов и вин, получения высо-

кокачественной фотографической желатины, при

изготовлении различных моющих паст.

Кроме этих свойств бентониты обладают та-

кими качествами как гидрофильность, ионообмен-

ная способность, поверхностная активность, поло-

жительно влияющая на усвоение питательных ве-

ществ корма в организме животного. Исследования

на животных показали, что бентонит уменьшает

напряжение на фазовой границе жир – вода и, по-

добно желчным кислотам, улучшает всасывание

жирных кислот и жирорастворимых веществ. В же-

лудочно-кишечном тракте животных, бентонит ад-

сорбирует воду и пищеварительные соки, при этом

увеличивается поверхность, на которую воздей-

ствуют бактерии, что усиливает использование пи-

тательных веществ корма. Благодаря всем этим

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

97

свойствам, в последние годы в странах Европы

стали широко использовать бентонитовые глины в

рационах сельскохозяйственных животных как ис-

точник макро- и микроэлементов, а также для повы-

шения переваримости питательных веществ корма,

амидо-концентратных добавок для связывания азота

мочевины. Накоплен большой опыт применения бентонитов

в сельском хозяйстве. За рубежом бентониты и пре-параты из них используют в земледелии: как напол-нители пестицидов для борьбы с вредителями сель-хозрастений; добавки в песчаные и другие малопло-дородные почвы для улучшения их агрохимических свойств; разбавители и аккумуляторы минеральных удобрений – для уменьшения их вредного воздей-ствия на почвенные биоценозы, для предупрежде-ния вымывания удобрений из почвы и, как след-ствие этого, предупреждения заражения грунтовых вод минеральными солями; при производстве жид-ких комплексных удобрений в качестве суспендиру-ющих и стабилизирующих средств.

Применение бентонита повышает устойчивость растений к грибковым и вирусным заболеваниям, снижает поражаемость хлопчатника вилтом, повы-шает урожайность овощных культур, картофеля, сахарной свеклы, пшеницы, хлопчатника. При этом следует отметить, что наибольший эффект от внесе-ния бентонитовых глин проявляется при занижен-ных нормах традиционных минеральных удобрений (до 0,5 от нормы, рекомендованной для данной культуры).

С помощью бентонита выявлена возможность получения неслёживающегося карбамида. Известен опыт использования щелочноземельных бентонитов Татарии вместе с органическими и минеральными удобрениями для повышения плодородия дерново-подзолистой почвы. Благодаря бентониту урожай-ность картофеля повысилось в полтора раза.

Известно несколько работ и по использованию

бентонита для улучшения качества аммиачной се-

литры, главным образом для устранения её слежива-

емости. Так, с целью получения аммиачной се-

литры, пригодной для бестарных перевозок и хране-

ния насыпью, авторским свидетельством запатенто-

ван способ получения гранулированной аммиачной

селитры, по которому в смеситель с вращающейся

мешалкой перед грануляцией одновременно подают

плав аммиачной селитры с температурой 172С и

предварительно высушенный до влагосодержания

1,5% бентонит с тониной помола 40 мкм. Бентонит

вводят из расчета его содержания в готовом про-

дукте 2 вес. %. Гранулы аммиачной селитры, охла-

жденные до температуры 45С, обрабатывают водным

40 %-ным раствором диспергатора НФ, предвари-

тельно подогретым до температуры 65С, во враща-

ющемся барабане в количестве 0,03 вес. % (в пере-

счете на сухое вещество). После нанесения плёнки

поверхностно-активного вещества гранулы опудри-

вают вермикулитом в количестве 1 вес. %.

Недостатками данного способа являются: мно-

гостадийность (смешение, гранулирование, опрыс-

кивание, опудривание), осыпание вермикулита с

поверхности гранул при хранении и транспорти-

ровке, низкая прочность гранул (2,25 МПа), склон-

ность селитры к термическому распаду.

В работе исследовалось влияние добавки бенто-

нита на прочность гранул и слёживаемость аммиач-

ной селитры. В качестве добавки были использо-

ваны бентонитовые порошки, полученные из бенто-

нитовых глин различных месторождений: Гумбрин-

ского и Асканского (Грузия), Казахского и Азкамар-

ского (Узбекистан), Черкасского и Криворожского

(Украина). Глину измельчали в шаровой мельнице,

растирали в фарфоровой ступке, сушили при темпе-

ратуре 100-110С и просеивали через сито. Готовая

добавка имела частицы размером менее 40 мк и

влажность 1-2%. Селитру расплавляли в реакторе,

затем при температуре 170-175С и постоянном пе-

ремешивании вводили в плав бентонитовый поро-

шок. Суспензию гранулировали методом приллиро-

вания. Гранулы охлаждали. Были получены образцы

гранулированной аммиачной селитры с добавками

0,5-3,0% различных бентонитов.

Установлено, что добавка бентонита в количе-

стве 1-3% позволяет заметно повысить прочность гра-

нул аммиачной селитры и устойчивость к модифи-

кационным превращениям IIIIV, а также умень-

шить слёживаемость. Скорость влагопоглощения в

присутствии бентонита практически не изменяется.

Наиболее эффективной добавкой был признан бен-

тонит Черкасского месторождения. Если прочность

гранул селитры без добавки составляла 0,54 МПа, с

0,3 %-ной добавкой этого бентонита – 0,97 МПа, то

с 3-х %-ной добавкой – 2,2 МПа. Слеживаемость се-

литры без добавки была 5,6 кг/см2, а с 3-х %-ной до-

бавкой – 2,53 кг/см2. При 20 переходах модифика-

ций селитры IIIIV гранулы селитры без добавки

полностью разрушались, а при 100 переходах гра-

нулы селитры с 3-х %-ной добавкой разрушались

только на 20%.

Полученные данные дают основание считать

бентонитовую добавку весьма перспективной для

получения селитры, пригодной для бестарной пере-

возки и хранения, а также менее взрывоопасной.

Cписок литературы:

1. Аммиачная селитра: свойства, производство, применение/ А.К.Чернышев, Б.В.Левин, А.В.Туголуков,

А.А.Огарков, В.А.Ильин – М.: ЗАО «ИНФОХИМ», 2009. – 544 с.

2. Пак В.В., Пирманов Н.Н., Намазов Ш.С., Реймов А.М., Беглов Б.М. Азотносерные удобрения на основе плава

аммиачной селитры и фосфогипса // Химия и химическая технология. – 2011, № 2, с. 21–24.

3. Пак В.В., Пирманов Н.Н., Намазов Ш.С., Реймов А.М., Беглов Б.М., Сейтназаров А.Р. Азотносерные удоб-

рения на основе плава нитрата аммония и природного гипса // Химическая технология. Контроль и управле-

ние. – 2012, № 3, с. 5–8.

