Ауыл шаруашылық ғылымдары агрономия

Дәннің химиялық құрамы – бидайдың қоректік қасиетін сипаттайтын негізі сапа көрсеткіші. Өсіру жағдайына байланысты оның өзгеруі мүмкін. Бидай дәнінің қоректік сапасын анықтайын негізгі заттар – ақуыз бен крахмал. Құрамында 14-16 % ақуыз және кем дегенде 28-30 % ұлпасы, немесе уызы бар дәннен, физикалық сапасы жақсы болғанда, көлемдік шығымы мен сапасы жоғары нан пісіруге болады. Дән ұлпасының (уызының) құрамында белок та бар. Бір кесек қамырдан жуылып алынған уызды (ұлпаны) –шикі уыз немес шикі ұлпа (сырая клейковина) деп атайды. Оның құрамында 70 пайызға дейін су болады. Құрғақ затқа есептегенде дән уызының 82-88 % ақуыз болып табылады. Дән уызының құрамында крахмал 6-16 %, май 2,0-2,8 %, белоксыз азотты заттар 3-5 %, қант 1-2 % және минералды қосылыстар 0,9-2,0 болады. Бұл аталған заттардың барлығы да шикі дән уызының құрамына кіреді және өте тыйянақты түрде жуғанның өзінде сол қалпында қалады. Дән уызындағы белоктың негізі массасы глиадин мен глютениннен тұрады.

Шикі дән ұлпасының (уызының) мөлшері мен сапасы бидай астығының қай классқа жататындығын көрсететін басты көрсеткіштердің бірі. Бидай дәніндегі шикі дән ұлпасының мөлшері мен сапасын МОК-1 және ИДК-1 аспаптарында анықтау тәсілі кеңінен тараған.

Астық өндіру шаруашылығында өнімді өңдеуде, соның ішінде макарон бұйымдарын өндіруден бұрын дәннің физико-химиялық қасиеттерінің көрсеткіштері ескеріледі. Бұл көрсеткіш негізгі технологиялық процесстерді тиімді жүргізлуімен қатар халықаралық талаптардың дұрыс орындалуына ұйытқы болады.

Әртүрлі дақылдардың белгілі астық көлемі жан-жақты пайдаланылғандықтан олардың бір-бірімен айырмашылығы ауыл шаруашылығы саласының қоятын талаптары тұрғысынан бағалау қажет. Мұның өзі астық сапасын бағалайтын көптеген әдістерді шығаруға түрткі болады. Сонымен макарон өндірісі азық-түлік өндірісінің маңызды саласы, ал жоғары сапалы макарон өнімін алуда, дәннің физико-химиялық қасиеттірінің көрсеткіштерін қадағалау өндірістің негізгі мәселесі болып табылады.
ӘДЕБИЕТТЕР

1. 
   Изтаев, А. И. Астықтану және диханшылық негіздері / А. И. Изтаев, Б. Б. Отынишев. – Алматы : Қайнар. – 1992.
   
2. 
   Әрінов, Қ. Қ. Солтүстік Қазақстан бидайы / Қ. Қ. Әрінов. – Астана. – 1998.
   
3. 
   Казаков, Е. Д. Методы определения качества зерна / Е. Д. Казаков. – Издательство Колос. – 1967.
   
4. 
   Изтаев, А. И. Качество пшеницы на севере Казахстана / А. И. Изтаев, Ж. Х. Жармагамбетова, Н. О. Оңгарбаева. – Пищевая технология. – Краснодар. – 1979.
   
5. 
   Егоров, Г. А. Технологические свойства зерна / Г. А. Егоров. – М. : Агропромиздат. – 1985.
   

УДК 621.92

Западно-Казахстанский аграрно-технический университет имени Жангир хана

Применение токов высокой частоты в электротермии в последние годы получило дальнейшее развитие. По-прежнему остается наиболее распространенной поверхностная закалка, разработанная в 1935 г. проф. В.П. Вологдиным. При этом виде термической обработки не требуется больших затрат электрической энергии; осуществление такой обработки стало возможным практически на всех машиностроительных заводах. Рост производства электроэнергии создает условия для широкого внедрения высокочастотного нагрева и для сквозной термической обработки продукции металлургических заводов – проката различного профиля и назначения.

