tech-2020_06(75)

№ 6 (75) июнь, 2020 г. Ключевые слова: титанат материал, солнечная печь, дефекты структуры, диэлектрическая проницаемость. Keywords: titanate material, solar furnace, structural defects, dielectric constant. ________________________________________________________________________________________________ ВВЕДЕНИЕ напряжения. Основной массой в составе конденса- торной керамики являются двуокись титана и тита- Разработка высокоэффективных сегнетоэлектри- наты щелочноземельных материалов Са, Ва, Mg с не- большим количеством двуокиси циркония и глины. ческих материалов и совершенствование технологий Как следует из анализа результатов предыдущих их производства непосредственно связано с реше- [1-5] работ сегнетоэлектрическая керамика на ос- нове титанатов бария и стронция отличается повы- нием фундаментальной проблемы материаловедения шенной диэлектрической проницаемостью (от 6 до 3000) и определенной ее зависимостью от темпера- сегнетоэлектриков – определения закономерностей туры (ТКЕ). При использовании добавок, например оксида железа диэлектрическая проницаемость тита- формирования физических свойств сегнетоэлектри- ната бария может повышаться до 10000. При этом наблюдается также размытые сегнетоэлектрического ческих материалов и возможности управления этими фазового перехода, что приводит к сглаживанию тем- пературной зависимости диэлектрической проницае- свойствами с помощью внешних воздействий. Од- мости. нако всестороннее исследование процессов взаимо- При разработке высокочастотной конденсатор- ной керамики основываются на материалы на базе действия концентрированного солнечного потока с смеси двуокиси титана и двуокиси циркония. Такой материал имеет малый температурный коэффициент веществом еще не выявили при этом физико-химиче- диэлектрической проницаемости, поэтому конденса- торы из них стабильны. ские, а также радиационно- и теплофизические меха- Основной тенденцией в развитии микроэлектро- низмы структурирования или деструкции целого ники является миниатюризация и увеличение быст- родействия различных устройств. Для запоминаю- ряда материалов в поле концентрированного солнеч- щих устройств вроде динамической и статической оперативной памяти, основанных на емкостных ком- ного излучения еще не изучены. Также вызывает понентах (конденсаторах), это означает, что при уменьшении размеров конденсатора величина его большой практический интерес не только возмож- емкости должна оставаться прежней. ность получения, но и прогнозирования, создание но- Целью проекта является разработка технологии получения конденсаторной керамики на основе тита- вых перспективных материалов с высокими техниче- натов бария и стронция, синтезированные на солнеч- ной печи. скими характеристиками синтезируемые по Обзорная часть. специальной технологии посредством управления Важным достоинством керамики является высо- кая доступность сырья, в том числе для получения оптико-энергетическими параметрами солнечной бескислородной керамики типа карбидов и нитридов кремния, циркония или алюминия, заменяющих де- печи. фицитные металлы. Производство керамики, как правило, не загрязняет окружающую среду в такой Синтез в потоке концентрированного солнечного мере, как металлургия, а сами керамические матери- алы позволяют принимать экологически оправдан- излучения оказывает наиболее сильное влияние на ные технологические и технические решения. Полу- чение керамики обычно более безопасно, чем дефектную структуру структурируемого материала, производство альтернативных металлических мате- риалов (благодаря отсутствию процессов электро- тем самим появится возможность контролирования лиза, пирометаллургии, воздействия агрессивных сред), а керамика со специальными свойствами поз- степени дефектности варьированием технологиче- воляет создавать эффективные противопожарные си- стемы. ских параметров лучистого нагрева. Безинерцион- Керамические образцы перовскитов (АВО3) ти- таната бария получают стандартным методом твёр- ность концентрированного солнечного излучения и дофазных реакции [1-8]. Кинетика образования при твёрдофазном синтезе новых структур определяется: уникальность его спектра, а также присущие мини- коэффициентами диффузии атомов и их зависимо- стью от температуры, образованием в реакционной мальные градиенты температуры вызывают микро- зоне фаз постоянного и переменного состава и т.д. К процессы кристаллизации с образованием нанораз- мерных структур, играющих особую роль при формировании свойств продукта, получаемого по- средством направленного синтеза с применением ме- тодов сверхбыстрой закалки (103 - 105 град\\с) и от- жига. Реализовав технологические условия можно получить материалы, обладающие высокими показа- телями теплопроводности, лучепоглощения, селек- тивностью. Как известно в приборостроении применяют установочные, конденсаторные и пористые керами- ческие материалы. В зависимости от характера задач используют электрофарфор, пирофиллит, радиофар- фор, керамит и ультрафарфор. Анализ показывает, что конденсаторная керамика должна иметь большую диэлектрическую проницаемость (ε), обеспечивающую повышенную удельную емкость, низкие потери. Применение такой керамики увеличивает надежность работы и теплостойкость конденсаторов, уменьшает их размеры. Кроме того, конденсаторная керамика отличается небольшим содержанием бесщелочной аморфной фазы и применяется для из- готовления конденсаторов высокого и низкого 50

№ 6 (75) июнь, 2020 г. сожалению, несмотря на исследования физико-хими- Керамику BaTiO3 получают обычно путём спека- ческих процессов образования оксидных перовски- ния при высокой температуре 1573–1673 К эквимо- тов, до настоящего времени не проведены теоретиче- лекулярной смеси BaCO3 и TiO2. При этом происхо- ские оценки необходимой совокупности дит следующая реакция: термодинамических параметров для успешного син- теза перовскитов любого задаваемого состава. Боль- BaCO3 +TiO2 = BaTiO3 + CO2. шинство сложнооксидных материалов получают по Более подробное описание режима синтеза при- твёрдофазной технологии в реакциях типа оксид–ок- ведено в работах [10–15]. сид, оксид–гидроксид или оксид–углекислоты [9]. Таблица 1. Структурные параметры перовскитовых фаз BaTiO3, образующихся после отжигов при разных температурах Марка матери- Диэлектрическая прони- Точка Кюри, °С Коэффициент электромеханической ала цаемость связи ТБ-1 1500±300 110 0,20 95 ТБК -3 1200±200 150 0,2 ТБКС 450±50 0,17 В таблице №1 приведены структурные пара- Известно большое число физических методов го- метры перовскитовых фаз BaTiO3, образующихся по- могенизации (главным из которых в технологии ке- сле отжигов при разных температурах. Можно ви- рамических материалов является диспергирование и деть, что низкотемпературный отжиг BaTiO3 (до 923 смешивание компонентов в мельницах различного К) гель-смеси приводит к образованию кубической типа). Однако наиболее эффективными являются ме- фазы. Причём с повышением температуры отжига тоды химической гомогенизации в виде солей или при комнатной температуре уменьшается значение гидроксидов (соосаждение, криохимический синтез, параметра a ячейки. Отжиг в интервале температур алкоксотехнология и другие). Химическая гомогени- 1023 К < Тотж< 1473 К приводит к существованию при зация растворимых соединений металлов переведе- комнатной температуре тетрагональной фазы BaTiO3 нием их в водный или неводный раствор является од- с увеличением спонтанной деформации (тетраго- ним из самых универсальных методов получения нальное искажение) при увеличении Тотж проявляя однородных солевых прекурсоров, так как в данном пъезэлектрический эффект [16-22]. случае достигается практически статистическое рас- пределение катионов. Однако в дальнейшем, при из- Вышеприведенный анализ показывает, что влечении твердого вещества из раствора возникают синтез из газовой фазы основан на конденсации или сложности, связанные с неполным или неодновре- химических реакциях компонентов газовой фазы. менным осаждением отдельных компонентов, раз- Золь-гель – синтез в водных растворах на личными скоростями кристаллизации веществ и пр. химических реакциях обмена, разложения, При использовании синтеза из расплава в большин- кристаллизации; Твердофазные реакции – диффузия стве случаев удается значительно снизить негативное на границах раздела; влияние этих процессов на получение однородного по составу конечного продукта. Каждый из этих методов имеет свои преимущества и недостатки, но ни один из них не ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ. является универсальным. Плавление титаната бария на БСП проводили при плотностях концентрированного солнечного из- Поэтому одним из актуальных задач материало- лучения (КСИ), соответствующих температурам ведения и в частности синтеза сегнеетокерамики яв- плавления компонентов и продукта реакции, из рас- ляется исследование процессов синтеза из состояния чета излучения нагретых тел – формулы Степана расплава, полученного воздействием концентриро- Больцмана ванного солнечного излучения. Расплавы это состоя- ние вещества при температурах близких температуре Q=εσ0T4 плавления. где ε – степень черноты материала, σ0- постоян- ная Степана-Больцмана 5,67х10-8 Вт/см2К, T- В отличие от обычных жидкостей структура рас- температура, К. плавов содержит кристалл подобные группировки - Для оценки эффекта воздействия концентриро- ассоциации, микрокристаллиты строение которых ванного солнечного излучения в качестве контроль- связано со строением кристаллической фазы. ных использовали образцы, приготовленные из сте- хиометрической смеси исходных компонентов, Технология синтеза из расплава основана на про- спеченные в электрической печи при температуре цессах, протекающих по следующей схеме «брикети- рование исходной смеси - плавление на солнечной 1300С, с последующим охлаждением со скоростью печи – закалка со скоростью 104 – 105 град/с – измель- чение – спекание». Материал, полученный по такой 100 С/мин. схеме проявит повышенные механические и диэлектрические свойства по сравнению с таковыми, полученные стандартными физико-химическими и керамическими методами [23-27]. 51

№ 6 (75) июнь, 2020 г. Образцы-таблетки устанавливались на фокаль- Расплав охлаждали в первом случае методом ную плоскость малой солнечной печи и расплавля- слива капель в проточную воду. Полученный мате- лись в потоке КСИ. Отливки охлаждали в воде (за- риал обозначали через А-типа. Во втором случае рас- калка) (А-типа образцы), а также на воздухе (B-типа плав был охлажден в условиях отключения потока образцы). КСИ на поверхности водоохлаждаемой подложки. Такой материал обозначен через Б-типа. Согласно фазовой диаграмме TiO2–BaCO3 смесь оксида титана и карбоната бария, соответствующая На рис.1 приведен снимок, полученный на скани- наиболее близкой к стехиометрии (мольное отноше- рующем электронном микроскопе титаната бария, ние) BaCO3:TiO2 = 1:1, позволяет синтезировать ти- полученного закалкой (vохл. ~103 град/с) расплава с танат бария перовскитовой структуры BaTiO3. плотностью КСИ 300 Вт/см2. Микроструктура такого материал характеризуется наличием частиц произ- В данной работе в качестве сырья для синтеза вольной формы с размерами от 0,3 до 3 мкм. В то тината бария нами использованы оксид титана и время как медленное охлаждение расплава (vохл. карбонат бария. Смесь таких сырьевых материалов в ~102град/с) способствует кристаллизацию и укрупне- определенном соотношении содержаний измелчали нию зерен (1050 мкм). до тонины 063. Изготовлены образцы в виде таблеток На рис. 2 приведены рентгенограммы образцов (24мм, толщиной 12 мм) прессованием на титаната бария, полученных закалкой расплава в пресующей установке СТ 100. воду (vохл. ~103град/с) - А-типа, и медленным охлаждением расплава на воздухе (vохл. ~102град/с) Для получения расплавов такой смеси образцы B-типа. устанавливали на фокус БСП на специальных огнеупорных подложках, которые легли на поверхности водоохлаждаемой поверхности печи роторного типа. Плотность потока КСИ варьировали в пределах 100 -300 Вт/см2. а) б) Рисунок 1. Снимки СЭМ титаната бария полученного: а) закалкой расплава с плотностью КСИ 300 Вт/см2. б) медленным охлаждением расплава. Анализ показал, что в случае закаленного об- вещества. Отливок полученный охлаждением рас- разца (рис. 2 а) дифракционная картина обнаружи- плава на воздухе успевает кристаллизоваться. вает лишь фоновое рассеяние без выраженных мак- Структура представлена кубической решеткой симумов и соответствует аморфному состоянию BaTiO3 a = 3,99 Å. а) б) Рисунок 2. Рентгенограммы образцов титаната бария, полученных: а)- закалкой расплава в воду (vохл. ~103град/с) – А-типа, б)- медленным охлаждением расплава на воздухе (vохл. ~102град/с) – В-типа 52

№ 6 (75) июнь, 2020 г. Рентгенограмма В-типа образца титаната бария  =Δd/d0= -ctg0Δ описывалась дифракцией тетграгональной решетки титаната бария с параметрами решетки a= 3,99 Å, c= Анализ показывает, что воздействие КСИ вызы- 4,02 Å. Такие данные соответствовали о степени тет- вает деформацию элементарной ячейки титаната ба- рагональности  = с/a – 1 = 0,010. Тетрагональное ис- рия до 16% по сравнению с материалом, полученным кажение обусловлено с деформацией решетки на гра- твердофазным синтезом. Отливки, полученные после ницах зерен. охлаждения плавленого материала, мололи до то- нины 063. Из измельченного порошка методом прес- Деформация кристаллической решетки, вызван- сования изготовлены образцы (8мм, толщиной 2 ной микронапряжениями, возникающими в потоке мм) прессованием на пресующей установке СТ 100. КСИ может быть определена по рентгенограмме ма- Образцы обжигали в электрической печи с териала по степени смещения линий дифракционных силитовыми нагревателями при температуре 13500С. отражений по сравнению с табличными данными. Продолжительность обжига составляла 2 часа. Дифференцируя уравнение Вульфа-Брегга Охлаждение осушествили скоростью примерно 100град/мин. Полученные образцы обозначали через 2d0sin0=n С-типа. d0 и 0 – соответственно межплоскостное рассто- На рис.3 приведена рентгенограмма С-типа яние и угол отражения материалом без микронапря- образца титаната бария. Такая картина описывается жений, получим дифракцией тетграгональной решетки титаната бария с параметрами решетки a= 3,99 Å, c= 4,02 Å, Δdsin0 + d0cos0Δ=0. степени тетрагональности =с/a–1 = 0,010 обусловленое с деформацией решетки на границах Из этого вқражения получим зерен. Рисунок 3. Рентгенограмма С-типа образца Рисунок 4. Зависимость размера зерен BaTiO3 от титаната бария. плотности потока излучения На рис.4 приведены зависимости среднего раз- печи отключенной от питания, что соответствовало мера зерен материалов титаната бария BaTiO3 от скорости охлаждения примерно 100 град/мин. Полу- плотности потока концентрированного светового из- ченные образцы обозначали через D-типа. лучения. Рентгенограмма D-типа образца была подобна С ростом плотности потока КСИ наблюдается рентгенограмме С-типа образца, но с меньшим по уменьшение среднего размера зерен материалов ти- сравнению с С-типа образом тетрагональным иска- таната бария BaTiO3 от 250 до 150 мкм. жением =с/a-1=0,007.Это указывает на то, что Для оценки эффекта воздействия КСИ в качестве кристаллическая решетка материала, полученного контрольных использовали образцы, приготовлен- твердофазным синтезом при 13000С также деформи- ные методом твердофазного синтеза из стехиометри- рована, но в меньшей степени, чем в случае С-типа ческой смеси исходных компонентов, спеченные при образца и степень деформации зависит от размера зерен. температуре 1300С. Продолжительность термообра- ботки составляла 2 ч. Охлаждение производили в __________________________ Библиографическое описание: Пайзуллаханов М.С, Холматов А.А., Собиров М.М. Титанаты бария и стронция, синтезированные на солнечной печи // Universum: Технические науки : электрон. научн. журн. 2020. № 6(75). URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/9588

№ 6 (75) июнь, 2020 г. Повышение степени тетрагональности решетки в BaO:TiO2 = 4:1; 3:1; 2.5:1; 1:2; 1:3. С-типа образцах обусловлено как малым размером зерен, так и частичным восстановлением иона Технология приготовления образцов включала Ti4+(0,067) до Ti3+(0,042) при высоких плотностях следующие операции. потка излучения вызывающим большую деформацию решетки. 1. Приготовление смеси оксида титана с карбо- натом бария Данные рентгеноструктурного анализа свиде- тельствуют о том, что размер кристаллитов зависит 2. Измельчение (мокрое) смеси в барабанной от скорости охлаждения расплава. Охлаждение рас- мешалке плава на воздухе стимулирует кристаллизацию из аморфного состояния согласно структурному упоря- 3. Сушка при 4500С в сушильном шкафу. дочению, снимается деформация. Аморфная про- 4. Прессование на установке С-100 под давле- слойка между кристаллитами способствует эластич- нием 1 т. ной упаковке кристаллитов, сцепляет их за счет сил 5. Плавка на БСП при плотности потока 300 поверхностного натяжения. Расчеты показали, что Вт/см2. степени кристалличности А-, В-, С-типа образцов со- 6. Закалка расплавов методом слива в воду, что ставляли 5, 28, 75 % соответственно. В случае D-типа соответствовало скорости охлаждения 103 град/с. образцов степени кристалличности составляет 94%. На отливках полученных закалкой расплава про- водились измерения диэлектрической проницаемо- Далее нами исследованы различные составы в сти. системе TiO2 + BaCO3. А именно нами получены со- На рис.5 приведены значения диэлектрической ставы со следующей стехиометрии из расчета, что проницаемости в зависимости от состава в системе карбонат бария при температурах выше 8000С пере- TiO2 + BaCO3 ходит в оксид бария. Рисунок 5. Значения диэлектрической проницаемости в зависимости от состава в системе TiO2 + BaCO3 Из рис.5 видно, что значения диэлектрической BaO:TiO2 = 2,5:1. В то время как составы богатые ок- проницаемости образцов материала, соответствую- сидом бария или титана проявляют пониженные зна- щего состава в системе TiO2 + BaCO3сильно отлича- чения диэлектрической проницаемости. ются. Так высокие значения диэлектрической прони- цаемости наблюдаются для состава со стехиометрией На рис.6 приведена зависимость диэлектриче- ской проницаемости от скорости охлаждения рас- плава. 54

№ 6 (75) июнь, 2020 г. Рисунок 6. Зависимость диэлектрической проницаемости от скорости охлаждения расплава Из рис.6 видно, что с ростом скорости охлажде- закалки расплава сливом в воду, т.е. на скорость 103 ния расплава наблюдается увеличение диэлектриче- град/с. ской проницаемости. Самые высокие значения ди- электрической проницаемости приходится на случай Таблица 2. Значения кажущейся плотности (ρкаж), пористости (П) Зернистость, мкм ρкаж, г/см3 П, % ε <60 5.40 10 2100 <100 5.17 14 2600 <200 4.87 19 2800 В таблице №2 приведены значения кажущейся В отличие от ИК нагрева, когда плавление проис- плотности (ρкаж), пористости (П), относительной ходит изнутри материала при синтезе на солнечной плотности (ρотн), структурной рыхлости (ω) керами- печи наблюдается послойное плавление, обусловлен- ческих образцов титаната бария, полученных плавле- ное нагревом вследствие поглощения энергии на де- нием смеси оксида титана с карбонатом бария опти- фектах с уровнями внутри запрещенной зоны на гра- мального стехиометрического состава в зависимости ницах зерен в слое толщиной λ. Чем мельче исходное от зернистости компонентов исходной смеси. зерно, тем быстрее оно прогревается и плавится при низкой плотности. То есть мелкодисперсность уско- Отличие структурной рыхлости материалов, свя- ряет процесс восстановления, а также способствует зано с тем, что предварительная плавка оксидов на образованию более плотной микроструктуры с повы- солнечной печи способствует синтезу титаната бария шенными диэлектрическими свойствами [27]. с более плотной структурой. Можно предположить, что плавленые оксиды являются более активной фор- Таким образом, диэлектрическая проницаемость мой реагента, вследствие чего спекание плавленого титаната бария зависит от фазового состава конеч- материала происходит более интенсивно по сравне- ного продукта, технологических параметров плавле- нию с исходным материалом. ния, дисперсности исходного сырья, скорости охла- ждения расплава, полученного на БСП. Список литературы: 1. Гаврилова Л.Я. Методы синтеза и исследование перспективных материалов. Учебное пособие. Екатеринбург. «Уральский государственный университет им. А.М. Горького» 2008. – 402 с. 2. Громов О.Г., Кузьмин А.П., Куншина Г.Б., Локшин Э.П., Калинников В.Т. Получение порошкообразного титаната бария // Неорганические материалы, 2006. Т. 42, № 2. С. – 212-217 c. 3. Cheng J.P., Agrawal D.K., Komarneni S., Mathis M., Roy R. Microwave processing of WC-Co composities and ferroic titanates //Mat. Res. Innovat., 1997. №1. –P.44-52. 4. Vaidhyanathan B., Raizada P., Rao K. J. Microwave assisted fast solid state synthesis of niobates and titanates //J. Mater. Science Letters, 1997. № 16. – P.2022-2025. 5. Vaidhyanathan B., Anirudh P. Singh, Agrawal D. K. Microwave Effects in Lead Zirconium Titanate Synthesis: En- hanced Kinetics and Changed Mechanisms //J. Am. Ceram. Soc., 2001, V. 84, № 6. – P.1197-1202. 55