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

98

4. Обзор мирового производства бентонита // Евразийский химический рынок – международный деловой журнал. –

Москва, 2006. – № 12. – 46 с.

5. Обзор рынка бентонитовых глин в СНГ Текст: сб. статей. – Москва, 2006, 76 с.

6. Булатов А.П., Лушников Н.А., Кармацких Ю.А. Использование бентонита Зырянского месторождения в жи-

вотноводстве (Рекомендации). ФГОУВПО «Курганская государственная сельскохозяйственная академия

имени Т.С.Мальцева», – 2010. –54 с.

№ 6 (63) июнь, 2019 г.

__________________________

Библиографическое описание: Синтез на основе бутин-3-ола-2 // Universum: Технические науки : электрон.

научн. журн. Вапоев Х.М. [и др.]. 2019. № 6(63). URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/7526

СИНТЕЗ НА ОСНОВЕ БУТИН-3-ОЛА-2

Вапоев Хуснитдин Мирзоевич

заведующий кафедрой “Химическая технология” Химико-металлургического факультета

Навоийского государственного горного института, Узбекистан, г. Навои

Мухиддинов Баходир Фахриддинович

профессор кафедры “Химическая технология” Химико-металлургического факультета


Нурмонов Сувонқул Эрхонович

заведующий кафедрой “Общая и нефтегазохимия” Национального университета Узбекистана

Узбекистан, г Ташкент

Оликулов Фахриёр Жонкулович

ассистент кафедры “Химическая технология” Химико-металлургического факультета


Ахтамов Дилшод Тулқинович

ассистент кафедры “Химическая технология” Химико-металлургического факультета


SYNTHESIS BASED ON BUTIN-3-OLA-2

Khusnitdin Vapoyev

Chairman of department “Chemical technology”, Chemical and metallurgical faculty of Navoi State Mining Institute,

Uzbekistan, Navoi

Bahodir Muhiddinov

professor of “Chemical technology” department, Chemical and metallurgical faculty of Navoi State Mining Institute,

Uzbekistan, Navoi

Suvonkhul Nurmonov

Chairman of department “General and petrochemical chemistry” of the National University of Uzbekistan,


Fakhriyor Olikulov

assistant of “Chemical technology” department, Chemical and metallurgical faculty of Navoi State Mining Institute,

Uzbekistan, Navoi

Dilshod Akhtamov

assistant of “Chemical technology” department, Chemical and metallurgical faculty of Navoi State Mining Institute,

Uzbekistan, Navoi

№ 8 (29) январь, 2019 г.

100

АННОТАЦИЯ Предложен способ каталитического винилирования бутин-3-ола-2 ацетиленом в присутствии высокоосновной

системы КОН-ДМСО, исследованы кинетические параметры данного процесса. Проведён синтезы ацетиленовых

диолов взаимодействием уксусного альдегида и диметилкетона с бутин-3-ола-2.

ABSTRACT A method for the catalytic vinylation of butyn-3-ol-2 with acetylene in the presence of the highly basic KOH-DMSO

system is proposed, the kinetic parameters of this process are investigated. Acetylenic diols were synthesized by the

interaction of acetic aldehyde and dimethyl ketone with butyn-3-ol-2.

Ключевые слова: Ацетилен, гомологи, ацетиленовые спирты, виниловые эфиры, бутин-3-ола-2, диметил-

сульфоксид, тройная связь. ИК-спектроскопия

Keywords: Acetylene, homologue, acetylenic alcohol, vinyl ether, butyn-3-ola-2, dimethyl sulfoxide, triple bond, IR

spectroscopy.

_______________________________________________________________________________________________

Известно, что на основе ацетиленовых соедине-

ний, в том числе ацетиленовых спиртов синтезиру-

ются соединения, который применяются в различ-

ных областях. В качестве растворителей, биологиче-

ски активных соединений и др. 1-3.

На их основе можно получить ацетиленовые

диолы, а также их виниловые эфиры 4-6. Виниловые

эфиры широко используются для получения полиме-

ров с различными эксплуатационными свойствами,

а также в качестве медицинских препаратов.

Ацетилен и его монозамещенные гомологи со

многими соединениями, в том числе и ацетиленовыми

спиртами, дают простые виниловые эфиры типа:

R–C≡CH + ROH → R–CH=CH–O –R

В данной работе исследовали реакцию винили-

рования вторичного ацетиленового спирта бутин-3-

ола-2, синтезированного по методу Гриньяра-Ио-

цича из ацетилена и уксусного альдегида. В качестве

катализатора использовали (КОН 10 масс.% от

массы ацетиленового спирта), растворителем слу-

жил диметилсульфоксид. При этом, в основном, об-

разуется виниловый эфир бутин-3-ол-2 за счет водо-

рода гидроксильной группы исходного ацетилено-

вого спирта:

HC C HC

OH

CH3 +HC CHDMCO

HC C HC CH3

O CH=CH2

KOH

Синтезированный эфир перегоняется при 81-82 0С

согласно схемы:

HC C CH CH3

OH

+HC CH H2C=C C CH CH CH3

OH

Низкий выход винилового эфира можно объяс-нить образованием побочных соединений за счет участия в реакции подвижного водорода при трой-ной связи в молекуле ацетиленового спирта, а также за счет обратимости реакции, так как при нагрева-нии ацетиленовые спирты в присутствии щелочи расщепляются на исходные компоненты-ацетилено-вые и карбонильные соединения. Причем вторичные ацетиленовые спирты распадаются легче, чем пер-вичные.

Известно, что распад ацетиленового спирта за-висит от строения его молекулы, природы и количе-ства применяемой щелочи, а также температуры процесса. В связи с этим реакция бутин-3-ола-2 с ацетиленом изучалась при различных температурах (от 85 до 1150С) и при этом показано, что выход ви-нилового эфира сильно зависит от нее. В табл. 1 при-ведены экспериментальные данные по исследова-нию реакции винилирования при различных темпе-ратурах.

Таблица 1.

Зависимость выхода винилового эфира

бутин-3-ола-2 от температуры

Температура, 0С Выход продукта, %

60 17,6

85 37,6

95 45,2

105 56,7

115 26,6

Из полученных данных следует, что темпера-

тура существенно влияет на протекание реакции, а также на выход при этом образующегося винило-вого эфира. С возрастанием температуры в интер-вале 60-105 0 С выход винилового эфира бутин-3-ола-2 соответственно увеличивается от 17,6 до 56,7%. Дальнейшее повышение температуры отри-цательно сказывается на его образование – при 1150С его выход составляет лишь 26,6%. Это объясня-ется тем, что при более высоких температурах в при-сутствии щелочей ацетиленовые спирты разлага-ются на исходные карбонильные и ацетиленовые со-единения, при этом наблюдается увеличение обра-зования смолистых веществ. Кроме этого, с увели-чением температуры уменьшается растворимость ацетилена в реакционной среде. По видимому, при

HC C HC

OH

CH3 +HC CHDMCO

HC C HC CH3

O CH=CH2

KOH

№ 8 (29) январь, 2018 г.