В создании и дальнейшей разработке вопросов металловедения высокочастотной термической обработки большую роль сыграли работы К.А. Малышева, В.П. Павлова, А.С. Завьялова, И.Н. Кидина, К.З. Шепеляковского, В.Г. Гриднева, К.Ф. Стародубова, В.Д. Садовского, М.Г. Лозинского и многих других [1].

Одним из первых методов высокочастотной термической обработки была поверхностная закалка, которая полностью сохранила свое ведущее положение до настоящего времени. Высокочастотная поверхностная закалка применяется в промышленности для получения изделий с твердым износоустойчивым поверхностным слоем и сравнительно мягкой и вязкой сердцевиной. Сначала она заменяла объемную сквозную закалку или поверхностную химико-термическую обработку – цементацию, цианирование и азотирование. В дальнейшем высокочастотную поверхностную закалку стали предусматривать при конструировании деталей машин и механизмов.

Первым и основным преимуществом всякой закалки с поверхностным нагревом, в том числе и высокочастотной поверхностной закалки, по сравнению со сквозной закалкой является уменьшение хрупкости деталей и изделий. Хрупкость уменьшается в результате образования пластической и вязкой сердцевины, а во многих случаях вследствие местного расположения закаленного слоя только на участках, твердость которых должна быть высокой.

Трещины и разрушения при перезагрузке и ударах, а также при наличии выточек, отверстий, переходов, сечений и пороков металла легче возникают в деталях со сквозной закалкой приводят к немедленному или очень быстрому разрушению. При поверхностном упрочении трещины, возникшие в твердом слое, в большинстве случаев не распространяются в мягкую и вязкую сердцевину. Благодаря значительному понижению склонности к хрупким разрушениям, достигаемому при переходе от сквозной закалки к поверхностной, повышается допустимая твердость и, следовательно, сопротивление износу поверхностно закаленных деталей.

Вторым преимуществом закалки с поверхностным нагревом является существенное уменьшение деформаций во время нагрева и охлаждения, достигаемое за счет жесткости холодной сердцевины.

Третье преимущество – практически полное устранение окисления и обезуглерования, что при уменьшении деформации позволяет в некоторых случаях производить закалку окончательно готовых деталей без шлифования.

Четвертым преимуществом является уменьшение затрат энергии на нагрев: нагреваемый слой во многих случаях составляет небольшую часть от массы детали.

В начале внедрения поверхностной закалки выбор метода поверхностного представлял значительные трудности. Высокочастотная поверхностная закалка была предложена и испытана проф. В.П. Вологдиным [2] почти одновременно с разработкой и началом внедрения поверхностной закалки с нагревом кислородно-ацетиленовым или кислородно-газовым пламенем (пламеная закалка), с разработкой методов контактной поверхностной закалки и поверхностной закалки в электролитах. В настоящее время высокочастотная поверхностная закалка – наилучший способ закалки с поверхностным нагревом в серийном и массовом производстве, так как она обеспечивает высокое качество продукции и дает наиболее стабильные результаты по сравнению с другими методами поверхностной закалки.

При поверхностной закалке твердый слой толщиной в 1-2 мм может быть получен за несколько секунд, а при полной закалке детали непрерывно-последовательном методом или методом последовательной закалки отдельных участков требуется около 1-2 мин. По имеющимся данным одного из заводов, стоимость цементации 1 т деталей в среднем составляет 150 руб., а стоимость высокочастотной поверхностной закалки 1 т деталей – 30 руб. При этом сохраняются преимущества высокочастотной поверхностной закалки: возможность включения ее в поток механической обработки; несравненно меньшая деформация деталей, чем при цементации и последующей закалке.

Наконец, весьма существенным преимуществом деталей с поверхностной закалкой является возможность изготовления их из более дешевой, в большинстве случаев углеродистой, стали, в то время как для обеспечения сочетания высокой твердости поверхности и достаточной прочности и вязкости сердцевины цементуемые детали чаще всего изготовляют из легированной стали марок 15Х, 20Х, 12ХН3А, 18ХНВА и др.

