Методическое пособие 805

Обыкновенный с виду, но прочный и экономичный строительный материал получил свое почетное место в архитектуре Воронежа, прокладке коммуникаций, и в дизайне интерьеров.

Вообще-то вначале было дерево. Именно из него строились укрепления и жилые дома на заре истории Воронежа. А поскольку этот материал совершенно беззащитен перед воздействием огня, город то и дело горел. Стремление сделать постройки более надежными подвигло воронежцев к «освоению» кирпича. Благо, запасов в глине, суглинке и песке, необходимых для кирпичного производства, в воронежских окрестностях имелось достаточно [2].

Что же касается кирпичных заводов до революции в Воронеже, то их здесь было шестнадцать. Спрос рождал предложения и, следовательно, конкуренцию. Владельцы заводов боролись за потребителя качеством товара. Из местного кирпича строили жилые дома, общественные здания и трубопроводы для ливневой канализации. Сохранились еще частные застройки в районах города, где до сих пор встречаются двухэтажные типологические постройки: с полуподвальным кирпичным этажом под хозяйственные нужды и деревянным жилым вторым этажом.

Кирпич в дореволюционном Воронеже производился разных размеров и формы – стандартные бруски в 26 сантиметров длиной, 13 – шириной и 6 – высотой, большеформатные – для арок и перекрытий, превышающие по размерам «типовые» раза в три, округлые кирпичи для украшения фасадов зданий.

Что касается качества воронежского кирпича, то весьма показательным может служить следующий пример. О высоком качестве воронежской продукции свидетельствуют и клейма с инициалами владельцев заводов. Дело в том, что в дореволюционной России на такую маркировку требовалось разрешение самого государя. А оно давалось только после экспертизы продукции, которую проводила специальная комиссия. Так что клеймо на кирпиче – это знак качества (рис. 1, 2).

Одним из наиболее примечательных зданий из красного кирпича считается краеведческий музей, основное здание которого это живописный городской особняк начала XX века с ярко-красным фасадом. Сооружение построено из кирпича в манере эклектики, разбавленной элементами русского стиля.

Постепенно превращается в модную культурную локацию легендарная "Ликерка". Часть главного производственного корпуса-замка отреставрировали,

455

здесь находятся облдепартамент архитектуры и градостроительства, ресторан и салон красоты.

Новое пространство "Винзавод", обустроенного в части корпуса спиртохранилища, получило свой уютный внутренний дворик, где работает каток зимой, а летом проходят уличные концерты, выставки.

Что же касается жилого строительства города Воронеж, то оно также не осталось без внимания. Чего только стоит жилой квартал "Антоновские яблоки", где было уделено внимание не только деталям отделки материалов, но и видно проявление заботы о человеке и его комфорте. Секции жилого комплекса «Антоновские яблоки» − полностью кирпичные, и внешние и внутренние стены. Часть кладки выполнена из бельгийского глиняного кирпича ручной формовки от компании Wienerberger.

Вместе с новым Кольцовским театром Камерный стал «архитектурным объектом XXI века»

При строительстве объекта использовалась особая бесшовная кладка. Здание облицовано клинкерным кирпичом, привезенным из Бельгии. Дизайн нового здания Камерного театра выполнен в стиле лофт. Он используется, когда старые промышленные объекты превращают в общественные – выставочные пространства и культурные центры.

Ознакомившись с историей города и его зданиями, можно сделать вывод, что архитекторы и жители города Воронеж проявляют все больший интерес к качественному материалу и органически чистым свойствам кирпича.

Новые технологии уже дошли до нас, показывая нам иную, качественнокомфортную среду с эстетической и функциональной стороны.

Строительство оригинального здания лишь дело времени. Будущее города

– за комфортной средой. Эту среду мы проектируем и строим сами.

Литература

1.Лехциер, В. Л. Кирпич: добрая тяжесть и орудие судьбы / В.Л. Лехциер. - Вестник Самарской гуманитарной академии. Серия "Философия. Филология". 2008. № 1.

