CC BY
42
4. Sokraschenie pahotnyih ugodiy i posevnyih ploschadey v Rossii, agroekologicheskaya otsenka ih sostoyaniya i perspektivyi dalneyshego ispolzovaniya, zadachi normativno-pravovogo i nauchnogo obespecheniya ratsionalnogo ispolzovaniya i ohranyi zemel/ Hitrov N.B., Aparin B.F. Karmanov I.I., Bulgakov D.S., Molchanov E.N., Rozhkov V.A., Loyko P.F., Stolbovoy V.S. //Agroekologicheskoe sosto-yanie i perspektivyi ispolzovaniya zemel Rossii, vyibyivshih iz aktivnogo selskohozyaystvennogo oborota: materialyi Vserossiyskoy nauch-noy konferentsii/. Pod red. A.L. Ivanova. M.: Pochv. in-t. im. V.V. Doku-chaeva Rosselhozaka-demii, 2008. S.14-29.
УДК 678: 691.223.7
ПАРАМЕТРЫ ПРИРОДНЫХ ПЕСКОВ КАК ДИСПЕРСНОГО АРМИРУЮЩЕГО НАПОЛНИТЕЛЯ ДЛЯ САМОТВЕРДЕЮЩИХ КОМПОЗИТОВ НА ОСНОВЕ ЭПОКСИДНОЙ СМОЛЫ
The Parameters of the Natural Sands as a Dispersed Reinforcing Filler for Self-Hardening
Composites Based on Epoxy Resin
Михальченков А.М., д.т.н., профессор, Козарез И.В., Тюрева А.А., к.т.н.
Гринь А.М., к.э.н.
Mikhalchenkov A.M., Kozarez I.V., Tyureva A.A., Grin A.M.
ФГБОУ ВО «Брянский государственный аграрный университет» 243345 Брянская область, Выгоничский район, с. Кокино, ул. Советская, 2а
Bryansk State Agrarian University
Реферат. Широкое распространение клееполимерных композиционных материалов на основе эпоксидной смолы в основном распространено в строительстве и машиностроении. Применение же таких материалов при восстановлении деталей сдерживается отсутствием композитов с разным функциональным назначением. Особое место в этом плане занимают материалы способные противостоять абразивному изнашиванию в качестве покрытий. В то же время, известен ряд работ, направленных на создание абразивостойких композитов с использованием природных песков в качестве наполнителя. Однако они не носят системного характера. Так, вопрос об использовании песков в качестве противоабразивной составляющей, исходя из состояния их параметров фактически не изучался. После рассмотрения песков некоторых месторождений Брянской области и проведения соответствующих экспериментов было установлено, что: с увеличением количества SiO2 имеет место нарастание абразивности песков, достигая максимума при содержании кварца около 95%; в качестве абразивостойкой дисперсной компоненты в клееполимерных композитах следует использовать пески с содержанием двуокиси кремния не менее 90%; для производства композиционного клееполимерного материала наиболее пригодны пески Ардонского месторождения.
Summary. The widespread adhesive-polymer composite materials based on epoxy resin are mainly applied in the construction and engineering industry. The use of such materials when reconditioning machine parts is restrained by the lack of the composites with various functionalities. In this regard a special place is occupied by the materials capable of resisting abrasion as coatings. At the same time, there are a number of works aimed at the creation of abrasion-resistant composites with natural sand as a filler. However, they are not systematic. Thus, the use of sand as an anti-abrasive component on the basis of the state of their parameters has not actually been studied. After the testing of sands of some deposits of the Bryansk region and conducting the relevant experiments, it was found that the increasing quantity of SiO2 resulted in the growth of the sand abrasivity, reaching a maximum when the content of quartz was about 95%. The sands containing silicon dioxide of at least 90% should be used as an abrasion-resistant dispersed component of the adhesive-polymer composites. The Ardon deposit sands are the best-fitting for the production of adhesive-polymer composite materials.
Ключевые слова: природные пески, композит, наполнитель, эпоксидная смола, покрытие, восстановление деталей, износостойкость, интенсивность изнашивания.
Keywords: natural sands, composite, filler, epoxy resin, coating, parts recondition, wear resistance, wear rate.