Высокочастотная поверхностная закалка позволяет обеспечить свойства сердечника независимо от свойств твердого слоя. Сердечник может иметь структуру, полученную путем отжига, нормализации или закалки с высоким отпуском. Это часто приводит к возможности замены углеродистыми сталями марок 40 и 45 обычно применяемых в таких случаях легированных сталей: хромистой или даже хромоникелевой.

На практике твердость цементованного слоя чаще всего находится в пределах 58-62 HRC_э. При поверхностной закалке наиболее часто применяемых марок сталей 40 и 45 также возможно получение твердости 58-62 HRC_э. Однако колебания в составе стали, в режимах закалки, а также необходимость самоотпуска или отпуска для борьбы с трещинами приводят к тому, что нижняя допустимая граница твердости в практике заводов снижается до 50 HRC_э для стали 40 и до 54 HRC_э для стали 45.

Таким образом, твердость поверхностного слоя при поверхностной закалке среднеуглеродистой стали получается, как правило, ниже, чем при цементации. Это обстоятельство, а также более низкое содержание углерода в поверхностном слое приводят к некоторому снижению контактной прочности и сопротивления изнашиванию деталей, изготовленных из среднеуглеродистой стали и подвергнутых поверхностной закалке, по сравнению с цементоваными деталями. Поэтому в тех случаях, когда деталь работает в тяжелых условиях контактной прочности, применяют сталь с повышенным содержанием углерода (У7, 65Г и т. п.), что создает определенные трудности при закалке изделий сложной формы и неизбежно снижает вязкость незакаленной сердцевины. Следует отметить, что контактная прочность в значительной степени зависит от характера контакта и от степени деформации поверхностного слоя при приложении внешних усилий. В некоторых случаях легче получить удовлетворительные свойства среднеуглеродистой стали при поверхностной закалке, чем при цементации.

Твердость, сопротивление износу и контактная прочность азотированного слоя превышает соответствующие свойства цементованного слоя, вследствие чего они еще сильнее отличаются от свойств поверхностно закаленного слоя. Однако слой, полученный путем высокочастотной закалки, менее хрупок, чем цементованный или азотированный слой. Недостатком высокочастотной поверхностной закалки по сравнению с цементацией является трудность, а в отдельных случаях даже невозможность получения равномерного слоя закалки по контуру сложных деталей.

Оценка достоинств и недостатков метода высокочастотной поверхностной закалки по сравнению с химико-термической обработкой приводит к выводу о необходимости параллельного использования обоих методов. При этом поверхностная закалка имеет преимущества для получения более дешевых деталей массового производства, а цементация и другие методы химико-термической обработки – для получения деталей с повышенным сопротивлением изнашиванию, стоимость которых может быть сравнительно высокой.

В последние годы на ЗИЛе разработан и внедрен способ поверхностной высокочастотной закалки при глубоком нагреве. При этом способе определенная небольшая глубина закаленного слоя получается за счет применения стали пониженной прокаливаемости. Кроме того, удается существенно повысить твердость и прочность зоны, расположенной под закаленным слоем, получающей при закалке структуру троостита; существенно уменьшить удельные мощности при нагреве и закалить детали сложной формы, у которых путем поверхностного высокочастотного нагрева трудно или невозможно получить равномерный закаленный слой. Применение глубокого высокочастотного нагрева и в этом случае дает преимущества по сравнению с объемным нагревом в печи благодаря простоте и низкой стоимости процесса. Целесообразность использования поверхностной закалки с глубоким нагревом должна определяться в соответствии с конкретными условиями работы изделия.

Высокочастотный метод может быть применен для поверхностного или местного нагрева при закалке и отпуске цементованных деталей. В настоящее время значительное число автомобильных и тракторных заводов успешно используют этот метод.

Высокочастотный нагрев для сквозной закалки, улучшения, нормализации, рекристализационного отжига применяется для изделий, термическая обработка которых в печах вызывает трудности, например, для длинных прутков, труб, листов, проволоки. Высокочастотный нагрев уменьшает окисление и обезуглероживание, легче включается в поток производства. При сквозной высокочастотной закалке и улучшении прутков из арматурной стали, труб и проката обеспечиваются более высокие и стабильные механические свойства, чем при других способах термического упрочнения. Это связано не только с быстрым и хорошо регулируемым нагревом, но также с весьма интенсивным и равномерным охлаждением при закалке. Высокочастотный нагрев применяют для цементации и других видов химико-термической обработки. В ряде случаев использование высокочастотного нагрева позволяет значительно сократить продолжительность процесса. Однако этот метод пока находит ограниченное применение из-за недостаточной его разработки.

При выборе стали для каждого конкретного требования в отношении глубины, твердости, сопротивления изнашиванию и хрупкости закаленного слоя, а также прочности, пластичности и вязкости сердцевины могут быть различными. Вследствие этого желательно иметь достаточное число марок стали для выбора.

При выборе марки стали в первую очередь следует определить необходимое количество углерода (0,40-0,50 %), которые позволяют получить достаточно высокую твердость и сопротивление изнашиванию поверхности и не обладают чрезмерной хрупкостью. Стали с более высоким содержанием углерода имеют значительные твердость и сопротивление изнашиванию, но склонны к образованию трещин или к хрупким разрушениям в условиях эксплуатации. Стали с более низким содержанием углерода (0,30-0,40 %) применяют в тех случаях, когда приходится сознательно идти на снижение твердости и сопротивление изнашиванию с целью уменьшения хрупкости поверхностно закаленного слоя и повышения вязкости всего изделия, а также для снижения склонности к образованию закалочных трещин.

Применение легированной стали для изделий, подвергаемых высокочастотной поверхностной закалке, должно быть ограничено и может быть оправдано лишь при больших размерах изделия и особо высоких требованиях, предъявляемых к механическим свойствам сердцевины или изделия в целом.

Для поверхностной закалки желательно применение таких марок стали, которые менее чувствительны к колебаниям температуры нагрева при закалке. Однако многие легирующие элементы, ограничивающие рост зерен аустенина, повышают минимальную температуру нагрева для поверхностной закалки и не всегда дают ожидаемые результаты.

Подавляющее большинство деталей, подвергающихся высокочастотной поверхностной закалке, изготовляются из сталей марок 45 и 40, причем в ряде случаев применяется сталь с несколько суженными пределами по углероду (45с, 40с, 45А).

В автомобильной промышленности из стали изготовляют коленчатые валы и кулачковые валы, оси, пальцы, стержни, вилки, штоки и многие другие детали. Из стали 40 выполняется меньшее число деталей, среди которых карданные валы, муфты, шайбы, ободья маховиков. Из стали 35 изготовляются детали, вязкость которых должна быть повышена: толкатели, клапаны, вилки включения сцепления и т. п.

В автомобилестроении высокочастотную поверхностную закалку используют для деталей, изготовленных из легированных сталей: для промежуточных и пазовых валов, полуосей, пальцев, болтов толкателей, штоков и других деталей сталь 40Х; для вала сошки, скользящей вилки сталь 30Х; для фланца кардана, впускных клапанов сталь 40ХНМА. Стали с повышенным содержанием марганца (36Г2, 40Г2, 45Г2, 50Г) применяют в тракторостроении и сельскохозяйственном машиностроении.

Стали марок У7, У8, У10, У12 используются для режущего и мерительного инструмента, проходящего поверхностную или сквозную высокочастотную закалку; сталь 9Х – для валков холодной прокатки, проходящих высокочастотную поверхностную закалку. За границей для изделий, подвергаемых высокочастотной поверхностной закалке, используют стали, по составу и свойствам близкие к сталям, применяемым в СНГ.

Среди методов насыщения поверхностного слоя легирующими элементами особую группу составляют плазменные методы. Основным достоинством плазменных методов по сравнению с традиционными методами обработки в газовых печах являются: сокращение длительности цикла в 3-5 раз; уменьшение деформации деталей в 3-5 раз; снижение удельных расходов электрической энергии в 1,5-2 раза и рабочего газа в 30-50 раз; улучшения условий труда; уменьшение хрупкости слоя, повышение ее эксплуатационных характеристик и др.

Однако существующие плазменные методы упрочнения имеют серьезные недостатки, основными из которых являются малая толщина упрочненного слоя и невысокая производительность из-за невозможности ускорения процесса путем увеличения плотности ионного потока, т. к. в результате перегрева деталей снижается поверхностная твердость. Малая толщина упрочняемого слоя позволяет использовать плазменное упрочнение только как финишную операцию. Но это исключает его применение в точном машиностроении, где в качестве заключительных операций используются процессы шлифования и доводки. Толщина упрочненного слоя в деталях точного машиностроения до операций шлифования и доводки должна составлять 0,6-0,9 мм.

Кроме того существующие плазменные методы относительно сложный осуществлении, так как требуют специального оборудования для приготовления легирующих материалов: растворов, смесей газов или порошков, а так наложения магнитного поля с целью увеличения плотности тока и снижение давление газа. Многие способы упрочнения требуют создания вакуума, что затрудняет их использование в условиях серийного производства.

Одной из отличительных особенностей предлагаемого способа плазменного упрочнения является использование в качестве расходного материала твердого вещества, содержащего необходимы легирующие элементы в нужной пропорции и обладающие высокой проникающей способностью. Твердое вещество можно изготовить заблаговременно с применением известных эффективных технологий и поэтому отпадает необходимость приготовления в процессе обработки сложных составов газов, раствора или смеси порошков. Другое отличие состоит в использовании определенных условий осуществления процесса упрочнения, что в сочетании с твердым расходным материалом обеспечивает повышенную глубину упрочненного слоя до 1 мм и выше. Предлагаемый способ можно также использовать для поверхностной закалки высокоуглеродистых легированных сталей взамен дорогостоящей и сложной в осуществлении и закалки токами высокой частоты.

Предлагаемая технология открывает неограниченные возможности повышения эффективности производства изделий точного машиностроения. Например, он обеспечивает возможность изготовления деталей подшипников, качения, валов, втулок, роликов и множества других деталей из дешевой низкокачественной стали. При этом маршрутная технологий состоит из следующих операций: 1) предварительная механическая обработка заготовки; 2) упрочнение поверхностей заготовки предлагаемым способом с обеспечением глубины упрочненного слоя 0,6-0,9 мм; 3) шлифование и доводка поверхностей заготовки с удалением припуска до 0,5-0,7 мм на диаметр.

Так как расход легирующих элементов при плазменном упрочнении невелик, а при предварительной обработке заготовок из низкоуглеродистой стали возможно применение безотходных высокопроизводительных методов холодной пластической деформации, то эффективность производства резко возрастает при одновременном резком снижении себестоимости. Кроме того достигается высокое качество изготовления подшипников, так как за счет низкого расхода поверхность детали можно насыщать высокоэффективными дефицитными легирующими элементами и использовать наиболее благоприятное их сочетание. Это эффект можно получить при упрочнении поверхностей широкого спектра других деталей: опорных шеек валов, шлицевых поверхностей, зубчатых колес, направляющих и т.д.

Высокая производительность, низкая стоимость и невысокие требования квалификации специалистов открывают для предполагаемого к выпуску специализированного оборудования широкий рынок сбыта. Только для перевооружения ОАО «СПЗ» требуется не менее 50 автоматов в год.

Помимо крупных подшипниковых фирм заказчиками оборудования будут малые и средние фирмы, так как предполагаемое к выпуску оборудование быстро переналаживается с одной продукции на другую. Малые фирмы обычно имеют меньшие накладные расходы и обеспечивают меньшую себестоимость выпускаемой продукции, поэтому они начнут теснить крупные предприятия, так как реконструкция производства на основе предлагаемого оборудования обойдется им на порядок дешевле, чем на основе современного оборудования с программным управлением.

1. 
   Галовин, Г. Ф. Высокочастотная термическая обработка / Г. Ф. Галовин, М. М. Замятин. – 2-е изд., перераб. – Л. : Машиностроение, 1990. – 240 с.
   
2. 
   Вологдин, В. П. Поверхностная индукционная закалка / В. П. Вологдин. – М. : Оборонгиз, 1974. – 291 с.
   

УДК 553.982.2

Западно-Казахстанский аграрно-технический университет имени Жангир хана

Новые технологии, основанные на применении ГС, коренным образом изменили практику и теорию мировой добычи углеводородов. Дебиты скважин, имеющих горизонтальные окончания большой протяженности, значительно возросли. В результате есть возможность эксплуатировать месторождения раздельными сетками скважин, снизить депрессии, увеличить продолжительность безводного периода эксплуатации скважин. На некоторых месторождениях запасы нефти, которые ранее считались неизвлекаемыми, в настоящее время могут вырабатываться в промышленных масштабах, значительно улучшилось большинство показателей разработки [2].

Многообещающие прогнозы в области горизонтального бурения вызвали быструю реакцию подрядных и сервисных фирм, которые провели реорганизацию своих структур с целью создания отдельных подразделений для работы в этой области. Большинство крупных компаний организовали специальные группы (их насчитывается более 60) по изучению новых технологий, связанных с бурением и эксплуатацией ГС.

Вскрытие продуктивной толщи горизонтальным стволом скважины увеличивает площадь фильтрации, исключает возможность поступления воды в процессе эксплуатации и особенно эффективно для низкопроницаемых комплексов с вертикальной трещиноватостью [3].

Мировой опыт использования горизонтальных нефтяных и газовых скважин позволяет определить следующие наиболее целесообразные направления их применения:

• 
  повышение продуктивности скважин за счет создания од­ного или нескольких горизонтальных забоев;
  
• 
  повышение добывающих возможностей скважин за счет продления периода "безводной" эксплуатации;
  
• 
  повышение степени извлечения углеводородов из недр за счет интенсификации перетоков углеводородов из низкопро­дуктивных зон по площади залежи к продуктивному разрезу;
  
• 
  повышение степени извлечения жидких углеводородов за счет повышения эффективности процессов активного воздей­ствия на пластовые флюиды;
  
• 
  повышение эффективности создания и эксплуатации под­земных хранилищ газа с помощью концентрированных систем горизонтальных скважин.
  

При бурении горизонтального ствола добывающей скважины можно обеспечить заданное расстояние, как от кровли, так и от подошвы объекта, что позволит предупредить сокращение добычи нефти за счет прорыва воды,

Так при разработке северо-восточной залежи Чинаревского месторождения предполагается использовать новые технологии для максимального увеличения добычи, повышения нефтеотдачи и эффективности извлечения запасов, сводя к минимуму затраты на бурение и техобслуживание скважин.

Особенностями геологического строения нефтяного резервуара Чинаревской залежи, предопределившие эффективность бурения горизонтальных скважин являются:

1. 
   Значительная протяженность пластов – коллекторов.
   
2. 
   Преимущественное развитие горизонтальной проницаемости.
   
3. 
   Использование с большим эффектом трещиноватости пород, играющей важную роль в фильтрации.
   

В настоящее время существуют навигационные приборы, позволяющие осуществлять автоматизированное и неавтоматизированное направленное бурение. Эти системы оснащены программируемым контроллером и навигационным прибором и могут бурить непрерывно в роторном режиме.

Одной из современных технологий системы роторного бурения является система Авто-Трак – это революционная система роторного бурения, объединяющая функции бурения и навигации в единую систему и которая может бурить под желаемым углом наклона. Данная система сама производит корректировки при необходимости, без вмешательства человека.

Благодаря постоянным усовершенствованиям оборудования, горизонтальное бурение стало экономичным методом разработки, обеспечивающим увеличение дебитов и извлечения нефти, конденсата и газа. Применение технологии бурения горизонтальных скважин в основном обусловлено одним из нижеследующих преимуществ:

• 
  контроль за образованием конуса обводнения в относительно небольших нефтенасыщенных мощностях;
  
• 
  повышение дебитов в тонких / плотных коллекторах;
  
• 
  сокращение общих затрат на разработку.
  

Особенно высокая эффективность применения рассматриваемого способа вскрытия пластов достигается при разработ­ке нефтяных залежей, представленных карбонатными коллек­торами с их крайне неравномерной нефтенасыщенностью и проницаемостью. Горизонтальная скважина увеличивает коэффициент охвата пласта и у нее выше коэффициент нефтеотдачи по сравнению с вертикальной.

Оценим продуктивность вертикальной скважины, полностью вскрывшей нефтяной объект, и горизонтальной с длиной вскрываемого интервала 400 метров.

Дебит определим по формуле Дюпьюи [1]:

Для горизонтальной скважины введем в формулу значение отношения

Подставив числовые значения стоимости скважин в формулу, получим следующее выражение:

56815577728 – 1557087407 = 4124490321тенге.

Таким образом, общий экономический эффект от применения горизонтальных скважин равен 4124490321 тенге.