2.Черных, Е. Е. Приключение воронежского кирпича [Электронный ресурс]– Режим доступа : http://www.infovoronezh.ru/News/Priklyucheniya- voronejskogo-kirpicha-3449.html, свободный. – Загл. с экрана.

456

УДК 661.7

Экономичный способ утилизации шлам-лигнина – отхода целлюлозно-бумажной промышленности

Я.О. Рудаков

Магистрант гр. М1211 voroneth36@gmail.com

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»

Получены лабораторные результаты по дезодорации шлам лигнина. Разработан экономичный способ утилизации шлам-лигнина, который основан на его обработке негашеной известью (CaO), которую вводят в шлам-лигнин (ШЛ) в количестве 15-25% в течение 7-14 суток. Шлам-лигнин нейтрализуется известью СаО, происходит частичное обезвоживание, и связываются летучие компоненты, обладающие токсичностью и дурным запахом.

Ключевые слова: шлам-лигнин, дезодарация, обезвоживание.

Предложенный способ отличается высокой технологичностью, он не требует дорогостоящих реактивов и оборудования, позволяет эффективно снизить запах до приемлемого уровня 2-3 балла по 5-балльной шкале [1] и примерно на 50 % снизить влажность продукта переработки, придавая ему вид сыпучего порошка, удобного для транспортировки и дальнейшего применения. Нейтрализованный негашеной известью ШЛ может использоваться для рекультивации полигонов твердых бытовых отходов и другого применения. Высокая экономическая эффективность способа делает его перспективным для решения экологических проблем, которые остро стоят перед Иркутской областью после закрытия Байкальского целлюлозно-бумажного комбината в 2013 г. За период функционирования промышленного гиганта Байкальского Целлюлознобумажного комбината (БЦБК), образовалось колоссальное количество отходов, которые разместили в специально построенных для их хранения картахнакопителях. ШЛ образуется в процессе производства целлюлозы и представляет собой илоподобную вязкую массу с отвратительным запахом, состоящую из воды и сложной смеси органических веществ и неорганических химикатов.

Всоставе ШЛ находится, по данным из интернет-ресурсов, много (>50 мг/л) минеральных веществ. Сейчас в картах-накопителях хранится около 6 миллионов кубометров. До настоящего времени переработка таких отходов считалась экономически неэффективной. Целью данной работы были исследования результативности применения технической негашеной извести для дезодорации и обезвоживания отхода БЦБК в виде ШЛ. Известно, что БЦБК находится в зоне повышенной сейсмической активности. В случае возникновения природных катастроф ШЛ из разрушенных карт накопителей может попасть в озеро Байкал.

Врезультате развития такого сценария произойде его катастрофическое загрязнение. В работе изучили 2 партии шлам-лигнина из карт-накопителей №2 и №3. Партия ШЛ из карты №3 отличалась от партии №2 большим количеством влаги. Химический состав шлам-лигнинов из этих карт не в наших исследованиях

457

не определяли, пользовались доступными в интернете данными. Для обработки ШЛ использовали порошкообразную негашеную известь («Придонхимстрой известь»). [2] Способ обработки ШЛ негашеной известью основан на внесении порошка СаО заданной массы в ШЛ при постоянном перемешивании до гомогенной консистенции. После этого смесь выдерживали от 1 до 14 суток. Как видно, предлагаемый способ предусматривает применение сравнительно простых и недорогих технологий. При взаимодействии СаО с ШЛ в присутствии Н2О и СО2 в материале со временем образуется корка из карбоната кальция:

CaO+H2O=Ca(OH)2; Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O. Реакция гашения CaO водой является экзотермической, идет со значительным выделением тепла, влага из обработанного ШЛ частично связывается, а частично испаряется. Повышенная температура смеси угнетает микроорганизмы, дополнительно обезвреживая лигнин. Доля сопутствующих веществ в ШЛ может доходить до 40%. Неприятный запах ШЛ вызван наличием в нем серосодержащих соединений, образующихся при переработке древесины и в результате биохимических процессов. Ниже приведены возможны реакции при обратбоке ШЛ негашеной и гашеной известью:

