Мичуринского государственного аграрного университета

1. Марченко, Н.М., Личман, Г.И. Основные вопросы теории расчета движения жидкого навоза. – В кн.: Научные основы механизации внесения органических удобрений. – М.: Колос. - 1974. - 254с.

2. Милович, А.Я. Основы динамики жидкости М:.Энергоиздат. - 1933. - 159с.

3. Михеев, В.В Перемешивание бесподстилочного навоза в хранилище//Механизация и электрификация сельского хозяйства.-1980.-№6. с. 14-17.

4. Булавин, С.А., Ветров, В.А., Кайдалов, А.Н., Удовенко, А.Е. Создание однородной массы жидкого навоза в лагуне «Техника в сельском хозяйстве». - 2010. - №6. - с. 15-18.

5. Завражнов, А.И., Миронов, В.В., Колдин, М.С., Никитин, П.С. Исследование процесса биоферментации в экспериментальной аэрационной установке для переработки отходов на фермах КРС // Вестник Челябинского государственного аграрного университета. - Челябинск: Изд-во ЧГАУ. - 2006. - Т. 48. - С. 73-75.

6. Завражнов, А.И., Миронов, В.В., Колдин, М.С., Никитин, П.С. Приготовление органических удобрений в аэрационном биореакторе модульного типа // Вестник Саратовского государственного аграрного университета. - Саратов: Изд-во СГАУ. - 2006. - №4. - С.20-24.


Булавин Станислав Антонович - доктор техн. наук, профессор, Белгородская государственная сельскохозяйственная академия имени В.Я. Горина, ул. Вавилова д 1.

Мачкарин Александр Викторович - канд. техн. наук, доцент, Белгородская государственная сельскохозяйственная академия имени В.Я. Горина, ул. Вавилова д 1, machkarin@mail.ru


RATIONALE FORM LAGOON TO OBTAIN A HOMOGENEOUS MASS OF LIQUID EFFLUENTS
Key words: liquid manure lagoon, liquid effluents, humidity manure, homogeneous mass.
Studies have shown that the moisture content is variable and depends on the time of mixing. With the decrease in humidity circulation fades out more quickly.
Bulavin Stanislav Antonovich – doctor of technical sciences, professor, Belgorodskaya state agricultural academy named after V.Ya. Gorin

Machkarin Alexandrr Victorovich – candidate of technical sciences, assistant of doctor, Belgorodskaya state agricultural academy named after V.Ya. Gorin.

УДК 621.9.047
МОДЕЛИРОВАНИЕ СВОЙСТВ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ КОМПОЗИТНЫХ ПОКРЫТИЙ,

ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ПРИ ВОССТАНОВЛЕНИИ ДЕТАЛЕЙ СЕЛЬХОЗМАШИН
С.Ю. ЖАЧКИН, Н.А. ПЕНЬКОВ, А.А. ЖИВОГИН
ФГБОУ ВПО Воронежский государственный технический университет, г. Воронеж, Россия
В.В. МИХАЙЛОВ, О.А. СИДОРКИН, Д.В. ГЕДЗЕНКО
ВУНЦ ВВС «ВВА» им. проф. Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина, г. Воронеж, Россия
Ключевые слова: гальванические композиционные материалы, математическая модель, структура покрытия.
В работе разработана модель, позволяющая прогнозировать свойства композитных покрытий, образованных упругой матрицей и упругими микросферами, которые образуют случайно неоднородную двухуровневую структуру. При этом включения в матрице расположены не равномерно, а образуют скопления в виде взаимопроникающих каркасов.
Введение.

В настоящее время широкое применение находят процессы восстановления деталей с применением композитных гальванических материалов [1]. При этом особенно остро встает проблема прогнозирования свойств получаемых покрытий. Сделать это можно лишь зная их технические постоянные, а именно – модуль упругости. Получать композитные гальванические покрытия возможно, используя метод гальваноконтактного осаждения [2]. Особенность метода гальваноконтактного осаждения (ГКО) заключается в периодической упруго-пластической деформации растущих слоев покрытия посредством инструмента в процессе их осаждения. Таким образом, периодическое механическое воздействие на растущие кристаллы гальванического хрома вызывает временную остановку их роста в момент прохождения зоны механической активации инструментом. Это формирует слой композитного покрытия. После прохождения инструмента рост кристаллов хрома возобновляется до следующего их контакта с инструментом, что формирует последующий слой гальванического композитного покрытия. Данный процесс повторяется периодически во время проведения процесса ГКО. Учитывая данную особенность способа, ясно, что на поверхности детали получается слоистый композит.