101

этой температуре растворимость ацетилена, т.е. его концентрация в реакционной среде будет недоста-точной.

Таким образом, для синтеза винилового эфира из ацетилена и бутин-3-ола-2 в присутствии системы КОН-ДМСО оптимальной температурой является 1050С.

При проведении, а также обсуждении реакций одним из важных факторов являются значения энер-гии активации-параметра кинетики данного про-цесса. Исходя из этого исследована кинетика гомо-генно-каталитического винилирования бутин-3-ола-2 ацетиленом в присутствии катализатора КОН. Процесс проводили при температурах 85, 95, 105, 1150С и при продолжительности реакции 3, 4, 5 часов. При этом полученные данные приведены в табл. 2.

Резултаты показали, что максимальный выход винилового эфира бутин-3-ола-2 наблюдается при 1050С при продолжительности реакции 5 часов. При этом выход продукта составляет 57,3% или 6,69 мол/л. Значение средней скорости реакции при 1050С и продолжительности реакции 3 часа составляет 14,4%/час.

Структура синтезированных соединений подтвер-ждена данными ПМР-и ИК-спектроскопии. Также был исследован синтез ацетиленового диола на основе бутин-3-ола-2 его дальнейшим взаимодей-ствием молекулой уксусного альдегида и диметил-кетона.

В процессе этой реакции бутин-3-ола-2 с уксус-ным альдегидом и выбранным кетоном в интервале температур от -5 до +200С удалось синтезировать двувторичный и вторично-третичные ацетиленовые диолы с повышенными выходами. Причем, опти-мальными условиями получения двувторичный аце-тиленового диола являются: соотношение исход-ного бутин-ола-3 и КОН 1:3-4, температура 8-100С При синтезе вторично-третичного ацетиленового диола оптимальными условиями помимо указанного соотношения спирта и щелочи оказалась сравни-тельно высокая температура (+20).

Зависимость выхода образовавшихся гексин-3-диола-2,5 и 2-метилгексин-3-диола-2,5 от темпера-туры и продолжительности реакции представлена в табл. 3 и 4.

Таблица 2.

Кинетические данные каталитического винилирования бутин-3-ола-2

(количество катализатора –КОН 10 % от массы спирта)

Температура, 0С

Продолжи-

тельность реакции,

час

Количество катализата,

г

Количество про-

дукта

Выход винилового

эфира бутин-3-ола-2

Скорость реакции

средняя lgW

г моль

10-2 % моль/л %/час моль/л.час

(W)

85

3 5,2 1,15 1,21 25,8 2,54 8,6 0,84 -0,076

4 5,2 1,73 1,82 37,6 3,80 9,4 0,95 -0,022

5 5,1 1,87 1,96 40,5 4,20 8,1 0,84 -0,076

95

3 5,2 1,70 1,77 36,9 3,74 12,3 1,24 -0,093

4 5,0 2,05 2,15 44,2 4,71 11,05 1,17 -0,068

5 5,1 2,12 2,21 45,8 4,77 9,16 0,95 -0,022

105

3 4,9 2,01 2,08 43,2 4,67 14,4 1,65 -0,190

4 4,8 2,65 2,77 56,7 6,34 14,17 1,58 -0,199

5 4,6 2,67 2,80 57,3 6,69 11,46 1,33 -0,124

115

3 4,8 1,14 1,20 25,4 2,71 8,46 0,90 - 0,046

4 4,6 1,20 1,26 26,6 2,97 6,65 0,74 -0,131

5 4,5 1,04 1,09 23,2 2,61 4,64 0,52 -0,284

Примечание: *- масса. Оставщаяся после отгонки диэтилового эфира из экстракции

Таблица 3.

Данные по реакции бутин-3-ола-2 с уксусным альдегидом в среде ДЭЭ в присутствии катализатора КОН

Продолжительность реакции, ч Выход АД % Средняя скорость реакции (W)

%/ч Моль/л.ч

Температура -50С

1 14,4 14,40 1,06

2 25,1 12,55 1,00

3 31,4 10,46 0,86


1 22,6 22,6 1,80

2 36,5 18,25 1,55

3 50,4 16,8 1,41

Температура +100С

1 32,2 32,2 2,64

2 47,6 23,8 2,00

3 60,4 20,13 1,71

№ 8 (29) январь, 2018 г.

102


1 32,7 32,7 2,77

2 41,8 20,9 1,74

3 42,4 14,13 1,18

Таблица 4.

Данные по реакции бутин-3-ола-2 с диметилкетоном в среде диэтилового эфира

в присутствии катализатора КОН

Продолжительность реакции, ч Выход АД % Средняя скорость реакции (W)

%/ч Моль/л.ч


1 12,4 12,4 0,80

2 19,3 9,65 0,67

3 23,5 7,83 0,56

Температура 00С

1 20,6 20,6 1,44

2 27,4 13,7 0,99

3 31,8 10,6 0,78


1 25,7 25,7 1,84

2 39,2 19,6 1,45

3 46,8 15,6 1,17


1 35,2 35,2 2,58

2 55,3 27,65 2,08

3 75,8 25,26 1,92


1 41,9 41,9 3,11

2 48,3 24,15 1,81

3 50,4 16,8 1,26

Как видно из приведенных данных, в первом

случае при +20, а во втором при +300С после продол-

жительности реакции 3 ч. наблюдается резкое умень-

шение скорости процесса. Это явления, в основном,

обусловлено протеканием самоконденсации исполь-

зованных исходных альдегида и кетона.

При проведении реакции бутин-3-ола-2 с уксус-

ным альдегидом и взятым кетоном в среде жидкого

аммиака не дало ожидаемого результата. При этом

из-за повышенной основности реакционной среды и

под каталитическим действием образующегося

амида калия в условиях реакции Фаворского, в ос-

новном, протекает самоконденсация использован-

ных карбонильных соединений.

Применением реакции Иоцича на основе бутин-

3-ола-2 удалось, синтезировать двувторичный и вто-

рично-третичные АД с достаточно высокими выхо-

дами (до 50%). Однако, при этом проведение экспе-

риментов связано с рядом существенных трудно-

стей и прежде всего и особыми требованиями к чи-

стоте используемого исходного бутин-3-ола-2.

Идентификация синтезированного винилового

эфира и ацетиленовых диолов осуществлена мето-

дом ГЖХ, элементного анализа, а также примене-

нием ИК и ПМР – спектроскопии.