CaO+CO2=CaCO3;CaO+H2S=CaS+H2O;

CaO+H2SO4=CaSO4+ H2O;

CaO+2RCOOH=(RCOO)2Ca+H2O

Ca(OH)2+H2SO3=CaSO4+2H2O;

Ca(OH)2+2H2S=Ca(HS)2+2H2O;

Ca(OH)2+H2SO4=CaSO4+2H2O;

Ca(OH)2+SO2=CaSO3+H2O;

Ca(OH)2+2RSO3H=(Ph-SO3)2Ca+2H2O;

Ca(OH)2+2RCOOH=(RCOO)2Ca+2H2O;

Эти реакции связывают летучие компоненты ШЛ и его реакционноспособные функциональные группы. В результате этого объем выделения содержащихся в ШЛ органики и тяжелых металлов в окружающую среду снижается в сотни раз. Наибольший эффект наблюдали при внесении в ШЛ 15-20 % масс и выдерживании СaO в течение более чем 7 суток (достаточно 8-12). В отдельных случаях получали экологически приемлемые значения (2 балла) по санитарным нормам для строительных материалов[1].

Литература

1.Рудаков О.Б., Бабкина Е.В., Давыдова Е.Г. Одориметрический контроль безопасности полимерсодержащих строительных материалов / Серия: Физикохимические проблемы и высокие технологии строительного материаловедения, №14, 2017. С.78-85

2.Рудаков О.Б., Щербаков В.И., Кукина О.Б., Рудаков Я.О., Стрункина К.Н. Взаимодействие шлам-лигнина из карт-накопителей Байкальского целлю- лозно-бумажного комбината с гашеной известью как способ его утилизации / Научный журнал «Химия, физика и механика материалов», № 1(20), 2019, Воронеж, с. 92-118.

458

УДК 538.9

Электрические и электромагнитные свойства многослойных гетерогенных пленок [In2O3/(Co40Fe40B20)34(SiO2)66]92

А.П. Анцев1, О.В.Жилова2

1Студент гр. бФЭ-41, takker358@gmail.com 2Канд. физ.-мат. наук, м. н. с., zhilova105@mail.ru

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»

Получена многослойная структура [In2O3/(Co40Fe40B20)34(SiO2)66]92. Исследована структура пленок. Рентгенографические исследования показали наличие слоистой структуры образцов и магниторезистивного эффекта.

Ключевые слова: многослойные пленки, ГМС, оксидный полупровод-

ник.

В настоящее время наногранулированные композиты привлекают большое внимание в связи с обнаруженным в них эффектом гигантского магнитного сопротивления (ГМС). Однако имеются существенные ограничения по составу гетерогенной системы, которая путем самоорганизации формирует нанокомпозиционную структуру. Мы предлагаем расширить состав наногетерогенных систем, обладающих ГМС, путем введения в композит прослойки оксидного широкозонного полупроводника In2O3.

Многослойная структура [In2O3/(Co40Fe40B20)34(SiO2)66]92 была получена методом ионно-лучевого осаждения композита (Co40Fe40B20)34(SiO2)66 и полупроводника In2O3 с двух позиций распыления на вращающуюся подложку [1]. Толщины слоев варьировались от 1,2 до 2,7 мкм для композита (Co40Fe40B20)34(SiO2)66 и от 0,4 до 1,8 мкм для In2O3 в зависимости от положения подложки относительно мишени.

Малоугловые рентгенографические исследования пленок [In2O3/(Co40Fe40B20)34(SiO2)66]92 подтвердили наличие слоистой структуры образцов[2].

Установлено, что толщина полупроводниковой прослойки In2O3 влияет на величину удельного электрического сопротивления исследуемой структуры. Температурные зависимости сопротивления для различных толщин прослойки представлены на рис. 1.