Введение. Применение композитов на основе эпоксидной смолы способствовало решению большого количества задач машиностроительной индустрии, строительного производства и других отраслей народного хозяйства [1,2]. В этом плане не остались в стороне и вопросы восстановления деталей в системе ремонта машин [3,4]. В частности, широкое использование клеящие составы на эпоксидной смоле нашли при заделке трещин в дорогостоящих корпусных деталях [5]. В тоже время исследования, отражающие возможности таких материалов не до конца раскрывают вопросы износостойкости и в частности проблемы стойкости к абразивному изнашиванию при истирании их в незакрепленном абразиве. Особенно важны такие изыскания для деталей почвообрабатывающих машин при их восстановлении. Как показали последние работы, это направление перспективно и поэтому их следует развивать и дальше [6,7].
Цель исследования. Так как восстановление изношенных деталей почвообрабатывающих машин в большинстве случаев связано с устранением износов, а это достигается в большинстве случаев нанесением абразивостойких покрытий, то решение вопроса сводится к созданию абрази-востойкого клееполимерного композиционного материала. Работы авторов [8,9] позволили выявить большие возможности материалов, где в качестве наполнителя используются кварцевый песок природного происхождения. Однако эти данные не носят системного характера. Так, за рамками исследований остаются вопросы анализа песков по характерным параметрам и их подбора по изнашивающей способности, зависящей от наличия кварцевой составляющей. Таким образом, цель исследования сводится к подбору месторождений песка, наиболее подходящего по своему минералогическому составу (наличие кварца) для использования в качестве компоненты в составе клееполимерного дисперсно-упрочненного композита и к определению влияния количества 8Ю2 на изнашивающую способность. Нужно отметить, что в рассматриваемом случае изнашивающая способность песков, как дисперсно-упрочняющей среды, будет выполнять функцию противоабра-зивного фактора, так как частицы песка являются наполнителем эпоксидно-клеевой основы. Соответственно в период работы покрытия фракции 8Ю2 будут оказывать сопротивление абразивному воздействию почвы.
Краткий анализ природных песков
Природный песок - неорганический сыпучий материал с крупностью зерен до 5мм, образовавшийся в результате естественного разрушения скальных горных пород.
Основной составляющей частью песка является диоксид кремния - кварц (8Ю2), имеющий твердость по шкале Мооса 7. К основным примесям песков относятся полевые шпаты и слюда. Твердость полевых шпатов по шкале Мооса 6-6,5., слюд 2-3. Не редко примеси достигают до 15%.
Существует несколько модификаций кварца, различающихся строением кристаллической решетки: Р-кварц; Р-тридимит; ^-кварц.
К свойствам песков как минеральным веществам относят: зерновой состав; качество поверхности; твердость; влажность; показатель чистоты; пористость.
Зерновой состав определяет технологичность песка. Фракцию песка размером менее 0,02 мм независимо от химического состава называют глинистой составляющей. Совокупность частиц прочих фракций называют песчаной основой. Технологическое значение определяется величиной зерен, их формой и состоянием поверхности.
Пески разделяются по форме зерен на округлые, полуокруглые и остроугольные. Степень округлости зерен зависит от минералогического состава песка, характера происхождения и величины зерен (таблица 1.)
Таблица 1 - Количество зерен песка (%) различной формы
Диаметр зерен, мм Форма зерен песка,%
округлая полуокруглая остроугольная
0,01 ...0,05 0 9 91
0,05...0,1 6 26 68
0,1 ...0,25 18 36 46
0,25...0,5 26 37 37
0,5...1,0 30 38 32
1,0...2,0 14 45 41
Качество поверхности зерен песка характеризуется шероховатостью и степенью покрытия оболочкой из другого вещества.
Твердость минералов определяется степенью сопротивления его царапанью по шкале Мо-оса (таблица 2).
Таблица 2 - Твердость основных минералов по шкале Мооса
Тальк 1 Ортоклаз 6
Гипс 2 Кварц 7
Кальцит 3 Топаз 8
Флюорит 4 Корунд 9
Апатит 5 Алмаз 10
Как следует из таблицы 2, твердость основного составляющего песка, кварца достигает 7 единиц, уступая только топазу, корунду и алмазу. Это подтверждает мнение о том, что пески определенного минералогического состава можно использовать в качестве противоабразивной составляющей при нанесении покрытий.
Одной из характеристик песка является влажность. При приготовлении композиционного материала песок следует прокаливать.
Пески на основе кварца в зависимости от массовой доли глинистой составляющей (частицы менее 0,02 мм не зависимо от их химического состава) подразделяют на кварцевые (К), тощие (Т) и жирные (Ж).
Кварцевые пески подразделяют на группы в зависимости от массовой доли глинистой составляющей, диоксида кремния, коэффициента однородности и среднего размера зерна. Кварцевые пески содержат до 2,0 % глинистой составляющей. Группы кварцевых песков приведены в таблице 3-4.
Таблица 3 - Классификация кварцевых песков по содержанию кварца
Группа Массовая доля диоксида кремния, %, не менее
К, 99,0
К2 98,0
Кз 97,0
К4 95,0
К5 93,0
Таблица 4 - Классификация по среднему размеру зерна
Группа Средний размер зерна, мм
01 До 0,14
015 0,14...0,18
02 0,19...0,23
025 0,24...0,28
03 Св. 0,28
Анализ песков Брянской области
На территории Брянской области располагаются месторождения песков пригодных: первое - для выделки силикатного кирпича; второе - для применения в формовочном деле; третье - для изготовления стекла.
Опытные пески брались из разных районов области. В экспериментах использовались пески для выделки силикатного кирпича, применяемые в строительстве. Балластные пески не использовались вследствие большого количества в них гравия (до 45% - Олсуфьевское месторождение). Формовочные пески так же не применялись вследствие наличия в них до 25% частиц менее 0,02 мм (месторождение Рековичи).
Для исследований использовались пески Ардонского месторождения, расположенного в Клинцовском районе в 11 км от г. Клинцы. Это месторождение отличается тем, что в разных горизонтах расположены пески с неодинаковым содержанием 8Ю2, которые могут иметь наличие кремния: 75%, 83%, 90%, 95%. В песках полезной толщи преобладает кварц, но имеются зерна и других минералов.
Количество кремния в песках этого месторождения определялось в соответствии с ГОСТ 26318.2-84.
Фракционный состав песков Ардонского месторождения представлен в таблице 5.
Таблица 5 - Гранулометрический состав песков
Размер фракций, мм Содержание, %
>1,0 41,74
1,0—0,5 23,88
0,5-0,25 21,81
0,25-0,1 8,05
<0,1 5,02
Подобные месторождения располагаются в Суражском районе (месторождение Круча) и в северной части Брянской области.
Влияние количества 8Ю2 на изнашивающую способность песка
Как уже отмечалось, исследовались пески с содержанием SiO2: 75%, 83%, 90%, 95%.
В основу метода испытаний по определению изнашивающей способности песков был положен способ, получивший название «изнашивание абразивной прослойкой». Его особенность заключается в том, что поверхность контр-тела изготовлена из такого материала, который способствует удержанию частиц и созданию абразивной прослойки. Абразивность - изнашивающая способность (0 исследуемых песков оценивалась по интенсивности изнашивания образца.
Практически эксперименты реализовывались на установке и по методике ГОСТ 23.208-79 «Метод испытания материалов на износостойкость при трении о нежестко закрепленные абразивные частицы». Однако имело место одно отличие, заключающееся в том, что испытывался только образец из исследуемого материала. Оценка износов проводилась весовым методом с помощью весов ВЛР-200, обеспечивающих точность 0,1 мг. В качестве контрольного образца использовался темплет, изготовленный из стали 53Л, с твердостью 32 HRС.
Контактное давление в зоне трения было равно 0,50 МПа, расход абразивного материала составлял 10,0 г/мин, длительность испытаний исследуемых - 75 мин.
Каждая точка на графике (рис. 1) соответствует пяти измерениям.
Как и следовало ожидать, увеличение количества SiO2 в песке приводит к росту его изнашивающей способности (рис. 1). Отмечается асимптотическое нарастание ^ указывающее на снижение влияния количества кварцевой компоненты на абразивность с ее возрастанием.
1г/мм.70
60 50 40 30 20 10 0
70 75 80 85 90 95 100
БС2,%
Рисунок 1 - Зависимость изнашивающей способности песчаной компоненты
от содержания в ней кварца
С увеличением количества кварца от 70% до 83 % имеет место незначительное нарастание изнашивающей способности песка (i), говорящее о том, что рост i нивелируется наличием примесей, обладающих сравнительно не высокой твердостью. Кроме того, такое количество частиц SiO2 в общей массе недостаточно для массированного протекания процессов царапания поверхности и следует полагать, что превалирующим процессом в данном случае будет смятие мягких фракций.
Резкий рост i для песков с содержанием кварца от 83 % до 90% объясняется резким повышением влияния данной компоненты на процессы резания, приводящее к резкому увеличению съема металла с поверхности образца.
Выводы
1. С увеличением количества SiO2 имеет место нарастание абразивности песков, которое происходит по экспоненциальной кривой, достигая максимума при содержании кварца около 95%.
2. Максимальный прирост изнашивающей способности экспериментальных песков достигается в диапазоне от 83% до 90% SiO2.
3. По проанализованным признакам и абразивности в качестве наполнителя композиционного клееполимерного материала наиболее пригодны пески Ардонского месторождения.
4. В качестве абразивостойкой дисперсной компоненты в клееполимерных композитах следует использовать пески с содержанием двуокиси кремния не менее 90%.
Библиографический список
1. Кац Г.С., Милевски Д.В. Наполнители для полимерных композиционных материалов: справочное пособие. М.: Химия, 1981. 736 с.
2. Ковалевская Ж.Г., Бездородов В.П. Полимерные композиционные материалы: свойства, структура, технология: учеб. пособие. Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2009. 110 с.
3. Восстановление деталей: справочник / В.П. Иванов, В.С. Ивашко, В.М. Константинов, В.П. Лялякин, Ф.И. Пантеленко / под ред. Ф.И. Пантеленко. М.: Наука и технологии, 2013. 368 с.
4. Ивашко С.И. Прогрессивные технологии при ремонте машин, восстановлении и упрочнении деталей. Минск: Тонпик, 2006. 284 с.
5. Ли Р.И., Псарев Д.Н. Модель формирования равномерного полимерного покрытия на наружной поверхности вращающейся цилиндрической детали // Клеи. Герметики. Технологии. 2015. № 2. С. 34-38.
6. Ли Р.И., Машин Д.В. Теоретические аспекты повышения эффективности восстановления корпусных деталей сельскохозяйственной техники композициями на основе эластомеров // Вестник Мичуринского государственного аграрного университета. 2013. № 1. С. 53-55.
7. Коноплин А.Ю., Баурова Н.И. Выбор материалов для клеесварных соединений // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2014. № 7. С. 40
8. Михальченков А.М., Лушкина С.А., Михальченкова М.А. Восстановление деталей почвообрабатывающих машин абразивостойким дисперсно - упрочненным композитом на основе эпоксидной смолы // Упрочняющие технологии и покрытия. 2015. № 10. С. 43-46.
9. Оптимизация состава ремонтной абразивостойкой дисперсно-упрочненной эпоксидной композиции с песчаным наполнителем по адгезионной прочности / А.М. Михальченков, В.Ф. Ко-могорцев, Ю.И. Филин, М.А. Михальченкова // Тракторы и сельхозмашины. 2015. №8. С. 39-41.
References
1. Kats G.S., Milevski D.V. Napolniteli dlya polimernyih kompozitsionnyih materialov: spravochnoe posobie. M.: Himiya, 1981. 736 s.
2. Kovalevskaya Zh.G., Bezdorodov V.P. Polimernyie kompozitsionnyie materialyi: svoystva, struktura, tehnologiya: ucheb. posobie. Tomsk: Izd-vo Tomskogo politehnicheskogo universiteta, 2009. 110 s.
3. Vosstanovlenie detaley: spravochnik / V.P. Ivanov, V.S. Ivashko, V.M. Konstantinov, V.P. Lyalyakin, F.I. Pantelenko /pod red. F.I. Pantelenko. M.: Nauka i tehnologii, 2013. 368 s.
4. Ivashko S.I. Progressivnyie tehnologii pri remonte mashin, vosstanovlenii i uprochnenii de-taley. Minsk: Tonpik, 2006. 284 s.
5. Li R.I., Psarev D.N. Model formirovaniya ravnomernogo polimernogo pokryitiya na naruzhnoy poverhnosti vraschayuscheysya tsilindricheskoy detali //Klei. Germetiki. Tehnologii. 2015. № 2. S. 34-38.
6. Li R.I., Mashin D.V. Teoreticheskie aspektyi povyisheniya effektivnosti vosstanovleniya kor-pusnyih detaley selskohozyaystvennoy tehniki kompozitsiyami na osnove elastomerov // Vestnik Michu-rinskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2013. № 1. S. 53-55.
7. Konoplin A.Yu., Baurova N.I. Vyibor materialov dlya kleesvarnyih soedineniy // Vse materi-alyi. Entsiklopedicheskiy spravochnik. 2014. № 7. S. 40
8. Mihalchenkov A.M., Lushkina S.A., Mihalchenkova M.A. Vosstanovlenie detaley pochvoobrabatyivayuschih mashin abrazivostoykim dispersno - uprochnennyim kompozitom na osnove epoksidnoy smolyi // Uprochnyayuschie tehnologii i pokryitiya. 2015. № 10. S. 43-46.
9. Optimizatsiya sostava remontnoy abrazivostoykoy dispersno-uprochnennoy epoksidnoy kompozitsii s peschanyim napolnitelem po adgezionnoy prochnosti / A.M. Mihalchenkov, V.F. Ko-mogortsev, Yu.I. Filin, M.A. Mihalchenkova // Traktoryi i selhozmashinyi. 2015. №8. S. 39-41.
УДК 338
СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ РАЗВИТИЯ ТУРИСТИЧЕСКОГО КЛАСТЕРА В АГРАРНОМ СЕКТОРЕ РЕГИОНА
Socio-Economic Importance of Tourism Cluster Development in the Agrarian Sector of the Region
Нестеренко Л.Н., Ториков В.Е.
Nesterenko L.N., Torikov V.E.
ФГБОУ ВО «Брянский государственный аграрный университет» 243345 Брянская область, Выгоничский район, с. Кокино, ул. Советская, 2а
Bryansk State Agrarian University
Реферат. Развитие туристического кластера в аграрном секторе региона имеет большое значение в повышении экономической эффективности сельских товаропроизводителей, в развитии территорий, в повышении культуры и качества жизни сельского населения. Туристический кластер был дифференцирован по видам, а также по предлагаемым товарам, что позволяет использовать всё многообразие видов туристического кластера, предлагаемых товаров и сопутствующих услуг. Определено социально-экономическое значение развития туристического кластера на развитие региона, на импортозамещение туристических услуг. Определён потенциал развития туристического кластера региона, выявлены проблемы формирования и предложены варианты их решения.
Summary. The development of the tourism cluster in the agricultural sector of the region is of great importance in improving the economic efficiency of rural producers, in the development of the territories in improving the culture and quality of life of the rural population. The tourism cluster was differentiated by types and by offered products, which allows the use of the diversity of tourism cluster types of the proposed goods and related services. The influence of the socio-economic importance of tourism cluster on the development of the region and import substitution of tourist services is defined. The potential of the tourism cluster of the region is defined, the formation problems are identified and the solutions are proposed.
Ключевые слова: туристический кластер, виды туризма, виды предлагаемых услуг, товаров, социально-экономическое значение, импортозамещение туристических услуг.
Keywords: tourism cluster, types of tourism, types of services, goods and socio-economic importance, the substitution of travel services.
Введение. Актуальность исследования возможностей развития туристического кластера в сельской местности позволяет более полно использовать имеющийся потенциал региона, увеличить доходы предприятий и населения.
Материалы и методы исследования. Исходным материалом исследования явилась статистическая информация по развитию сельскохозяйственных предприятий, фермерских хозяйств, личных подсобных хозяйств населения, состоянию объектов туризма.
