Х а б а р ш ы с ы в е с т н и к семипалатинского государственного

9 
 
HAuCl
4
H
2
O
4 %
KOH
0.5M
Тщательное
 перемешивание
 около 2 мин
100 
0
C
Смешанный
 
 раствор
Через
 несколько
минут
Полимер
-
стабилизированный
 Au
0
Au
0
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Рис. 1- Получения наночастиц золота в присутствии гидрофильных полимеров. 
 
Спектры поглощения, кинетику образования НЧ золота и стабильность поглощение растворов 
НЧ  золота  снимали  на  спектрофотометре  Specord  210  plus  BU  (Германия)  при  комнатной 
температуре. 
Размеры  стабилизированных  в  полимерах  НЧ  золота  определяли  с  помощью  динамического 
лазерного  светорассеяния  (ДЛС)  Malvern  Zetasizer  Nano  ZS90  (Великобритания)  при  комнатной 
температуре.  
Микрофотографии  НЧ  золота  снимали  на  низковакуумном  аналитическом  электронном 
микроскопе  «JSM-6390LV  JEOL»  (Япония)  в  комплекте  с  системой  рентгеновского  микроанализа 
«INCA ENERGY 250, OXFORD INSTRUMENTS» (Великобритания). 
 
Результаты и их обсуждение
 
На  рисунке  2  показаны  растворы  НЧ  золота,  полученные  в  присутствии  стабилизирующих 
полимеров.  
Как  мы  можем  видеть  на  рисунке  2,  что  практически  все  растворы  представляют  собой 
гомогенную  жидкость,  но  различаются  по  цвету.  На  цвет  растворов  влияет  размеры  наночастиц 
золота, проявляющихся в плазмонных спектрах.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
         
                  1                      2              3             4          5         6           7 
                Рис. 2-  Растворы  НЧ золота, полученные «мокрым» методом:  
1 Циклодистрин; 2,3,4- природный полимер «геллан»; 5,6,7– ПВПД с молекулярными массами  
3,5

10
5
, 0,4

10
5 
и 0,1

10
5
. 

10 
 
Можем  отметить хорошим стабилизирующим действием среди этих полимеров в отношении 
НЧ  золота  обладает  геллан,  так  как  цвет  и  однородность  раствора  не  меняется  в  течение  месяца. 
Лидером    среди  полимеров  по  стабилизации  НЧ  золота  оказался  ПВПД,  в  растворе  которого  в 
течение двух месяцев не наблюдалось осаждения НЧ золота.  
Для  стабильных  коллоидных  растворов  наночастиц  благородных  металлов  характерен,  так 
называемый,  плазмонный  резонанс,  т.е.  возникновение  специфической  полосы  поглощения  в 
видимой области, а для золота это обусловленной малыми размерами частиц. 
 
 
                        1                                                        2                                                       3 
Рис.  3-  Электронные  микрофотографии  образцов  микрокристаллической  гелана,  в  матрицу 
которой стабилизированы наночастицы золота: 1-накопления углерода; 2-накопление кислорода; 3-
накопление наночастиц золота.  
 
На  рисунке  3  приведены  расположение  наночастиц  золота,  которые  как  мы  можем  увидеть 
рассеяны очень ровномерно.  
Размеры  наночастиц  золота,  полученных  «мокрым»  способом  в  присутствии  ПВПД,  ЦД  и 
природного  полисахарида  геллан,  представлены  на  рисунках  4,  5  и  6.  На  этих  рисунках  видно,  что 
размеры наночастиц золота, стабилизированных этими полимерами лежат в пределах 75-85 нм. 
 
 
Рис.  4 – Распределение наночастиц золота, полученных «мокрым» методом и 
стабилизированных ПВПД.
 
 
 
Рис.  5 – Распределение наночастиц золота, полученных «мокрым» методом и 
стабилизированных ЦД.
 