№ 6 (75) июнь, 2020 г. 6. Патент РФ 2571478. Барышников В.Г., Ефименко Л.П., Афанасьев В.П. Состав композиции для получения сегнетоэлектрического материала титаната бария-стронция, где предложен состав для получения сегнето- электрического материала титаната бария-стронция. 7. Ким, Тхэк Вон Синтез золь-гель методом и свойства титаната бария-стронция-кальция для неохлаждаемых ИК-приемников: Автореф. дисс. канд. техн. наук : 05.27.06. Минск, 2010. – 15 с. 8. Погибко В.М., Приседский В.В., Сидак И.Л. Исследование механизмов термического распада оксалатного прекурсора титаната бария // Вопросы химии и химической технологии. – 2010. – №1. – С.110–115. 9. Барышников, В.Г. Диссертация на соискание степени кандидата химических наук. 2009. Санкт-Петербург. – 150 с. 10. Иванов, К.В. Жидкофазный синтез ацетато-, оксалато-и гидроксотитанилов некоторых nS2 металлов, фи- зико-химические характеристики их термических превращений и электрореологические свойства. Диссертация канд. xим. наук. – Иваново, 2011. – 150 с. 11. Шут В.Н., Костомаров С.В. . Зависимость свойств порошков титаната бария от режима термообработки ти- танилоксалата бария. Неорганические материалы. – 2012. – Т.48, - № 6. – C.706-712. 12. Чуппина С.В., Жабрев В.А. Изменение энергетических характеристик поверхности органосиликатных по- крытий в процессе формирования // Физ. и хим. стекла. – 2007. – Т.33, - №6. – C.872-883. 13. Иванов К.В., Агафонов А.В., Захаров А.Г. Золь-гель синтез наноразмерных ацетатотитанилов бария, бария- стронция и бария-кальция термическая эволюция в титанаты // Изв. Вуз. «Хим. и хим. технол.” – 2010. – Т.3, - №12. – C.74-78. 14. Агафонов А.В., Иванов К.В., Давыдова О.И., Краев А.С., Трусова Т.А., Захаров А.Г. Жидкофазный синтез солей ацетато-и оксалатотитанила бария как интермедиатов для получения наноразмерного титаната бария // Журн. неорг. химии. – 2011. – Т.56, №7. – C.1087 -1091. 15. Payzullakhanov Mukhammad-Sultan Saidvalikhanovich, Xolmatov Abdurashid Abdurakhim ugli, Sobirov Muslim Muhsinjon ugli. Magnetic materials synthesized in the sun furnace. International Journal of Advanced Research in Science, Engineering and Technology. – 2020. Vol.7, Issue 4, - P.1499-13505. 16. Жабрев В.А., Ефименко Л.П., Барышников В.Г., Полякова И.Г.,Гуменников А.В. Синтез порошков BaTiO3 разной дисперсности путем обменных реакций в расплавах. /Физ. и хим. стекла. – 2008. Т.34, №1. – С.116- 123. 17. Патент РФ 2374207, МПК C04В35/475. 27.11.2008. Состав композиции для получения сегнетоэлектрического материала / В.А. Жабрев, Л.П. Ефименко, В.Г. Барышников, В.П. Афанасьев. Опубл. 18. Михайлов М.М., Соколовский А.Н. Синтез и свойства соединений BaSrTi03. Доклады ТУСУРа, № 2(16). – Декабрь, 2007. С. – 198-203 c. 19. Rout S.K., Panigrahi S. Mechanism of phase formation of BaTiO3 – SrTiO3 solid solution through solid oxide reac- tion. Indian journal of pour and applied physics. – 2006. Vol.44. – P .608-611. 20. Митосериу Л. и Тура В.. Размер зерновых зависимых термических гистерезисов в керамике тиатантов бария. Analele stiintifice ale universitatii \"al.i.cuza\" din iasi Tom. XLI-XLIL s.I.b.fasc.2 Fizica Solidelor - Fizica Teoretica. 1998-1999. P.113-124 21. Джабаров С.Г.. Кристаллическая структура титаната бария при воздействии давления и температуры. Успехи физ. мет. / Usp. Fiz. Met. 2015, T.16. – C.329–352. 22. Payzullahanov M.S.. Particularities of the syntheses BaTiO3 in the field of concentrated light energy. Horizon Re- search Publishing, USA Manuscript ID:16200286. 2013. №27. 23. Пайзуллаханов М.С., Нурматов Ш.Р., Шерматов Ж.З.. Титанаты бария и стронция, синтезированные в поле концентрированной световой энергии. Стекло и керамика. – 2013, №6. – C.123-125. 24. Пайзуллаханов М.С., Файзиев Ш.А., Нурматов Ш.Р., Шерматов Ж.З.. Особенности синтеза титаната бария в поле концентрированной световой энергии. Гелиотехника. – 2013. №4. 25. Пайзуллаханов М.С., Шерматов Ж.З.. Пьезокерамический материла, синтезированный в поле концентриро- ванной световой энергии. Конференция Ферганского политехнического института. – Фергана. 17-18 мая, 2013г. 26. Пайзуллаханов М.С., Нурматов Ш.Р., Шерматов Ж.З., Аманов М., Кучкаров А.A. Синтез титанатов бария и стронция в поле концентрированной световой энергии. Международная конференция, посвященная 70 летию ФТИ «Фундаментальные и прикладные проблемы физики». – Ташкент, 21-22 окт. 2013 г. 27. С.В.Ровин. Влияние дисперсности материалов на скорости процессов твердофазного восстановления. Литье и металлургия. – 2014. Т.4, №77, - С.7-9. 56

№ 6 (75) июнь, 2020 г. ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ПОДЗЕМНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ УРАНА ИЗ СЛАБОПРОНИЦАЕМЫХ РУД НА ПРИМЕРЕ УРАНОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ УЗБЕКИСТАНА Аликулов Шухрат Шарофович доцент, д-р техн. наук, Навоийский государственный горный институт, Республика Узбекистан, г. Навои Халимов Илхом Убайдуллоевич доцент, канд. техн. наук, Навоийский государственный горный институт, Республика Узбекистан, г. Навои Хамидов Сухроб Ботирович ассистент, Навоийский государственный горный институт, Республика Узбекистан, г. Навои Алимов Мехрикул Умаркулович ассистент, Навоийский государственный горный институт, Республика Узбекистан, г. Навои E-mail: [email protected] INTENSIFICATION OF PARAMETERS OF UNDERGROUND LEACHING OF URANIUM FROM LOW-PERMEABLE ORES BY THE EXAMPLE OF URANIUM DEPOSITS OF UZBEKISTAN Shukhrat Alikulov Associate Professor, Doctor of Technical Sciences, Navoi State Mining Institute, Republic of Uzbekistan, Navoi Ilkhom Halimov Associate Professor, Candidate of Technical Sciences, Navoi State Mining Institute, Republic of Uzbekistan, Navoi Sukhrob Khamidov Assistant, Navoi State Mining Institute, Republic of Uzbekistan, Navoi Mehrikul Alimov Assistant, Navoi State Mining Institute, Republic of Uzbekistan, Navoi АННОТАЦИЯ В статье приведены результаты исследовании по интенсификации параметров подземного выщелачивания урана из месторождений со сложными горно-геологическими условиями. Результаты исследований получены из проведенных опытно-промышленных работ в урановых месторождениях Навоийского горно-металлургического комбината (НГМК). В целях увеличения коэффициента фильтрации продуктивного пласта были применены по- верхностно-активных веществ (ПАВ). Впервые был использован сульфанол в качестве ПАВа для повышения степени извлечения полезного компонента из слабопроницаемых руд методом подземного выщелачивания. ABSTRACT The article presents the results of a study on the intensification of the parameters of underground leaching of uranium from deposits with complex mining and geological conditions. The research results were obtained from the pilot works in the uranium deposits of the Navoi Mining and Metallurgical Combine (NMMC). In order to increase the filtration coefficient of the reservoir, surface-active substances (surfactants) were used. For the first time, sulfanol was used as a surfactant to increase the degree of extraction of a useful component from poorly permeable ores by underground leach- ing. __________________________ Библиографическое описание: Интенсификация параметров подземного выщелачивания урана из слабопрони- цаемых руд на примере урановых месторождений Узбекистана // Universum: Технические науки : электрон. научн. журн. Аликулов Ш.Ш. [и др.]. 2020. № 6(75). URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/9704

№ 6 (75) июнь, 2020 г. Ключевые слова: Слабопроницаемый продуктивный горизонт, ПАВ, сульфанол, гидродинамический ре- жим, интенсификация процесса подземного выщелачивания, слабообводнённый рудный пласт. Keywords: poorly permeable productive horizon, surfactant, sulfanol, hydrodynamic regime, intensification of the underground leaching process, weakly watered ore bed. ________________________________________________________________________________________________ На сегодняшний день во всем мире год за годом коэффициент пористости-0,20, поровой объем- усложняется процесс отработки глубоких залежей 3240м3, CO2  0,1% . урановых руд методом подземного выщелачивания (ПВ), а также возникают проблемы добычи урана из Средние параметры ячейки: глубина скважины – слабопроницаемых руд. Одним из решений данной 176,0м, интервал фильтра – 170,0-174,0м, статиче- проблемы является разработка новой технологии, ский уровень – 125м, площадь – 1800 м2, объем гор- управление гидродинамическим режимом подачи норудной массы – 16200м3, эффективная мощность – раствора в песчаники и увеличение проницаемости 9,0м, коэффициент пористости - 0,20, поровой объем пласта путем применения поверхностно-активных - 3240м3, CO2  0,1% , CO2  0,1% веществ (ПАВ). При отработке запасов слабопрони- цаемых и слабообводненных руд повышается кон- Расчет порового объема одной ячейки: центрация металла в продуктивных растворах, сни- жается удельный расход серной кислоты, V  S  m  0, 20  1800 9, 0  0, 20  3240m3 сокращается время отработки блоков и увеличива- ется минерально-сырьевая база. Суточный расход ПАВ составит: при ожидаемой суммарной приемистости восьми закачных скважин Одним из направлений интенсификации про- 8,0м3/час цесса подземного выщелачивания урана является ис- пользование различных окислителей и добавление 8,0m3 / час  24час 1,5кг / m3  288кг / сут ПАВ, выбор и практическое применение которых при способе ПВ урана имеет необходимость. Расчетное время подачи ПАВ на две ячейки со- ставит: В настоящей работе проводились опытно-про- мышленные работы на месторождениях РУ-5 23240m3 / (8,0m3 / час 24час)  34сут Навоийского горно-металлургического комбината (НГМК) по разработке технологии отработки урано- Следовательно, расчетное количество Сульфа- вых месторождений со слабой проницаемостью ру- нола составит: доносного горизонта. 288кг / сут  34сут  9792кг На месторождении Лявлякен и Кетмончи НГМК проводились опытные работы по повышению произ- Исходные данные по опытной ячейке на место- водительности низкодебитных откачных скважин, на рождении Лявлякен следующие. действующих ячейках слабопроницаемых урановых руд с низким коэффициентом фильтрации–менее 0,5 Место испытаний: участок ПВ, урановые залежи. м3/сут. Для получения более достоверного результата влия- ния ПАВ выбраны уже пробуренные ячейки. На опытной площади установлена буферная ём- кость для растворения реагента ПАВ (сульфанол) с Ячейки № 2-3-2-2, 2-3-2-4 расстояние между за- пластовой водой. Сначала в соотношении 1:1 из рас- качными скважинами 30х30 метров, в центре прямо- чета концентрации, а затем дозируется в рабочий рас- угольника расположена откачная скважина, «гекса- твор с концентрацией 1,5 г/л. В емкость – смеситель гональная» (состоящая из девяти закачных и двух подаются сернокислые растворы (с концентрацией откачных скважин). по H2SO4 –10 г/л) и расчетный объем раствора Суль- Средние параметры ячейки: глубина скважины - 104,1м, интервал фильтра – 99,3-103,3м, статический фанола (с концентрацией 1,5 г/л). Полученный выще- уровень – 2,0м, площадь – 2520м2, объем горноруд- лачивающий раствор нагнетается в закачные сква- ной массы – 20160м3, эффективная мощность – 8,0м, жины опытной ячейки. коэффициент пористости-0,20, поровый объем - 4032м3, CO2  0,1% Исходные данные по опытной ячейке на место- рождении Кетмончи следующие. Средние параметры ячейки: глубина скважины – 101,1м, интервал фильтра - 96,9-100,7м, статический Место испытаний: участок ПВ, урановые залежи уровень – 2,0м, площадь – 2520м2, объем горноруд- для получения более достоверного результата влия- ной массы – 20160м3, эффективная мощность – 8,0м, ния ПАВ выбраны уже пробуренные ячейки коэффициент пористости - 0,20, поровый объем - 4032м3, CO2  0,1% Ячейки расстояние между закачными скважинами 30х30 метров, в центре прямоугольника расположена Окисление рудного горизонта предусматрива- откачная скважина, схема «прямолинейная» (состоя- ется по сернокислотной схеме. Реагент для проведе- щая из восьми закачных и двух откачных скважин). Средние параметры ячейки: глубина скважины – 174м, интервал фильтра – 162,0-170,0м, статический уровень – 125м, площадь – 1800м2, объем горноруд- ной массы – 16200м3, эффективная мощность – 9,0м, 58

№ 6 (75) июнь, 2020 г. ния работ - ПАВ (сульфанол) подавался вместе с сер- скважины. Изменения дебита откачных скважин при- ной кислотой концентрацией 8-10г/л в закачные ведены в табл.1. Таблица 1. Результаты изменения дебита откачных скважин на месторождении Лявлякен Время, рН Дебит без добавки Eh, мв Дебит с добавкой ПАВ Eh,мв рН сутки ПАВ  H2SO4 (10г / л) (1,5г / л)  H2SO4 (10г / л) 1,5 350 550 1,69 10 1,5 1 м3/час 310 1,1 м3/час 650 1,69 15 1,5 0,8м3/час 350 1,2 м3/час 680 1,69 20 1,5 1 м3/час 365 1,4 м3/час 660 1,69 25 1,5 0,8 м3/час 300 1,4 м3/час 750 1,69 1,5 365 800 1,69 30 1,5 1 м3/час 365 1,5 м3/час 800 1,69 35 1 м3/час 1,6 м3/час 40 1 м3/час 1,6 м3/час После подачи на одной из ячеек в закачные сква- Лявлякан без добавки сульфанола и ранее подвергну- жины растворы с добавкой ПАВ (1,5г/л) с серной тых предварительному окислению представлены на кислотой концентрации 10 г/л были получены поло- рис.1. и 2. Показатель извлечения по одному из них жительные результаты, а именно концентрация ПАВ превысил с добавкой ПАВ 70%, по второму без до- возросла до 2 г/л, концентрация урана – до 35 мг/л. бавки ПАВ составил 45%. В процессе проведения Слабокислые растворы поданы на всю площадь экспериментов было исследовано влияния ПАВ на участка. В результате наблюдался плавный продол- скорость фильтрации и дебит откачных скважин. Вы- жающийся рост концентрации урана до 61 мг/л. При щелачивание урана на участках зон происходило, в соблюдении указанных выше концентраций поверх- основном, в диффузионном режиме, скорость выще- ностно-активного вещества в рабочих растворах, лачивания которого несравнима (на несколько по- процесса кольматации не выявилось. рядков ниже) со скоростью фильтрации. Результаты исследований по контролю интен- Были продолжены работы по изменению дебита от- сивности отработки двух блоков, месторождения качных скважин на месторождении Кетмончи. Резуль- таты исследований представлены на рис.3, 4 и в табл. 2. 1 0 ,8 Рисунок 1. График зависимости изменения дебита без добавки сульфанола в откачные скважины на месторождении Лявлякан от продолжительности процесса выщелачивания 59

№ 6 (75) июнь, 2020 г. Рисунок 2. График зависимости изменения дебита с добавкой ПАВ (1,5г/л) +Н2SO4 в откачных скважинах на месторождении Лявлякан от продолжительности процесса Таблица 2. Результаты изменения дебита откачных скважин на месторождении Кетмончи Время, рН Дебит без добавки ПАВ Eh, мв Дебитс добавкой ПАВ Eh,мв рН сутки +Н2SO410 г/л (1,5г/л) +Н2SO4 10 г/л 10 1,5 1 м3/час 350 1,1 м3/час 550 1,69 15 20 1,89 1 м3/час 310 1,8 м3/час 650 1,80 25 1,69 1 м3/час 350 1,8 м3/час 680 1,69 30 1,5 1 м3/час 365 1,8 м3/час 660 1,70 35 1,4 1 м3/час 300 1,8 м3/час 750 1,80 40 1,5 1 м3/час 365 1,7 м3/час 800 1,85 1,5 1 м3/час 365 1,8 м3/час 800 1,75 60

№ 6 (75) июнь, 2020 г. Дебит без добавки ПАВ, м3/час 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 5 10 15 20 25 30 40 45 Время, сутки Рисунок 3. График зависимости изменения дебита без добавки ПАВ в откачных скважинах на месторождении Кетмончи Рисунок 4. График зависимости изменения дебита с добавкой ПАВ (1,5 г/л) +Н2SO4 откачных скважинах на месторождении Кетмончи Преимущества применения поверхностно-актив- в процессе эксперимента на величине рН контроли- ных веществ заключается в следующим: ровали дебиты откачных скважин. Во время замеров из скважин отбирались пробы на содержание металла Повышение скорости выщелачивающих раство- (табл.3). ров, уменьшение расхода серной кислоты в 1,6-1,7 раза, увеличение извлечения урана на 10-12 %, повы- шение содержания металла в продуктивном растворе 61