Таким образом исследованы реакции винилирова-

ния бутин-3-ола-2 с ацетиленом в присутствии ще-

лочных катализаторов, а также синтез ацетиленовых

диолов на его основе. Изучена кинетика процесса

винилирования бутин-3-ола-2 и рассчитана энергия

активации данной реакции.


1. Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. М. Химия, 1971, 840 с.

2. Трофимов Б.А. Успехи химия, 1981, т.50, вып 2, с.248-172.

3. Тургунов Э. Исследования процессов синтеза и свойств ацетиленовых гетероциклических амино-производных и продуктов на их основе. Дисс. канд. хим. наук. Ташкент, 1990, 210 с.

4. Нурманов С.Э., Кучкарова М.М., Рашидова С.Ш.. Синтез виниловых соединений в присутствии системы КОН-ДМСО. Журн. ХПС, 2000, спец. вып., с. 30-33.

5. Жураев В.Н., Сирлибаев Т.С., Нурманов С.Э. Каталическое винилирование моноэтаноламина. Журн.ХПС, 2000, спец. вып., с. 50-52.

6. Махсумов А.Г. Синтез, свойства, применение пропаргиловых эфиров и их производных. Автореф. дис… докт. хим. наук. - М.: 1985. – 43 с.

№ 8 (29) январь, 2019 г.

__________________________

Библиографическое описание: Гетерогенно-каталитический синтез бутин-3-ола-2 и гексин-3-диола-2,5 //

Universum: Технические науки : электрон. научн. журн. Вапоев Х.М. [и др.]. 2019. № 6(63). URL:


ГЕТЕРОГЕННО-КАТАЛИТИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ БУТИН-3-ОЛ-2 И ГЕКСИН-3-ДИОЛ-2,5

Вапоев Хуснитдин Мирзоевич

заведующий кафедрой «Химическая технология» Химико-металлургического факультета


Мухиддинов Баходир Фахриддинович

проф. кафедры «Химическая технология» Химико-металлургического факультета


Жураев Илхом Икромович

доц. кафедры «Химическая технология» Химико-металлургического факультета


Хусенов Кахрамон Шайимович

доц. кафедры «Химическая технология» Химико-металлургического факультета


HETEROGENEOUS CATALYTIC SYNTHESIS BUTIN-3-OL-2 AND HEXIN-3-DIOL-2.5

Khusnitdin Vapoyev

Chairman of department «Chemical technology», Chemical and metallurgical faculty of Navoi State Mining Institute,

Uzbekistan, Navoi

Bahodir Muhiddinov

professor of «Chemical technology», Chemical and metallurgical faculty of Navoi State Mining Institute,

Uzbekistan, Navoi

Ilkhom Juraev


Uzbekistan, Navoi

Kahramon Husenov


Uzbekistan, Navoi

АННОТАЦИЯ

В статье приводятся результаты исследования гетерогенно-каталитического взаимодействия ацетилена и ук-

сусного альдегида с образованием бутин-3-ол-2 и гексин-3-диол-2,5 с использованием медь-кадмий-каолиновых

и медь-кадмий-силикогелевых катализаторов. Показано, что с увеличением содержания оксида кадмия в составе

катализатора возрастает выход ацетиленовых спиртов и диолов.

ABSTRACT

In the article presented results of a study of heterogeneous-catalytic interaction of acetylene and acetic aldehyde with

the formation of butyn-3-ol-2 and hexin-3-diol-2.5 using copper-cadmium-kaolin and copper-cadmium-silica gel-cata-

lysts. It is shown that with an increase in the content of cadmium oxide in the composition of the catalyst, the yield of

acetylene alcohols and diols increases.

№ 8 (29) январь, 2019 г.

104

Ключевые слова: ацетилен, ацетальдегид, бутин-3-ол-2, гексин-3-диол-2,5, оксиды меди, оксиды кадмия,

каолин, гетероген, катализатор, реактор.

Keywords: acetylene, acetaldehyde, copper complex, butyn-3-ol-2, hexyn-3-diol-2.5, copper oxides, cadmium ox-

ides, kaolin, heterogeneous catalyst, reactor.

_______________________________________________________________________________________________

Введение. Ацетиленовые спирты, диолы и их

производные широко применяются в качестве дефо-

лиантов хлопчатника и стимуляторов роста расте-

ний в сельском хозяйстве, в медицине в качестве ле-

карственных препаратов, в химической промышлен-

ности в качестве ингибиторов коррозии металлов, а

также в других отраслях реальной экономики.

В работах [1; 6] жидкофазным методом синтези-

рованы бутин-3-ол-2 и гексин-3-диол-2,5, которые

содержат в своей структуре ненасыщенные тройные

связи, которые в процессе синтеза олигомеризуются

и полимеризуются, образуя смолообразные и твер-

дые продукты, поэтому для исключения этих неже-

лательных процессов синтез бутин-3-ол-2 и гексин-

3-диол-2,5, необходимо проводить гетерогенно-

каталитическим методом [1, 2].

Бутин-3-ол-2 и гексин-3-диол-2,5 являются

весьма ценным сырьем для получения органических

веществ. Синтез и исследование этих веществ

недостаточно изучены.

Поэтому данная работа посвящена синтезу и ис-

следованию свойств бутин-3-ол-2 и гексин-3-диол-

2,5 из ацетилена и ацетальдегида в присутствии

медь-кадмий-каолиновых (МНК) и медь-кадмий-си-

ликагелевых (МНС) катализаторов при

атмосферном давлении, температурах -10оС – +20оС

по методу Реппе [3, 4]. Исследован [5] гетерогенно-

каталитический синтез 2,5-диметилгексин-3-диола-

2,5 медь-висмут-никель-каолинового катализатора,

в присутствии которого относительно мал выход ос-

новного продукта.

С учетом вышеизложенного нами приготовлено

несколько катализаторов, в которых в качестве но-

сителей использовали каолин, бентонит, силикагель

и цеолит, а в качестве активных компонентов ката-

лизатора – оксиды меди и кадмия.

После исследования влияния температуры,

природы и содержания катализаторов на выход

бутин-3-ол-2 и гексин-3-диол-2,5 установлено, что

увеличение содержания оксида меди и кадмия в

катализаторе приводит к увеличению скорости

образования бутин-3-ол-2 и гексин-3-диол-2,5 в 1,5

раза.

Ресурс действия предлагаемых катализаторов до

регенерации оценивается не менее чем в 85 часов.