11 
 
 
 
 
Рис.  6 – Распределение наночастиц золота, полученных «мокрым» 
 
методом и стабилизированных гелланом.
 
 
Таким  образом,  наночастицы  золота  получены  «мокрым»  способом,  т.е.  кипячением  водных 
растворов  HAuCl
4 
и  полиэлектролитов  с  неионогенными  полимерами.  Высокодисперсные  золи  НЧ 
золота  и  серебра  интенсивно  окрашены,  причем  окраска  зависит  от  природы  и  размеров  частиц. 
Структура,  морфология  и  оптические  свойства  НЧ  металлов  зависят  от  природы  полимеров, 
играющих роль восстановительных и стабилизирующих агентов [4]. 
 
Литература
 
 
1  Ролдугин  В.И.  Квантоворазмерные  металлические  коллоидные  системы.  Успехи  химии.-  2000.-
Т.69, № 10- С.899-923 
2 Ершов Б.Г. Наночастицы металлов в водных растворах: электронные, оптические и каталитические 
свойства. – 2001.- Т. 45, №3.- С. 20-30. 
3 Сергеев Г.Б. Нанохимия металлов // Успехи химии.- 2001.- Т.70, №4.- С. 905-933. 
4  Бектуров  Е.А.,  Кудайбергенов  С.Е.,  Жармагамбетова  А.К.,  Искаков  Р.М.,  Ибраева  Ж.Е.,  Шмаков 
С.А. Полимер-протектированные наночастицы металлов. – Алматы- 2010.- 274 с. 
5 Hongjun Chena, Yuling Wanga, Yizhe Wanga, Shaojun Donga, Erkang Wanga One-step preparation and 
characterization  of  PDDA-protected  gold  nanoparticles,  Polymer  Volume  47,  Issue  2,  13  January  2006,- 
Pages 763-766. 
 
Табиғи 
және 
синтетикалық 
полимерлер 
ретінде: 
циклодистрин, 
геллан 
және 
поливинилпирролидон 
 
пайдаланды. 
Алынған 
полимерлерге 
алтын 
нанобөлшектері 
тұрақтандырылды.    Полиакриламид  гелінің  торына  алынған  нанобөлшектер  иммобилизацияланды. 
Синтезделген гидрогельдердің қасиеттері зерттелді.  
 
The  following  were  used  as  naturalandsyntheticpolymers:  cyclodixtrine,  gellan,  and  polyvinyl 
pyrrolidone.  Polymers were stabilized with nanoparticles of gold. Obtainedparticlesofgoldwereimmobilized 
into polyacrylamide gel.  Properties of synthesized hydrogels were researched.   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

12 
 
УДК 621.91 
 
С.К.Тусупова, С.С.Шахова, Ж.К.Каржубаева
.  
Семипалатинский государственный унверситет имени Шакарима, г. Семей 
 
ДЕФОРМАЦИЯ В СИСТЕМЕ СПИД ПРИ СВЕРЛЕНИИ
 
 
При резании металлов основное влияние на производительность и качество работы оказывают 
режимы резания: скорость v, глубина t и подача s. По ним можно судить, насколько рационально и 
производительно обрабатывается деталь на том или ином станке.Глубина резания t выбирается в 
зависимости от ряда условий: размеров припусков на обработку, прочности и жесткости детали, 
инструмента, мощности станка и т.п. Величина подачи определяется по прочности  и жесткости 
системы СПИД. 
Ключевые слова: жесткость, сверление, деформация. 
 