Рис. 1. Температурные зависимости сопротивления многослойной структуры

[In2O3/(Co40Fe40B20)34(SiO2)66]92 различной толщины

459

Видно, что зависимости являются линейными в координатах ln(R) от 1/T1/4. Это свидетельствует о том, что основным механизмом электропереноса является прыжковый механизм проводимости по локализованным состояниям вблизи уровня Ферми с переменной длиной прыжка.

Подтверждением этого является наличие магниторезистивного эффекта в исследуемых образцах (рис. 2).

MR, %

-0,2

-0,4

-0,6

Рис. 2. Зависимость магнитосопротивления многослойной структуры [In2O3/(Co40Fe40B20)34(SiO2)66]92 от величины прикладываемого поля

Приведённые результаты свидетельствуют о сохранении перкаляционного характера проводимости в многослойной структуре

[In2O3/(Co40Fe40B20)34(SiO2)66]92.

Разработанное модельное представление процессов электропереноса в многослойной структуре [(Co40Fe40B20)34(SiO2)66/In2O3]92, в котором учитывается гетерогенность нанокомпозита (Co40Fe40B20)34(SiO2)66, позволяет объяснить увеличение удельного сопротивления прослоек In2O3изменением размерности квантования электронных состояний от двухмерного к нольмерному пределу.

Литература

1.Нелинейные явления в нано- и микрогетерогенных системах / С.А. Гриднев, Ю. Е. Калинин, А. В. Ситников, О. В. Стогней–БИНОМ Лаборатория Знаний, Москва, 2012. – 352 с.

2.Жилова, О.В. Влияние структуры на электрические свойства систем

In2O3/ZnO, In2O3/SnO2, In2O3/Co40Fe40B20-SiO2: дис. ... канд. физ.–мат. наук : 01.04.07 / Жилова Ольга Владимировна. – Воронеж, 2017. – 154 с.

460

УДК 621.3.077

Электропривод намоточного станка

А.М. Литвиненко1, Д.С. Баранов2

1Д-р тех. наук, профессор кафедры ЭАУТС ВГТУ, тел. 8-473-235-33-56 2Аспирант кафедры ЭАУТС ВГТУ, den.baranov.1993@bk.ru

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»

В статье предложена модернизация намоточного станка по натяжению. Модернизация основана на адаптации системы управления намоточного станка с применением блока учета растяжения провода, исходя из требований действующих нормативных документов к изготовлению катушек из сверхтонкого провода.

Ключевые слова: электропривод; намоточный станок; катушка; провод; управление.

Комплексная автоматизация и механизация электроприборостроения, направленная на повышение производительности труда, снижение себестоимости продукции и повышение качества изделий, немыслима без широкого внедрения новейшей техники и прогрессивной технологии[1].

Выпускаемые малыми партиями намоточные станки далеко не удовлетворят потребностям производства по техническим данным, а отдельные части конструкции станков, созданные некоторыми организациями, зачастую являются узкоспециализированными и остаются достоянием небольшого круга предприятий. Поэтому имеется острая необходимость в высокопроизводительных станках рядового наматывания, обеспечивающих высокие скорости, постоянное натяжение провода, высокое качество раскладки витков, автоматическую прокладку межслоевой изоляции, активный контроль электрических параметров обмотки и т.д. [2].

Станки кольцевого наматывания имеют существенные технологические и конструктивные недостатки: небольшой диапазон технологических возможностей, неточность раскладки провода по шагу, низкая производительность [3].

Важной задачей является создание работоспособных станков для изготовления миниатюрных катушек прямоугольной формы.

В то же время промышленное производство изделий требует специальной технологической подготовки. В частности, эта задача связана с необходимостью изготовления катушки из сверхтонкого эмальпровода с диаметром медной жилы 0,025 мм и менее [4]. Специальные требования к качеству получаемого сигнала (требование высокой идентичности кривой ЭДС, индуктируемой в различных катушках одного изделия) дополнительно усложняют проблему, ужесточая допустимые отклонения в качестве раскладки витков, их геометрической конфигурации, взаимном размещении в приборе, идентичности электромагнитных параметров катушки. При намотке немаловажную роль имеет электро-

461

привод намоточного станка, а также его настройка, в том числе при намотке на прямоугольный каркас.