При обработке оксида меди и ацетальдегида с

нагреванием оксида меди последний

восстанавливается до закиси меди, которая при

подаче ацетилена переходит в ацетиленид меди [2]:

Ацетиленид меди образует с ацетиленом

активный медный комплекс типа Cu2C2 х С2Н2 по

схеме

2CuO + CH3CHO ↔ Cu2O + CH3COOH

Cu2O + C2H2 ↔ Cu-C≡C-Cu + H2O

Cu-C≡C-Cu + H-C≡C-H ↔ H-Cδ+≡Cδ—HCu+1

H-C≡C-HCu + Me+(2+) ↔ H-C≡C-H ↔ H-C≡C-

H*K

где Me+(2+)= Cu+; Сd2+

Объекты и методы исследования. Объектами исследования являются ацетилен,

ацетальдегид, медь-кадмий-каолиновые и медь-кад-

мий-силикагелевые катализаторы, бутин-3-ол-2 и

гексин-3-диол-2,5.

Синтез ацетиленовых спиртов и диолов осуще-

ствили гетерогенно-каталитическим методом на ла-

бораторной установке, показанной на рис. 1.

Примечание: 1 – краны (4 шт.); 2 – ловушка; 3 – реометр; 4 –дозатор-капельная воронка; 5 – реактор;

6 –трансформатор; 7 – термо-пара; 8 – потенциометр; 9 – электрообогреватель; 10 – воздушный холодильник;

11 – холодильник Либбиха; 12 – поглотители (4 шт.) последовательно

Рисунок 1. Принципиальная схема лабораторной установки для синтеза ацетиленовых спиртов и диолов

1

1

1

2

7

8

6

5

3

4

9

10

11

12

Т

1

1

1

2

7

8

6

5

3

4

9

10

11

12

Т

№ 8 (29) январь, 2019 г.

105

Через кран 1, ловушку 2, реометр 3 в реактор 5

подавался ацетилен с азотом. К этой смеси через до-

затор 4 приливали с определенной скоростью аце-

тальдегид. В верхнюю и нижнюю части реактора по-

мещали около 100 см3 крошки битого фарфора, вы-

полняющего функцию испарителя, и между ними

помещали катализатор, высота слоя катализатора

составляла 100 мм. Нагрев осуществляли с помо-

щью электрообогревателя. Температуру процесса

регулировали трансформатором 6, измеряли термо-

парой 7 и фиксировали потенциометром 8. Образо-

вавшуюся парогазовую смесь охлаждали сначала в

воздушном 10, а затем в водяном холодильнике 11 и

собирали в поглотителях (4 шт.) 12. Через 85 часов

подачу ацетилена в систему прекращали, ее проду-

вали азотом, а катализатор регенерировали при тем-

пературе 425-450оС в течение 12 часов до тех пор,

пока в отходящих газах содержание диоксида угле-

рода не превысит 0,4%. После вытеснения ацети-

лена из системы подавали азото-воздушную смесь.

Для проведения синтеза в реактор загружали

определенное количество катализатора и нагревали

его в токе азота. По достижении температуры 10-

20ºС открывали вентиль на линии ацетилена, а вен-

тиль на линии азота закрывали. Для насыщения пара

уксусным альдегидом его пропускали через испари-

тель уксусного альдегида, помещенный в водяную

баню с температурой ≈ 20ºС. Пар, насыщенный ук-

сусным альдегидом, поступал в реактор, где при

температуре от -10ºС до +20ºС протекала реакция

взаимодействия с ацетиленом. В результате образо-

вывался бутин-3-ол-2 и гексин-3-диол-2,5.

Результаты и их обсуждение. Исследована за-

висимость выхода бутин-3-ол-2 и гексин-3-диол-2,5

от природы и состава катализатора при температуре

10оС в течение 6 часов, результаты представлены в

табл. 1.

Таблица 1.

Влияние природы и состава катализаторов на выход бутин-3-ол-2 и гексин-3-диол-2,5

при температуре 10оС в течение 6 часов

Катализатор Состав катализатора, % Выход продукта, %

Бутин-3-ол-2 Гексин-3-диол-2,5

МКК-1

CuO-40

7,63 52,52 CdO-1

Каолин-59

МКК-2

CuO-40

8,23 57,82 CdO-2

Каолин-58

МКК-3

CuO-40

9,53 61,75

CdO -4

Каолин-56

МКК-4

CuO-40

10,54 64,33 CdO -6

Каолин-54

МКК-5

CuO-40

11,32 66,55 CdO -8

Каолин-52

МКК-6

CuO-40

12,75 68,63 CdO -10

Каолин-50

МКК-7

CuO-40

11,33 67,92 CdO-12

Каолин-48

Анализ результатов исследования показывает

(табл. 1), что с увеличением содержания оксида

кадмия в составе катализатора возрастает выход

бутин-3-ол-2 и гексин-3-диол-2,5 до 12,75% и

68,63% соответственно, а дальнейшее повышение

содержания оксида кадмия приводит к снижению

выхода основного продукта.

Также исследована зависимость выхода бутин-

3-ол-2 и гексин-3-диол-2,5 от природы носителя при

температуре 20оС в течение 6 часов, результаты

представлены в табл. 2.

№ 8 (29) январь, 2018 г.

106

Таблица 2.

Влияние природы носителя на выход бутин-3-ол-2 и гексин-3-диол-2,5

при температуре 20оС в течение 6 часов

Катализатор Состав катализатора, % Выход продукта, %

Бутин-3-ол-2 Гексин-3-диол-2,5

МКК-6

CuO-40

14,65 69,62 CdO-10

Каолин-50

МКС-6

CuO-40

12,63 67,55 CdO-10

Силикагель-50

МКБ-6

CuO-40

10,24 65,42 CdO-10

Бентонит-50

МКЦ-6

CuO-40

11,32 65,72 CdO-10

Цеолит-50

Как видно из табл. 2, выход бутин-3-ол-2 и гек-

син-3-диол-2,5 также зависит от природы носителя.

Выяснилось, что среди использованных носителей –

каолина, бентонита, силикагеля и цеолита – наиболь-

шая каталитическая активность проявляется в присут-

ствии каолина. Это обусловлено тем, что в составе

каолина содержатся такие оксиды, как AI2O3, Fe2O3 и

FeO, играющие роль промотора, усиливающие ката-

литическую активность катализатора.

Исследована зависимость выхода бутин-3-ол-2

от продолжительности реакций, результаты пред-

ставлены на рис. 2.

60

40

20

02 4 6

Продолжительность реакции, ч

0

50

70

Вы

ход

про

дукт

а, %

4

1

2

3

10

5

Температура: 1-10оС; 2-5оС; 3-0оС; 4-(-5оС) 5-(-10оС).

Рисунок 2. Зависимость выхода бутин-3-ол-2 от

продолжительности реакций при различных

температурах

Как видно из рис. 2, с увеличением продолжи-

тельности реакции и с уменьшением температуры

выход бутин-3-ол-2 возрастает. Это обусловлено

тем, что с уменьшением температуры раствори-

мость ацетилена в ацетальдегиде возрастает, что

приводит к увеличению количества соударений мо-

лекул ацетилена и ацетальдегида. Это однозначно

приводит к возрастанию выхода бутин-3-ол-2 с од-

новременным увеличением скорости реакций.

Также исследована зависимость выхода гексин-

3-диол-2,5 от продолжительности реакций при раз-

личных температурах, результаты приведены на

рис. 3.

60

40

20

02 4 6

Продолжительность реакции, ч

0

50

70

Вы

ход п

ро

дук

та,

%

4

1

2

3

10

Температура: 1-(-5оС); 2-0оС; 3-10оС; 4-20оС.

Рисунок 3. Зависимость выхода гексин-3-диол-2,5

от продолжительности реакции при различных

температурах

Анализ результатов исследования (рис. 3) пока-

зывает, что с увеличением температуры процесса

возрастает выход гексин-3-диол-2,5. В гомогенно-

каталитическом методе [7] с увеличением темпера-

туры выход гексин-3-диол-2,5 резко уменьшается,

что обусловлено протеканием самоконденсации ис-

ходного ацетальдегида.

Заключение. Проведено исследование процесса

гетерогенно-каталитического синтеза бутин-3-ол-2

и гексин-3-диол-2,5. Показана зависимость выхода

целевого продукта от природы и состава катализато-

ров на основе оксида меди и кадмия, являющихся

основным активным компонентом каталитической

системы. Установлено, что с увеличением содержа-

ния оксида кадмия в составе катализатора возрас-

тает выход ацетиленовых спиртов.

№ 8 (29) январь, 2019 г.

107


1. Кинетика синтеза винилового эфира бутин-1-ола-3 / Х.М. Вапоев, Т.С. Сирлибоев, Б.Ф. Мухиддинов,

С.Э. Нурмонов // Ўзбекистон миллий университети кимё факультети профессор-ўқитувчилари ва ёш

олимларининг илмий-амалий конференцияси материаллари. – Тошкент, 2008. – Б. 58-59.

2. Получение бутин-2-диола-1,4 из ацетилена и формальдегида при атмосферном давлении / Д. Юсупов,

А.У. Каримов, И. Тиркашев, А.В. Коротаев // Хим. пром. – 1998. – № 7. – С. 387-390.

3. Темкин О.Н. Химия ацетилена. «Ацетиленовое дерево» в органической химии XXI века // Соросовский об-

разовательный журнал. – 2001. – Т. 7. – № 6. – С. 35-38

4. Темкин О.Н., Шестаков Т.К., Трегер Ю.А. Ацетилен. Химия, механизмы реакции, технология. – М.: Химия,

1991. – С. 212.

5. Гетерогенно-каталитический синтез 2,5-диметилгексин-3-диола-2,5 // Universum: Технические науки: элек-

трон. научн. журн. Умрзоков А.Т. [и др.]. 2018. № 11(56). URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/ item/6577.

6. Технологические параметры синтезов на основе бутин-1-ола-3 / Х.М. Вапоев, С.Э. Нурманов, Ж.Р. Умарова,

Б.Ф. Мухиддинов // Химическая промышленность сегодня. – 2009. – № 6. – С. 12-16.

7. Umrzoqov A.T., Muhiddinov B.F., Vapoyev H.M., Nurmonov S.E., Umarova J.R. Hetrogeneous-Catalytic Synthesis

3,6-Dimethylotine-4-Diol-3,6. International Journal of Advanced Research in Science, Engineering and Technology.

May 2018. Vol. 5. Issue 5. Р. 5751-5776.

№ 8 (29) январь, 2019 г.

__________________________

Библиографическое описание: Завойкин В.А., Феофанов С.А. Экспериментальные исследования модульной солнеч-

ной электростанции в различных погодных условиях при изменении угла падения солнечных лучей // Universum:

Технические науки : электрон. научн. журн. 2019. № 6(63). URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/7540

ЭНЕРГЕТИКА

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МОДУЛЬНОЙ СОЛНЕЧНОЙ

ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ В РАЗЛИЧНЫХ ПОГОДНЫХ УСЛОВИЯХ ПРИ ИЗМЕНЕНИИ

УГЛА ПАДЕНИЯ СОЛНЕЧНЫХ ЛУЧЕЙ

Завойкин Владислав Анатольевич

магистрант, Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет,

РФ, г. Москва E-mail: [email protected]

Феофанов Сергей Александрович

канд. техн. наук, доц., Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет,

РФ, г. Москва E-mail: [email protected]

EXPERIMENTAL RESEARCHES OF A MODULAR SOLAR POWER PLANT IN DIFFERENT

AMBIENT CONDITIONS WITH A CHANGE IN THE ANGLE OF INCIDENCE OF SUNLIGHT

Vladislav Zavoykin

master student, Moscow automobile and road construction state technical university,

Russia, Moscow

Sergey Feofanov

associate professor, Moscow automobile and road construction state technical university,

Russia, Moscow

АННОТАЦИЯ

Расчётно-экспериментальные исследования модульной солнечной электростанции, как актуального направ-

ления развития эффективного использования потенциала солнечной энергетики независимо относительно

электросетей. Вопросы изменения эксплуатационных характеристик солнечных станций мощностью до 5 кВт

мало освещены и настоящая работа призвана частично заполнить существующий пробел. В работе проводится

анализ влияния климатических условий, степени загрязнения и угла падения солнечных лучей на работу фото-

электрического модуля. Представлены результаты исследования работы экспериментальной установки в г.Москве.

ABSTRACT

Calculated and experimental researches of a modular solar electrical generating station, as an actual direction for the

development of the effective use of the potential of solar energy, independently of electrical grids. The operating charac-

teristics of solar stations with a power of up to 5 kW are not well research and this article is intended to partially fill the

existing gap. This paper analyzes the influence of climatic conditions, the degree of pollution and the angle of incidence

of sunlight on the operation of a photovoltaic module. The results of the study of the experimental installation in Moscow

are presented.

Ключевые слова: автономная фотоэлектрическая станция, солнечная энергетика, энергоэффективность,

возобновляемые источники энергии, солнечная батарея.

Keywords: autonomous photovoltaic station, solar energy, energy efficiency, renewable energy, photovoltaic panel.

______________________________________________________________________________________________

Преобразование солнечного излучения фотоэлек-

трическими элементами одно из самых перспектив-

ных направлений в области общей электроэнерге-

тики. Около 2 млрд. людей в мире не имеют доступа

к централизованному энергоснабжению [6]. С разви-

тием эффективности и снижении себестоимости пре-

образования солнечной энергии в электрическую

солнечная энергетика будет постоянно развиваться,

№ 8 (29) январь, 2018 г.

109

в том числе благодаря близости к потребителю и ав-

тономности от линий электропередач.

Развитию солнечной энергетики в РФ способ-

ствует её территориальное расположение. Согласно

количественной оценке центрального диспетчер-

ского управления топливно-энергетического ком-

плекса (ЦДУ ТЭК), уровень солнечной радиации ва-

рьируется от 810 до 1400 кВт*час/м2 в год начиная с

северных и заканчивая южными широтами [9]. Ко-

личество солнечной энергии поступающей на по-

верхность Земли зависит от состояния атмосферы,

продолжительности солнечного дня и сезонных ко-

лебаний погоды, но в первую очередь от облачно-

сти. Перепады солнечной активности для г.Москвы

варьируются от 1.69 кВт*ч/м2 в январе и до 11.41

кВт*ч/м2 в июле [9]. Поэтому изучение влияния по-

годных условий, оптимальной ориентации, угла

наклона панелей и т.д. на параметры работы солнеч-

ной батареи в естественных условиях их эксплуата-

ции является актуальной задачей, способствующей

повышению эффективности разрабатываемых мо-

дульных солнечных электростанций и алгоритмов

управления ими.

На диаграмме (рис.1.) представлены усреднен-

ные значения потенциальной выработки солнечной

энергетики ПВт*ч в год, на территории РФ [2]:

Рисунок 1. Потенциал солнечной энергетики

России, (ПетаВт*ч) в год

В настоящей работе, проводится анализ взаимо-

связи основных параметров на эффективность сол-

нечной электрогенераторной установки на основа-

нии экспериментальных исследований в Москов-

ском регионе.

Описание испытательной установки

Солнечные электростанции функционируют

благодаря фотовольтаическому эффекту при воз-

действии света на поверхность вещества, электроны

начинают перемещаться между анодом и катодом

внутри панели [3], состоящей обычно из нескольких

слоёв полупроводниковых материалов.

Для проведения экспериментальных исследова-

ний была спроектирована и собрана фотоэлектриче-

ская установка (ФЭС). Основные элементы авто-

номной ФЭС: 1 - солнечные батареи (3 шт по 330 Вт),

состоящие из набора последовательно - параллельно

соединенных фотоэлектрических модулей; 2 - пре-

образователь постоянного напряжения (DC 135V

/DC 24 V), работающий под управлением контрол-

лера с функцией поиска точки максимальной мощ-

ности; 3 - выходной инвертор (DC / AC 4 кВт);

4 - накопитель энергии, например, блок аккумуля-

торных батарей – АБ (2*200 Aч), и соединительный

провод (рис 2.) [7].

1 - Модуль солнечных, 2 - солнечный контроллер,

3- инвертор 4 кВт; 4 - аккумуляторная батарея VRLA

Рисунок 2. Схема автономной

фотоэлектрической станции

Были выбраны монокристаллические панели,

как одни из наиболее долговечных (до 30 лет экс-

плуатации) и эффективных промышленно выпуска-

емых.

Контроллер мощности для солнечных пане-

лей - ключевой элемент, определяющий эффектив-

ность всей системы в целом. В настоящее время

наиболее эффективный алгоритм управления – сле-

жение за точкой максимальной мощности (эффек-

тивнее ШИМ алгоритмов до 30%). Отличительная

особенность алгоритма заключается в изменении

внутреннего входного сопротивления, в следствии

чего изменяется напряжение солнечной установки.

Происходит расчет и сравнение мощности относи-

тельно прошлой итерации и контроллер сдвигает ра-

бочую точку в направлении к точке максимальной

мощности [7].

Все ключевые элементы цепи: «солнечный мас-

сив — контроллер — аккумуляторная батарея — ин-

вертор» соединены между собой проводами разных

сечений, выбор которых производился в соответ-

ствии с ГОСТ 22483-2012 [4].

Фактическая инсоляция на произвольном участке

поверхности зависит от её ориентации относительно

юга, угла наклона к горизонту, конфигурации искус-

ственных теней (сооружения, деревья и т.п.), темпера-

туры, и самое главное — географической широты [10].

Ключевая характеристика ФЭС - количество элек-

троэнергии, выработанной за период. На рис. 3 пред-

ставлена расчетная выработка электроэнергии раз-

работанной ФЭС, за каждый месяц года в соответ-

ствии со значениями солнечной инсоляции для

г. Москва.

№ 8 (29) январь, 2018 г.

110

Рисунок 3. Предполагаемая суточная выработка

электроэнергии по месяцам

На графике также приведена среднегодовая вы-

работка электроэнергии 3 кВт*ч в сутки в период с

марта по сентябрь. Преимущество эксперименталь-

ной ФЭС её масштабируемость примерно кратностью

1 кВт.

Из анализа рис.3 следует, что эффективность по-

лучения энергетических потоков в зимние месяцы

нецелесообразна (только в случае отсутствия аль-

тернативных источников получения электроэнер-

гии). Также к замедляющим факторам развития сол-

нечной энергетики относят:

1. Высокую стоимость АБ и проблемами их ути-

лизации;

2. Загрязнение природных сред при производ-

стве фотопанелей;

3. Влияние времени суток и погодных условий

на широкий диапазон колебаний выходной мощно-

сти и напряжения ФЭС, что повышает технические

требования к солнечному контроллеру и системам

химического резервирования электроэнергии;

4. Большие площади поглощения солнечной

энергии, что может приводить к проблемам: отчуж-

дения земель, изменение теплового баланса и влаж-

ности из-за воздействия на растительность и почвы

(затенение и поверхностный нагрев воздуха над па-

нелями).

В настоящее время, возобновляемые источники

энергии находят применение преимущественно в ав-

тономных системах энергоснабжения небольшой

мощности расположенных в отдаленных районах,

где подключение дополнительных мощностей за-

труднено.

Экспериментальные исследования Рассчитанная испытательная установка была

установлена в г. Москве. Рабочая поверхность СБ

была ориентирована на юг, измерения проводились

при различных углах наклона солнечной панели к

поверхности Земли в сентябре 2018 года в полдень

ясного и пасмурного дня. Экспериментальная

оценка влияния освещенности и температуры на эф-

фективность работы солнечных батарей проводи-

лась при изменении угла наклона солнечного мо-

дуля относительно горизонтального положения с

интервалом 15 ⁰ .

Ниже приведены полученные графики зависимо-

сти тока в точке максимальной мощности от угла

наклона фотоэлектрического модуля относительно

горизонтального положения в ясный и пасмурный

день (рис.4 и 5)

Наибольшая эффективность составляла при

наклоне панели 45° в южном направлении. Экспери-

ментально подтвердилось, что чем чище рабочая по-

верхность панели, тем больше коэффициент преоб-

разования световой энергии в электрическую [11].

Согласно полученным данным для угла наклона

солнечной панели 45° запыленной поверхностью ра-

бочий ток составил 7,3 А, а после очистки ток соста-

вил 9А:

𝑖 =𝐼чист−𝐼гряз

𝐼чист∗ 100% =

9−7,3

9∗ 100% = 18,9% (1)

Результаты для других углов наклона см. на рис. 4.

Рисунок 4. Зависимость тока в точке

максимальной мощности от угла наклона

солнечного модуля в ясный день

Рисунок 5. Зависимость тока в точке

максимальной мощности от угла наклона

солнечного модуля в ясный и пасмурный день

Известно, что повышение температуры и нагрев

солнечных элементов в солнечных модулях оказы-

вает отрицательное влияние на работу солнечных

батарей снижая фотоэффект и выработку электро-

энергии.

№ 8 (29) январь, 2018 г.

111

Рисунок 6. Пирометрические картины солнечного

модуля: а) в ясный день; б) в пасмурный день

Как видно из пирометрических диаграмм, темпе-

ратура на поверхности ФЭП в ясный день (рис.6.а.)

составила 36⁰ С (окружающей среды 18 ⁰ С), а в

пасмурный 12⁰ С (окружающей среды 8 С) (рис.6.б)

при этом напряжение увеличилось со значения

104 В до 116 В. Полученная характеристика пред-

ставленная на рис. 7 имеет линейную зависимость

напряжения модуля от температуры в соответствии

с температурным коэффициентом выбранной сол-

нечной панели -0,5 В/⁰ С.

Рисунок 7. Зависимость напряжения на массиве

от температуры поверхности солнечных батарей

Разность температур внутри отдельных ячеек в

ясный день вызвана более плотным прилеганием

алюминиевой подложки к поверхности самих моно-

кристаллических пластин, обеспечивая тем самым

лучший теплоотвод от поверхности. Для повышения

общей эффективности целесообразно устанавливать

солнечные панели в продуваемых местах (с хорошим

естественным охлаждением).

По результатам испытаний была рассчитана вы-

ходная мощность солнечного модуля в реальных

условиях эксплуатации и сопоставлен с номиналь-

ными заводскими показателями при стандартных

условиях испытаний (СУИ) (рис. 8).

Рисунок 8. Удельная поверхностная мощность

массива при разном наклоне солнечной панели

Заключение Экспериментальные исследования модуля сол-

нечной электростанции в различных погодных усло-виях после аналитической обработки результатов позволили сделать следующие выводы:

1. Рабочий ток солнечной панели в ясный день увеличивается в ⁓ 6 раз, вне зависимости от угла наклона панели;

2. Отклонения от оптимального угла наклона (до 5 градусов) снижают производительность моду-лей не более чем на 2%;

3. В пасмурную погоду солнечный модуль имеет наибольший ток отдачи при значении угла наклона панелей 30⁰ в связи с большим рассеиванием сол-нечных лучей в атмосфере;

4. Эффективность преобразования солнечного излучения в электроэнергию зависит от освещенности, и изменения температуры на поверхности панелей;

5. Загрязнение солнечной панели в сентябре сильнее влияет на выходные показатели солнечной панели нежели угол наклона батареи.


1. Базилевский А.Б., Лукьяненко М.В. Анализ энергетических возможностей солнечной батареи при различных

условиях эксплуатации // Авиационная и космическая техника. – 2004. – № ? – С. 100-103.

2. Баринова В.А., Ланьшина Т.А. Особенности развития возобновляемых источников энергии в России и в мире //

Российское предпринимательство. – 2016. – Т. 17. – № 2. – С. 259-270.

3. Бубенчиков А.А., Молодых В.О. Солнечная энергия как источник электрической энергии // International

research journal. – 2016. – Т. 47. – № 5. – C. 59-62.

4. ГОСТ 22483-2012 (IEC 60228:2004) Жилы токопроводящие для кабелей, проводов и шнуров (с поправкой).

5. Дубинин Д.В., Лаевский В.Е. Энергетическая эффективность работы солнечных батарей в реальных режимах

эксплуатации // Известия Томского политехнического университета. – 2015. – Т. 326. – № 3. – C. 58-62.

№ 8 (29) январь, 2018 г.

112

6. Исследование: около миллиарда жителей Земли не имеют доступа к электричеству // ТАСС [Электронный

ресурс] – Режим доступа: https://tass.ru/obschestvo/5172029 (Дата обращения 21.02.2019).

7. Обухов С.Г., Плотников И.А. Имитационная модель режимов работы автономной фотоэлектрической

станции с учетом реальных условий эксплуатации // Известия Томского политехнического университета.

Инжиниринг георесурсов. – 2017. – Т. 328. – № 6. – С. 38-51.

8. Саврасов Ф.В., Ковалев И.К. Исследование эффективности работы солнечной батареи в полевых условиях //

Энергетика. – 2012. – № ? – С. 165-168.

9. Солнце на службе человека // Центральное диспетчерское управление топливно-энергетического комплекса

[Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.cdu.ru/tek_russia/articles/6/41/ (Дата обращения: 20.02.2019).

10. Chiantore P.V., Watson J. Operation & Maintenance. Best Practices Guidelines / Version 3.0. 2018. Р. 96.

11. George A.М. Utility-scale solar photovoltaic power plants. International Finance Corporation. 2015. Р. 206.

ДЛЯ ЗАМЕТОК

Научный журнал

UNIVERSUM:

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

№ 6(63)

Июнь 2019

Свидетельство о регистрации СМИ: ПИ № ФС 77 – 66236 от 01.07.2016

Свидетельство о регистрации СМИ: ЭЛ № ФС 77 – 54434 от 17.06.2013

Подписано в печать 25.06.19. Формат бумаги 60х84/16.

Бумага офсет №1. Гарнитура Times. Печать цифровая.

Усл. печ. л. 7,25. Тираж 550 экз.

Издательство «МЦНО»

125009, Москва, Георгиевский пер. 1, стр.1, оф. 5


www.7universum.com

Отпечатано в полном соответствии с качеством предоставленного

оригинал-макета в типографии «Allprint»

630004, г. Новосибирск, Вокзальная магистраль, 3

16+

https://maps.google.com/?q=125009,+%D0%9C%D0%BE%D1%81%D0%BA%D0%B2%D0%B0,+%D0%93%D0%B5%D0%BE%D1%80%D0%B3%D0%B8%D0%B5%D0%B2%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9+%D0%BF%D0%B5%D1%80.+1,+%D1%81%D1%82%D1%80.1,+%D0%BE%D1%84.+5&entry=gmail&source=g

universum: ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ7universum.com/pdf/tech/6(63)/6(63).pdf ·...

Documents