№ 6 (75) июнь, 2020 г. Таблица 3. Результаты опробования содержание металла участка ПВ Кетмончи и Лявлякан № п/п Кетмончи Лявлякан 1 рН Ме, мг/л ПАВ, г/л рН Ме, мг/л ПАВ, г/л 2 3 1,69 25,0 1,5 1,69 35,0 1,5 4 5 1,69 41,0 1,5 1,60 31,0 1,5 6 1,69 21,0 1,5 1,60 31,0 1,5 1,69 58,0 1,5 1,60 68,0 1,5 1,69 32,0 1,5 1,60 42,0 1,5 1,69 32,0 1,5 1,60 42,0 1,5 На основе проведенных исследований в данной ента проницаемости глинистых горных пород не яв- статье получены следующие результаты: ляется постоянной величиной, и он может изме- няться в зависимости от гидрогеохимических и тер- 1. В результате теоретических исследований пе- модинамических условий. ретекания растворов по рудному пласту при ПВ урана из слабопроницаемых руд установлено, что из- 2. Проведенные исследования показали, что при- менение физико-химических характеристик оказы- менение при ПВ урана сульфанола значительно ин- вает влияние на скорость фильтрации выщелачиваю- тенсифицирует скорость и глубину проникновения щих растворов и продолжительность продвижения выщелачивающих растворов в глинистых плохопро- зоны выщелачивания к откачным скважинам. Режим ницаемых рудах и увеличивает коэффициент филь- фильтрации глинистых горных пород зависит от ве- трации. Исследованиями выявлены закономерности личины градиента напора, при этом в области боль- изменения коэффициента фильтрации из глинистых ших градиентов напора (свыше 100-150 м) отмеча- горных пород при использовании сульфанола, кото- ется линейный закон фильтрации. Независимость рый обеспечивает полноту формирования продук- коэффициента проницаемости от величины гради- тивных растворов. Список литературы: 1. Аликулов Ш.Ш., Нажимов Ф.Ф. Анализ базовой модели подземного выщелачивания урана к природным условиям месторождения // Горный информационно-аналитический бюллетень. – Москва, 2015. – №1. – С. 98-104. 2. Аликулов Ш. Ш. Интенсификация технологических процессов подземного выщелачивания урана из слабо- проницаемых руд // Известия вузов. Горный журнал. – Екатеринбург, 2017. – №1. – С. 78-81. 3. Аликулов Ш. Ш. Исследование кинетики продуктивных растворов при подземном выщелачивании урана // Материалы ХХV Международного научного симпозиума «Неделя горняка-2017». Отдельный выпуск. – Москва, 23-27 января 2017 г. – С. 140-143. 4. Аликулов Ш. Ш., Курбанов М. А., Шарафутдинов У. З., Халимов И. У. Исследование гидродинамических параметров при подземном выщелачивании путем физического моделирования // Горный вестник Узбеки- стана. – Навои, 2019. – №1. – С. 77-82. 5. Kaixuan Tan, Chunguang Li, Jiang Liu, Huiqiong Qu. A novel method using a complex surfactant for in-situ leaching of low 6. permeable sandstone uranium deposits. School of Nuclear Resources Engineering, University of South China, Hengyang 421001, China 2014 62

№ 6 (75) июнь, 2020 г. ПРИБОРОСТРОЕНИЕ, МЕТРОЛОГИЯ И ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ БОЛЬШИХ ТОКОВ Касимахунова Анорхан Мамасодиковна д-р техн. наук, проф. кафедры электроэнергетики, Ферганский политехнический институт, Республика Узбекистан, г. Фергана E-mail: [email protected] Найманбаев Рахмонали канд. техн. наук, доц. кафедры физики, Ферганский политехнический институт, Республика Узбекистан, г. Фергана E-mail: [email protected] Тохиров Мухаммадрафик Кодирович ст. преподаватель Ферганский политехнический институт, Республика Узбекистан, г. Фергана E-mail: [email protected] OPTOELECTRONIC METER OF HIGH CURRENTS Anarkhan Kasimakhunova Doctor of technical sciences, professor at the Department of “Electric Power Engineering”, Fergana Polytechnic Institute, Republic of Uzbekistan, Ferghana Raxmonali Naymanbaev Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Department “Physics”, Fergana Polytechnic Institute, Republic of Uzbekistan, Ferghana Mukxammadrafik Tokhirov senior lecturer, Ferghana Polytechnic Institute, Republic of Uzbekistan, Ferghana АННОТАЦИЯ В статье рассматриваются новые варианты фотоприемников автономного типа. Излагаются электрооптиче- ские и магнитооптические свойства фотоприемников генераторного типа, работающих со световым питанием. Рассматриваются принципы действия оптоэлектронного микроминиатюрного измерителя больших токов. Об- суждаются особенности и основные преимущества миниатюрного измерителя тока. ABSTRACT The article discusses new options for photo receiver’s autonomous type. The electro-optical and magneto-optical properties of photogenerators of the generator type working with light power are described. The principles of operation of the optoelectronic microminiature measuring instrument of high currents are considered. The features and main ad- vantages of a miniature current meter are discussed. Ключевые слова: трансформатор, амперметр, фотоприемник, генераторный тип, анализатор, эффект двой- ного лучепреломления, оптикоанизатропные материалы. Keywords: transformer, ammeter, photodetector, generator type, analyzer, birefringence effect, optical anisotropic materials. ________________________________________________________________________________________________ Введение. Для измерения токов в силовых цепях трансформации [5]. Это условие выполняется тем точ- силой порядка 20–1000 А используются трансформа- нее, чем меньше требуемая намагничивающая МДС торы токов (ТТ). ТТ со стороны первичной обмотки трансформатора, т. е. чем меньше магнитная индукция включается в линию, как амперметр, последовательно с в магнитопроводе. Первичный ток ТТ, равный току контролируемым объектом, а его вторичная обмотка за- нагрузки, не зависит от сопротивления вторичной цепи. мыкается непосредственно на амперметр. Следова- Поэтому при увеличении сопротивления цепи вторич- тельно, ТТ практически работает в режиме короткого ной обмотки увеличиваются напряжение обмотки и замыкания, и с большой степенью точности отношение магнитный поток магнитопровода, ТТ отдаляется от ре- вторичного тока к первичному равно коэффициенту жима короткого замыкания, и точность его работы __________________________ Библиографическое описание: Касимахунова А.М., Найманбаев Р., Тохиров М.К. Оптоэлектронный измеритель больших токов // Universum: Технические науки : электрон. научн. журн. 2020. № 6(75). URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/9580

№ 6 (75) июнь, 2020 г. уменьшается. Следовательно, общее сопротивление из- оптоэлектронного функционального элемента необхо- мерительных приборов, включаемых последовательно дим оптически активный материал, обладающий та- во вторичную цепь ТТ, не должно превышать опреде- кими свойствами, как высокоомичность, оптическая ленных допустимых значений. Разрыв вторичной цепи анизотропность и высокая степень неоднородностии ТТ (холостой ход) недопустим и является для него ава- [7]. С этой целью нами разработана специальная техно- рийным режимом. При отсутствии вторичного тока во логия изготовления фотоприемника генераторного много раз возрастают магнитный поток и тепловые по- типа [2]. Как известно, ядром фотоприемника генера- тери в стали магнитопровода [5]. Кроме того, возрас- торного типа является АФН-элемент, который получа- тают вторичные ЭДС и напряжение, что может приве- ется анизотропным вакуумным испарением, есте- сти к пробою изоляции, создавая опасность для ственно было ожидать проявления этой анизотропии и обслуживающего персонала. неоднородности при освещении структуры поляризо- ванным светом [6]. Проблема микроминиатюризации и устранение выше указанных недостатков ТТ в электромагнитном Основные положения. Представлялось важным варианте невозможны. выяснение влияния поляризованного света на магнито- оптические свойства фотоприемника генераторного Задача создания оптоэлектронного ТТ в микроэлек- типа. Эксперименты в поляризованном свете показали, тронном исполнении, аналогичного по своим свой- что свойства АФН-структуры сильно зависят от ориен- ствам ТТ с электромагнитной связью, с электрической тации плоскости поляризации света. При этом показа- развязкой входа и выхода, не имеет решения в твердо- тель преломления также сильно зависит от положения тельной электронике. Необходимость реализации этих плоскости поляризации относительно направления функций привела к идее разработки оптоэлектронного кристаллографической оси [4]. С изменением положе- ТТ с прямой оптической связью, положившей начало ния плоскости поляризации сильно изменяется коэффи- развитию микроэлектронной электротехники. циент поглощения, поэтому в АФН-структурах наблю- дается эффект двойного лучепреломления [3]. Кроме С целью расширения функциональных возможно- того, если АФН-элемент (фотоприемник генераторного стей и для микроминиатюризации ТТ (сокращение его типа) поместить в магнитном поле, то под действием габаритов и веса) нами разработан оптоэлектронный ва- магнитного поля происходит поворачивание плоскости риант ТТ, работающий в автономном режиме через оп- поляризации. При этом угол поворота пропорционален тическую связь, играющую здесь роль индуктивной индукции магнитного поля: связи в обычном ТТ. В обычных оптоэлектронных ТТ используется эффект Фарадея, заключающийся во вра-   1 к щении плоскости поляризации линейно поляризован- 2 ного света в оптически активном веществе под дей- ствием внешнего магнитного поля. Измеряя угол где к – коэффициент поглощения; поворота плоскости поляризации света, можно опреде- лить индукцию магнитного поля или силу тока, если  – подвижность. преобразователь поместить в магнитное поле измеряе- мого тока [1]. На рис. 1 показан оптоэлектронный измерительный трансформатор тока с рабочим телом в виде тонкой Основным элементом оптоэлектронного измери- пленки фотоприемника генераторного типа, применяе- тельного трансформатора тока (ОИТТ) является фото- мый в области естественного видимого света. приемник генераторного типа. Для изготовления такого Рисунок 1. Оптоэлектронный измерительный трансформатор тока: СС – солнечной свет; λ – линза; П – поляризатор; N, S – полюса магнитного поля; ФПГТ – фотоприемник генераторного типа; А – анализатор; ИП – выходной измерительный прибор Для сопоставительного анализа на рис. 2. изобра- 15 000–20 000 А). Вторичная обмотка ТТ с электромаг- жен ТТ с электромагнитной связью. нитной связью замыкается на амперметр и токовые цепи приборов (ваттметров, счетчиков, реле и т. д.), рас- Промышленность выпускает ТТ на различные зна- считанные на величину тока вторичной обмотки ТТ с чения токов первичных обмоток, начиная с десятков ампер, заканчивая несколькими десятками тысяч (до 64

№ 6 (75) июнь, 2020 г. электромагнитной связью, обычно равного 5 А, вклю- Рисунок 2. Электромагнитный вариант ТТ: чаемые последовательно. Нормальным считают такое ИЭ – источник электрической энергии; Zh – состояние ТТ, когда его вторичная обмотка замкнута на токовые цепи измерительных приборов. При разомкну- нагрузка; А – амперметр той вторичной обмотке ТТ магнитный поток индукти- рует во вторичной обмотке ТТ большую ЭДС, которая Выводы и заключение. Если источником магнит- может достигнуть значительной величины. Появление ного поля является ток (I), тогда по известной величине высокого напряжения на зажимах вторичной обмотки магнитной индукции (В = пI) можно произвести граду- ТТ представляет опасность как для персонала, произво- ировку шкалы измерителя трансформатора тока. Опто- дящего измерения, так и для изоляции ТТ и приборов. электронный измеритель тока малогабаритный, пред- Кроме того, измерения, производимые с помощью ТТ, назначен для широкого диапазона измерений, имеет всегда имеют погрешности. В предлагаемом оптоэлек- высокую чувствительность, его надежность работы со- тронном измерителе тока вышеизложенные недостатки ответствует требованиям к микроэлектронным схемам. и погрешности не наблюдаются. Кроме того, в разрабо- При этом неконтактные измерения позволяют вести не- танном оптоэлектронном измерителе тока обеспечены прерывный контроль и автономную работу, не нарушая высокая точность, надежность, чувствительность, а режим работы потребителей. С учетом того что в систе- также микроминиатюрность. С помощью оптоэлек- мах связи используют оптические волокна, возможны тронного измерителя тока осуществляется бесконтакт- измерения микроскопических образцов. Усовершен- ное, дистанционное управление автономного типа ин- ствование светопроводов применением оптических во- новационного характера со средством локон, не искажающих поляризацию, способствует по- информационной технологии. вышению надежности и улучшению управляемости систем с оптоэлектронным измерителем тока. Обсуждение результатов. Оптоэлектронный из- мерительный трансформатор в дневное время работает автономно под действием естественного освещения, а в вечернем режиме автоматически переходит к искус- ственному освещению, от светодиода небольшой мощ- ности. Угол поворота плоскости поляризации опреде- ляется непосредственно по показаниям выходного измерительного прибора. Эти данные позволяют оце- нить магнитное поле объекта. В заключение необхо- димо отметить, что проведение этих работ является за- логом сохранения высоких темпов развития микроэлектроники и применения их результатов на практике создания оптоэлектронной аппаратуры с вы- сокой точностью и надежностью. Значение исследова- ний ФПГТ, связанных с развитием микроэлектроники, трудно переоценить, поскольку их результаты должны так или иначе повлиять на многие области человече- ской деятельности, создать новые предпосылки всесто- роннего прогресса науки и техники. Список литературы: 1. Боржов Ю.М., Липатов Д.Н. Общая электротехника. – Высшая школа, 1974. – C. 331–336. 2. Ирматов С., Найманбоев Р. Яримутказгичли фотоприемниклар. – Фергана, 2011. – С. 38–84. 3. Найманбоев Р., Тохиров М., Собиров М. Оптоэлектронные регуляторы усиления на АФН-пленки // Между- народный научный электронный журнал «Логос». – 2019. – № 4. – C. 1–5. 4. О природе АФН-эффекта в полупроводниковых пленках теллурида меди и индия / Р. Найманбоев, М. Тохиров, С. Собиров, Р.А. Нурдинова // Uzbek Journal of Physics. – 2012. – Vol. 14. – № 5–6. – P. 311–315. 5. Орешкин П.Т. Физика полупроводников и диэлектриков. – М. : Высшая школа, 1977. – 278 c. 6. Тохиров М., Касимахунова А.М. Световой дозиметр с цветовым сопротивлением // Проблемы современной науки и образования. – 2019. – № 11. – C. 7–9. 7. Kasimakhunova А.M., Naymanbaev R., Tokhirov M.K. New prospects of using elements with anomalous photo- voltage in optelectronics // International Journal Of Advanced Research In Science, Engineering And Technology. – 2019. – Vol. 6. – № 4. – P. 8981–8983. 65

№ 6 (75) июнь, 2020 г. ФОРМИРОВАНИЕ ПРИМЕСНЫХ КЛАСТЕРОВ В РЕШЕТКЕ КРЕМНИЯ С УЧАСТИЕМ ПРИМЕСНЫХ АТОМОВ СЕЛЕНА Дилмурод Бобонов ст. преп., Джиззакский политехнический институт Узбекистан, г. Джизак E-mail: [email protected] FORMATION OF IMPURITY CLUSTERS IN THE SILICON LATTICE WITH THE PARTICIPATION OF IMPURITY SELENIUM ATOMS Dilmurod Bobanov Senior lecturer, Jizzakh polytechnic institute, Uzbekistan, Jizzakh АННОТАЦИЯ Исследована возможность формирования структур AIIBVI, а также соединений между халькогенидами и эле- ментами переходной группы металлов в кристаллической решетке элементов IV группы, в частности в Si. Пока- зано, что при формировании достаточной концентрации таких элементарных ячеек происходит изменение зон- ной структуры самого кремния, т.е. получается нано- и микроразмерный кремний с прямозонной структурой. На основе таких материалов можно создать принципиально новый класс фотоэлементов с расширенной областью спектральной чувствительности, а также и светоизлучающие приборы, светодиоды и лазеры на основе дешевого кремния. ABSTRACT The paper reports the possibility of developing binary compounds AIIBVI in the bulk of silicon by using impurity atoms of elements of the Periodic Table. It was revealed that by controlling the doping process conditions, one could eventually build clusters of impurity atoms in the bulk of VI elements, particularly silicon, i.e. quantum dots consisting of impurity atoms of binary AIIBVI. It was shown that each such micro- and nanoscale cluster of atoms of AIIBVI structure represent a single photocell that could help develop integral photocells, lasers and diodes on their basis. Ключевые слова: ионный вклад, кремний, бинарный кластер, технологический процесс. Keywords: ion contribution, silicon, binary cluster, technological process. ________________________________________________________________________________________________ Возможность широкого и успешного примене- Возможность формирования таких устойчивых ния структур типа AIIIBV и AIIBVI в электронике для соединений в объеме кремния могло бы открыть но- светоизлучающих диодов [1], а также люминесцент- вые перспективы в материаловедении, кристаллофи- ных материалов, в частности обусловлено образова- зике и оптоэлектронике. Нами на кафедре «Электро- нием твердых химических соединений между эле- ника и микроэлектроника» в последнее время ментами II и IV, а также II и VI групп периодической активно проводились исследования в этом направле- таблицы Менделеева. Такие соединения в основном нии. получаются из сплавов и в редких случаях из парога- В соединениях AIIBVI ионная связь обычно обу- зовой фазы. Среди элементов II и VI групп известны словливается кулоновским взаимодействием между в основном соединения между Cd, Zn, Hg и S, Se, Te, избыточными положительными и отрицательными которые образуют устойчивые комплексы между со- зарядами на ионах, образованных в результате пере- бой в различных комбинациях. Установлены термо- хода электронов от металлического к неметалличе- скому элементу. Переход …s2 электронов от атомов динамические и технологические условия формиро- вания соединений AII BVI . металла на …p-орбиту атомов халькогена приводит к Рядом авторов [2] ранее были исследованы воз- образованию ионов с устойчивой заполненной обо- можности формирования подобных соединений, а лочкой AII+2 BVI-2. Характер связи соединений AII BVI также соединений между халькогенидами и элемен- можно частично объяснить из межатомных расстоя- тами переходной группы металлов в объеме элемен- ний. В случае если расстояния между атомами AII BVI, тов IV группы, в частности кремния, поскольку крем- вычисленные на основе обычных ионных радиусов ний является наиболее широко используемым оказываются значительно больше, чем наблюдаемые, полупроводниковым материалов в электронной тех- нике. __________________________ Библиографическое описание: Бобанов Д. Формирование примесных кластеров в решетке кремния с участием примесных атомов селена // Universum: Технические науки : электрон. научн. журн. 2020. № 6(75). URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/9678

№ 6 (75) июнь, 2020 г. то можно предположить, что это обусловлено эффек- ных групп (Mn, Ni). Результаты исследований пока- том ковалентности, поскольку ковалентные радиусы зали, что при определённых термодинамических уменьшаются с увеличением атомного номера. условиях последовательного и одновременного леги- рования кремния элементами Mn и S, Se, в решетке Одной из причин, позволяющей считать соедине- кремния фактически создается новая элементарная ния AIIBVI ковалентными, состоит в том, что в боль- ячейка. Эта элементарная ячейка состоит из двух ато- шинстве кристаллов наблюдается тетраэдрическое мов Si, которые находятся в узлах решетки, а также расположение атомов. Теоретически рассчитать ион- атомов S и Mn, которые также находятся в узлах ре- ный вклад связи в бинарных соединениях можно ис- шетки рядом с атомами кремния. При этом атомы S ходя из различий в электроотрицательности между отдают свои лишние два валентных электрона атому атомами AII и BVI. марганца для образования нормальной ковалентной связи, т.е. появляется новая элементарная ячейка - Именно тетраэдрические связи, полученные пу- квантовая точка Si2-S++Mn— (рис.1 а) Формирование тем распределения электронов между атомами AII и таких элементарных ячеек практически не нарушает BVI (по своему характеру аналогичные связи в Si, ко- тетраэдрическую связь в кремнии. При определен- гда в таких структурах проявляется стремление к ко- ных термодинамических и технологических усло- валентному характеру связи), и вызывает большой виях можно формировать ячейки также и ди-бинар- интерес к вопросу создания бинарных кластеров при- ные кластеры (рис. 1,б) месных атомов в объеме кремния с их участием, а также с участием халькогенидов с атомами переход- Si Si Si Si Si Si Si Si Se Si Si Se Mn Si Si Mn Si Si Mn Se Si Si Si Si Si Si Si Si a) b) Рисунок 1. Формирование бинарных кластеров примесных атомов в решетке кремния: a- Si2-S++Mn— b- ди-бинарный кластер S++Mn— S++Mn— Аналогичные элементарные ячейки в решетке ные гетеропереходы с различной шириной запрещен- кремния можно формировать с участием примесных ной зоны, не обладающие поверхностным состоя- атомов Mn, Se, Te, а также элементов II группы Cd, нием. Zn, Hg. Такие элементарные ячейки представляют со- бой квантовые точки, обладающие своими собствен- Предварительные результаты исследования по- ными фундаментальными параметрами. Таким обра- казывают, что формирование достаточной концен- зом, появляются принципиально новые трации таких элементарных ячеек приводит к изме- технологические решения формирования элементар- нению зонной структуры самого кремния, т.е. ных ячеек- квантовых точек в решетке кремния диф- образуется нано- и микроразмерный кремний с пря- фузионным методом[3]. Этот способ формирования мозонной структурой. Это означает, что на основе та- квантовых точек в отличие от существующих доро- ких материалов можно создать новый класс фотоэле- гостоящих и сложных методов МЛЭ, позволяет одно- ментов с расширенной областью спектральной временно создать квантовые точки различной струк- чувствительности, но также и светоизлучающие туры, состава, концентрации и распределения, и устройства, светодиоды и лазеры на основе дешевого самое главное – в объеме решетки, которые позво- кремния. ляют формировать идеальные нано- и микроразмер- Это открывает практически новое научное направление современной микро- и наноэлектро- ники, а также в сфере оптоэлектроники. 67

№ 6 (75) июнь, 2020 г. Список литературы: 1. Алферов Ж.И. /Избранные труды нанотехнологии/МАГИСТР ПРЕСС, Москва 2011. 2. Bakhadirkhanov M.K., Sh.I. Askarov and N. Norkulov/Some features of chemical interaction between a fast diffus- ing impurity and group VI element in silicon/Phys.stat.sol. (a) 142, 339(1994) 3. Бахадырханов М.К., Абдурахманов Б.А. /Физико-технологические основы формирования кластеров примес- ных атомов в кремнии/Доклады Академии Наук РУз./№3, стр. 29-32 68

№ 6 (75) июнь, 2020 г. УПРАВЛЕНИЕ ВХОДНЫМ КОНТРОЛЕМ КОМПОНЕНТОВ Мамажонов Абдувохид Абдурахмонович доц., Андижанский машиностроительный институт, Республика Узбекистан, г. Андижан Хакимов Дилмурод Валижон угли докторант, Андижанский машиностроительный институт, Республика Узбекистан, г. Андижан E-mail: [email protected] Туйчиев Абдумалик Турсунович ассистент, Андижанский машиностроительный институт, Республика Узбекистан, г. Андижан MANAGEMENT INPUT CONTROL OF COMPONENTS Abduvokhid Mamajonov Associate Professor, Andijan Machine-Building institute, Republic of Uzbekistan, Andijan Dilmurod Khakimov doctoral student, Andijan Machine-Building institute, Republic of Uzbekistan, Andijan Abdumalik Tuychiyev assistant, Andijan Machine-Building institute, Republic of Uzbekistan, Andijan АННОТАЦИЯ В данной статье рассмотрены цель, область применения, нормативные ссылки, термины и определения, от- ветственность и полномочия, организация входного контроля, порядок проведения входного контроля о разра- ботке стандарта предприятия согласно требований международных стандартов. ABSTRACT This article discusses the purpose, scope, regulatory references, terms and definitions, responsibility and authority, organization of input control, the procedure for conducting input control on the development of an enterprise standard to the requirements of international standards. Ключевые слова: IATF 16949:2016, цель, область применения, нормативные ссылки, термины и определе- ния, ответственность и полномочия, организация входного контроля, порядок проведения входного контроля. Keywords: IATF 16949:2016, purpose, scope, normative references, terms and definitions, responsibility and au- thority, organization of incoming control, procedure for conducting incoming control. ________________________________________________________________________________________________ Входной контроль качества автокомпонентов назначенные или согласованные исходные требова- проводят в целях подтверждения или опровержения ния (IATF 16949:2016, пункт 8.6.4 «Верификация и верности информации поставщика о соответствии приемка соответствия продукции и услуг, поставляе- качества контролируемых совокупностей продукции мых извне»). Организация должна иметь возмож- установленным требованиям. Система согласован- ность для обеспечения качества поступающих извне ных планов и схем контроля поставщика и потреби- процессов, продуктов и услуг с использованием од- теля представляет собой совокупность порядка и пра- ного или более из следующих способов: вил назначения и согласования между заинтересованными сторонами исходных данных, a) получение и оценка статистических данных, требований и выбора на их основе конкретных пла- предоставленных поставщиком для организации; нов и схемы контроля. При этом каждая сторона мо- жет выбирать планы и схемы контроля без согласо- b) входной контроль и/или испытания, такие как вания с другими сторонами и использовать отбор проб, основанные на производительности; различные методы контроля, исходя из своих инди- видуальных целей и возможностей, соблюдая лишь c) аудиты поставщиков второй или третьей сто- роной, включая записи допустимого соответствия поставленной продукции требованиям; d) оценка назначенной лаборатории; __________________________ Библиографическое описание: Мамажонов А.А., Хакимов Д.В., Туйчиев А.Т. Управление входным контролем компонентов // Universum: Технические науки: электрон. научн. журн. 2020. № 6(75). URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/9689

№ 6 (75) июнь, 2020 г. e) другой метод, согласованный с заказчиком. подтверждение их качества и передачу на производ- Исходя из требований IATF 16949:2016, пункта ственную линию предприятия, соответствующим 8.6.4 b) международного стандарта Системы менедж- нормативным документам. мента качества автомобилестроения, мы разработали стандарт организации для управление входным кон- 2. Область применения. тролем качества компонентов. Настоящий стандарт применяется в процессе входного контроля отделом закупок, производства, СТАНДАРТ ОРГАНИЗАЦИИ Ts 16464055- отделом контроля качества. 45:2020 3. Нормативные ссылки. УПРАВЛЕНИЕ ВХОДНЫМ КОНТРОЛЕМ 3.1. Ts 16464055-04:2020 «Управление несоот- КОМПОНЕНТОВ ветствующей продукцией». 3.2. UzDQP-34254-3 «Ведомость контроля де- 1. Цель. тали». Данный стандарт определяет требования прове- 3.3. ГОСТ 24297-87 «Входной котроль продук- дения входного контроля принимающихся на пред- ции». приятии поступающих компонентов, нацеленного на 4. Термины и определения. Термины Определения Дефектная деталь Деталь, несоответствующая установленным нормативным требованиям и черте- жам Критический дефект Дефект, при наличии которого использование деталей по назначению невозможно Значительный дефект или недопустимо Малозначительный дефект Дефект, который существенно влияет на использование деталей по назначению и ОКК на их долговечность Автомобильные компо- ненты (а/к) Дефект, который существенно не влияет на использование деталей по назначению и их долговечность Входной контроль incoming inspection Отдел контроля качества Приемочный контроль Комплектующие изделия и материалы, используемые при производстве и сборке Операционный контроль автомобилей. Примечание: под термином «автомобильный компонент» понимают комплектующее изделие, узел, деталь и т.п. Инспекционный контроль Контроль продукции поставщика, поступившей к потребителю или заказчику и Сплошной контроль предназначаемой для использования при изготовлении, ремонте или эксплуатации Периодический контроль продукции Контроль продукции, по результатам которого принимается решение о ее пригод- ности к поставкам и (или) использованию Контроль продукции или процесса во время выполнения или после завершения технологической операции Контроль, осуществляемый специально уполномоченными лицами с целью про- верки эффективности ранее выполненного контроля Контроль каждой единицы продукции в партии Контроль, при котором поступление информации о контролируемых параметрах происходит через установленные интервалы времени 5. ОТВЕТСТВЕННОСТЬ И ПОЛНОМОЧИЯ. № Что? Кто? 5.1. Инженер по качеству 5.2. Начальник отдела тех- нологии 5.3. Началь- ник отдела закупки 5.4. Началь- ник отдела контроля ка- чества Несет ответственность за выполнение работ по достиже- 1 нию требуемого качества и реализации действий по обес- R I S печению качества поставляемых деталей 2 Внесение изменений в технологическую документацию R R 3 Требует у работников качественного выполнения работы и выполнения целей по качеству Примечание: R – responsibility (ответственность); A – approval (утверждение); S – support (поддержка); I – information (информирование). 70

№ 6 (75) июнь, 2020 г. 6. Содержание работ. 6.2.2. При оценке внешнего вида компонентов 6.1. Организация входного контроля. ответственный инженер по качеству руководствуется Входной контроль проводит подразделение следующими требованиями к внешнему виду: входного контроля, входящее в состав отдела кон- троля качества. Основными задачами входного кон-  на металлических компонентах не должно троля являются: быть следов коррозии, заусенцев, вмятин;  проверка наличия сопроводительной докумен-  на компонентах из пластмассы, резины не тации на компоненты, удостоверяющей качество и должно быть трещин, царапин; комплектность компонентов;  все металлические детали должны иметь анти-  контроль соответствия качества и комплектно- коррозийное покрытие; сти компонентов требованиям конструкторской и нормативно-технической документации и примене-  детали, не имеющие антикоррозийного покры- ния ее в соответствии с ведомостью контроля; тия, должны быть покрыты консервирующей смаз- кой.  накопление статистических данных о факти- ческом уровне качества получаемых компонентов; 6.2.3. Выявление дефектных деталей при прове- дении входного контроля осуществляется в соответ-  периодический контроль за соблюдением пра- ствии с стандартом предприятия Ts 16464055- вил и сроков хранения компонентов поставщиками. 04:2020. Входной контроль необходимо проводить в спе- 6.3. Объем выборки. циально отведенном помещении (участке), оборудо- 6.3.1. Число единиц деталей, выборочно отобран- ванном необходимыми средствами контроля, изме- ных из партии, называется объемом выборки. Объем рений, испытаний и оргтехникой, а также выборки – количество единиц продукции (наблюдае- отвечающем требованиям безопасности труда. мых значений), составляющих выборку, осуществля- ется входной контроль из партии нечетного числа (3, Рабочие места и персонал, осуществляющий 5…) штук. входной контроль, должны быть аттестованы в уста- 6.3.2. При проведении испытаний и измерений, новленном порядке. проверок и анализов, связанных с входным контро- лем, компонент может быть передан в другие подраз- 6.2. Порядок проведения входного контроля. деления предприятия (лаборатории и др.). 6.2.1. Проверить наличие сопроводительных до- 6.4. Передача на линию деталей без входного кументов, удостоверяющих качество и комплект- контроля. ность компонентов, состояние поверхности компо- В случае неотложности производства отдел заку- нентов с целью выявления внешних дефектов и пок передает на линию производства поступившие повреждений, состояние консервации, наличие детали без входного контроля, но при этом выбороч- предохранительных средств на ответственных частях ный контроль деталей из поступившей партии осу- компонентов. ществляется в процессе производства. 7. Контроль и хранение записей. Наименование записи Отдел контроля Ответственный Срок хранения (год) Место за контроль Всего В отделе В архиве хране- Журнала учета результа- Отдел контроля ка- Инженер по каче- 3 3 – ния тов входного контроля 3 3 – Отдел Ведомость контроля де- чества ству 3 3 – тали Отдел Отдел контроля ка- Инженер по каче- Протокол возврата Отдел чества ству Отдел контроля Инженер по каче- качества, закупки ству, заведующий складом 8. Приложения. 8.2. Форма ведомости контроля детали (приложе- 8.1. Форма журнала учета результатов входного ние 2). контроля (приложение 1). 8.3. Форма протокола возврата (приложение 3). 71

Дата поступления № 6 (75) 72 Наименов. продукции, марка, Журнал учета результатов входного контроля тип продукции, обозначение Приложение 2. июнь, 2020 г. документа на ее поставку Приложение 1. Предприятие-поставщик Номер партии, дата изготов- ления и номер сопроводи- тельного документа Количество продукции в пар- тии Количество проверенной про- дукции Количество забракованной продукции Количество некомплектной продукции Вид испытаний и дата сдачи образцов на испытания Номер и дата протокола ис- пытаний Испытание, при котором вы- явлен брак Номер и дата составления ре- кламации Причина рекламации (пункт стандарта, ТУ) Меры по удовлетворению ре- кламаций и принятию штраф- ных санкций Мероприятия предприятия- поставщика по закрытию ре- кламаций

№ 6 (75) июнь, 2020 г. Модели Приложение 3. а/м Акт возврата № _______ модели дата: ___________________ Цех Партия № Количество Дата упаковки Номер а/м Рабочий Составитель Наименование детали Название поставшика Деталь А –деталь отвечаюший за безопасность Отметка важносты деталей: Функциональная деталь Важная деталь Обычная деталь Разновидность дефекта: 1. Дефект мехобработки 2. Дефект материала 3. Неподходящий размер 4. Повреждения при транспортировке 5. Дефект, полученный при хранении 6. Дефект, полученный при сборке 7. Дефект от коррозии □ Мнение рабочих: Мастер участка Начальник цеха Мнение спецалиста: Ответственный работник Технолог Решение после контроля: Ответственность покупателя 1. Поставщика заменить Ответственность 2. Уничтожить Приемщик 3. Писать претензию (рекламация) 4. Ремонтировать Результат: Список литературы: 1. ГОСТ 24297–2013 «Верификация закупленной продукции. Организация проведения и методы контроля». 2. ГОСТ 24297–87 «Входной контроль продукции. Основные положения». 3. ГОСТ 40.9003–88 «Системы качества. Модель для обеспечения качества при окончательном контроле и ис- пытаниях». 4. ГОСТ Р 51814.2–2001 «Системы качества в автомобилестроении. Метод анализа видов и последствий потен- циальных дефектов». 5. ГОСТ Р 51814.3–2001 «Системы качества в автомобилестроении. Методы статистического управления про- цессами». 6. Р 50-601-40–93 «Рекомендации. Входной контроль продукции. Основные положения». 7. Управление качеством продукции машиностроения : учеб. пособие / М.М. Кане, А.Г. Суслов, О.А. Горленко, Б.А. Иванов [и др.]. – М. : Машиностроение, 2010. – 416 с. 8. Хакимов Д.В., Мамажонов А.А., Саттаров М.О. Управление внутренним аудитом в соответствии с междуна- родными стандартами // Universum: Экономика и юриспруденция: научный журнал. – 2020. – № 4 (69). 9. IATF 16949:2018 Quality management systems. Quality management system requirements for automotive produc- tion and relevant service parts organizations. International Automotive Quality Management System Standard. 10. ISO 8402–94 «Управление качеством и обеспечение качества. Словарь». 11. Product Quality Control at Engineering Enterprises / D.V. Khakimov, S.Kh. Isroilova, E.J. Alikhanov, T.A. Zayliddinov [et al.] // International Journal of Advanced Research in Science, Engineering and Technology. – India : Of IJARSET, 2020, Febr. – Vol. 7. – Issue 2. 73

№ 6 (75) июнь, 2020 г. АНАЛИЗ И ВЫБОР МОНОХРОМАТОРОВ ДЛЯ ФОТОТЕРМОГЕНЕРАТОРА СЕЛЕКТИВНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ Мамадалиева Лола Камилджановна канд. техн. наук, доц., Ферганский политехнический институт, Республика Узбекистан, г. Фергана ANALYSIS AND SELECTION OF MONOCHROMATORS FOR A PHOTOTHERMOGENERATOR OF SELECTIVE RADIATION Lola Mamadalieva PhD, Associate Professor, Ferghana Polytechnic Institute, Republic of Uzbekistan, Ferghana АННОТАЦИЯ Данная работа посвящена общему описанию фототермогенератора и решению одной из задач – выбору мо- нохроматора с оптимальными характеристиками для использования в селективном генераторе фототермогена. Дано краткое описание структуры и принципов работы фототермогенератора селективного излучения. Анализи- руются технико-экономические характеристики различных типов монохроматоров для использования в струк- туре фототермогенератора. ABSTRACT This work is devoted to the general description of a photothermogen generator and the solution of one of the problems – the choice of a monochromator with optimal characteristics for use in a selective photothermogen generator. A brief description is given of the structure and principles of operation of the selective radiation photothermogenerator. The technical and economic characteristics of various types of monochromators for use in the structure of a photothermogenerator are analyzed. Ключевые слова: фототермогенератор, селективное излучение, спектр излучения, спектральная зависи- мость, монохроматизация, монохроматоры, светофильтры. Keywords: photothermogenerator, selective radiation, emission spectrum, spectral dependence, monochromatization, monochromators, light filters. ________________________________________________________________________________________________ Введение. Несмотря на многолетние исследова- щена общему описанию фототермогенератора и ре- ния, вопрос повышения эффективности преобразова- ния солнечного излучения в электрическую энергию шению одной из задач – выбор монохроматора с оп- с помощью полупроводниковых фотопреобразовате- лей (ФП) все-таки остается актуальным. В этом плане тимальными характеристиками для использования в проделано много работы, и, разумеется, в результа- тах этих исследований есть заметный положитель- фототермогенераторе [7] селективного излучения. ный исход. Однако из-за основной причины, смысл которой заключается в сильной спектральной зависи- Обзор литературы. Впервые экспериментально мости коэффициента преобразования от спектраль- ного состава падающего излучения, до сих пор задача со стороны В.Н. Малевского, А.Н. Смирновой и до конца не решается. Наряду со спектральной зави- симостью коэффициента полезного действия (КПД) Б.В. Тарнижевским [2] (Россия) рассмотрены воз- СЭ есть проблема температурной зависимости этого параметра. Хотя последняя решается добавлением в можности прямого преобразования энергии солнеч- конструкцию солнечных преобразователей дополни- тельных охладителей, все-таки устранение громозд- ного света в электрическую с помощью фото- и тер- кости солнечных источников электрической энергии является не только весогабаритной проблемой, но и моэлектрических комбинированных экономически нецелесообразной. преобразователей энергии. Однако в этой работе На наш взгляд, создание и внедрение фототермо- электрического преобразователя (ФТЭП) с раздель- спад коэффициента полезного действия фотоэлек- ной нагрузкой и избранного излучения будет давать положительный результат. Настоящая работа посвя- трического преобразователя с ростом температуры был настолько высок, что рост к.п.д. термоэлектри- ческого преобразователя не смог компенсировать этот спад. В результате создание первичных гибрид- ных систем казалось безуспешным. Затем Е.К. Иор- данишвили, С.М. Городецким и А.М. Касимахуновой показано [1], что для получения таких систем необ- ходимо выбрать солнечные элементы с наилучшими электрофизическими параметрами из термоэлектри- ческих материалов с высокой термоэлектрической добротностью. Спустя несколько лет с аналогичной работой по- явились материалы ученых из Баку. Там тоже была __________________________ Библиографическое описание: Мамадалиева Л.К. Анализ и выбор монохроматоров для фототермогенератора се- лективного излучения // Universum: Технические науки : электрон. научн. журн. 2020. № 6(75). URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/9602

№ 6 (75) июнь, 2020 г. выдвинута эта идея. Позже появилась работа, проде- волн. А решение проблемы выделения узкозонного ланная F. Attivissimo, A.D. Nisio, A.M. Lucia and спектра является достаточно сложным. Только в иде- M. Paul (Италия) [5], где была доказана экономиче- альном случае возможно выделить излучения одной ская эффективность фотоэлектрических и термоэлек- длины волны. И, как известно, не все приборы могут трических модулей. В этой работе не считается важ- быть идеальными приборами, позволяющими выдать ным вклад термоэлектрического преобразования экспериментатору свет одной длины, не имея некото- энергии. Поскольку здесь преобладающим является рых недостатков. спектральный состав излучения и на поверхность термоэлемента попадает «холодный» спектр излуче- Прибор, служащий для выделения фотоактив- ния, перегрев горячих спаев до необходимых темпе- ного излучения, должен удовлетворять нескольким ратур был невозможен, в результате которого эффект конструктивно-технологическим, проектным и тех- преобразования был неощутим. нико-экономическим условиям. Кроме того, важ- ными являются и весогабаритные характеристики. Специалистами из восточных стран также были Причиной предъявления таких требований является, проделаны определенные работы по созданию инте- во-первых, то, что выбираемый прибор намерева- грированных гибридных систем. Например, Syed ются расположить в оптическую ось между фотопри- Amjad Ahmad, Muhammad Yasar Javed и другими [4] емником и излучателем. Значит, его расположение не также было предложено повышение эффективности должно быть помехой на пути светового пучка. В фотоэлектрического модуля с помощью противном случае потеря световой энергии неиз- термоэлектрического генератора (ТЭГ). Ими при ис- бежна. Во-вторых, пространственное расположение пользовании ТЭГ было зафиксировано минимальное разделенных световых излучений должно быть падение температуры на 9 °C и максимум 15 °C на 4 настолько удобно, чтобы размещение как фотопреоб- ячейки. Сравнивая падение температуры, получен- разователя, так и термопреобразователя для воспри- ное с помощью ТЭГ и теплообменника, с указанными ятия именно избранного излучения не представля- значениями, отмечали улучшение выходной мощно- лось сложным. В-третьих, прибор не должен иметь сти на 7,5 %. Был сделан вывод о том, что с помощью сложной и дорогой конструкции, а должен быть до- ТЭГ не только падает температура в модуле, но и ступным, простым и недорогим. энергия может быть получена от ТЭГ, отличных от солнечного элемента. По предположению этих ис- В связи с вышеизложенным проведем анализ фи- следователей, отработанное тепло, вырабатываемое в зики оптических явлений в некоторых наиболее ши- солнечном элементе, также можно использовать для роко распространенных приборах, служащих для производства энергии с использованием ТЭГ. распределения интегрального светового потока на спектры различных длин волн. До сегодняшнего дня в совершенствование кон- струкций и повышение эффективности преобразова- Одним из наиболее простейших способом моно- ния гибридной системы внесла определенный вклад хроматизации светового пучка является пропускание группа профессоров А.М. Касимахуновой [6] и его сквозь слой вещества, обладающий селективной М.Н. Турсунова [3], каждый из которых развивал прозрачностью. Их обычно называют фильтрами. технологические аспекты в соответствии со своими Анализ показывает, что применение фильтров, не- целевыми установками и задачами. смотря на то что имеется возможность получения определенного спектра света, невыгодно, потому что Постановка задачи. Таким образом, в мировом для селективного фототермопреобразователя с масштабе решены несколько актуальных проблем, в помощью таких фильтров, если даже удается подбор частности, по созданию комбинированных и выделение соотвествующего спектра, исключается гибридных систем. Но из вышеизложенного следует, возможность использования отрезанных излучений. что пока еще не найдены способы устранения прак- Значит, в этом случае по идее должен работать тически отрицательного влияния температуры на только один преобразователь. Это, однако, не дает значение коэффициента полезного действия фото- шанс на достижение поставленной цели. электрических преобразователей. Остаются нере- Использование каких-то допольнительных устройств шенным научно-технические проблемы, которые с целью направления только загромождает всю связаны со спектральной зависимостью генераци- преобразовательную систему. Этот вариант не онно-рекомбинационных процессов, в частности, за- целесообразен не только по весогабаритными дача создания инструментов, методов и технологий показателями, но и с точки зрения экономики и для оптимального разделения фотоактивной части технических условий. На наш взгляд, фильтры могут светового пучка и передачи непосредственно на по- быть полезными только для повышения к.п.д. верхность фотоэлектрической батареи в фототермо- фотоэлектрического преобразователя, выбранного генераторе. отдельно. Тогда фильтр способствует понижению температуры СЭ и немного повышает к.п.д. Теоретический анализ. В связи с выше сказан- преобразования. ным одной из важных задач технико-исследователь- ских работ является выбор устройства, позволяю- Следующим устройством распределителя инте- щего без больших проблем выделить искомый грального светового потока являются интерферен- диапазон спектрального излучения, потому что име- ционные фильтры. Сузить область прозрачности ющиеся в эксплуатации большинство источников из- можно интерференцией в тонких плоскопараллель- лучения оптического диапазона, кроме некоторых ных пластинках. Конструкция интерференционных типов лазеров, испускают широкий спектр длин 75

№ 6 (75) июнь, 2020 г. фильтров такова: они представляют собой стеклян- материалов, достаточно хорошо прозрачных и удо- ные пластинки площадью несколько квадратных сан- влетворяющих технологическим требованиям при тиметров. Одна из сторон пластины покрыта после- нарезании штрихов решетки. довательно полупрозрачной пленкой металла (серебра или алюминия), диэлектрической пленкой, В теоретических расчетах для определение рас- вторым полупрозрачным слоем материала и для за- пределения длин волн в спектре, даваемом отража- щиты от механических повреждений закрыта второй тельными решетками, используется формула стеклянной пластиной. ������������ = ������(sinψ ± sinφ) (1) Существуют интерференционные-поляризаци- онные светофильтры. В таких фильтрах слои оптиче- где ������ –порядок спектра, ������-постоянная решетки, ских анизотропных материалов размещаются между поляроидами. ψ и φ −углы падения и дифракции соответственно. В настоящее время промышленные предприятия Отметим, что дифракционные решетки дают не выпускают различные светофильтры. К ним отно- сятся отрезающие, узкополосные и полосовые для один, как призмы, а несколько порядков спектра (m диапазона длин волн от 0,22 до 25,0 мкм. Первые из них пропускают длинноволновое излучение и отре- = 1, 2, 3… в формуле (1). Эти спектры накладываются зают его от коротковолновой области спектра. друг на друга. В связи с этим для получения «чи- Наиболее распространенными конструкциями устройств распределения светового потока на излу- стого» спектра необходимо применять предваритель- чения различной длины волны являются монохрома- торы на остаточных лучах. Принцип работы осно- ную фильтрацию. Предварительная фильтрация мо- ван на спектрах отражения ионных кристаллов. При этом коэффициент отражения близок к 100 %. После жет быть осуществлена одним или несколькими многократного отражения от пластинок из такого ма- териала получается значительная монохроматизация более грубыми методами монохроматизации. Об светового пучка. этих методах сведения вкратце приведены выше, а Среди существующих различных типов устройств, предназначенных для наших целей, более подробную информацию можно получить из наиболее распространенными приборами, выделяю- щими из сложного спектра источника необходимый учебной и научной литературы. участок длин волн, являются монохроматоры с ис- пользованием дисперсии (зависимости показателя В качестве примера можно привести следующее. преломления от длины волны) прозрачных для соот- ветствующего участка спектра материалов, из кото- В спектрометрах для ближней инфракрасной обла- рых изготовляются призмы. сти, чтобы разделить порядки спектра, желательно Проанализировав данные производств промыш- ленных предприятий нескольких стран, можно убе- использовать монохроматизацию с применением диться в том, что в настоящее время выпущены для ультрафиолетового диапазона монохраматоры типа призм малой дисперсии. Этот метод в спектрометрах СФ-10 и другие с призмой из кварца; для видимого диапазона – УМ-2 с призмами из различных сортов для длинноволновой области инфракрасных лучей стекла; для инфракрасного диапазона – ЗМР-3, ИКС- 12, ИКМ-1, ИКС-21 с призмами из стекла (флинтглас неприменим, потому что отсутствуют прозрачные Ф-1 для области 0,5–1,7 мкм), фтористого литиве (для области 0,9–5,5 мкм), каменной соли (NaCl для материалы в достаточном количестве для изготовле- области 3–15 мкм), сильвина (KCl для области 9–18 мкм), бромистого калия (kBr для области 16–25 мкм). ния призм. Следующим прибором разделения светового В технике и промышленности имеются приборы, потока являются дифракционные монохроматоры. В развитых конструкциях спектральных приборов работающие на основе метода двойного пропускания диспергирующим элементом является отражательная дифракционная решетка. Для различных диапазонов разлагаемого пучка через призму с применением од- спектра следует подбирать соотвествующие решетки. ного коллиматорного объектива. И оно носит назва- Так, например, для видимого диапазона можно ние «метод автоколлимации». применять прозрачные решетки, а для ультрафиолетового и инфракрасного диапазонов сле- В этих коллиматорах существуют определенные дует использовать отражательные решетки. Это объ- ясняется следующими: для этих областей спектра нет зависимости ширин щелей от длины волны. Эти за- висимости соответствуют нескольким призмам. Например, для призм Ф-1, LiF, NaCl, KCl, K Br при- боров ИКС-11-12. При проведении эксперименталь- ных исследований измеряемой величины от длины волны (энергии квантов) можно указать спектраль- ную ширину щели в наиболее важных участках спектра. Для того чтобы правильно выявить спектр, присущий данному эффекту или веществу, в тех участках, где измеряемая величина и ее производные по длине волны сильно зависят от ������, спектральная ширина щели должна быть минимальной. Использование таких монохроматоров также является трудоемким, потому что сами по себе монохраматоры перечисленных марок обладают достаточно большими весогабаритными характеристиками. И этот недостаток сразу отражается при установке их в оптическую ось. Поэтому при выборе того или иного прибора для разделения интегрального пучка на спектры различных длин волн необходимо учесть и эту проблему. Выводы. Каждый фотоэлектрический преобра- зователь обладает определенной зоной спектральной 76

№ 6 (75) июнь, 2020 г. чувствительности и эффективно может преобразовы- электрических и термоэлектрических преобразовате- вать в электрическую энергию фотоактивные кванты. лей энергии. Наиболее оптимальным распределите- Существуют различные конструкции монохромато- лем света является набор, состоящий из оптических ров излучения, однако большинство из них обладают линз и дифракционной решетки. Следует разработать громоздкими габаритами. Приспособление, предна- специальную методику распределения светового по- значенное для распределения светового излучения, тока по различным длинам волн и оценку значения должно быть компактным и легким – не должно за- падающей мощности по фронтальным поверхностям тенять максимальную площадь поверхности фото- преобразователей. Список литературы: 1. Исследование энергетических характеристик фототермоэлементов / С.Н. Борисов, С.М. Городецкий, Е.К. Иорданишвили, Т.Л. Любашевская [и др.] // Гелиотехника. – 1980. – № 3. – С. 5–10. 2. Малевский В.Н., Смирнова А.Н., Тарнижевский Б.В. Состояние и перспективы использования нетрадицион- ных возобновляемых источников энергии // Гелиотехника. – 1968. – № 3. – С. 29–35. 3. Фототермопреобразователь // Патент на полезную модель № FAP 00793. 18.07.2011 // Лутпуллаев С.Л., Турсунов М.Н., Дадамухамедов С., Юлдашев И.А. 4. Efficiency Improvement of Photovoltaic Module by Thermo Electric Generator / Syed Amjad Ahmad, Muhammad Yasar Javed, Zafar Abas, Muhammad Abdullah Zafar [et al.] // NFC-IEFR Journal of Engineering & Scientific Re- search. – 2017. – № 1.0011. – Р. 1014. 5. Feasibility of a Photovoltaic-Thermoelectric Generator: Performance Analysis and Simulation Results / F. Attivis- simo, A.D. Nisio, A.M. Lucia and M. Paul // IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. – 2015, May. – № 64. – P. 1158–1169. 6. Highly Efficient Conversion of Solar Energy by the Photoelectric Converter and a Thermoelectric Converter, Scien- tific Research Publishing / A.M. Kasimakhunova, Sh.A. Olimov, L.K. Mamadalieva, R. Nurdinova [et al.] // Journal of Applied Mathematics and Physics. – 2018. – № 40. – P. 520–529. 7. Photo Thermal Generator of Selective Radiation Structural and Energetic Features / A.M. Kasimakhunova [et al.] // Journal of Applied Mathematics and Physics. – 2019. – № 07. – P. 1263–1271. 77

№ 6 (75) июнь, 2020 г. ПРОЦЕССЫ И МАШИНЫ АГРОИНЖЕНЕРНЫХ СИСТЕМ РЕЗУЛЬТАТЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ УСОВЕРШЕНСТВОВАННОГО ШНЕКОВО-КОЛКОВОГО СМЕСИТЕЛЯ ПРОТРАВИТЕЛЯ СЕМЯН, ВЛИЯЮЩИЕ НА КАЧЕСТВО ПРОТРАВЛИВАНИЯ Джамолов Рустам Камолидинович канд. техн. наук, АО «Пахтасаноат илмий маркази», Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: Rustam-Djamolov [email protected] RESULTS OF DETERMINING THE PARAMETERS OF A SCREW-COLUMN MIXER OF THE SEED PROTECTOR, INFLUENCING THE PROTECTION QUALITY Rustam Djamolov Candidate of Technical Science, «Pakhtasanoat Ilmiy Markazi» JSC Republic of Uzbekistan, Tashkent АННОТАЦИЯ В статье описываются результаты экспериментов по определению основных параметров, влияющих на качество работы шнеково-колкового смесителя для протравливания. На основании проведенных однофакторных экспериментов были определены факторы, влияющие на качество протравливания. Для определения оптимальных параметров были использованы методы математического планирования экспериментов и получены следующие показатели: скорость вращения барабана соответствует 200 об/мин, длина барабана – 580 мм, угол поворота относительно оси смесительного барабана – 45°, а диаметр трубы для установки планок – 125 мм. ABSTRACT The article describes the results of experiments to determine the main parameters that affect the quality of processing pubescent seeds in a screw-ring mixer. Based on the conducted one-factor experiments, the factors affecting the quality of the preparation were determined, the methods of mathematical planning of experiments were used to determine the optimal parameter, and the rotation speed of the drum was 200 rpm, the length of the drum was 580 mm, the rotation angle relative to the axis of the mixing drum was 450, and pipes for mounting strips 125 mm. Ключевые слова: смеситель, шнеково-колковый, барабан, опушенные семена, полнота протравливания, колковая планка, труба. Keywords: mixer, auger-pecker, drum, pubescent seeds, full dressing, peel bar, pipe. ________________________________________________________________________________________________ В настоящее время протравливание семян транспортировки и подачи семян в камеру хлопчатника химическими препаратами протравливания, где происходит нанесение осуществляется в централизированном порядке в препарата с последующим перемешиванием и специализированных цехах по подготовке посевных выгрузкой протравленных семян механическими семян при хлопкоочистительных заводах, так как устройствами. Основными недостатками согласно постановлению Кабинета Министров существующих конструкций протравливателей Республики Узбекистан № 604 от 23.12.2004 являются неравномерность распределения суспензии построен 31 специализированный цех по подготовке по поверхности семян, завышенный расход рабочей посевных семян хлопчатника [4]. Для этой цели ис- жидкости. пользуются протравливатели, в которых нанесение Для этого разработан смеситель для протравли- частиц ядохимиката на поверхность семян произво- вателей, который перемешивает суспензию с семе- дится за счет их механического перемешивания в со- нами скоростным путем для однородного распреде- ответствующих рабочих органах. ления суспензии по поверхности опушенных семян Качество протравливания наряду с другими (рис. 1). факторами зависит от конструктивно- технологической схемы и режимов работы протравливателей. Существующие протравливатели работают в основном по принципу механической __________________________ Библиографическое описание: Джамолов Р.К. Результаты определения параметров шнекого-колкового смеси- теля протравителя семян, влияющих на качество протравливания // Universum: Технические науки : электрон. научн. журн. 2020. № 6(75). URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/9592

№ 6 (75) июнь, 2020 г. Рисунок 1. Смеситель для скоростного Шнеково-колковый смеситель предназначен для перемешивания семян: более быстрого перемешивания семян препаратом при передаче семян в барабанную смесительную 1 – шнеково-колковый барабан; 2 – шкив; машину марки D-2-VH Jubus (Испания), которая 3 – мотор-редуктор; 4 – горловина для приемки установлена в цехах для протравливания посевных семян хлопчатника. семян в виде бункера Для определения параметров устройства шнеково-колкового барабана эксперименты проводились на основе следующих показателей (рис. 2) [1; 3]:  скорость вращения барабана (V), об/мин;  ширина планок (h), мм;  угол установки колков (α°);  длина барабана (L), мм;  диаметр трубы для установки планок (d), мм;  количество колков в перемешивающем барабане, штук. Рисунок 2. Основные исследуемые параметры шнеково-колкового барабана В эксперименте использовались семена определено, что при производительности дозатора селекционного сорта С-6524 R-2 со степенью 2500 кг/час время прохода семян составляет 29 механического повреждения 5,0 %, степенью секунд, а при производительности 4000 кг/час – 18 опушенности 7,7 % и влажностью 8,2 %. секунд. Эксперименты проводились в лаборатории АО «Пахтасаноат илмий маркази» с установкой колков Исходя из экспериментальных данных, на барабане смесителя в количестве 53 штук [2]. возникает необходимое требование, заключаю- щиееся в том, что время перемешивания скоростного Эксперименты проводились при высокой – 4000 смесителя должно соответствовать производи- кг/час и низкой – 2500 кг/час производительности тельности работы дозатора семян, то есть время оборудования для обработки семян. Сначала быстрого перемешивания может варьироваться от 18 проводились эксперименты для регулировки до 29 секунд в зависимости от производительности производительности дозатора семян. Чтобы работы. отрегулировать производительность дозатора, в бункер было засыпано 20 кг опушенных семян и При проведении экспериментов установлено, что установлен дозатор с вышеуказанной скорость вращения барабана составляет 250 об/мин. производительностью. После запуска дозатора Результаты экспериментов приведены в таблицах 1 и определяли время прохода семян. При этом 2. Таблица 1. Результаты экспериментов при установке производительностью 2500 кг/час № Ширина планок, мм Угол установки колков, Время прохождения семян через α° перемешивающую установку, секунд 15 32 1 20 45 31 75 35 15 30 2 35 45 29 75 32 15 30 3 50 45 32 75 34 79

№ 6 (75) июнь, 2020 г. Таблица 2. Результаты экспериментов при установке производительностью 4000 кг/час № Ширина планок, мм Угол установки Время прохождения семян через 1 20 колков, α° перемешивающую установку, секунд 2 35 15 3 50 45 28 75 27 15 30 45 30 75 28 15 32 45 33 75 32 34 Из результатов в приведенной выше таблице 1 соответствовала эффективности работы дозатора. В видно, что, когда производительность работы тех случаях, когда углы установки колковых планок дозатора семян составляла 2500 кг/час, составляли 15° и 75°, наблюдалось, что между технологический процесс быстрого смесителя не быстро смешивающимися колковыми планками отвечал требованиям как по времени при ширине происходили забои. планок 20 мм. Было отмечено, что процесс быстрого перемешивания семян соответствовал требованию Известно, что на образование забоев в процессе времени (29 сек), когда угол поворота стержней был быстрого перемешивания семян в основном влияют установлен равным 45° в вариантах с шириной количество колковых планок в перемешивающем планок 35 мм, а в вариантах с шириной 50 мм не барабане и угол их установки. удовлетворял заданному требованию по времени. Поэтому были проведены эксперименты с целью Анализ данных в таблице 2 показывает, что в максимального уменьшения количества забоев без вариантах, в которых рабочая производительность влияния на качество смешивания семян. дозатора семян была доведена до 4000 кг/час, эффективность работы быстрого смесителя не Эксперименты проводились при максимальной производительности работы дозатора семян. Результаты представлены в таблице 3. Таблица 3. Результаты экспериментов по изучению количества быстро смешивающихся колковых планок и влияния их угла установки на время перемешивания при производительности дозатора семян до 4000 кг/час № Количество колковых Угол установки колков, α° Время прохождения семян через планок, шт. перемешивающую установку, секунд 1 53 15 32 2 40 45 29 3 27 75 33 4 14 15 27 45 24 75 30 15 22 45 19 75 24 15 28 45 26 75 30 Результаты экспериментов (таблица 3) Экспериментальные наблюдения показали, что показывают, что уменьшение количества колковых планок до 27 шт. соответствует требованиям полнота протравливания подающихся семян из технологического процесса, но дальнейшее уменьшение количества колков менее 27 шт. дозатора увеличивается из-за быстрого смешивания увеличивает время перемешивания. Это происходит ввиду замедления движения семян в камере быстрого семян, проходящих через смеситель. смешивания, вследствие чего имеют место отдельные случаи переполнения семян в приемной В результате однофакторных экспериментов горловине. были определены параметры, которые влияют на производительность и качество работы скоростного смесителя. Последующие эксперименты проводились с использованием метода математического 80

№ 6 (75) июнь, 2020 г. планирования для поиска их рациональных полнота протравливания – Y2 и увеличение значений. механической поврежденности семян – Y3. Критериями оценки качества протравливания По результатам предварительных исследований семян в устройстве быстрого смешивания были были выбраны уровни и шаги варьирования приняты: производительность устройства – Y1, факторов, влияющих на качество протравливание (таблица 4). Таблица 4. Уровни факторов и интервалы их варьирования № Факторы Ед. Обозн. факторов Интервалы Уровни варьирования изм. варьи Натурал Натурал рования –1 0 +1 1 Угол поворота планок относительно °С α Х1 30 15 45 75 оси смесительного барабана 2 Скорость вращения барабана Об/мин V Х2 50 150 200 250 3 Длина барабана мм L Х3 100 580 680 780 4 Диаметр трубы для установки мм d Х4 25 75 100 125 планок При проведении экспериментальных 1.090 X1X4 – 1.170 X22 – 0.435 X2X3 + 0.387 X2X4 – исследований был выбран план многофакторного 0.837 +X32 + 1.279 X3X4 – 1.587 X42 ; эксперимента В4. – увеличение механической поврежденности В результате обработки экспериментальных семян: данных с использованием компьютерного Y3 = 0.423 + 0.044 X2 + 0.325 X12 + 0.141 X22 – программного обеспечения были получены 0.109 X42. следующие уравнения регрессии, описывающие Рассмотрим вопрос оптимизации для процесс протравливания: определения оптимальных параметров колково- – производительность устройства: шнекого смесителя. При условии: Y1 – max; Y2 > Y1 = 3.712 + 0.144 X2 – 0.059 X3 – 0.451 X12 + 0.044 91,5 %; Y3 < 1,0 %. X1X2 – 0.027 X1X4 – 0.048 +X2X3 – 0.052 X2X4 – 0.069 X3X4 + 0.115 X42; Задача оптимизации была решена с помощью – полнота протравливания: современной компьютерной программы с Y2 = 95.470 – 0.663 X1 – 1.120 X2 + 0.113 X3 + применением методов случайного поиска, при этом 1.380 X4 – 2.670 X12 – 0.737 +X1X2 – 0.879 X1X3 + были получены следующие оптимальные значения (таблица 5). Таблица 5. Результаты оптимизации математических моделей Значения факторов Х1 Х2 Х3 Х4 Кодированные –0,02993 0 –1 1 Натуральные 44,102 200 580 125 Округленные 45 200 580 125 Вывод. Согласно результатам исследования об/мин, длина барабана – 580 мм, угол поворота определены основные параметры скоростного относительно оси барабана – 45°, диаметр трубы для смесителя для перемешивания семян хлопчатника установки планок составил 125 мм. при их протравке: скорость вращения барабана – 200 Список литературы: 1. Акрамов А.А., Джамолов Р.К. Технология протравливание посевных семян хлопчатника и оборудование для его осуществления // Инновации, качество и сервис в технике и технологиях. IV Международная научно- практическая конференция, посвященная 50-летию Юго-Западного государственного университета (Курск). Т. 1. – Курск, 2014. – С. 27–29. 2. Джамолов Р.К. Определение проводимости дозатора семян протравливателя посевных семян хлопчатника // Ирригация и мелиорация. Специальный выпуск. – Ташкент, 2019. – 135 с. 3. Джамолов Р.К., Акрамов А.А., Абдугаббаров Ш. Определение параметров механизма дозатора суспензии в зависимости от дозатора семян // Сборник научных трудов XII Международной научно-практической кон- ференции (19–20 марта 2015 г.). Т. 2. – Курск, 2015. – С. 26–29. 4. Постановление Кабинета Министров Республики Узбекистан от 23 декабря 2004 года № 604 «О мерах по совершенствованию организации семеноводства хлопчатника». 81

№ 6 (75) июнь, 2020 г. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ УСОВЕРШЕНСТВОВАННОГО АГРЕГАТА ДЛЯ СОРТИРОВКИ СЕМЯН ХЛОПЧАТНИКА МЕТОДОМ МАТЕМАТИЧЕСКОГО ПЛАНИРОВАНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ Джамолов Рустам Камолидинович канд. техн. наук, АО «Пахтасаноат илмий маркази», Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: [email protected] Кулиев Тохир Мамараджапович канд. экон. наук, АО «Пахтасаноат илмий маркази», Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: [email protected] DETERMINATION OF THE BASIC PARAMETERS OF THE IMPROVED UNIT FOR SORTING THE SEEDS OF THE COTTON BREAST BY THE METHOD OF MATHEMATICAL PLANNING OF EXPERIMENTS Rustam Djamolov Candidate of Technical Science, «Pakhtasanoat Ilmiy Markazi» JSC Republic of Uzbekistan, Tashkent Tohir Kuliev Candidate of Economics, JSC «Pakhtasanoat Ilmiy Markazi», Republic of Uzbekistan, Tashkent АННОТАЦИЯ В статье показывается анализ сортировочных агрегатов семян хлопчатника и рассматривается вопрос о совершенствовании сортировочного агрегата для устранения выявленных недостатков. Представлены результаты определения основных параметров усовершенствованного агрегата сортировки семян ЧСА методом математического планирования экспериментов. В результате угол направляющей для семян относительно стенки ячейки составлял 40 °С, высота установки, направляющей семена в сортировочную камеру, составляла 100 мм, а высота направляющей для семян составляла 180 мм. ABSTRACT The article shows the analysis of sorting units of cotton seeds and considers the issue of improving the sorting unit to eliminate identified shortcomings. The results of determining the main parameters of an improved unit for sorting HSA seeds by the method of mathematical planning of experiments are presented. As a result, the angle of the seed guide relative to the cell wall was 40 ° C, the height of the seed guide in the sorting chamber was 100 mm, and the height of the seed guide was 180 mm. Ключевые слова: сортировка семян, ЧСА, опушенный, сортировочная камера, разделитель семян, факторы, качество сортировки. Keywords: seed sorting, CHSA, pubescent, sorting chamber, seed separator, factors, sorting quality. ________________________________________________________________________________________________ В ходе эксплуатации в цехах подготовки фракцию или, наоборот, в посевную – техническая посевных семян хлопчатника существующего фракция семян, что обусловлено несовершенством агрегата сортировки опушенных семян марки ЧСА технологического процесса [1]. были выявлены следующие недостатки: во время эксплуатации производительность агрегата Это связано с тем, что рекомендация по отрегулирована на 3000 кг/час, с подходом к планированию расчета потерь материалов в цехах установленной производительности отделение семян подготовки посевных семян хлопчатника посевной фракции сократилось до 78,2 %. предусматривает, что техническая фракция семян не должна превышать 5–10 % в зависимости от При этом увеличились технические фракции всхожести семян [2]. семян и было обнаружено, что происходит примешивание посевных семян в техническую Нижняя сторона шести отсекателев, установленных в камере агрегата для сортировки __________________________ Библиографическое описание: Джамолов Р.К., Кулиев Т.М. Определение основных параметров усовершенство- ванного агрегата для сортировки семян хлопчатника методом математического планирования экспериментов // Universum: Технические науки: электрон. научн. журн. 2020. № 6(75). URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/9568

№ 6 (75) июнь, 2020 г. семян в дополнение к первой, была неэффективной и недостатки были сохранены в существующем создавала неподвижную (мертвую) зону воздуха между этими отсекателями, было много случаев агрегате ЧСА. скопления семян на поверхности отсекателей. В сортировочной камере было отмечено, что движение Для преодоления вышеуказанных недостатков семян во время полета изменялось от столкновения друг с другом и даже небольшие технические семена существующего агрегата сортировки семян ЧСА переносились во фракцию посевных семян. автором предложен усовершенствованный вариант В.Г. Ракипов, С.Т. Тухтабоев [3] изучили аэродинамические режимы работы агрегата ЧСА для агрегата (рис. 1) [4]. сортировки опушенных семян с использованием вертикального воздушного потока и сделали ряд После завершения соответствующих рекомендаций, исходя из того, что пневматическое сортировочное оборудование должно быть усовершенствований в агрегате для сортировки расположено в начале технологической последовательности. Преимущество вертикальных семян ЧСА проводились предварительные сортировочных устройств состоит в том, что они также выполняют функцию транспортировки семян эксперименты с целью определения границ основных вверх во время сортировки. технологических параметров, обеспечивающих Однако выполнение этих рекомендаций не было полностью эффективным, и вышеупомянутые сортировку опушенных семян хлопчатника. Экспериментальные работы проводились на семенах селекционного сорта Наманган-77, опушенность семян – 8,2 %, масса 1000 семян – 118,0 г, механическая поврежденность – 3,6 %, зосоренность – 1,2 %, всхожесть – 92 %. На основании анализа результатов первоначальных экспериментов принято, что нижний радиус изгиба приемного потрубка R = 160 мм и угол наклона потрубка α = 45 °С. Рисунок 1. Схема усовершенствованного агрегата ЧСА: 1 – пневмотруба для всасывание семян; 2 – разделительная камера; 3 – направитель семян; 4 – отсекатель; 5 – направитель; 6 – камера для сбора технической фракции семян; 7–8 – вакуум-клапан; 9 – приемный патрубок; 10 – вентилятор; 11 – циклон; 12 – регулирующая заслонка для входа воздуха 83

№ 6 (75) июнь, 2020 г. Критериями оценки качества разделения семян в По результатам предварительных исследований были выбраны уровни и шаги варьирования сортировочной камере были выбраны: У1 – выход факторов, влияющих на качество очистки (табл. 1). посевной фракции семян, У2 – выход технической фракции семян и У3 – увеличение массы на 1000 Таблица 1. семян. Уровни факторов и интервалы их варьирования № Факторы Обозн. факторов Интервалы Уровны варьирования Ед.изм варьирования –1 0 +1 Натурал Код. 10 30 40 50 1 Угол направляющей семян °С β Х1 50 50 100 150 относительно стенки камеры 40 140 180 220 Высота установки, 2 направляющей семена в мм Н Х2 мм h Х3 сортировочную камеру 3 Высота направляющей семян Экспериментальные исследования проведены по Y2 = 2.904 – 5.013 X1 + 2.950 X2 – 0.340 X3 + 3.829 плану В3 многофакторного эксперимента. Число раз- X12 – 1.058 X1X2 + 0.125 X1X3 + 1.379 X22 + 0.292 X2X3 личных опытов равно 14; число повторений – 3; + 0.829 X32; число факторов – 3. – повышение массы 1000 штук семян: Были получены следующие уравнения регрессии, которые адекватно описывают все Y3 = 2.919 – 0.817 X1 – 0.317 X3 – 0.905 X12 + 0.129 выходные параметры процесса сортировки в X1X2 – 0.112 X1X3 + 0.195 X22 – 0.229 X2X3. результате первоначальной обработки результатов эксперимента с использованием компьютерной Рассмотрен вопрос оптимизации для программы PLANXР-2 второго порядка: определения оптимальных параметров – выход посевной фракции: Y1 = 95.479 + 6.013 X1 – 3.207 X2 + 0.593 X3 – направляющей семян, установленной в 5.679 X12 + 0.517 X1X2 – 0.550 X1X3 – 0.613 X22 – 0.458 X2X3 – 0.346 X32; сортировочной камере, при условии: – выход технической фракции: У1 – выход посевных семян в пределе 95–96 %; У2 – выход технических семян в пределе 3–5 %; У3 – повышение массы 1000 штук семян на 3 г. Задача оптимизации решена с помощью метода случайного поиска, и получены следующие оптимальные решения (табл. 2): Таблица 2. Результаты оптимизации математических моделей Значения факторов Х1 Х2 Х3 Кодированные –0,08591 –0,0364 –0,05628 Натуральные 39,14091 98,17985 177,7488 Округленные 40 100 180 Заключение. Согласно результатам экспериментов, угол направляющей семян относительно стенки камеры составляет 40 °С, высота установки, направляющей семена в сортировочную камеру, – 100 мм, высота направляющей семян – 180 мм. Список литературы: 1. Джамолов Р.К., Махмудов С. Результаты проделанной работы по усовершенствованию агрегата очистки и сортировки опушенных семян в специализированных цехах подготовки посевных семян // Текстильная проблема. – 2012. – № 4. – С. 64–65. 2. Ракипов В.Г., Джамолов Р.К. Изучение современных цехов по подготовке опушенных и оголенных семян с использованием зарубежного оборудования и обеспечение их нормативно-технической документацией : отчет по НИР № 0710. – Paxta tozalash IICHB, 2008. – С. 35. 3. Устройство для очистки и сортирования семян хлопчатника // Патент № IH DP 9800035.1. Ташкент. 1998 / Ракипов В.Г., Тухтабоев С.Т. 4. Устройство очистки и сортировки семян // Патент на полезную модель № FAP 00842. 2013 / Ракипов В.Г., Джамолов Р.К., Тўйчиев В.Х., Махмудов С.С. 84

№ 6 (75) июнь, 2020 г. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ СЕМЯПРОВОДА Гайбулаев Зайниддин Хайриевич доцент кафедры “Механика” Бухарского инженерно-технологического института, Республика Узбекистан, г. Бухара E-mail: [email protected] Азизов Бахтиёр Абдувохидович Старший преподаватель, Бухарского инженерно-технологического института, Республика Узбекистан, г. Бухара E-mail: [email protected] Саврийев Йулдош Сафарович ассистент, Бухарского инженерно-технологического института, Республика Узбекистан, г. Бухара E-mail: [email protected] PARAMETER DETERMINATION OF THE DRILL TUBE Zayniddin Gaybulayev Associate Professor of “Mechanics” Chair, Bukhara Institute of Engineering and Technology, the Republic of Uzbekistan, Bukhara Bakhtiyor Azizov Senior Lecturer, Bukhara Institute of Engineering and Technology, the Republic of Uzbekistan, Bukhara Yuldosh Savriyev Assistant, Bukhara Institute of Engineering and Technology, the Republic of Uzbekistan, Bukhara АННОТАЦИЯ Проблема отыскания профиля минималъного тягового сопротивления относится к вариационному исчислению. Ее решение основано на законе, выражающем зависимость динамического давления почвы, испытываемого рабочим органом почвообрабатывающей машины, от формы рабочей поверхности. Установлено, что геодезическая линия регулярной цилиндрической поверхности, имеюшая в любой из своих точек обшую касательную с направляюшей, проходяюшей через эту точку совпадает с данной направляющей. Получены экспрементальные данные, которые будут использованы для оптимизации основных параметров рабочих органов глубокорыхлителя. ABSTRACT The problems of finding the profile of minimum traction resistance refers to the calculus of variations. Its solution is based on a law expressing the dependence of the dynamic pressure of the soil, tested by the working body of the tillage machine, on the shape of the working surface. It has been established that the geodesic line of a regular cylindrical surface that has a tangent at any of its points with a guide passing through this point coincides with this guide. The obtained experimental data will be used to optimize the main parameters of the working bodies of the deep-ripper. Ключевые слова: почвообрабатывающий рабочий орган, рыхлитель, почвы, профильная линия, долотообразный рабочий орган, семена. Keywords: Tillage working body, cultivator, soil, profile line, chisel working body, seeds. ________________________________________________________________________________________________ Рассматривается вопрос об определение пара- борозды и их отражения от него, т.е. от горизонталь- метров профильной линии семяпровода позволяю- ной и вертикальной составляющих скорости семени щий добиться заранее известной скорости семени в в момент его падения на дно борозды. Горизонталь- момент его вылета. Равномерность распределения се- ная составляющая абсолютной скорости семени в мо- мян вдоль рядка зависит не только от качества ра- мент его вылета из высевающего аппарата близка к боты высевающего аппарата, но и от других факто- поступательной скорости посевного агрегата ввиду ров, в том числе от раскатывания семян по дну __________________________ Библиографическое описание: Гайбулаев З.Х., Азизов Б.А., Савриев Й.С. Определение параметров семяпровода // Universum: Технические науки : электрон. научн. журн. 2020. № 6(75). URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/9612

№ 6 (75) июнь, 2020 г. малости относительной скорости семени. Из сказан- Пусть ���⃗���0 – средняя скорость сеялки во время со- ного следует, что при посеве имеет место существен- вершаемого ею рабочего процесса; m – масса семени; ное искажение параметров исходного потока семян, ������������ – точка линии L, определяющая положение се- образуемого высевающим аппаратом. Это приводит мени в момент времени t; ������ – ускорение свободного к большим нарушениям равномерности распределе- падения; К – выбранная произвольным образом си- ния семян вдоль рядка. В пропашных сеялках с двух- стема координат, неподвижная относительно семя- дисковыми семена направляются из высевающего провода; О – ее начало отсчета; ������(t) – векторная функ- аппарата на дно борозды через семяпровод саблевид- ной формы. Благодаря этому каждое семян движется ция, заданная равенством ������(������) = ���⃗⃗���⃗⃗���⃗⃗���������, вследствие по одной и той же траектории, определяемой про- чего векторное параметрическое уравнение кривой L фильной кривой семяпровода. Критерий выбора за- в системе координат К представимо в виде ������ = ������ (t) ключается в следующем: при выходе из семяпровода (функция ������(t) обладает непрерывными производ- скорость семени в его относительном движении ными первого и второго порядков для всех t; будем должна быть направлена противоположно поступа- предполагать, что ������ ≠ 0 при любом t); ������ = ������(t) = ������; ������0 тельной скорости машины; абсолютная величина вы- – начало траектории точки ������������: ������ = ������(������) − длина дуги шеуказанной относительной скорости должна быть достаточной для того, чтобы настолько уменьшить М0 , Мt кривой L; ������ = ������������ и ������ = ������(������) – единичные век- переносную, т.е. приобретенную благодаря движе- торы касательной и нормали к линии L в точке k Mb ; нию вместе с машиной, скорость семян, что их рас- k = k(s) – кривизна траектории L в точке, криволиней- катывание по дну борозды исключается. Ниже рас- ная абсцисса которой равна s; ������ = 1/k ; сматривается вопрос о выборе профильной кривой, удовлетворяющей сформулированному критерию ������ – главный вектор системы активных сил, дей- [3]. Любую подвижную систему координат, жестко ствующих на семя во время его движения в семяпро- связанную с семяпроводом, допустимо считать, с вы- воде; N – абсолютная величина силы нормального сокой степенью точности, инерциальной, вследствие давления семени на внутреннею поверхность семя- чего движение семени по отношению к ней (в част- ности – его перемещение в семяпроводе) описыва- провода; ���⃗��� – главный вектор системы диссипативных ется так же, как и его движение относительно непо- сил, приложенных к семени в ходе его перемещения движной системы отсчета. Линейные размеры вдоль линии L; ������ – коэффициент трения семени о семени пренебрежимо малы по сравнению с расстоя- внутреннею поверхность семяпровода. Функции ������, ������ ниями, проходимыми им в семяпроводе. Отсюда сле- и могут быть выражены также через S. Будем писать дует, что движение семени в семяпроводе может в этом случае ������(s), ������(s) и ������(s). Благодаря введению быть описано, с достаточной для практических целей натурального параметра s направления векторов ������ и точностью, как движение материальной точки по ли- ������ однозначно определены равенством. нии пересечения L внутренней поверхности семяпро- вода с его плоскостью симметрии. ������ = d������ / ds и первой формулой Френе ������ = ������(d������/ds). В дальнейшем из контекста будет ясно, Рисунок 1. считается ли t или s независимой переменной. В качестве системы отсчета К примем лежащую в плоскости траектории L прямоугольную систему координат ОХУ. Ее начало 0 совмещено с точкой ������0, луч (oyt) направлен вертикально вниз, а положитель- ное направление оси абсцисс выбрано так, что линия L лежит в первой координатной четверти. Положим ������ = ������(s). Тогда (рисунок) ������ = g(sin ������������������ − cos ������������). (1) В силу инерциальности системы отсчета К и тео- ремы об освобождении механической системы от наложенных на нее связей уравнением относитель- ного движения семени будет m ������ = ������ + ������������ + ���⃗��� , (2) причем (3) (4) ������̈ = ������ ( ������ ������ ) = ������̇ ������ + ������2 ������ ; (5) ������������ ������ ������ = ������ ������ ; где ������ ������⃗������ = ������ ������ ������ ���⃗��� = − ������ ������ ������ ������������ ������ На основании (1)…(5) m ������̇ ������ + ������ ������2 ������= mg (sin ������ ������ − cos ������������) + N ������ - ������ ������ ������ ������. (6) 86

№ 6 (75) июнь, 2020 г. Из (6) и линейной независимости векторов ������ и ������ Согласно определению кривизны, d ������ / d s = k. следует, что [2] Значит, с точностью до постоянного слагаемого, m ������̇ = mg sin ������ - ������ ������ ; (7) ∫ ������������ = ������ (������) . (15) ������ ������2 = - mgcos ������ + N . (8) ������ ������ Из (14) и (15) следует, что Исключение нормальной реакции N из (7) и (8) ������2 = ������−2 ������ ������[������ + 2������ ∫ ������2 ������ ������ (sin ������ − ������ cos ������) ������������] . приводит к уравнению [2]: (16) ������̇ + ������ ������2 = g (sin ������ – ������ cos ������) . (9) Пусть ������2 - дуга окружности радиуса длины R . то- гда ������ Второе слагаемое левой части (9) представимо S = R ������ . (17) также в виде ������ ������ ������2 . На основании (16) и (17) Пусть семяпровод выполнен так, что верхняя ������2 = ������������−2 ������ ������ + 2������������ [������ sin ������ − (1 + 1+4 ������2 часть ������1 линии ������ – отрезок прямой, а нижняя – дуга кривой, причем в их общей точке М функция ������ (s) не- 2 ������2 ) cos ������] . (18) прерывна, ������ (s) имеет непрерывную производную первого порядка, а ������(s) претерпевает разрыв первого В силу (18) и начального условия ������│������ = ������0 = ������0 рода. Тогда вдоль ������1 имеют место равенство ������ = ������0 = const, k = 0, вследствие чего (2.9) принимает вид ������̇ = ������ (sin ������ − ������ cos ������0), т.е. ������̈ = sin(������0 – ������) ������ , ������ = ������������������������������ ������ . (10) ������2 = {������02 − 2������������ [������ sin ������0 − (1+ 1+4 ������2 ������������������������ 2������2 ) cos ������0 ]} ∫ ������2 ������ ( ������0− ������ ) + Начальными условиями будут + 2������������ [������ sin ������ ( 1 + 2������2 ) cos ������ ] . (19) 1+4 ������2 − S (0) = 0 , ������̇(0) = ������0 . (11) В силу (10) и (11) интегрируя эту формулу два С помощью формулы (19) могут быть опреде- раза получил лены параметры линии ������, позволяющие добиться за- ранее заданной скорости семени в момент его вылета S = ������0������ + sin(������0 – ������) g ������2 . (12) из семяпровода. Пусть △-разность скорости сеялки и горизонтальной составляющей относительной скоро- 2 ������������������������ сти ������ семени в вышеуказанный момент. Если ������0 ≤ 1м/с, высота падения семени на дно борозды не пре- Для описания движения семени вдоль нижней ча- вышает 2 см, то практически не наблюдается пере- сти семяпровода представим (9) в. форме [2]: распределение семян в рядке. Пусть ���⃗⃗���⃗⃗∗ – скорость (в ������������2 + 2 ������ ������2 = 2������ (sin ������ − ������ cos ������) , (13) системе отсчета K) вылета семени из семяпровода. Если ������∗ = 2,5 м/с а 6������������/ч ≤ ������0 ≤ 12 км/ч (т.е. 1,67 ������������ ������ м/с ≤ ������0 ≤ 3,33 м/с), то 0 ≤ △ ������ ≤ 0,83 м/с, причем относительная скорость △ ������ для ������∗ <2,5м/с противо- Откуда направлена вектору ⃗���⃗���⃗0, а при ������∗ > 2,5 м/с – сонаправ- ������2 = ������−2 ∫������������������ ⟦ ℒ + 2������ ∫(sin ������ − лена ему. Выполненные по формулам (12) и (19) рас- ������ cos ������)������2������ ∫������������������������������ ⟧ , (14) четы показывают, что требуемая относительная скорость ������∗ = 2,5 м/с достигается при ������0 = 75о; где ������ – постоянная интегрирования. длине отрезка ������, равной 480мм; ������ = 0,3; ������ = 60мм; ������ = 0 на нижнем конце дуги ������ 2 Список литературы: 1. Нефедов, Б.А. Изыскание профильной линии почвообрабатывающего рабочего органа минимальное энерго- затраты. Теория и расчет почвообрабатывающих машин / Б.А. Нефедов, Н.М. Флайшер. – М., 1989. – С. 56. 2. Попов М.В. Теоретическая механика М. Наука 1986. – 336 с. 3. Цлаф Л.Я. Вариационные исчисления и интегральные уравнения. М., 1966. – 176 с. 87

№ 6 (75) июнь, 2020 г. УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРИЕМО-ПОДАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА ХЛОПКА-СЫРЦА КорабельниковаТатъяна Николаевна соискатель АО “Пахтасаноат илмий маркази”, Узбекистан, г.Ташкент E-mail: [email protected] Джамолов Рустам Камолидинович канд. техн. наук, АО “Пахтасаноат илмий маркази”, Узбекистан, г.Ташкент E-mail: Rustam-Djamolov [email protected] IMPROVEMENT OF COTTON-RAW MATERIAL RECEIVER Tatyana Korabelnikova Applicant of «Pakhtasanoat Ilmiy Markazi» JSC Uzbekistan, Tashkent Rustam Djamolov Candidate of Technical Science, «Pakhtasanoat Ilmiy Markazi» JSC Uzbekistan, Tashkent АННОТАЦИЯ В статье приводятся результаты научно-исследовательских работ по разработке новых приемо-подающих устройств хлопка-сырца. Описываются основные отличительные особенности конструкции и технологического процесса усовершенствованного приемо-подающего устройства от ранее разработанного устройства для пере- грузки хлопка-сырца, в днище которого, вместо транспортерной ленты установлен роликовый рольганг с гораздо более длительным сроком эксплуатации. Для лучшего разрыхления хлопка-сырца и более равномерного захвата и распределения хлопкового сырья колки на ленте наклонного транспортёра установлены в шахматном порядке. ABSTRACT The article presents the results of research work on the development of new raw cotton pick-ups. The main distinguishing features of the design and technological process of an improved receiving and feeding device from a previously developed device for handling raw cotton are described, in the bottom of which, instead of a conveyor belt, a roller conveyor is installed with a much longer service life. For better loosening of the raw cotton and more uniform capture and distribution of the cotton raw material, the pegs on the belt of the inclined conveyor are staggered. Ключевые слова: ХПП, приемо-подающее устройство, ролики, рольганг, транспортерная лента, колки. Keywords: HРP, receiving and feeding device, rollers, live rolls, conveyor belt, pegs. ________________________________________________________________________________________________ В настоящее время главным показателем первич- Питатель ПЛ разработан в ГСКБ по хлопко- ной обработки хлопка-сырца является качество очистке, серийный выпуск их освоен «Узбекхлопко- хлопка-волокна и семян. Поэтому совершенствова- маш». Благодаря простоте конструкции, значительно ние техники и технологии первичной обработки меньшему весу и энергоемкости питатель ПЛ реко- хлопка должно быть направлено, главным образом, мендован к серийному выпуску взамен выпускав- на максимальное сохранение природных свойств шихся ранее приемо-подающих устройств типа ПТХ- хлопка-сырца при экономии производственных за- 20. трат. В процессе работы питателей ПЛ в производ- В этом плане существующие установки для при- ственных условиях выявился ряд дефектов изготов- емки хлопка-сырца не полностью отвечают постав- ления и конструктивных недостатков, затруднявших ленным требованием. нормальную эксплуатацию машин. Наиболее суще- ственный из них – осевое смещение барабанов гори- В период хлопкозаготовок 1964 года впервые по- зонтального транспортера. В ряде случаев происхо- явились новые питатели марки ПЛ, служащие для дило и трение барабанов о стенки, что приводило к приемки хлопка-сырца подвозимого безтарно в само- повышенному нагреву и загоранию хлопка. Недо- свальных прицепах [3, с.20]. __________________________ Библиографическое описание: Корабельникова Т.Н., Джамолов Р.К. Усовершенствование приёма-подающего устройства хлопка-сырца // Universum: Технические науки : электрон. научн. журн. 2020. № 6(75). URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/9632

№ 6 (75) июнь, 2020 г. статком конструкции ПЛ является также необходи- рольганга. Данное устройство предназначено для мость регулярной и затрудненной регулировки гори- приемки хлопка-сырца, транспортируемого без тары, зонтальной транспортерной ленты. и подачи его в последующие транспортные средства, обеспечивающие загрузку хлопка в бунты или Далее для уменьшения ручного труда и равно- склады заготовительных пунктов. мерной подачи и питания хлопковым сырьем была разработана новая конструкция приемо-подающего Приемо-подающее устройство ХПП-III состоит устройства ПЛА, где за основу принята конструкция из следующих составных частей; шасси, элеватора и ПЛ, с конструктивной особенностью широкой транс- рольганговой платформы. Шасси представляет собой портерной лентой шириной 1400 мм. сварную раму на четырех колесах, из которых два по- воротных (одно снабжено механизмом подъема и В период заготовки установлено, что питатель дышлом, другое рояльного типа). Внутри рамы смон- ленточный ПЛА не обеспечивал быстрой разгрузки тирован горизонтальный ленточный конвейер. Эле- транспортных средств, в зависимости от влажности ватор содержит наклонно расположенную широкую хлопка на эту операцию затрачивалось 15-20 мин. [2]. прорезиненную ленту, к которой приклепаны по ши- рине ленты колковые планки. Рольганговая плат- Для повышения производительности существу- форма несет на своей раме девять параллельных ро- ющих средств разгрузки и обеспечения бесперебой- ликов, которые образуют настил, увеличивающий ной выгрузки хлопка из хлопковых прицепов в поверхность разгрузки транспортных средств [4, ТГСКБ по хлопкоочистке разработаны транспортер и с.23-26]. перегружатель хлопка марки ХПП с рольганговым питателем ТП. Приемо-подающее устройство марки Схема приемо-подающего устройство ХПП-III ХПП и последующие усовершенствованные модели представлена на рис.1. (ХПП-II, ХПП-III) отличались количеством роликов Рисунок 1. Схема выгрузки хлопка-сырца из кузова автотранспорта устройством хлопка передвижным ХПП-III Кузов транспортной тележки (2) с хлопком-сыр- Вместе с тем, процесс захвата хлопка-сырца кол- цом устанавливается около устройства ХПП-III (1), ками, закрепленными по всей ширине на наклонной после чего производится его наклон, и хлопок-сырец транспортерной ленте, производит неравномерную выгружается на рольганговую платформу (3). Масса подачу и при увеличении массы уплотненного хлопка-сырца вращающимися роликами рольганга хлопка на выбросе в отводящий транспортер возни- подается на горизонтальный конвейер (4) и движется кают забои, что требует применения ручного труда к колкам ленты элеватора (5), который поднимает для их ликвидации. хлопок для выгрузки в приемное устройство. В связи с вышесказанным, возникает необходи- Практика эксплуатации приемо-подающего мость усовершенствования горизонтальной части устройства хлопка ХПП-III показала, что на хлопко- устройства и рассмотрение положения установки заводах проблемным узлом в конструкции горизон- колковых скребков на наклонной транспортерной тального ленточного транспортера, является транс- ленте. портерная лента, которая требует замены в пиковый сезон заготовки через каждые 30 рабочих дней, а Для предотвращения недостатков приемно-пода- также заторможенное движение хлопка-сырца на го- ющих устройств авторами предлагается новая разра- ризонтальном ленточном конвейере с влажностью ботанная конструкция перегружателя хлопка-сырца ниже 10 % [1, с.19]. на основе конструкции марки ХПП-III в днище, кото- 89

№ 6 (75) июнь, 2020 г. рого вместо транспортерной ленты установлен роли- ковый рольганг с гораздо более длительным сроком эксплуатации (рис.3). Рисунок 1.1. Усовершенствованное приемно-подающее устройство Приемно-подающее устройство для перегрузки Для лучшего разрыхления хлопка-сырца и более хлопка-сырца включает в себя, кузов (1) содержащий равномерного захвата и распределения хлопкового днище, оборудованное с рабочей ветвью роликов сырья на ленте колки в наклонном транспортёре рольганга (2), торцевые стенки (3), одна из которых установлены в шахматном порядке. Равномерное пи- образована рабочей ветвью наклонного ленточного тание элеватора, а соответственно скорость роликов конвейера с колками (4), которые установлены в шах- рольганга зависит от нагрузки электродвигателя эле- матном порядке на ленте. Задний продольный борт ватора. Если нагрузка электродвигателя увеличива- (5), откидной борт (6), борт окружен боковыми стен- ется, то скорость роликов уменьшается, а если ками (7), винт (8) для поднятия шасси. Ролики роль- нагрузка электродвигателя уменьшается, тогда ско- ганга разделены на две группы, в каждой группе по рость роликов рольганга увеличивается. семнадцать роликов с отдельным приводом (10). Для объяснения процесса работы включены транспорт- В настоящее время произведены конструктор- ное средство (11) и ленточный конвейер (9). ские работы усовершенствованной конструкции при- емно-подающего устройства хлопка-сырца с после- Устройство работает следующим образом. Хло- дующим изготовлением в ДП «РИМ Устахонаси» пок-сырец из передвижного транспортного средства при АО «Пахтасаноат илмий маркази». В дальней- (11) или автопоезда с предварительно открытым шем планируется проведение исследовательской ра- нижним бортом подаётся выгрузочной стороной к от- боты по определению его технологических парамет- кидному борту 6, кузов прицепа наклоняется, откид- ров. ной борт перегружателя опускается до соприкосно- вения с нижним бортом прицепа и фиксируется в По работе можно сделать следующие выводы: этом положении. Разгрузка кузова прицепа (11) про- исходит в два приема: выгруженный в перегружатель  на основании изучения ранее проведенных хлопок-сырец ролик-рольгангом продвигается к эле- работ разработана новая усовершенствованная схема ватору с колками (4), который захватывается, подни- приемно-подающего устройства хлопка-сырца. мается и сбрасывается в приемную воронку ленточ- ного конвейера (9).  для улучшения разрыхления хлопка-сырца и более равномерного захвата и распределения хлопко- вого сырья на ленте колки в наклонном транспортёре установлены в шахматном порядке. Список литературы: 1. Алакбаров Ш «Перегружатель хлопка передвижной марки ХПП» Хлопковая промышленность, Т-1978 г., № 6, -с.19. 2. Катаев Г «Транспортер-питатель ТП». Хлопковая промышленность реферативный научно-технический сборник, Т-1978 г., № 3, -с.26. 3. Сапон А.Д «Ленточный питатель ПЛ», статья ж-л. Хлопковая промышленность, Т-1965, № 1.-с.20 4. Справочник по первичной обработке хлопка. Книга II. Т-1995 г. С.23-26. 90

№ 6 (75) июнь, 2020 г. СТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРА ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ АДГЕЗИВА С ПОВЕРХНОСТЬЮ СУБСТРАТА В ГИПСОВОЛОКНИСТОМ МАТЕРИАЛЕ Адилходжаев Анвар Ишанович д-р техн. наук, Ташкентский институт инженеров железнодорожного транспорта, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: [email protected] Игамбердиев Бунёд Гайратович базовый докторант, Ташкентский институт инженеров железнодорожного транспорта, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: [email protected] ANALYSIS OF THE INTERACTION OF ADHESIVE WITH THE SUBSTRATE SURFACE IN A GYPSUM FIBER MATERIAL Anvar Adilhodzhaev doctor of technical sciences, Tashkent Institute of Railway Engineers, Uzbekistan, Tashkent Bunyod Igamberdiev basic doctoral candidate, Tashkent Institute of Railway Engineers, Uzbekistan, Tashkent АННОТАЦИЯ В данной статье рассмотрены вопросы термохимической обработки поверхности растительных заполнителей для обеспечения прочного адгезионного взаимодействия с гипсовой матрицей в композиционном строительном материале. Произведен выбор добавок, способствующих улучшению адгезионной прочности и физико-механи- ческих свойств гипсоволокнистых листов. Также выполнен сравнительный анализ влияния сорбционной влаж- ности на долговечность композиционного материала в случае обработки волокнистого заполнителя. ABSTRACT The article considers the issues of thermochemical treatment of the surface of plant fillers to ensure strong adhesive interaction with a gypsum matrix in a composite building material. A selection of additives contributing to the improve- ment of adhesive strength and physico-mechanical properties of gypsum sheets was conducted. A comparative analysis of the effect of sorption moisture on the durability of the composite material at the processing of fiber fillers was also performed. Ключевые слова: адгезия, волокно-матрица, гипс, солома, делигнификация, влажностные деформации. Keywords: adhesion, fiber matrix, gypsum, straw, delignification, moisture deformation. ________________________________________________________________________________________________ В течение долгого времени в качестве основных получаемому синергетическому эффекту образуются строительных материалов использовались древе- новые материалы, сохранившие индивидуальные сина, керамика, сталь, бетон и железобетон. В Узбе- особенности каждого из исходных разнородных ком- кистане с развитием строительной индустрии в по- понентов[1]. следнее десятилетие в практику стали интенсивно внедряться композиционные строительные матери- Цель создания композиционных строительных алы, без которых сегодня не осуществимо строитель- материалов — улучшение тех или иных свойств ис- ство большинства объектов. ходных компонентов, как, например, их механиче- ских, теплофизических характеристик, химической Композиционные строительные материалы пред- стойкости, долговечности и т.п., а также снижение ставляют собой многофазные системы, состоящие из себестоимости материалов, в том числе и за счет при- двух или более мономатериалов с различными свой- менения различных отходов. К композиционным ствами. Благодаря рациональному сочетанию не- строительным материалам относятся: растворы, бе- скольких исходных компонентов и, как следствие, __________________________ Библиографическое описание: Адилходжаев А.И., Игамбердиев Б.Г. Исследование взаимодействия адгезива с поверхностью субстрата в гипсоволокнистом материале // Universum: Технические науки : электрон. научн. журн. 2020. № 6(75). URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/9659

№ 6 (75) июнь, 2020 г. тоны, керамику, мастики, клеи, замазки, лакокрасоч- повышенную химическую агрессивность, значитель- ные материалы, стеклопластики и другие искусствен- ные объемы влажностной деформации и развитие ные многокомпонентные материалы. давления набухания, резко выраженную анизотро- пию, высокую проницаемость, низкую адгезию по Идея создания композиционных материалов не отношению к матрице, значительную упругость при нова. Так, например, издавна наш народ в строитель- уплотнении смеси. Указанное отрицательно влияет стве применяет материал саман, в котором глина слу- на процессы твердения матрицы, на структурообра- жит связующим веществом (матрица), а солома вы- зование, а также на прочность и стойкость компози- ступает в качестве упрочняющей арматуры. Также в ционного материала к влагопеременным воздей- строительстве уже долгое время применяется асбе- ствиям. стоцемент, состоящий из цемента - матрицы и волок- нистого природного материала асбеста в качестве ар- В данной статье рассматривается материалы ис- матуры. Свойства такого рода композитов следований по установлению взаимодействия адге- определяются высокой прочностью армирующих во- зива с поверхностью субстрата в новом композици- локон, жесткостью матрицы и прочностью связи на онном материале. Установление характера границе матрица-волокно. Соотношение этих пара- взаимодействия имеет основополагающее значение метров характеризует весь комплекс механических для понимания механизма адгезии волокон, в частно- свойств материала и механизм его разрушения. сти волокон соломы к кристаллам гипса, а также для разработки практических решений для усиления ад- В основном, адгезионное взаимодействие во- гезии между ними. локна и матрицы определяет уровень свойств компо- зитов и их работу при эксплуатации. Локальные В первую очередь представляется необходимым напряжения в компоненте достигают максимальных более широко исследовать каталитические эффекты значений вблизи или непосредственно на границе на границе адгезив-субстрат, а также молекулярные раздела, где обычно и начинается разрушение мате- и химические силы, действующие в зоне контакта. риала. Граница раздела должна обеспечивать эффек- Так как степень отрицательного воздействия влаж- тивную передачу нагрузки от матрицы на волокна. ностных деформаций волокнистого заполнителя на прочность гипсоволокнистой плиты в большей мере Адгезионная связь по границе раздела не должна определяется показателями сцепления различных по разрушаться под действием термических и усадоч- своей природе материалов (соломы и гипса), то целе- ных напряжений вследствие различия в температур- сообразно изучать влияние этих факторов во взаимо- ном коэффициенте линейного расширения матрицы связи[6]. и волокна или в результате химической усадки связу- ющего при его отвердении[2]. И.Х. Наназашвили и др. исследованы адгезион- ные свойства композиционных материалов из отхо- Адгезионная прочность зависит от энергии дов древесины и растительного сырья на основе по- связи, полноты контакта, определяемой рельефом лимерных и минеральных вяжущих [2]. Авторами поверхности, межфазной поверхностной энергии, отмечено, что адгезионные свойства древесных по- смачивания и других поверхностных явлений, а род с минеральными вяжущими зависят от породы, также от условий формирования контакта (давления, химического состава, вводимых добавок, условий об- температуры и т.п.)[3]. работки, удельной поверхности и т. д.. Так установ- лено, что при уменьшении удельной поверхности за- На сегодняшний день в Узбекистане производ- полнителя в виде соломы до некоторого предела ство нового для местного рынка композиционного прочность композита растет. Снижение прочности материала - плиты из гипсоволокнистой массы осво- при значительной крупности заполнителя может ено на некоторых предприятиях. В таком композите быть частично объяснено влиянием больших влаж- арматурой является равномерно распределенное в ностных деформаций, вызывающих развитие напря- гипсовой массе переработанное целлюлозное во- жений в контактных зонах в процессе твердения и локно[4]. При этом применяются различные техноло- сушки, а при использовании мелкой фракции – зна- гии изготовления гипсоволокнистой плиты, так как чительным уменьшением толщины кристаллических дефицитность вторичной целлюлозы заставляет прослоек гипса в структуре из-за большой удельной предпринимателей использовать в сырье раститель- поверхности заполнителя[7]. ного происхождения, что сильно сказывается на про- изводственном процессе, в первую очередь на опера- С ростом шероховатости поверхности увеличи- циях по обеспечению высокой адгезии волокна к вается и адгезия соломы с гипсовой матрицей. При матрице (обработка волокнистого сырья, модифика- этом доказано, что рост адгезионной прочности свя- ция вяжущего). Во многих случаях при поиске аль- зан с появлением большого числа активных центров, тернативного сырья для производства гипсоволокни- увеличением истинной площади контакта и механи- стой плиты выбор падает на солому злаковых ческим сцеплением ворсинок и углублений, выпол- культур, так как данное сырье всегда можно найти по няющих функцию своеобразных шпонок и закле- доступной цене и в больших количествах. Однако со- пок[8]. лома, как и многие органические целлюлозные за- полнители, наряду с присущей ей ценными свой- Увеличение истинной площади контакта можно ствами, имеет и отрицательные качества, добиться удалением жировоскового слоя с поверхно- затрудняющие получение композитов высокой проч- стей соломы, что обеспечит появление дополнитель- ности[5]. К специфическим свойствам такого органи- ных ворсинок и углублений. Как известно, рисовая ческого целлюлозного заполнителя можно отнести 92

№ 6 (75) июнь, 2020 г. солома в своем составе содержит от 10 до 30% мине- обработки - 60-240 мин. Полученный материал про- ральных компонентов. Для удаления минерального мывали дистиллированной водой до нейтральной компонента из рисовой соломы обычно используется среды, просеивали, истирали, высушивали и взвеши- щелочная варка. Действие щелочного раствора на вали. Результаты предварительных исследований лигноуглеводный комплекс приводит не только к щелочной варки рисовой соломы и зависимость вы- удалению минерального компонента и части лиг- хода продукта от концентрации щелочи и продолжи- нина, но и к деструкции полисахаридов [9]. тельности обработки представлены на рис. 1. В связи с вышесказанным, предпринята попытка Полученные результаты указывают на значи- изучения закономерностей между операциями по тельное снижение выхода продукта при концентра- облагораживанию сырья (обработка соломы) и улуч- ции щелочи 6% и продолжительности обработки 240 шением адгезии волокон к матрице (модификация мин (рис. 1), следовательно, дальнейшее увеличение гипса). Для достижения цели были поставлены сле- концентрации щелочи и продолжительности обра- дующие задачи: ботки представляется нецелесообразным.  обеспечить максимальное извлечение мине- При визуальном осмотре проваренного в 1-2 % ральных компонентов и лигнина из лигноуглевод- щелочном растворе материала отмечено, что обра- ного комплекса рисовой соломы с минимальной де- ботка даже при продолжительности 240 мин не обес- струкцией полисахаридов; печивает требуемых значений по выходу и по каче- ству. Полученные данные после варки первой партии  обеспечить формирование более плотной кри- рисовой соломы позволяют установить диапазон для сталлической решетки гипса, увеличивающей проч- дальнейших исследований: концентрация щелочи - ность соединения на поверхности волокно-гипс. от 3 до 5 %, продолжительность обработки - от 60 до 240 мин. В исследованиях были использованы модифика- торы, пластификаторы, обессахаренные отвары со- После ряда экспериментов удалось найти опти- ломы, минеральные модификаторы, которые в той мальные условия для щелочной варки рисовой со- или иной мере влияли на упрочнение адгезионного ломы. С учетом оптимизации щелочной варки (про- соединения соломы с гипсовым вяжущим. Также ис- должительность щелочной варки – 150 мин; пользовалась рисовая солома прошлогоднего сбора концентрация щелочи – 3,5 %) был получен материал (содержание целлюлозы – 58 %; лигнина – 14%; с выходом – 57,1 %, визуально напоминающий хлоп- смолы – 5,4%; растворимых веществ – 3,2 %; мине- ковые волокна. ральных веществ – 19,4%) и строительный гипс (ГОСТ 125-70). С целью изучения уровня адгезионного взаимо- действия полученного материала с гипсовым вяжу- Варку сухой и разрезанной по 12-20 мм рисовой щим были определены прочностные характеристики соломы проводили водным раствором едкого натрия образцов смесей из данных компонентов, в которых при следующих условиях: соотношение солома-рас- также использовались различного рода добавки для твор - 1/8; концентрация NaOH - 1-6 %; температура улучшения прочности связи волокно-гипс, так как обработки - 90°С; продолжительность подъема тем- прочность гипсоволокнистого композита, как нам пературы – 15 мин; продолжительность щелочной представляется, напрямую зависит от прочности связи между адгезивом и субстратом. Рисунок 1. Зависимость выхода волокнистого заполнителя от концентрации щелочи и продолжительности варки 93

№ 6 (75) июнь, 2020 г. Таблица 1. Влияние добавок на характеристики гипсоволокнистой смеси № Количество со- Количество до- В/Т Расплыв те- Прочность при Прочность при ломы, % бавки, % 0,66 ста, мм изгибе, МПа сжатии, МПа C-3 Frem Nanogips 0,66 1. 0,5 -- 0,43 180 3,84 9,80 2. 0,5 - 0,2 0,33 250 4,69 15,4 3. 0,5 - 0,4 0,43 182 4,12 15,6 4. 0,5 - 0,7 0,36 180 4,34 16,1 5. 0,5 -1 0,66 250 4,81 17,9 6. 0,5 -2 0,66 260 6,84 18,6 7. 0,5 0,7 - 0,66 220 4,02 9,82 8. 0,5 1- 0,66 236 4,02 10,6 9. 0,5 1,5 - 0,72 244 4,02 11,4 10. 0,5 2- 0,72 258 6,03 12,6 11. 1 -- 0,48 171 3,35 8,24 12. 1 - 0,2 0,36 245 3,68 10,8 13. 1 - 0,4 0,48 172 4,98 12,6 14. 1 - 0,7 0,40 171 4,98 16,1 15. 1 -1 0,72 244 4,01 11,8 16. 1 -2 0,72 249 4,82 13,5 17. 1 0,7 - 0,72 212 3,54 9,60 18. 1 1- 0,72 218 3,98 9,80 19. 1 1,5 - 232 4,64 10,4 20. 1 2- 238 5,40 12,6 Анализ полученных данных позволяет сделать Силы связи между гипсовым тестом и стенками несколько заключений: клеток соломы могут быть объяснены положениями адсорбционной теории адгезии. Известно, что со-  адгезионная прочность зависит от густоты ставные части соломы, в первую очередь, целлюлоза, гипсового теста и его химической активности, при характеризуются структурной поляризацией (по- этом, чем выше вязкость раствора, тем на меньшую верхности молекулярной цепей целлюлозы, гемицел- глубину он может проникнуть в поры соломы. люлозы и лигнина несут отрицательный заряд) и по- этому должны хорошо соединяться с полярными  добавки уменьшают водопотребность смеси, веществами. Кроме того, облагороженные волокна что приводит к увеличению плотности матрицы, и, соломы содержат малое количество водораствори- как следствие, увеличению прочности сухого мате- мых экстрактивных веществ, что снижает влажност- риала. ные деформации в контактных зонах[8]. Значительное повышение предела прочности при Происходит ли повышение прочности получен- сжатии гипсоволокнистых композитов при введении ных гипсоволокнистых образцов за счет снижения добавок, повышающих плотность гипсовой матрицы влажностных деформаций волокнистого заполни- и прочность связи гипс-волокно, свидетельствует теля? Мы предполагаем, что это должно достигаться косвенно о том, что в твердеющей плите без добавок вследствие уменьшения отрицательного заряда воло- могут развиваться деструктивные процессы вслед- кон соломы в результате обработки горячим раство- ствие объемных и влажностных деформаций. ром щелочного раствора и блокирования полярных групп, в первую очередь гидроксильных располо- Проведенные исследования свидетельствуют о женных на поверхности молекулярных цепей целлю- том, что наиболее эффективно использование до- лозы, гемицеллюлозы и лигнина волокнистого запол- бавки для гипсовых смесей «FremNanogips» (ЗАО нителя. Для подтверждения наших соображений мы «Завод добавок и смазок «ФРЭЙМ») при формова- исследовали воздействие влаги на гипсоволокнистые нии образцов, высокая адгезионная прочность в ко- образцы. торых наблюдалась во все сроки хранения. Повыше- ние адгезионной прочности у образцов происходит Сорбционную влажность определяли следую- вследствие повышения плотности кристаллической щим методом. Предварительно высушенные до по- решетки гипса, обеспечивающей более прочное со- стоянной массы гипсоволокнистые образцы с запол- единение с поверхностью волокна. нителем из обычной рисовой соломы и термообработанной (по методике, описанной выше) Предполагается, что адгезионная взаимосвязь щелочным раствором рисовой соломы, помещали в между соломой и гипсом обусловливается взаимо- эксикаторы. Паровоздушная среда в эксикаторах со- действием иона кальция, образующегося при тверде- здавалась искусственно с помощью химического рас- нии гипсового теста в контактной зоне с полярными функциональными группами компонентов соломы – целлюлозы, лигнина, гемицеллюлозы. 94

№ 6 (75) июнь, 2020 г. твора серной кислоты разной концентрации, обеспе- ботанной соломы выше на 22% в сравнении с образ- чивающего относительную влажность воздуха 40 – цами на заполнителе из обработанной соломы, рав- 96%. Влажность образцов определялась путем взве- ной 3,5% при относительной влажности воздуха 60%. шивания через каждые две недели в течение первых Сорбционная влажность гипсоволокнистого матери- 2-х месяцев испытаний, затем через каждую неделю ала на основе заполнителя из обработанной соломы до достижения образцами постоянной массы на ве- при влажности 90% равна 6,4%, а влажность образ- сах. цов на основе необработанной соломы возрастает на четверть (8,0%). Относительная влажность воздуха Результаты испытаний приведены в диаграмме 96% вызывает возрастание сорбционной влажности (рис. 2). Определено, что сорбционная влажность образцов на заполнителе из обыкновенной соломы до всех образцов достигает 2,5% в эксикаторах при от- 15,1%, что превышает на 33% показатель образцов на носительной влажности воздуха 40%. Показатель основе обработанной соломы, соответствующий сорбционной влажности образцов на основе необра- 10,2%. Сорбционная влажность, % 16 14 12 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 10 Относительная влажность воздуха, % 8 6 4 2 0 0 Образцы на заполнителе из термообработанной соломы Образцы на заполнителе из необработанной соломы Рисунок 2 Изотермы сорбции водяного пара гипсоволокнистыми композитами Анализ полученных результатов показывает, что преобразования структурных и химических характе- термообработка рисовой соломы щелочным раство- ристик соломы в процессе ее термохимической обра- ром позволяет снизить водопоглощение гипсоволок- ботки; нистых композитов. Целесообразность такой опера- ции обусловливается полярной природой этого  композиционные материалы на основе необ- высокомолекулярного соединения. Повышение гид- работанной соломы при высокой влажности окружа- рофобности волокон соломы после термообработки ющей среды могут достичь показателя сорбционной является следствием блокирования адсорбционно- влажности, равному 15,1%, , что в дальнейшем может активных в воде гидроксидов макромолекул целлю- привести к снижению эксплуатационных характери- лозы и других компонентов соломы в результате об- стик, а также стать причиной разрушения стеновых разования водородных связей между метальными плит и конструкций в целом. группами и гидроксидами соломы. По результатам исследований предложен эффек- На основе проведенных исследований можно тивный способ комплексной подготовки волокни- сделать следующие выводы: стого заполнителя путем предварительной термооб- рабоки в щелочном растворе и дальнейшим  адгезионная прочность между соломой и гип- смешением с гипсом и модификатором, что в свою сом зависит от удельной поверхности заполнителя, очередь уменьшает вязкость теста и способствует коэффициента формы частиц, шероховатости волок- кольматации открытых пор и углублений в заполни- нистого заполнителя, химической активности компо- теле, чем обеспечивает высокие показатели адгезии нентов композита, В/Г соотношения, количества хи- матрицы и заполнителя. мических добавок, степени протекания процессов 95

№ 6 (75) июнь, 2020 г. Список литературы: 1. Строительные материалы. Материаловедение. Технология конструкционных материалов: учебник для вузов / В. Г. Микульский [и др.]; под общ. ред. В. Г. Микульского, Г. П. Сахарова. - [5-е изд., доп. и перераб.]. - М. : Изд-во АСВ, 2011. 2. Наназашвили, И. Х. Строительные материалы из древесно-цементной композиции / И. Х. Наназашвили – Ленинград: «Стройиздат» 1990 г. – 414 с. 3. Фрейдин A.C. Прочность и долговечность клеевых соединений. М.: «Химия», 1981, с. 115-122 4. Рязапов Р. Р., Мухаметрахимов Р. Х., Изотов В. С. Дисперсно-армированные строительные композиционные материалы на основе гипсового вяжущего // Известия КазГАСУ. 2011. №3 (17). 5. Адилходжаев А.И., Игамбердиев Б. Г., Карабаева М.И. Перспективы использования рисовой соломы в каче- стве волокнистого наполнителя в производстве строительных материалов // Проблемы Науки. 2019. №12-1 (145). 6. Берлин А.А., Басин В.Е. Основы адгезии полимеров. Москва, «Химия», 1974 7. Воюцкий С.С. Адгезия / С.С.Воюцкий // Энциклопедия полимеров. Т. 1. – Москва: Сов. энциклопедия, 1972. – С. 22-29. 8. Наназашвили, И. Х. Арболит - эффективный строительный материал / И. Х. Наназашвили – Ленинград: «Стройиздат» 1984. 9. Вураско А. В., Минакова А.Р., Дрикер Б.Н., Сиваков В.П., Косачева А.М. Технология получения целлюлозы из недревесного растительного сырья // Химия растительного сырья. 2010. №2. 96

ДЛЯ ЗАМЕТОК

ДЛЯ ЗАМЕТОК

ДЛЯ ЗАМЕТОК