При сверлений отверстий из-за недостаточной жесткости детали и слабого ее закрепления могут 
появиться  сложные  деформаций,зависящие  от  величины  крутящего  момента  М
кр
  осевой  силы 
Р
0
,формы,размеров,вида закрепления детали,режимов резания и других факторов. 
На практике деформирование происходит только в поверхностном слое металла обрабатываемых 
отверстий.Значительно  реже,обычно  при  сверлений  тонких  пластин  или  полосок,деформаций 
распространяются 
на 
всю 
деталь. 
Присверлений 
тонких 
пластин 
происходит,как 
правило,выпучивание  металла  и  изгиб  обрабатываемых  пластинок  происходят  от  высокой  подачи 
сверла,слабой  жесткости  детали  и  недостаточно  жесткого  закрепления.Оно  устраняет  уменьшением 
подачи  сверла  или  созданием  более  жесткого  крепления  обрабатываемой  детали.В  остальных 
случаях,когда жесткость детали вымока,вероятнее разрушение сверла от продольного изгиба. 
Критическая сила Р
кр
, допускаемая  прочностью сверла, в этом случае может быть определена по 
известной формуле для продольного изгиба: 
Р
кр
=
кр
∙
св
=
 
 
 
 
(1) 
 
где  K-коэффициент устойчивости,зависящий от характера закрепления сверла; 
E-модуль упругости; 
I
min
 –минимальный момент инерции поперечного сечения сверла в рабочей части; 
F
св
 –площадь сверла в том же сечений. 
При  нормальных  условиях  сверления,  когда  изделие  и  сверло  жестко  и  правильно  закреплены, 
коэффициент  устойчивости  следует  брать  равным  39,48,  что  соответствует  случаю  закрепления 
сверла  двумя  концами.  Подставив  в  формулу  (1)  значения  К=39,48;  Е=2,17•10
4
  кг/мм
2
, 
I
min
=0,0045d
4
см
4
 (для спиральных сверл) и F
св
=0,38 d
2 
см
2
, получим: 
 
 
σ
кр
=
св
=
,
∙ ,
∙
∙ ,
∙ ,
 
 
(2) 
 
Откуда 
 
=
кр
 
 
 
 
 
(3) 
 
При  замене  в  формуле  (1)  σ
кр
на  [ ]  для  материала  сверла  получим  длину  сверла  , 
удовлетворяющуюусловиям 
прочности. 
Для 
сверл,изготовленных 
из 
инструментальных 
углеродистых  сталей,допускаемое  напряжение  на  изгиб  лежит  в  пределах  28-40  кг/мм
2
.  После 
подстановки  этих  значений    в  формулу    (3)получим  соответственно 
  =  5,6?18,7  для 
инструментальных  и    =  13,5?15,4  –  для  быстрорежущих  сталей.  После  определения  Р
кр 
  из 
известного выражения Р
кр
=C
р
d
x
s
y
  определим подачу s: 
 

13 
 
S= 
Р
кр
С
р
у
=
С
р
   
 
 
(4) 
 
Выводы
 
1.
 
Допустимые  прогибы  и  упругие    отжатия      обрабатываемых  деталей  следует  находить  не 
только с учетом действия одной силы Р
у
, как это рекомендуется рядом литературных источников, но 
и с учетом силы Р
Z
, т.е. прогибы деталей определить по результирующей силе Р
изг
.  
2.
 
Получены формулы для определения подач с учетом требуемой точности обработки. 
 
Литература
 
 
1 Зорев Н.Н. Вопросы механики процесса резания металлов.- М.: Машгиз, 1996.- 140с. 
2  Клушин М.И. Резание металлов.- М.: Машгиз, 1987.- 230с. 
3  Подураев  В.Н.  Технология  физико-химических  методов  обработки.  -  М.:  Машиностроение,  1995.- 
216с. 
 