На рисунке 1 показана развертка контакта обрабатываемой детали с инструментом при его движении вверх по поверхности цилиндра. Ввиду изменения скорости продольного перемещения инструмента вдоль образующей цилиндра рассмотрим два основных положения: I - характеризуется началом движения инструмента, а II – прохождением точки с максимальной линейной скоростью.

Рисунок 1. Развертка схемы метода ГКО при движении инструмента вверх

Причем структура слоистого композита будет зависеть не только от сочетания вектора главного и вспомогательного движения, реализуемого установкой ГКО, но и от величины скоростей, а также зональности рассматриваемого участка покрытия. На рисунке 3 показано формирование различных структур слоистого композита от варианта I до варианта II в зависимости от сочетаний вышеперечисленных параметров осаждения. Учитывая вышеизложенное, а также то, что кинематика метода не обеспечивает идеальное перемешивание компонентов получаемого композитного материала, в работе ставилась задача создать математическую модель свойств двухкомпонентных гальванических композитных материалов при неоднородной компоновке.

Рисунок 2. Развертка схемы метода ГКО при движении инструмента вниз

Рисунок 3. Различные компоновочные структуры композитных материалов, учитывающие формирование слоистых структур покрытия при методе ГКО

Пусть рассматриваемая упругая среда занимает объем V, ограниченный поверхностью S. Объем связующей матрицы обозначим V_m, объем включений — V_f.

Закон Гука микронеоднородной среды скоплений имеет вид

(1)

Здесь _ij _ij – тензоры напряжений и полных деформаций, _m,f _m,f – параметры Ламе компонентов.

Геометрическая структура такого двухкомпонентного материала описывается случайной изотропной индикаторной функцией координат к (r), равной нулю в точках первого компонента и единице – в точках второго. С помощью этой функции локальный закон Гука для среды записывается в виде

(2)

Для установления макроскопических определяющих уравнений рассматриваемой среды и вычисления ее эффективных характеристик необходимо усреднить локальный закон Гука (2) по объему W_f:

Здесь — объемное содержание микросфер, — объемное содержание скоплений включений.

Соотношения (3) показывают, что для установления эффективного закона Гука необходимо выразить величины через макроскопические деформации. Это достигается статистическим осреднением системы деформирования среды, состоящей из локальных уравнений (2), уравнений равновесия

(4)

Граничными условиями такой системы являются условия отсутствия флуктуаций величин на поверхности скоплений, а сама система сводится к эквивалентной системе интегральных уравнений, ядрами которой являются вторые производные тензора Грина

Легко видеть, что:

Подстановка формул (6) в соотношения (3) дает макроскопический закон Гука рассматриваемой микронеоднородной среды:

Здесь

Формулы для эффективных модулей упругости для всего композита, образованного взаимопроникающими объемами W_m и W_f рассчитываются по аналогичной процедуре. Макроскопический закон Гука в этом случае принимает вид:

Где

а звездочкой обозначены эффективные модули упругости микронеоднородной среды.

Полученная модель (10) позволяет на практике прогнозировать свойства композитных гальванических покрытий, полученных методом ГКО с учетом неоднородности их формирования. На рисунке 5 приведена кривая расчета эффективного модуля упругости сдвига композитного материала по разработанной модели, при условии, что включения инородного материала в матрицу составляет 70%. Видно, что теоретическая кривая достаточно точно описывает практические результаты, суть которых заключается в изменении свойств композитных материалов при увеличении неравномерности распределения включений в матрице, что согласуется с практическими результатами в области получения композитных материалов.

Рисунок 4. Проверка теоретической модели

1. Жачкин, С.Ю. Использование дисперсно-упрочненных композитных хромовых покрытий для повышения срока службы контактной пары сталь-бронза [Текст] / С.Ю. Жачкин, М.В. Астахов // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана, сер. «Машиностроение». - 2011. - С. 39.

УДК 664.66/.68

За последние десять лет в диетологии произошли большие перемены. Благодаря успехам науки стало возможным не только определить, как различные компоненты пищи влияют на здоровье, но и изучить это влияние на молекулярном уровне. Теперь понятно, почему полезны продукты, традиционно считавшиеся полезными (например, овощи и фрукты - в них содержится много антиоксидантов) и почему опасны продукты фастфуда – в них содержатся транс – изомеры жирных кислот.

По рекомендации ВОЗ, организм человека должен получать от трансжиров не более 1% суточной нормы общего энергопотребления (около 2-3 граммов трансжиров). В 2009 году ВОЗ пересмотрела эту рекомендацию и рекомендовала полностью удалить промышленные трансжиры из продуктов питания.

Обогащение пищевых продуктов физиологически полезными пищевыми ингредиентами должно осуществляться на основе принципов, определяющих решение наиболее важных проблем, возникающих при разработке, производстве и реализации обогащенных продуктов питания: подбор функциональных ингредиентов и сохранение показателей безопасности и традиционных потребительских свойств у продукта с функциональной направленностью [1].

Потенциальным объектом обогащения являются, принадлежащие к категории продукции регулярного потребления, хлебобулочные и мучные кондитерские изделия, потребительский спрос, на которые стабилен.

Анализ рецептур хлебобулочных и мучных кондитерских изделий, свидетельствует о высоком содержании в них маргарина и сахара, следовательно, опасность заключается в воздействии на организм потребителя транс-изомеров, содержащихся в маргарине и быстрых углеводов сахара.

Высокая энергетическая ценность этих видов изделий (200-1900 кДж/100г) не обоснована и с гигиенических позиций. Вместе с тем, содержание важнейших эссенциальных нутриентов (витаминов, макро- и микроэлементов, каротиноидов, пищевых волокон) в них незначительно. Так, 100 г мучных кондитерских изделий обеспечивают не более 4-5% суточной потребности человека в витаминах В₁, В₂, РР, а их вклад в общую энергетическую ценность рациона при этом уровне потребления может составить 18-20% [7].

Учитывая всеобщую недостаточность населения РФ в указанных выше нутриентах, приоритетным направлением в настоящее время является создание функциональных хлебобулочных и мучных кондитерских изделий. По определению такие изделия должны не уступать по потребительским свойствам изделиям традиционных технологий и повышать их пищевую ценность (прежде всего ее биологическую и физиологическую составляющие) [4].

На кафедре технологии хранения и переработки продукции растениеводства (ТХ и ППР) Мичуринского государственного аграрного университета ведутся научно - исследовательские и опытно-конструкторские работы (НИОКР) по созданию пищевых продуктов нового поколения - функциональных продуктов питания для различных групп населения, в первую очередь для детей, людей принимающих здоровый образ жизни, людей с нарушениями обмена веществ и функций организма [2, 3, 6].

Самые перспективные направления научных исследований кафедры связаны с исследованиями нетрадиционных, малоиспользуемых культур растительного сырья: сортового топинамбура, листьев плодовых растений и трав, обладающих высокой антиоксидантной активностью.

Топинамбур на английском языке звучит как «Jerusalem artichoke», что буквально означает «Иерусалимский артишок». Несмотря на романтичное название, топинамбур не имеет отношения к Иерусалиму, и не входит в семейство артишоков.

Топинамбур – многолетнее травянистое растение из семейства сложноцветных. Принадлежит к роду Неlianthus, к которому относится и наш обыкновенный подсолнечник. В России топинамбур был известен уже в XVII веке под названием «земляная груша» , но не как овощ, а как целебное растение [5].

Топинамбур – перспективная культура для возделывания на производственных площадях. Технологические приемы выращивания позволяют регулировать направленность на получение преимущественно вегетативной или клубневой массы.

Нами были взяты в качестве объектов исследований 4 сорта: Интерес, Интерес 21, Скороспелка, Французский и контроль - дикорастущий образец у овощеводов любителей Мичуринского района Тамбовской области.

Посадочный материал сортового топинамбура был приобретен в Майкопской опытной станции ВНИИР в 2011 г. Результаты исследований 2011-2013 гг. показали перспективность данной культуры для выращивания и получения продуктов с функциональной направленностью.

В результате проведения НИР изучена коллекция отечественных и зарубежных сортообразцов топинамбура по комплексу хозяйственно-ценных признаков (урожайности, товарности, сохраняемости и содержанию биологически ценных веществ).

Для производства продуктов здорового питания наибольшую ценность представляют клубни топинамбура, которые используются в пищу в свежем и переработанном виде (инулин, фруктоза, пищевые волокна, биологически активные добавки к пище - БАД).

ВОЗ объявило сахарный диабет эпидемией среди неинфекционных заболеваний, так как каждые 10-15 лет число больных сахарным диабетом удваивается. По данным Международной федерации диабета в 1990 году в мире было зарегистрировано больных сахарным диабетом 80 млн. человек, в 2001-2002 гг. - 150 млн. человек, в 2010 г. - 246 млн. человек.   

Известно, что профилактический и лечебный фактор для больных сахарным диабетом – адекватное питание. При легкой форме диабета профилактическое питание – единственный способ лечения. Диетотерапия сахарного диабета невозможна без инулина и других углеводсодержащих продуктов с низким гликемическим индексом. Инулин – это природный полисахарид, получаемый из клубней и корней некоторых растений. Основным источником натурального инулина является – топинамбур. Инулин способствует утилизации глюкозы в организме человека. Длительное употребление топинамбура снижает уровень сахара в крови. Для здоровых людей, в том числе из «группы риска», то есть родственников и детей больных диабетом, топинамбур, содержащий инулин, является отличным средством профилактики этого тяжелого недуга. При систематическом употреблении топинамбура наряду со снижением уровня сахара в крови наблюдается также улучшение зрения.

При заболевании сахарным диабетом топинамбур и инулин, получаемый из него, используется как вспомогательное средство для снижения уровня глюкозы крови. Свойство инулина участвовать в регуляции уровня глюкозы делает возможным применение содержащих его продуктов в лечении сахарного диабета  второго типа.  Основная ценность топинамбура в том, что он не только содержит широкий набор ценных пищевых веществ и витаминов, но и, что особенно ценно, растительный аналог инсулина — полисахарид инулин (причём довольно много от 10,24% до 17,09 %).

Для производства продуктов здорового питания особенно для лиц, работающих на вредных производствах, страдающих диабетом и ожирением, очень важным показателем является содержание в пище инулина, пищевых волокон (клетчатки, полуклетчатки и пектиновых веществ).

Инулин, кроме того, улучшает обмен липидов – холестерина, триглицеридов и фосфолипидов в крови. Поэтому снижает риск возникновения сердечно-сосудистых заболеваний, смягчает их последствия, укрепляет иммунную систему организма. Кроме того, инулин оказывает иммуномодулирующее и гепатопротекторное действие, противодействуя возникновению онкологических заболеваний.

По содержанию инулина в наших исследованиях выделяются сорта Интерес и Скороспелка.

По содержанию клетчатки выделились сорта Интерес и Интерес-21- 1,31% и 1,33% соответственно. По содержанию пектиновых веществ контрольный сортообразец и сортообразец из Франции 2,4 и 2,0%. По суммарному содержанию пищевых волокон (клетчатка + пектиновые вещества) выделился сорт Скороспелка и контрольный сортообразец 3,0 и 3,67%.

По витаминам выделяются: аскорбиновой кислоте - сорта Скороспелка (22,2 мг%) и Интерес (17,6 мг%), каротиноидам - сорта Французский (15 мг%) и Интерес (13,2 мг%), Р-активным веществам - сорта Французский (47 мг%) и Скороспелка (33 мг%).

Результаты исследований клубней подтверждают высокую питательную и антиоксидантную ценность этого сырья.

Предварительные исследования по созданию новых видов пищевых продуктов для функционального и здорового питания с топинамбуром (мюсли, хлебобулочные, мучные кондитерские изделия и другие) показали, что продукты питания с добавлением топинамбура для здорового питания производить целесообразно и актуально. По разработанным рецептурам были изготовлены и исследованы образцы пшеничного хлеба, булочек и овсяного печенья с полной заменой сахара и части муки порошком из топинамбура. Образцы получили высокую органолептическую оценку специалистов кафедры, содержание инулина в изделиях составляет до 5%, пищевых волокон – более 10мг/100г. Хлебобулочные и мучные кондитерские изделия с добавлением порошка из топинамбура отличаются от классических изделий повышенным содержанием каротиноидов, Р-активных веществ и витамина С.

Включение таких продуктов в рацион питания будет способствовать улучшению структуры питания, здоровью и повышению иммунной защищенности организма человека за счет содержания в своем составе биологически активных веществ. Потребитель получит более ценный продукт с необходимыми человеческому организму компонентами: сахарами, витаминами, минеральными и балластными веществами, а главное с инулином, который необходим людям с заболеванием сахарным диабетом и также его профилактики.