Электрические приводы намоточных станков относятся к особой группе электрических приводов, при работе которых требуется точность, минимальное время отклика, максимальная производительность, стабильность работы при изменении нагрузки. В такую группу оборудования промышленных предприятий в первую очередь входят намоточные станки ткацкого и обмоточного производства. Основными причинами несовершенства этих механизмов являются наличие упругих механических колебаний системы и упругих механических связей с зазорами из-за несовершенства применяемых систем управления электроприводами. В настоящее время широкое распространение получили различные устройства управления намоточными станками, которые ведут к повышению качества намотки. Причиной возникновения колебания натяжения является то, что шаблон прямоугольный и это вызывает необходимость резонансной настройки, как канала натяжения, так и канала намотки.

В результате проведенных исследований была построена технологическая система КПК (катушка-провод-каркас) (рис. 1) и эпюра натяжения провода (схематизированная расчетная технологическая система станка открытого наматывания). При этом возможно 2 случая: a) наладка системы КПК на заданное натяжение Tст 3,75 г с производится статически до пуска станка путем

торможения провода с определенной силой, б) изменение величины натяжения по всей длине движущегося провода и действительное натяжение, с которым осуществляется наматывание обмотки. Последовательное натяжение провода на каждом участке схематизированной технологической системы КПК (рис. 2).

Рис. 1. Технологическая система КПК

462

Рис.2 . Эпюра натяжения провода (схематизированная расчетная технологическая система станка открытого наматывания)

Для намотки сверхтонкого эмальпровода, был выбран электропривод намоточного станка, функциональная схема которого изображена на рис. 3 [5].

Рис. 3. Функциональная схема электропривода намоточного станка 1 – устройство с числовым программным управлением; 2 – регулятор положения;

3 –регулятор скорости; 4 – регулятор тока; 5 – преобразователь частоты; 6 – блок учета растяжения провода; 7 – асинхронный двигатель; 8 – датчик скорости; 9 – датчик тока; 10 – исполнительный механизм (укладчик)

На основе функциональной схемы рис. 3 была построена структурная схема, изображенная на рис. 4.

463

Рис. 4. Структурная схема системы управления электропривода намоточного станка

Система управления намоточным станком состоит из электрической и механической части. Электрическая часть состоит из преобразователя частоты

– 5, системы управления электропривода (регулятора тока – 3, регулятора положения – 1 и регулятора скорости – 2, блока учета растяжения – 4). В механическую часть входит исполнительный механизм – 7, который выполняет основную роль. Асинхронный двигатель – 6 представляет собой электромеханическую часть систему управления электропривода, который преобразуют электрическую энергию в механическую. Структурная схема устройства для управления намоточным станком состоит из трех контуров с внутренним контуром момента (тока) – 8 и внешними: контуром оборотов – 9, контуром тока – 10 . Система имеет регулятор момента, скорости, положения датчики момента, скорости, положения.

Следует подчеркнуть, что быстродействие и полоса пропускания контуров регулирования электромагнитных переменных значительно превосходят аналогичные показатели контуров регулирования скорости и положения вследствие проявления упругих деформаций и механических резонансов в кинематических передачах, исполнительных органов машин, в обрабатываемом материале. Частоты механических резонансов могут быть несколько герц, в лучшем случае - несколько десятков или сотен герц при специальном исполнении двигателей и механической части приводов[6]. В связи с этим при математическом описании механических и технологических подсистем можно использовать упрощенные математические описания электромагнитных подсистем, сводя их к известным описаниям подсистем электроприводов постоянного тока. Структурная схема такой подсистемы, ориентированной на встраивание в систему управления показана на рис. 5. Считается, что параметры и переменные подсистемы приведены к исполнительным органам механизмов машины, что подобную модель можно использовать не только для исследования, но и для управления в период эксплуатации комплекса. Для детального исследования влияния электромагнитных процессов на управление технологическими переменными возможно исследование процессов по полной модели электромагнитной подсистемы.

464