Металл кесуде жұмыстың өнімділігі мен сапасына кесу режимдері әсеретеді, жылдамдық v, 
тереңдік  t,  беріліс  S.  Осыған  негізделе  отырыпқай  станокта  өңделетін  бөлшекқан  шалықты 
рационалды 
екенін 
байқауға 
болады. 
Кесутереңдігі 
t 
мынашарттарғатәуелді: 
Өңдеудегіәдіпмөлшерінебөлшектіңберіктігі  мен  қаттылығыаспаптың,  станок  қуатынажәне  т.б. 
СҚАД жүйесініңқаттылығы мен беріктігіберілісөлшемінетәуелді. 
At cutting of metals basic influence on the productivity and quality of  work is rendered by the cutting 
modes: speed of v, depth t and serve of s. It is possible to judge on them, as far as rationally and a detail is 
productively  processed  on  one  or  another  machine-tool.  Depth  of  cutting  t  gets  out  depending  on  of  some 
conditions: the sizes of allowances on processing, strength and rigidity of a detail, the tool, capacity of the 
machine tool, etc. the Size of supply is defined on strength and rigidity of system AIDS. 
 
 
 
УДК  621.3.018 
 
Н.А.Русинова, М.М.Какимов, Б.С.Тойкин, М.К.Сейсенбаева 
 
 Семипалатинский государственный унверситет имени Шакарима, г. Семей 
 
 ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ КОНТУР СИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА 
           
В данной статье представлены методические указания по выполнение лабораторной рабоы  
«Последовательный  контур  синусоидального  тока».  В  последовательном  контуре  синусоидального 
тока  при  определенном  соотношении  элементов  индуктивности  и  емкости  может  возникнуть 
резонанс  напряжений.  Явление  резонанса  напряжений  применяется  в  технике  для  усиления 
колебания  напряжения  какой-  либо  фиксированной  частоты.  Это  усиление  напряжения  имеет 
место  только  для  узкого  интервала  частот  вблизи  резонансной  частоты  контура,  что  дает 
возможность  выявить  из  многих  сигналов  одно  колебание  фиксированной  частоты,  т.е.  на 
радиоприемнике  настроиться  на  нужную  длину  волны.  Явление  резонанса  напряжений  следует 
учитывать  при  расчете  изоляции  электрических  линий,  которые  содержат  катушки 
индуктивности  и  конденсаторы,  так  как  иначе  может  случиться  их  пробой.  Данное  пособие 
поможет  студентам  провести  эксперименты  в  последовательном  колебательном  контуре, 
произвести расчеты и сделать соответствующие выводы о явлении резонанса напряжений.  
Ключевые  слова:  действующее  значение  переменного  тока,  неразветвленная  электрическая 
цепь,     угол сдвига фаз, резонанс, комплекс напряжения, начальная фаза. 
 
Цель работы
 
1.Исследование  явления  в  цепи  синусоидального  тока,  состоящей  из  последовательно 
соединенных элементов R, L и C при изменении частоты синусоидального тока. 
2.  Изучить  условия  возникновения  резонанса  напряжений  в  неразветвленной  электрической 
цепи. 

14 
 
Неразветвленная электрическая цепь синусоидального тока, с последовательно соединенными   
приемниками  (рис.2)  параметры    R,  L,  C  которых  не  зависят  от  величины  и  направления  тока  и 
напряжения на зажимах соответствующих элементов, называется линейной цепью. Включение такой 
цепи на синусоидальное напряжение сопровождается установлением синусоидального тока. 
Угловую  частоту  определяют  по  формуле: 
f


2

,  а  величину  угла    сдвига  фаз  между 
напряжением и током находят как: 
R
fC
fL
arctg
R
x
x
arctg
c
l



2
1
2




,  
где 
f
-    частота  синусоидального  тока.  Величины:       
L
x =
;
2 fL
L



 
fc
c
x
c


2
1
1


называют 
соответственно индуктивным и емкостным сопротивлениями цепи.  
В  лабораторной  работе  исследуется  электрическая  цепь,  составленная  из  реальной  катушки 
индуктивности и  конденсатора. Реальная индуктивная катушка помимо индуктивного сопротивления 
x
L
 обладает еще активным сопротивлением r, поскольку в ней имеются потери энергии на нагрев; 
r=50  Ом;  R-активное  сопротивление  контура.  Ввиду  того,  что  активное  сопротивление  контура  R 
намного  больше  активного  сопротивления  катушки  индуктивности  r,  сопротивлением  r  в 
вычислениях можно пренебречь. 
При соблюдении неравенства 
x
x
C
L

 преобладает индуктивная нагрузка, угол сдвига фаз 

 
между напряжением на входе схемы  U и током I положителен и, следовательно, вектор напряжения 
опережает по фазе вектор тока (см. векторную диаграмму, представленную на рисунке 1а). 
Если существует неравенство 
x
x
c
L

, то преобладающей  нагрузкой является  емкостная, при 
этом угол сдвига фаз 

 - отрицателен. Вектор напряжения в этом случае отстает по фазе от вектора 
тока на угол 

(см. векторную диаграмму рис 1б).  
В частном случае, когда соблюдено равенство 
x
x
c
L

  (
0

x
),  угол сдвига фаз 

 равен 0 
и, векторы напряжения и тока совпадают по фазе (см. векторную диаграмму рис 1в). 
Явление,  при  котором  в  последовательной  цепи,  состоящей  из  элементов  R,  L  и  C  общее 
напряжение совпадает по фазе с ее током, называют резонансом напряжений. 
Резонанс  напряжений  имеет  место  в  цепи  при  равенстве  индуктивного  и  емкостного 
сопротивлений: 
C
L
X
X

 или 
C
L





1
 
Зависимость  между  комплексом  напряжений  на  входе  цепи 
U
  и  комплексом  тока  согласно 
закону  Ома  в  комплексной  форме  определяется  формулой: 
z
U
I



,  где 









C
L
j
R
z


1
  - 
комплекс  полного  сопротивления  цепи.  Если  расчет  требуется  провести  по  модулям  напряжений, 
тока,  полного  сопротивления,  то  формула,  выражающая  закон  Ома  для  этих  модулей,  имеет  вид: 
z
U
I 
,  здесь 
2
,
2
m
m
U
U
I
I


  -  модуль  действующего  значения  соответственно  тока  и  напряжения, 
2
2
1









C
L
R
z


 - модуль комплексного сопротивления электрической цепи. 
Модуль  полного  сопротивления,  как  правило,  больше  активного  сопротивления  R,  что 
объясняется  возникновением  в  цепи  реактивных  ЭДС  индуктивности  и  емкости,  которые 
ограничивают  значения  тока  и  уравновешиваются  соответствующими  напряжениями  на  зажимах 
реактивных элементов 
I
C
U
I
L
U
C
L







1
;
 
При  резонансе  напряжений 







C
L


1
  имеет  место  взаимная  компенсация  напряжений 
C
L
U
U

  и  тогда  полное  сопротивление 
z
  равно  активному  сопротивлению  R,  а  действующий  ток 

15 
 
достигает  наибольшего  значения 
R
U
I
o

.  В  этом  случае  действующие  значения  напряжений  на 
реактивных  элементах 
U
R
X
I
X
U
L
o
L
Lo



; 
U
R
X
I
X
U
C
o
C
Co



  могут  оказаться  больше 
напряжения  на  зажимах  исследуемой  электрической  цепи,  которое  уравновешивается  падением 
напряжения на активном сопротивлении R (см. рис. 1в). 
Повышение  значения  напряжения  на  зажимах  реактивных  элементов,  а  также  тока  в  цепи, 
если они не  учтены расчетом, может привести к аварии, вызвать нарушение изоляции, повреждение 
приборов и создать угрозу для обслуживающего персонала. Превышение напряжения на реактивных 
элементах над напряжением на зажимах цепи имеет место при условии 







C
L
c
L
R
0
0
1
 
Величина 
C
L
 имеет размерность сопротивления и носит название волнового сопротивления 
контура.  Отношение 
R
R
L
RI
LI
U
U
U
U
Q
o
o
o
o
LO
co








  определяет  кратность  превышения 
напряжения  на  зажимах  индуктивного  и  емкостного  сопротивлений  над  напряжением  на  зажимах 
всей  цепи.  Величину  Q,  определяющую  резонансные  свойства  контура,  называют  добротностью 
контура. 
Явление  резонанса  широко  используется  в  радиоэлектронных  устройствах  и  заводских 
промышленных  установках,  изменяя  либо  частоту,  либо  параметры  цепи  –  индуктивность  или 
емкость. Частота, при которой наступает резонанс, называется резонансной частотой 
C
L
f



2
1
. 
Комплекс 
полной 
мощности 
рассматриваемой 
цепи 


I
x
C
L
C
L
j
I
jX
RI
I
jX
jX
R
I
I
z
I
U
S
2
2
2
2
















  или 
jQ
P
jQ
jQ
P
S
C
L






, 
где 

cos
2
UI
RI
P


  -  активная  мощность  цепи,  Вт; 

sin
2
2
UI
I
X
I
X
Q
C
L



  -  реактивная 
мощность цепи, ВАр. 
Электрические  машины  и  аппараты  конструктивно  рассчитываются  для  работы  при 
определенных значениях напряжения и тока. Поэтому их номинальная мощность, от которой зависит 
стоимость и размеры, характеризуется не активной, а модулем полной мощности: 
I
U
S


, ВА. 
Активная,  реактивная  и  модуль  полной  мощности  связаны  следующим  соотношением: 
2
2
Q
P
S


.  При  резонансе  напряжений  реактивная  мощность  равна  нулю: 
0
2
2



I
X
I
X
Q
c
L
, 
т.к. 
C
L
X
X

,  поэтому  модуль  полной  мощности  цепи  равен  активной: 
P
Q
P
S



2
2
. 
Следовательно, при резонансе напряжений от источника в цепь поступает только активная энергия и 
коэффициент мощности равен единице: 
1
cos



z
R
S
P

. 
Зависимость  от  частоты  параметров  цепи 
Z
X
R
,
,
  называют  частотными  характеристиками 
(рис.3).  
Кривые,  выражающие  зависимость  величин 
L
U
I ,
и 
C
U
  от  частоты,  дающие  графическое 
изображение  частотных  характеристик,  называют  также  резонансными  кривыми  (рис.3) 
Резонансными кривыми называют также зависимости этих величин от изменяющейся индуктивности 
и от изменяющейся емкости при неизменной частоте. 
 
 Описание установки 
    Лабораторная  работа  выполняется  на  комбинированном  лабораторном  приборе  ЭЦСТ-1.  Все 
параметры  эксперимента,  установленные  и  измеренные  значения  выводятся  на  ЖКД    LCD  дисплей 
учебной установки. 
При  помощи  многофункциональных  кнопок  «РЕЖИМ  РАБОТЫ»,  расположенных  на  передней 
панели лабораторного модуля имеется возможность выбрать необходимый опыт: 

16 
 
1)
 
Исследование  резонанса  в  последовательном  контуре,  содержащим  элементы  R,  L  и  С. 
«Posled kontur» 
2)
 
Измерение импеданса цепи с последовательно соединенными элементами R,L и С «Impedans» 
3)
 
Выбор  эксперимента  осуществляется  при  выключенном  генераторе  (многофункциональная 
кнопка  «ГЕНЕРАТОР/R,f/U»должна  быть  отжата-  в  противном  случае  появится  предупреждение)  с 
помощью  кнопки  «ENTER».  Кнопки  «ВЫБОР  ОПЫТА»  и  «ENTER»  выполняют  также  функцию 
переключения  диапазонов  цифрового  генератора  «ДИАПАЗОН».  Для  возвращения  к  меню  выбора 
эксперимента  служит  кнопка  «ESC».  Для  надежного  срабатывания  кнопки  необходимо  удерживать 
нажатыми в течение 2-3 секунд. 

жүктеу/скачать 22,31 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: