УМКД

Азық - түлік өндірісінің жаңа технологиясын талдау және дәстүрлі технологияны жетілдіру

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ
СЕМЕЙ қаласының Шәкәрім атындағы университеті
3 деңгейлі СМЖ құжаты
ПОӘК




ПОӘК 042-18-5.1.07/03-2013
<<Тағамдық шикізатты импульсты кесу>>пәнінен оқытушыларға арналған ПОӘК

№__ басылым

<< -  - __>>______2013 г.



                                       
                                       
                                       
                                       
           ОҚУ  -  ӘДІСТЕМЕЛІК МАТЕРИАЛДАР
6M072400 - <<Технологиялық машиналар және жабдықтар>>
                       мамандығы бойынша
                                       
      <<ТАҒАМДЫҚ ШИКІЗАТТЫ ИМПУЛЬСТЫ КЕСУ>>
           ПӘНІНІҢ ОҚУ-ӘДІСТЕМЕЛІК КЕШЕНІ


                                       
                                       












                                  Семей 
                                     2013

                                Алғы сөз
                                       
*  ӘЗІРЛЕНДІ
Құрастырушылар:
А. Еренгалиев ____________ Семей қаласының Шәкәрім атындағы мемлекеттік университетінің <<Тамақ өндірісінің машиналары мен аппаратттары>> кафедрасының профессоры, т.ғ.к. 
А. Мустафаева ____________   Семей қаласының Шәкәрім атындағы мемлекеттік университетінің <<Тамақ өндірісінің машиналары мен аппаратттары>> кафедрасының доцент м.а., т.ғ.к. 
Б. Кабулов ____________ Семей қаласының Шәкәрім атындағы мемлекеттік университетінің <<Тамақ өндірісінің машиналары мен аппаратттары>> кафедрасының доценті, т.ғ.к. 
                                                     <<____>> _______2013 ж.  

2 ТАЛҚЫЛАНДЫ
2.1 Семей қаласының Шәкәрім атындағы мемлекеттік университетінің <<Тамақ өндірісінің машиналары мен аппаратттары>> кафедрасы мәжілісінде қаралды
<<___>> __________ 2013 ж., № ___ хаттама

Кафедра меңгерушісі ___________  М. Акимов

2.2 Инженерлі-технологиялық факультеттің оқу-әдістемелік бросының отырысында қаралды
 <<___>> __________ 2013 ж., № ___ хаттама

 	Төрайым  ___________  С. Толеубекова

3  БЕКІТІЛДІ
Университеттің оқу-әдістемелік кеңесінің отырысында талқыланды және басылымға рұқсат етілді
<<___>> __________ 2013 ж., № ___ хаттама

ОӘК төрайымы _______________  Г. Искакова
	
	4  АЛҒАШҚЫ РЕТ ЕНГІЗІЛГЕН









Мазмұны

2
Дәрістер

3
Практикалық сабақтар

4
Магистраттың өздік жұмысы


	





































1 ДӘРІСТЕР

Дәріс 1. Кіріспе.
Дәріс жоспары:
1.Технология туралы ғылымның пайда болуы жәнедамуы. 
2. Қазiргi күй және дамудың келешегi. 
3. Ең маңызды азық  - түлiк мәселелерi және олардың шешілу болжамдары.
Адам баласы азық-түлiктi қамтамасыз етуi мәселесі болашақта өзiнің бастапқы мәнін жоймайды, қайта үдей түседі, әрине,  егер "адамға қарсы" дәуiрдi таусылып "адам үшiн" дәуiр басталғанда адам баласы өз өзін жойып жібермесе. Адамға қарсы өзi Қазіргі кезде мекендеу ортасын, ауаны, суды улай табиғатты ойсыз құрта отырып, адам өз өзіне қарсы әрекет етеді. 
Халық шаруашылығының азық-түлiк салалары дамуы көп факторларға байланысты, ең алдымен азық-түлiк салалары халық шаруашылықтың басқа салаларымен: бірінші кезекте - тамақ өнеркәсiбi үшiн шикiзаттың негiзгi жабдықтаушысы болып табылған ауыл шаруашылығымен; оның технологиялық жабдығымен қамтамасыз ететiн машина жасаумен; тамақ өнеркәсiбiн қағазбен, қатырмамен, ағашпен, фанерамен және т.б. қамтамасыз ететiн орман және целлюлоза-қағаз өнеркәсiппен; шыны және полимерлiк тара, лак, бояу және т.б. қамтамасыз ететін химиялық; металлургиялық (қаңылтырдан жасалған банкалардың жасауы үшiн қаңылтыр) және тағы басқа өнеркәсiптермен тығыз байланыста. 
Тамақ өнеркәсiбiнiң түпкi мақсаты тұрғындарды кең ассортименттi жоғары сапалы өнiмдерi және қоректенудiң  теңдестірілген рационының қамтамасыз етуiне сұранысының тұрақты қанағаттандыруы болып табылады.          Қойылған мақсат азыққа шикiзаттың өңдеуiнiң процесстерi iргелi ғылымдардың болып-толушылықтарын қолдану негiзделетiн мүлтiксiз технологиялардың өнеркәсiпке енгiзуi өйткенi талап етедi физика, теплофизика, химия, биохимия, микробиология, механика заңдарында және әрi қарай негiзделген.
Айта келе, осы оқулықта тамақ өнімдері технологиясының теориялық негізі және адамның қоректенуi үшiн қажетті шикізатты жартылай фабрикатқа және дайын өнімге айналдыру процесінде оған өңдеудің әртүрлі әдістерінің әсер етуі айтылады. Бұдан басқа, шикiзаттың консервiлеуiнiң әр түрлi әдiстерiнiң және тамақ өнiмдерін ұзақ сақтауға олардың қабiлеттiлiгінің және сапасының өзгерiсi ықпалы баяндалады.
Технология ғылыми пән болып табылады, өйткенi iргелi I және қолданбалы ғылымдардың озат табыстары негiзде жасалады.
Қойылған мақсатқа жету үшін барлық азық-түлiк өндірісінің тиiстi технологияларға ие болуы керек.
Еуропада "технология" ұғымның пайда болуын 1772 -- 1777 жылдар мерзiмiмен ұластырады. Ол Ресейдегi химияның ғылыми әдебиетінде 1807 жылда пайда болды. Оның анықтаулары көп. Олардың iшiндегі толығырағы келесiсi: технология бұл бастапқы материалдарды (шикізаттарды) қоғамға қажетті дайын өнімге айналдыру. Жаңа, өте жетілдірілген тәсілмен шикізатты өңдеу, өнім бірлігіне аз шығын, аз еңбек күші және аз шикізат, аз энергия жұмсау арқылы еңбек өнімділігін арттыру.
Технология бұл ғылым ретінде - iрi өнеркәсiптiң дамытуымен пайда болып мiнсiздiкке жеттi. Егер азық-түлiк технологиялары туралы айтатын болсақ, оның жетiлдiрілуінің қозғаушы күші  -   тұрғындардың тамақ өнімдеріне өсіп келе жатқан қажеттiктерiн барынша қанағаттандыруға талпыныс. 
Көптеген ғалымдардың ойынша, соңғы 50 жылда адам баласының тарихында технологияның өте әсерлi дамуы байқалды. Бұл дамулар қоршаған ортаға кері әсерін тигізді. Әр түрлi өндiрiстердің технологияларының дамуы экологияға зиянын тигізе отырып, көптеген табиғи кешендердi (су, ауа, топырақ және т.б.) қолдануды қарқындатты.
Осыған байланысты қазiргi технологиялар ғылыми-техникалық iлгерiлеудi ескере отырып, отандық және шет елдік ғылымдардың (іргелі және қолданбалы) озат табыстарына негізделуі тиiстi.
* Алдыға қойылған мақсатқа сәйкес, агроөнеркәсіп кешені мен халық шаруашылығының азық-түлiк саласының алдына төмендегідей тапсырма қойылады:
* Мал, құс және еккен егін өнімдерін шығынсыз жинау, өңдеу, сақтау өндірісін қамтамасыз ету.
* Тұтынушыға дайын өнімді ыңғайлы және әдемі безендірілген қорапта ұсыну.
* Тамақ өнімдерінің әртүрлі, соның ішінде арнайы тағайындалған технологиясын жетілдіру.
* Теңестірілген рацион бойынша халықты толыққанды тамақпен қамтамасыз ету.
* Тамақ өнімдері бірлігін өндіру шығыны мен өзіндік құны аз болуы керек.
Технологиялық ғылымдардың міндеті неғұрлым аз уақыт және аз шикізат өнімдерін талап ететін, неғұрлым үнемді және пайдалы өндіріс процесін тәжірибе жүзінде пайдалану және анықтау үшін физикалық, физико-химиялық, биохимиялық, биологиялы және басқа да заңдылықтарды анықтау болып табылады.
Технологияны дамыту халық шаруашылығында техникалық процестерді үдету маңызды шарт болып табылады.
Қазіргі тамақ өнімдері технологиясын дамытудың негізгі бағыттарына мыналар жатады:
* Мерзімді технологиялық процестен үздіксіз (ағынды) технологияға ауысу.
* Шығынсыз және аз шығынды технологияны енгізу.
Жаңа қор сақтаушы, қалдықсыз және аз қалдықты экологиялық таза технологияларды өңдеу және өнеркәсiпке енгiзу халық шаруашылығының әр түрлi салаларының қозғаушы күш болып табылады. Сондықтан технология негiздерін технологтермен қатар механиктер мен тауар танушылар да бiлуi керек.
Халық шаруашылығының тамақ өнімдері салалары ел халқының, арнайы контингент (ғарышкерлер, сүгуiрлер, альпинисттер) қоса, өсіп келе жатқан сұранымдарын жоғары сапалы, экологиялық таза өнімдермен қажетті және жеткілікті мөлшерде қамтамасыз етуге үнделген.
Тамақ өнеркәсiбi, сонымен бiрге, халық шаруашылығының басқа да салалары үшiн шикiзат өндіруі керек (спирт, тұз, крахмал, өсімдік майы, .ендір май, техникалық майлар, мал терісі, қылшық, қаннан өңделген өнімдер, медициналық өндіріске арналған шикізат, мамық, қауырсын және т.б.)
Технологиялық үдерiстiң технико-экономикалық тиiмдiлiгін сипаттайтын ең маңызды көрсеткiштері мыналар болып табылады:
* Өнiм бiрлiгiне шикiзаттың, жартылай фабрикаттың және энергияның меншiктi шығыны.
* Дайын өнімнің шығымы және сапасы.
* Еңбек өнімділігі деңгейі.
* Процестің қарқындылығы.
Технологиялық құралдарды, әдiстердi және терминологияны сәйкестендіру мақсатында 1975 жылы мемлекеттiк стандарт ретiнде технологиялық құжаттаманың бiрыңғай жүйесi (ТҚБЖ) қарастырылып қолданысқа енгiзген, соған сәйкес, өнім өнірісінің негізгі құрам бөлігі болып табылатын: өңдеу, қайта өңдеу, сақтау және т.б. операцияларды "технологиялық үдерiс" деп түсiнеді. Технологиялық үдерiстерді жүзеге асырудың нәтижесiнде өңделетін объектінiң сапалы өзгерiстерi болады, бұл жағдайда шикiзат, және өнiм әдеттегiдей қолдануға дайын өнім болып қалыптасады.
Қазiргi тамақтану туралы ғылым iргелi және қолданбалы пәндердiң үлкен санын интегралдайды, басым бағыттардың, қоғамның дамуына, ұлттық әдеттерге, тамақтану мәдениетiне және тағы басқаларға байланысты қарқынды дамуын бейнеленедi. 
Ғылым қоғамына маңызды негізгі бағыттар мыналар болып табылады:
* Тамақтану эпидемиологиясы. Әлеуметтiк және экономикалық мәселелердiң маңызды блогын құрайтын нақты қоректену, азық-түлiк мәртебесi, қоректенудiң рационализациясы бойынша шараны зерттеуді қосады.
* Азық-түлiк шикiзатының және азық-түлiк өнiмдерiнің сапаны қамтамасыз ету. Белгiлi болғандай, олардың сапасы екi негiзгi факторлармен анықталады: қауiпсiздiкпен және азық-түлiгi құндылығымен.
* Тамақтанудың биохимия және физиология саласында іргелі зерттеуді дамыту. Маңыздысы метаболизмді, биотрансформацияны және қауіпті және кең таралған тағамның контаминанттарының әсер ету механизмдерін үйрену, жекелеген азық-түлік заттары мен оларды кешендерінің фармакологиялық аспектілерінің азық-түлік аллергиясының табиғатын зерттеу. Жеке алғанда бұл селеннің, пектиннің жекелеген май түзілімдерінің витаминді-антиоксиданттары, басқа нутриенттердің организмнiң қоршаған орталардың қолайсыз факторларының әсерiне, кең таралған аурулардың, соның ішінде жүрек-қан тамырлары аурулары, қатерлі ісік ауруларына қарсы төзiмдiлiгін жоғарылатуына қатысты.
* Метедологияны жетілдіру. Жалпы методологиялық базаны, сонымен қатар жаңа жоғары сезімтал әдістерді талдауды қарастырады:
* тамақтың контаминантының сандық анықталуы, теңестiрілуі және табылуы;
* азық-түлiк өнiмдерiнiң бұрмалауының анықталулары;
* азық-түліктің құндылығы мен химиялық құрамын талдау;
* халық денсаулығымен бірге нақты тамақтанудың, азық-түлік мәртебесінің бағасы;
* алименттi ауруларды анықтаулар және емдеулер.
*   Азық-түлік өндірісінің жаңа технологиясын талдау және дәстүрлі технологияны жетілдіру. Оның негiзіне тағамның құрамы мен өнiмнiң рецептурасының гигиеналық жобасы, қолданылатын жабдықтың технологиясы жатуы керек. Мұндай жобаның нәтижесi  -  заманға сай орамдағы қауіпсіз, жоғары азық-түлiк құндылығы бар дәмді тағам.
Жаңа технологиялық шешімдер өндіріс саласында ғана емес, сонымен қатар сақтауда да жүзеге асуы керек.
* Азық-түлiк токсикологиясы, тағам туралы басқа ғылымдар саласы төңiрегiдегi тұрғындардың нақты қоректену және денсаулығының күйi бойынша деректер қорлары жасау және тиiмдi қолдану.

Дәріс 2. Өнеркәсіптің азық-түлік саласының қысқаша сипаттамасы.
Дәріс жоспары:
* Жалпы сипаттама.
* Өнеркәсіптің азық-түлік саласында қолданылатын азық-түлік шикізатының топтастырылуы.	
Көпшiлiк жағдайда азық-түлiкшикiзаты  -  көбінесе жоғарғы бастапқы құны барфизикалық факторлардың әсерінен оңай өзгеретiн, тез бұзылатын өнiмдер болып табылады. Бұл азық-түлiк шикiзатының ерекшелiктерi оны өңдеу барлық процесінде өнімнің бұзылуының алдын алу шараларының қарастырылуы мен сақталуы талап етледі.  Өңдеу тәртіптері, бір жағынан, өңдеудiң нақтылы мақсатына жетуді қамтамасыз ету, ал екінші жағынан  -  өнімнің құрамына неғұрлым аз әсер ете отырып, шикізат бірлігінен шығатын дайын өнімді көп шығаруды қамтамасыз ету болып табылады.
Азық-түлік өндірісінде қайта өңделетін шикізаттың алуан түрлілігін ескере отырып, курстың басында оның күйі мен құрылымына байланысты кейбір ерекшеліктерін мақсатты түрде қарау керек.
Азық-түлік саласы шикізаттың өте көп түрін қайта өңдейді  -  қарапайым минералды қосындылардан тірі ағзаларға дейін. Әрине құрамы бойынша өте айырмашылығы бар , шикізат нақты өңдеу үшін әсер ету формасында, қарқындылығында және өңделетін материалға энергияны жұмсау сипатында біршама өзгешелігі бар технологиялық операциялар қолдану керек. 
Тамақ өндірісінің көп түрлі ерекшеліктерін сәтті танып білу үшін неғұрлым жалпы, шикізат өңдеудің неғұрлым өзіне тән әдістерін ерекшелеу, өнімнің құрамын өзгертуге әсер ететін жалпы факторларды анықтау, өңдеудің мақсаты мен оған таңдалған тағамға әсер етенін тәсілдердің таңдап алынған ерекшеліктері арасындағы байланысты анықтау керек. 
Ең алдымен, барлық шикізатты екі топқа бөлуге болады: бейорганикалық және органикалық.
Біздің курста шикізаттың неғұрлым органикалық түрі қаралады. Оны тағы екі үлкен топқа бөлуге болады: өсімдік текті және жануар текті шикізат.
Адамның тамақтануында азық-түлік құндылығы жағынан өсімдік және жануар текті шикізат бір бірінен айқын ерекшеленеді.
Ет, балық, сүт, жұмыртқа  -  жануар текті өнімдер химиялық құрамы бойынша тірі организмдердің, ең алдымен адамдардың қажеттілігіне жақын. Оларды ағза шығынын жабу үшін аз ғана қажет (мөлшерлік қатынас бойынша), ең маңыздысы, оламен организмге өте маңызды қосылыстар: ағза үшін оңай игерилетін көлемде алмастырылмайтын аминқышқылдар, ферменттер, микроэлементтер түседі.
Сонымен қатар, тамаша дәмдік қасиеті бар. Әрине, тамаша дәмдік қасиетіне байланысты, өндірісінің көп шығынына байланысты жануар текті тағамдардың шикізат күйінде де, дайын өнім күйінде де бағасы жоғары болып табылады. Бұл ескермеуге болмайтындай, өндіріске нақты таңба салады. Жануар текті шикізаттың өңдеу өндірісінің тиімділігінің критериі оны барынша үнемдеу, шикізат бірлігінен барынша мол өндіру болып табылады.
Өсiмдiк тектi өнiмдерi көптеген жағдайларда аз заттық шығындармен алады, сонымен бiрге, оларды өңдеу кезінде ұқыптылық пен үнемдеу туралы ұмытпау керек.
Жануар текті азық-түлiк өнiмдерiнiң жоғары игерушiлiгi адамның қоректенуінің гигиенасы және физиологиясы төңiрегiдегi мамандары үшiн қызықты, ал тамақ өнімдері мамандары үшін бұл ерекшелік техникалық қиындық туғызады. Себебі, жануар текті азық-түлік өнімдерін жоғарғы ағзалармен қатар төменгі ағзалармен де, яғни микроорганизмдермен де игеріледі, және олардың барлығы дерлік тез бұзылатындар болып табылады, сондықтан оларға үлкен ұқыптылықпен қарау керек. 
Өсімдік текті өнім микробтар үшін аса жаман емес тағам болып табылады, бірақ оларды сақтау біршама жеңіл және біршама арзан.
Осыған байланысты, жануар текті өнімдерін өндірудің ерекшелігі тағамдардың бұзылуына қарсы тұратын шараларды әрдайым сақтау қажеттілігі болып табылады.
Өнімдердің қазіргі кездегі пайда болуы, химиялық құрамы немесе органолептикалық қасиеті бойынша жіктелуі қарапайым болса да, оларды біршама ұқсас қасиеттерімен біріктірмейді.
Шикізаттың біршама сәтті жіктелуі көп жағдайда ол оңай құрылуына байланысты, оны физикалық құрылымы бойынша бөлу негізінде жүзеге асуы мүмкін. Осыған сәйкес жіктеу ретінде торлы құрылымды өнім, сұйық, желетәрізді, паста тәріздес, майлы, шынытәріздес түрлерге болугүе болады.

Дәріс 3.Шикізатты өңдеудің жалпы әдістері. 
Дәріс жоспары:
1. Азы-түлік өнімдері өндірісіндегі шикізатты өңдеудің физикалық әдістері.
2. Ұсақтау. Гомогенизация.Сұрыптау. Престеу.
3. Сұйықты қатты денеден ажырату. Араластыру. Тұндыру. Фильтрация. 
Қатты азық-түлiк өнiмін ұсақтау - бұл оның қиратуға дейінгі немесе жарылуына дейінгі өзгеру процесі, мысалы, какаоның iрi бұршақтарын, қантты, құрғақ сүтті ұнтақтау немесе бидайды ұн қылып тарту, етті куттерлеу және басқалар. 
Сұйық азық-түлік өнімдерін ұсақтау  -  бұл дисперсиялау процесі, мысалы, шашырату арқылы құрғату процесі кезіндегі сорғалаудан тамшы пайда болуыкезінде немесе эмульсия пайда болған кезде.
Өндірісте ұсақтаудың алуан түрлі әдістері қолданылады:
* екі бет арасында жаншу;
* кесу (куттерлеу);
* қатты бетке ұру;
* бөлшектерді соғу;
* сырғанау үйкелiсiнде езу;
* механикалық емес құралдармен ұсақтау, мысалы, сәулелендіру, жылумен, электрмен, жарылыспен. Ұсақтау әдісін таңдау өңделетін өнімнің қасиетіне байланысты. Қатты, морт материалдар, мысалы, қанттың немесе құрғақ дәннің кристалын ұрғылаумен немесе үйкеумен ұсақтауға болады, ал пластикалық материалдар, мысалы, етті кесу (куттерлеу) арқылы ұсақтайды. 
Гомогенизация  -  бұл бөлшектер немесе тамшыларды (дисперсті фаза) дисперсионды ортада біркелкі орналастыру арқылы уату жүзеге асаты,  ұсақтаудың бір әдісі.
Дисперсионды орта сұйықтық болады, ал дисперионды фаза ретінде басқа сұйықтық немесе қатты дене болуы мүмкін, сонда бірінші жағдайда алынатын өнім эмульсия деп, ал екіншісінде  -  суспензия деп аталады.
Әдетте гомогенизацияны дисперсті фазаны дисперсионды ортада механикалық тұрақтандыру мақсатында жүргізеді. Тыныш күйдегі бiртектi емес жүйе массаның әсерінен құрама бөлшектерге бөлінеді. Бөлшектердiң тұнбасы олардың қозғалысына кедергi көрсететiн, ортада денелердiң құлауының заңдары бойынша болады.
Өлшенген бөлшектердің тұну жылдамдығы олардың тығыздығына, дисперстену деңгейіне және өздері тұнатын сұйықтықтың физикалық құрамына байланысты. Бастапқы сәтте бөлшектер жылдам құлайдыц, бірақ бірнеше уақыттан соң, массаның әрекетіне сұйық фазаның кедергісі төмендегенде, олар тұрақты тұну жылдамдығына ие болады.
Гомогенизация шоколад, сүт өнімдері және басқалары сияқты өнімдердің дәмдік құрамын жақсартады.
Сұрыптау.
Азық-түлік өндірісінде өңдеу кезінде: бөлшектің формасы мен өлшемі, сұйық ортада немесе газды ортада тұну жылдамдығы, электрлік немесе магнитті құрылымымен ерекшеленетін сусымалы заттарды фракцияларға бөлу қажет болады. Мысалы, сырақайнату мен спирт өндірісінде өңдеуге түсетін дән; ұн тарту өндірісінде шикізатты ұнтақтағаннан соң тартылған ұнды кебек пен ұнға және сол сияқты заттарға бөледі.
Түйiршiктелген немесе ұсақталған қатты өнiмдерді өлшемдері бойынша  сұрыптау мақсатында бөлуді елеуiшпен елеу немесе фильтрлер арқылы фильтрлеу арқылы жүзеге асырады.
Елеу кезінде біршама ірі бөлшектерді бөлу үшін ірі тесіктеі немесе торлары бар тесілген елеуішті қолданады. Бөлшектер тесікке түсу үшін електі дірілге немесе ауналуға ұшыратады.
Сұрыптау азық-түліктің бірқатар өндірісінде өзбеті және қажетті операция болып табылаты.
Азық-түлік өнімін сұрыптау екі негізгі өңдеу тәсілдерінен тұрады: біріншіден, сұрыптау бөгде қоспаны, ластануды, сапасыз шикізатты бөлуді қамтамасыз ету керек, ал екіншіден, ол шикізатты стандарттауды, яғни оны өлшемі бойынша, массасы бойынша, басқа да қасиеттері бойынша бөлуді қамтамасыз ету. Бұл процесті шикізаттың қасиетіне сәйкес, яғни қолайлы жағдайда өткізуге мүмкіндік береді. Өнімді сұрыптау өңдеуде, қайта өңдеуді қажет етпейтін фракцияны бөлуде, және, керісінше, қосымша өңдеу үшін фракцияларды қосу кезінде кеңінен қолданылады.
Сусымалы материалдарды сепарациялау металл қоспаларды жою мақсатында жүреді, ол көптеген азық-түлік өнімдерін өндіруде міндетті технологиялық операция болып табылады.
Престеу азық-түлік өндірісінде кеңінен қолданылады. Процестің негізі өңделетін материал арнайы механикалық қондырғы  -  престер көмегімен сыртқы қысымға ұшырауында. Сонымен қатар, әртүрлі мақсатта қолданылады. 
Сұйықты қатты денеден ажырату. 
Бұл процесс қалдық капилляры арқылы сығылатын сұйықтықтың фильтрлеумен тұтастай байланысты. 
Одновременно с удалением жидкости происходит уплотнение и брикети - рование остатка. Қысым көмегімен сұйықты сығу ірімшік дәнінен сарысуын сығу үшін сыр жасауда қолданылады. Шарап жасауда  -  жүзімнен шырынын сығу үшін, арақ өндірісінде  -  жидек пен жемістерден шырынын сығу үшін, май жасауда- дәннен өсімдік майын сығу үшін, шыжықтан майды бөлуүшін және сол сияқты қолданылады. 
Дәнді, сусымалы материалдарды нақты көлемдегі біршама ірі агрегаттармен байланыстыру
Бөлшектерді байланыстыру байланыстыратын сұйықтықтар және сәйкес қысымдар (престеу) көмегімен жүзеге асады.
Престеу кезінде сығу, көлемге келтіру, брикеттеу орындары бар болады. 
Сұйық еритін фазаларды араластыру араластыру немесе шайқау жолымен жүзеге асады. Бұл процесс қант сиропын қосукезінде, сыр жасауда сүтті және ашытқыларды араластыруда, жеміс пен көкөніс пюрелерін, балмұздақты, шарапты танктерде араластыруда, алкогольсіз сусындарды ароматтауда қолданады. Сұйық ерімейтін фазаларды араластыру, мысалы маргарин үшін ылғалды мен майды шикізатпен бірге араластыру кезінде жүзеге асады. 
Қатты бөлшектерді аққыш фазада араластыру дисперсиялаумен, мысалы, ұнтақты сұйықта (шоколад, құрғақ сүт) дисперсиялауда, кристаллды қанттың еруінде және т.б. жүзеге асады.
Жоғары тұтқырлы жүйелерді араластыру араластыруда, мысалы, қамырды, шұжық фаршын және басқасын илеуде жүзеге асады.
Қатты материалдарды араластыру, мысалы, қамырға, сорпаға, құрғақ сүт қоспаларына қоспа дайындауда жүзеге асады.
Тұндыру
Тұндыру сұйық жартылай фабрикаттарды тиазалауда және рафинаттауда кеңінен қолданылады.
Фильтрлеуді екі түрге бөледі: бетті және көлемді.
Беттік фильтрлеу ерітіндіден қатты бөлшектерді бөлуде, яғни қатты және сұйық суспензияларды бөлуде қолданады.  
Көлемдік фильтрлеуді сусынды ақшылдандыруда, ауадан және басқа ортадан шаңды жоюда, яғни коллоидты, сұйық немесе газ тәрізді фазаларды бөлуде қолданылады. 
Фильтрлеуші элемент ретінде маталы сулықтар немесе фиброзды материалдар қолданады. 

Дәріс 4. Импульсты кесудi процестiң зерттеуi.
* Жабдықты жүзеге асыруы үшiн оның импульсты кесудi процесі. 
* Әр түрлi материалдарды импульсты кесу жұмыстарына шолу
Бірқатар ғалымдардың пікірінше кесудің импульсты кесудің әдісі перспективалы және тиімді болып табылады және машинажасау, ағаш өңдеу, тау және жол-құрылыс және басқа да өндіріс саласында қолданылады.
Суық және ыстық металлды импульсты пішу әдісі алғаш рет В. Г. Кононенко профессордың жетекшілік ететін ұжыммен жетілдірілген және қолданылған. Үшкірленген қатты денені соққымен импульты пішу -  жаңа технологиялық процесс. Бұл әдістің перспективтілігі жабдықтың қарапайымдылығында, процесстің аз ұзақтылығынанжоғары өнімділігінде, қалдықсыз жоғары сапалы кесу, аз орнатылған қуатта және аз өндірістік аудан жағдайында кез келген материалды кесу мүмкіндігінде қарастырылған. 
Ағаш өңдеу өндірісінде В.Г.Кононенко жетекшілігімен ағашты импульсты кесуді зерттеуді Г.Ф. Аристов, А.А.Антсон, В.В. Захаров, В.Д.Крыльцов, Е.В.Кириллов және т.б. жүргізді. Ағашты пышақтың жоғары жылдамдықты соққылы әрекетті импульсты кесуі мүмкін екенін орнатты. Ол машина уақытының аз шығынымен, қалдықтың мүлдем жоқ болуы, жақсы кесумен ерекшеленеді. Кесу күшін, кесудің оптималды жылдамдығын, құралдың рационалды геометриясын анықтау мақсатында экспериментальды зеттеу жүргізілді.
Бұл жұмыстың кемшілігіне динамикалық күштің денеде кернеу толқынының таратумен байланысты болғандағы толқынды процессі ескерілмеген.
В.Д. Крыльцов кесудің күшінінің үлкендігі діңнің көлденең қимасының физико-механикалық қасиеті мен өлшеміне, сонымен қатар кесуші құралдың геометриялық параметрлеріне байланысты екенін ескереді. Жүргізілген зерттеулер нәтижесінде авторлар күштіктен кесу аз уақытпен, беттік кесудің өте жақсы сапасымен (кесудің жылдамдығын көбейтумен беттің сапасы жақсарады), таза кесудің жоғары өнімділігімен, кесуші құралдың тұрақтылығын көбейтумен кесудің импульсты әдісінің тиімділігін көрсеткен.

Дәріс 5. Ықшам сүйек ұлпасының импульсты кесуi бұл дене ТЖ енгiзудiң процесi қатты сына тәрiздi және динамикалылық процесс дәрежесiн бағалау.
* Импульсты кесу процесін кесілетін денеге, бұдан ары ортаға, қатты жұқа клинмен соққылы әсер ретінде елестетуге болады. Танап тәрізді дененің деформацияланатын ортаға соққысы оны ортаға енгізумен жүреді, әсіресе соққының жеткілікті мөлшердегі жоғары жылдамдығында. Енгізуде соққыдағыдай қысқа уақыт аралығында төмендейтін және жоғарылайтын күш пайда болады.
Енгізу кезінде ортада үш аудан бөлінеді: енгізу ауданы, ашынған күй ауданы мен тыныштық ауданы (1-сур.), енгізу жылдамдығына, енгізілетін дененің (пышақ) массасына және геометриялық пішініне, ортаның механикалық қасиетіне және басқа да факторларға байланысты болатын өлшемдер мен конфигурация.
О
областьпокоя
1-сур. Енгізу кезінде аудандардың ортада орналдасуы. 

Ортаның ашынған күй ауданы кернеу толқынын тарату нәтижесінде, енгізілетін дененің сыртқы бетпен шектеу, ортаның еркін бетімен және күш толқыны немесе түсіру толқыны болуы мүмкін кернеу толқынының алдының беті нәтижесінде пайда болады. Ашынған күй ауданындағы орта серпімді, тұтқыр серпімді,  пластикалық немесе оның физико-механикалық қасиетіне және енгізу шартына байланысты басқа да күйде болуы мүмкін. Бастапқыда күштің толқынының ашынған ауданы сына тәрізді дененің үшкір бөлігінде (пышақ жүзі) пайда болады және уақыт ағынында күш толқынының таралу жылдамдығына тең соңғы жылдамдықпен кеңейеді. Пышақ жүзі кесу ортасында нақты жылдамдықпен қозғалатынын ескеру керек. 
Енгізілетін денемен жүктеген кезде ортада таралатын ашыну қарқындылық өлшемімен сипатталады. Таралудың белгiлi жылдамдығына сәйкес келетін аз қарқындылықты ашыну және үлкен қарқындылықты ашыну бола алады. Импульсты кесу жағдайында, кесілетін ортаға қысқа уақыт аралығында жоғары қарқынды сыртқы күштік факторлар әсер еткенде, үлкен амплитуда ашынуы кіші амплитуда ашынуына қарағанда үлкен жылдамдықта болады. Олардың таралуы кезінде үлкен амплитуда ашынуы кіші амплитуда ашынуын қуып жетеді, нәтижесінде сатылы фронтты толқын пайда болады.Мұндай толқынды әдетте соққылы деп атайды.
Ортада ашынуларды таралуды қаралған толқындық процестiң физикалық көрiнiсi зерттеу шиеленiстi енгiзуде өткiзуге рұқсат бередi - ашынудың қаралатын облысының барлық физикалық ерекшелiктерiн есептеуi бар уақыт ашынудың төңiрегiдегiн орта өзгертiлген күй кез келген уақытта. Динамикалық жүктеудеортаның материалының жағдайы соңғы белгiлi жобаланады, яғни динамикалық жүктеу үшiн тән жергiлiктi кернеулі-деформациялы күй ескеріледі. 

Дәріс 6. Құбырлы сүйектерді импульсты кесетін машиналардың жұмысшы мүшелерін есептеудiң инженерлiк әдiстемесi.
* Анизотропияныесепке ала отырып жiлiктiң жiлiк белiнiң көлденең қимасы пiшiннiң жеңiлдету
* Анизотропияны ескере отырып жiлiктiң жiлiк белiнiң көлденең қимасының пiшiннiң жеңiлдетуi.
Жіліктер өздерінің құрылысына сай күрделі биологиялық құрылым болып келеді. Жіліктің жілік белінің негізгі компоненті жілік белінің қимасына байланысты әртүрлі болатын, шағын сүйек ұлпасы болып табылады. Сондықтан, технологияға сәйкес әдетте эпифизді бөлу процесі болатын, сүйек қимасында үш аймақ анықталған (2 сур.): 1-қабырғада болу; 2-каудаль; 3-медиалы. Зерттеулер нәтижесінде осы аймақтардың шағын сүйек ұлпасының механикалық қасиеті біршама ерекшеленеді.
Алдыңғы бөлімде импульсты кесу процесінің негiзгi параметрлерінанықтау үшiн қатыныс алынған. Дегенмен кесудiң күш беретiн процестiң параметрлердi есептеуге алынған ара қатынастарын тiкелей пайдалану жiлiктiң диафизар бөлiгiн көлденең қиманың пiшiнiн күрделiлiк артынан мүмкiн iс жүзiнде өзiн таныстырмайды.
Көлденең қиманың күрделi пiшiнiн анық аппроксимация аса қарапайым, бiрақ инженерлiк дәлдiктiң жеткiлiктi талаптарымен жасауға керек. Эксперименталдi қондыруында эпифиздардың бөлуiн кейiн сирақтардың эпифиздарының бөлуiнен орында сүйектiң қималарының түсiрiлген таңбаларының болды. 2 суретте сүйектің көлденең қимасы көрсетілген және пышақ жүзінің кезеңмен ену процесі көрсетілген. Жуықтау келесі схема бойынша жүргізілген: қиманың ауырлық центрі арқылы өтетін және пышық енуінің бағытына параллель сызық таңдалды. 
200°
а
Сур. 2. Жіліктің импульсты кесу процесінің есептік схемасының құрылымы.

190817563500











Сур 3. Пневмомеханикалық әрекеттің құрылымы. 
Қондыруда пышақтың енгiзуiн бастапқы жылдамдығын анықтайтын, пышақтың бұрылу бұрышын уақытлы өлшеуге болатын және дисктің кесуші органымен бірге айналатын терезе, шам және ФД-3 маркалы фотодиоттан тұратын, бұрылу бұрышы датчигі қарастырылған.
Қондырғыда, сонымен қатар, кесу күшін бекітетін тензометрикалық аппаратура қарастырылған. Тензометрикалық аппарутарының құрамына екі компонентті меесмөлшер, ТА-5 типті 4 арналы күшейткіш, H-II7 типті пшейфті осцилограф кіреді. 

Дәріс 7. Жiлiктiң импульсты кесуiн зерттеу үшiн механикалық әсердi орнату. 
Дәріс жоспары:
* Импульсты кесуді қондыруы
Бірқатар эксперименттер импульсты кесуге арналған , бір уақытты пышақ ену бастапқы жылдамдығын және кесу күшін бекітуге мүмкіндік беретін қондырғыда жүргізілген. Бұл қондырғыда жілікті импульсты кесу әртүрлі пішінде егелген және пішінделген жағдайда, пышақ қозғалысының әртүрлі жылдамдығында жүзеге асады. 
Сур. 4. Жілікті импульсты кесуге арналған механикалық әрекет қондырғысының схемасы
Схема түрінде бақылаушы-бекітуші аппаратурамен бірге қондырғы 4 суретте көрсетілген. 
Ұштіректі тұрықта орнатылған 2 екі консольды білікте бір жағынан ауыспалы таспалы пышақты 4 бекітуге арналған радиальды орнатылған ұстағыш бекітілген, басқа жағынан маховик 6 және үш сатылы шкивпен 7 шынжырлы муфта 5 бар, тұрақты ток қозғалтқышымен 9сына-қайысты берiлiс кинематиялық байланған арқылылар 8 коректендiру блогiнен қоректенетін 10, ротордың айналу жылдамдықтың байсалды реттеуiмен орнатылған. 
Муфтаның жұмыс істеуін басқару 5 кесу аймағын қорғаштайтын, беттік панельде орнатылған 13 кнопкамен 12 жүзеге асады. Бірден лезде өшіру үшін 
Қозғалтқыштан 9 айналмалы маховикті 6 кесу лездiк ажырату кезде сына-қайысты берiлiстiң серiппелi тартылған станциясы қызмет етедi. 
Ұштіректі тіректе 2 жолды өшіргіштер 17 және 18. Олар айналмалы ұстағышпен 3 өзара әрекет етеді және сәйкесінше электромагнитті қондырғымен 15 айналатын маховикті 6 қозғалтқыштан 9 лезде өшіру және релемен 19 колодты тежегішті 20 қосу және сәйкесінше бірден қозғалтқышты өшіру  9 мәжбүрлі түрде айналатын білікті тоқтауы үшін оны электродинамикалық тежеу режиміне ауыстырып қосу. 
Жолды өшіргіш 17 берілетін тербеліс генераторымен 21 нақты жиілікті электрлі сигналды беруді осцилографтың 22 бір арнасына қосу үшін және пышақтың кесетін сүйекке ұшу жылдамдығын бекіту мақсатында 4 сигналды беруді өшіру үшін. 
Экспериментальды қондырғыда зерттеу жүргізу әдістемесі келесідей болды.
Дайындалған сүйек ұстағышта 23 бекітіледі, содан соң сынабелдікті беріліс 8 арқылы стработахометрмен СТ МЭИ  көмегімен реттеліп отыратын,  маховикті 6 қажетті жылдамдыққа келтіре отырып, айналысқа келтірген, қозғалтқыш қосылады 9. 

Жесткое сцепление вращающегося маховика 6 с неподвижным валом I и укрепленной на нем державкой 3 ножа 4 осуществлялось включением сцепной муфты 5 при помощи кнопки 12 на лицевой па - нели 13, ограждающей зону резания.
После чего державка 3 с ножом 4 начинала совершать ускорен - ное круговое движение. В момент, предшествующий перерезанию об - разца, копир 28 на державке 3 взаимодействовал с путевым выклю - чателем 17, осуществляя тем самым мгновенное отключение вращаю - щегося маховика 6 от двигателя 9 при помощи электромагнитного устройства 15, которое ослабляло натяжение пружин 29 до момента свободного проскальзывания маховика 6 относительно ремня 8 и экрана 16, обеспечивающего прослабление ремня 8 в вертикальном направлении, не давая проелабляться за счет центробежной силыв горизонтальном направлении.
Одновременно включалась подача электрического сигнала оп - ределенной частоты с задающего генератора ГЗ-56/1 21 на один из каналов осциллографа 22. После соскальзывания ролика путевого выключателя 17 с копира 28, определенной длины, происходило от - ключение подачи электрического сигнала с задающего генератора 21, что позволяло определять начальную скорость резания кости.
Генератордан берілген сигнал жиілігімен осцилограф экранында По частоте сигнала, поданного с задающего генератора, на экране осциллографа определялось время tQвзаимодействия копи - ра длиной с роликом путевого выключателя, а затем рассчиты - валась начальная скорость резания кости
Vc= l0t0

Энергией вращающихся масс нож 4 перерезал кость,закреплен - ную в держателе 23. При этом в процессе резания кости ножом под действием сил сопротивления резанию изгибалась тензометрическая пластина 24 с наклеенными на нее тензорезисторами. Сигнал с тензорезисторов, вызванный изгибом пластины, через усилитель 25 поддавался на один из каналов осциллографа 22 с предварительно включенной разверткой. Запуск развертки осуществлялся при помощи фотоэлектрического датчика 27, когда луч, освещающий фотоэлемент, перекрывался движущейся державкой 3, при этом прекращалось пита - ние обмотки реле 27 и через нормально замкнутые контакты его от блока питания 10 подавался электрический сигнал на блок внешней синхронизации запуска развертки осциллографа 22.
После перерезания кости копир 28 на державке 3 взаимодей - ствовал с роликом концевого выключателя 18, включая через реле 19 колодочный тормоз и одновременно отключался двигатель 9 с пе - реключением его на режим электродинамического торможения для принудительной остановки вращающегося вала I с державкой 3 и но - жом 4.
Установка механического действия позволяет проводить иссле - дование импульсного резания кости при скоростях движения ножа от 5 м/с до 25 м/с.

Дәріс 8. Жұмысшы органдардың сипаты және процестiң параметрлерін өлшеудiң сұлбасы. 1. Процестiң есептік және эксперименталдi параметрлерін салыстыруБұқалардың сирақтарын импульсты кесуiн зерттеуде пневмомеханикалық әрекеттi қондыруда кескiш құрал ретінде екi жақты ұшталған таспалы пышақтарын пайдаланады.
Сонымен қатар пышақтардың қалыңдығы ұштау бұрышы және пышақтың кесуші жиегі 10о және 16о. Пышақ массасы 10 кг болды. Сүйекті импульсты кесуді экспериментальды зеттеу процесінде пышақтың қозғалыс жылдамдығы 8 м/с-тан 27 м/сдейін өзгерген. Күшті анықтау схемасы

Сур 5. Жілікті импульты кесудің экспериментальды зерттеу схемасы 
Барлық экспериментте пышақ енуі бағытына сүйек қимасының бұрыштық бағыты 0=0° тең (сур. 5). 
Механикалық әрекет орнатпасында бұқа сирақтарын бір жақты егелген К-тәрізді пышақтармен импульсты кесудің экспериментальды зеттеуі жүргізілді. Эксперимент үшін кесу жиектері S = 20° және  S = 30°болатын, екі жақты егелген пышақтар қолданылды.  Бұл пышақтардың ерітінді бұрышы J5 бірдей және 80̊ тең болды. Пышақты енгізудің бастапқы жылдамдығы Ус  зерттеу процесінде 10 м/с-тан 25 м/с дейін өзгерді. Сүйек қимасының бұрыштық бағдары барлық эксперименттерде 0° тең болды. Эксперимент схемасы 6 суретте келтірілген. 
2129155240030












Сур. 6. Импульсты процестiң параметрлердi есептеудiң әдiстемесiнiң эксперименталдi тексерiсiнің сұлбасы.
Бұдан басқа, механикалық әрекетті қондырғыда У  - тәрізді пышақпен  80о нен 180о дейін өзгеретін,  р ерітіндінің әртүрлі бұрышымен (сур. 6) сүйекті импульсты кесудің зерттеуі жүргізілді. Егелген бұрыш пен пышақты енгізудің бастапқы жылдамдығы тұрақты және сәйкесінше S = 30°, Vc = 20 м/с тең болды. Барлық пышақта массасы бірдей және 0,5 кг тең болды.
Осы қондырғыда сүйекті импульсты кесуді бір жақты егелген таспалы пышақпен жүргізілді. Эксперимент кезінде 100 тан 300 дейін өзгереті, әртүрлі бұрышта егелген пышақ қолданылды.Пышақты енгізу бастапқы жылдамдығы Vc тұрақты және 20 м/с тең болды. 
Барлық экспериментте механикалық әрекетті қондырғыда пышақтың қалыңдығы бірдей және 4<<1 СГ м тең болды.

Дәріс 9. Импульсты кесудi процесінің энергиякүш беретiн параметрлерiн есептеу
Есептеуiн инженерлiк әдiсі сол пластинкалы пышақтармен iрi қара малдың жiлiктерiнiң эпифиздерiнiң импульсты бөлуiне қарай жасалады. Есептеу негізінде машиналардың жұмысшы органдарын құрастырудың ғылыми негізінде процестің барлық негізгі параметрлері арасында байланыс орнатукерек.
Методика расчета построена на базе математической модели проникания жестких клинообразных тел в среды со свободной повер - хностью и уравнений, полученных для определения всех параметров процесса внедрения.
а	б	в
Рис. 3,3. Схемы пластинчатых ножей различных форм:
а - нож с двухсторонней заточкой; б - нож с односторонней заточкой; ъ -  V -образный нож с односторонней заточкой.
Основные исходные данные, необходимые для инженерного рас - чета процесса, приведены в таблице 3.1, в том числе: геометри - ческие и кинематические параметры режущих рабочих органов и фи - зико-механические характеристики компактной костной ткани по зонам сечения кости.

Начальные скорости внедрения ножа Ус с разрезаемой костью задаются в диапозоне 10*50 м/с. Углы заточки ножей различных форм взяты в пределах от 5° до 30°, Такой диапозон изменения на - чальных скоростей ]/с и углов заточки S наиболее часто встреча - ется в инженерной практике.
Размеры расчетных поперечных сечений в зависимости от углов ориентации при отделении эпифизов даны в приложении & 10.
Плотность компактной костной ткани по зонам поперечного се - чения кости была установлена ранее (см. раздел 1,3).
Коэффициенты трения лезвия ножа о костную ткань в зависи - мости от начальной скорости ножа были взяты в соответствии с ре - комендациями работы С 50 J, Так при  1^ = 10 м/с, J = 0,307; при Vc = 20 м/с, у = 0,28 и при   Vc = 30 м/с,  f = 0,26.
Расчет производится для пластинчатых ножей с гладкими режу - щими
Лекция 10. Экспериментальная проверка методики расчета параметров процесса импульсного резания трубчатых костей.

Проведение экспериментальной проверки методики расчета про - диктовано необходимостью установления степени адекватности полу - ченных расчетных уравнений аналитического исследования процесса импульсного резания трубчатой кости реальным условиям процесса.
Для этого необходимо экспериментально выявить влияние на - чальной скорости внедрения Ус и угла заточки & режущего органа на возникающие в процессе резания максимальные усилия резания кости.
Экспериментальное исследование импульсного резания трубча - той кости проводилось на двух установках: установке пневмомеха - нического действия и установке механического действия.
Установка пневмомеханического действия
Для проведения экспериментального исследования импульсного резания трубчатой кости использовалась установка пневмомехани - ческого действия (рис. 4.1), смонтированная в ЦНИИМЭ, которая позволяет производить исследование силовых параметров процесса резания при различной скорости движения ножа и угла его заточки. Кинематическая схема установки показана на рис 4,2.
Установка состоит из энергоузла, включающего пневмоцилиндр I со штоком 2, механизма резания, включающего маховик 3 с кон-сольно-закрепленным пластинчатым ножом 4, однокулачковой муфты 5 с храповым механизмом 6, редуктора 7, шестикулачковой муфты 8 с электромагнитным тормозом 9 марки ТКТ-200, электродвигателя 10, запирающего устройства, состоящего из электромагнита 11 и защелки 12.
Следует отметить, что соотношения (1.3), (1.5), (1.6) полу - чены для компактного вещества костной ткани человека при стати - ческом нагружении едва ли могут быть использованы в неизменном  для моделирования свойств компактной костной ткани крупного рогатого скота в силу их сложности, а также различной структуры и состава самих веществ. Что касается соотношения (1.7) простого с математической точки зрения, то оно наводит на мысль попытаться описать статические и динамические механические свойства при одноосном нагружении компактной костной ткани трубчатых костей крупного рогатого скота в виде степенного многочлена не выше 3 степени. При этом необходимо будет решить вопрос о возможности обобщения такого соотношения на случай трехосного наг-;ужения, характерного для процессов импульсного резания. Решению этих задач и посвящены последующие разделы настоящей работы.





Лекция 11. Задачи исследования механических свойств
компактной костной ткани применительно к процессам импульсного резания.

В результате анализа приведенных в литературных источниках данных по механическим свойствам компактной костной ткани было остановлено, что:
отсутствует комплексный подход к изучению механических свойств как анизотропной среды с точки зрения механики сплошно-?о деформируемого тела;
нет научно обоснованной методики механических испытаний компактной костной ткани, что приводит к существенным различиям между данными, полученными разными исследователями;
определены лишь некоторые динамические механические ха - рактеристики компактной костной ткани человека и практически нет аналогичных характеристик для компактной костной ткани круп - ного рогатого скота и других сельскохозяйственных животных;
не разработана методика построения динамических диаграмм деформирования, нет и соответствующего испытательного оборудова - ния;
нет основных физических соотношений, связывающих напря - жения и деформации для компактной костной ткани крупного рогато - го скота.
 	Все отмеченные выше нерешенные проблемы позволяют сформули - ровать задачу по изучению механических свойств компактной кост - ной ткани крупного рогатого скота следующим образом:
  	- на основе экспериментального исследования механических свойств компактной костной ткани в широком интервале скоростей нагружения установить характер связи между напряжениями и де - формациями в виде, удобном для математического описания процес - са импульсного резания трубчатых костей крупного рогатого скота.
Данная задача может быть выполнена путем решения ряда ниже - следующих вопросов:
определить по результатам статических испытаний образ - цов компактного вещества костной ткани с учетом анизотропии мо - дули упругости, пределы прочности, коэффициенты поперечной де - формации, деформации при разрушении и построить диаграммы дефор - мирования;
выбрать теоретическую основу определения перечисленных в пункте I параметров материала с учетом динамики процесса нагружения и разработать соответствующие методики;
разработать стенд для динамических испытаний образцов из компактной костной ткани.

Лекция 12. Акустический метод исследования образцов компактной костной ткани

Процесс импульсного резания кости как и любой процесс меха - нической переработки биосырья определяется возникающим в нем на - пряженно-деформированным состоянием. Напряженно-деформированное состояние в объекте переработки зависит не только от параметров рабочего инструмента, но и от механических свойств самого мате - риала. Механические свойства компактной костной ткани определя - ются такими характеристиками, как модуль упругости Е, модуль сдвига G, предел прочности σB, коэффициент поперечной дефор - мации μ / 34 /. Как правило, испытания для определения числен - ных значений этих величин проводят статически, т.е. процессы нагружения и деформирования осуществляются весьма медленно. В то же время процесс импульсного резания кости носит быстрый, вернее динамический характер. Опыт показывает, что сопротивление мате - риалов быстро меняющимся деформациям, отлично, от сопротивления деформациям, протекающим медленно - статически.
Установлены следующие явления:
1. в органических телах с высокомолекулярной структурой /резина, пластики, биополимеры и т.д./ влияние скоростей нагружения или деформации весьма заметно;
2. с повышением скорости деформации модуль упругости воз - растает;
3. напряжение разрушения зависит от скорости деформации, увеличиваясь с ростом последней.
Из вышеизложенного следует, что расчеты параметров рабочих органов машин для импульсного резания мясокостного сырья по ста - тическим испытаниям могут привести к большим ошибкам, а иногда и к принципиально неверным результатам.
Механические возмущения в любой реальной среде распространяются с конечной скоростью в виде волн. При малой скорости нагружения эти волны в течение опыта многократно пробегают туда и обратно вдоль образца, так что напряженно-деформированное состо - яние в целом можно считать однородным. При большой скорости нагружения деформированное и напряженное состояния неоднородны по длине образца. Это означает, во-первых, что деформация, вычисля - емая как отношение абсолютного удлинения к длине образца, не от - ражает деформированного состояния даже в среднем. Во-вторых, пробегание туда и обратно волн по образцу передает через датчики на измерительный прибор переменные показания, частота которых соизмерима или превышает собственную частоту аппаратуры, что не дает возможности точно записать сигнал. Таким образом, при раз - работке экспериментальных методов исследования динамических ме - ханических характеристик необходимо отправляться от определенных теоретических предпосылок и пользоваться результатами соответст - вующих расчетов.
Теоретические предпосылки экспериментального метода получе - ния динамических механических характеристик сырья биологического происхождения и, в частности, компактной костной ткани основаны на исследовании образцов при очень высоких скоростях нагружения, близких к скорости распространения звука в данной среде.
Процесс распространения волн в нелинейно-упругих, упруго- пластичных средах описывается уравнением:

                         d2U/dt2= C2np*d2U/dx2
                                       
Где                              C2np = 1/ρ *dσ/dε  

Величина Cnp в выражении /2. ./ есть скорость распростра - нения звука в образце. Скорость зависит от материала образца, а именно, касательного модуля  dσ/dε  в упругой области кривой деформирования dσ/dε  = Е = const/, плотности - ρ и вместе с ними являются одной из устойчивых физических характеристик каждого материала.
Для определения динамических механических характеристик компактной костной ткани трубчатых костей крупного рогатого скота был разработан специальный экспериментальный стенд для исследования образцов акустическим методом /рис. 2.8/.

                                       
                                       
Рис. 2.8. Схема стенда для исследования образцов:
I - образец ; 2 - захваты ; 3 - пьезодатчик-излучатель ; 4 - пьез о датчик-приемник ; 5 - ультра - звуковой прибор ДУК-20.

В состав стенда входят: два пьезоэлектpических датчика - пьезодатчик-излучатель и пьезодатчик-приемник; захваты; ультра- звуковой прибор ДУК-20.
Для проведения исследований разработаны специальные захва - ты 2, которые плотно зажимают образец I и исключают его прос - кальзывание в процессе испытаний, так как внутренние поверхнос - ти прижимных плоских губок выполнены рифлеными.
Для создания продольного возмущения в образце I в составе стенда предусмотрен пьезоэлектрический датчик-излучатель 3, ко - торый генерирует короткие механические колебания, называемые импульсом. Регистрация прохождения импульса производится пьезо - электрическим датчиком-приемником 4. Пьезодатчики 3 и 4 через слой специальной смазки крепятся к нижнему и верхнему захватам 2 для обеспечения плотного акустического контакта с образцом I. Когда импульс проходит через образец I и достигает нижнего за - хвата 2, пьезодатчик-приемник 4 преобразует его в электрический сигнал, пропорциональный амплитуде импульса.
Измерение интервала времени, соответствующего прохождению импульса через образец I, осуществляется с помощью ультразвуко - вого прибора 5, типа ДУК-20 /рис. 2.9/, который предназначен для определения скорости распространения звука в различных материа - лах. Погрешность измерения времени прибором составляет не более + I %, Для проведения испытаний на стенде использовались корот - кие образцы с круглы"'' поперечным сечением /см. рис. 2.2/. Перед проведением испытан:?:- производилось измерение размеров образца микрометром с точностью отсчета 1*10 -6 м. Затем образец I зак - реплялся в специальных захватах 2 и включался ультразвуковой прибор 5 типа ДУК-20. Перед каждым испытанием осуществлялась проверка измерительной схемы прибора, его прогрев, настройка и установка нуля.
При регистрации времени прохождения импульса по описанной

                                       
       Рис. 2.9. Ультразвуковой прибор ДУК-20.

схеме в получаемый результат входит и время прохождения импульса через захваты, что вносит погрешность в результат измерений. Для оценки погрешности за счет прохождения импульсом захватов прово - дились специальные испытания. В захваты помещался стальной образец, рабочая длина которого составила 5*10-3 м / минимально воз - можное расстояние между захватами/ и производилось измерение прохождения импульса через захваты. Оно составило 0,2 - 0,4 % от суммарного времени.
Зная длину образца и время прохождения звука, соответствую - щее ^той длине, определяли скорость распространения звука в об - разце по формуле:	

                                  C2np = l/t,
где    l - длина образца, м ;
   	t -  вреемя прохождения звука, с.


Лекция 13. Исследование изменений динамического модуля упругости


Исследование изменений динамического модуля упругости изуча - лось на коротких образцах с круглым поперечным сечением /см. рис. 2.2/, полученных из трех зон поперечного сечения кости согласно рис. 2.4. При этом образцы были ориентированы вдоль всех трех осей ортогональной системы координат /см. рис. 2.2/.
Испытания проводились на ультразвуковом приборе ДУК-20 на частоте 150 кГц. Исследование проводилось по методике, изложенной в подразделе 2.2.2. Всего исследовано 450 образцов, полученных из 10 больших берцовых костей быков, по 10 образцов из каждой зоны поперечного сечения и кроме того по разному ориентированных вдоль всех трех осей выбранной системы координат.
Обработка экспериментальных данных по определению скорости распространения звука через образец производилась на ЭШ методом наименьших квадратов / 62, 79, 104 /. Результаты испытаний после обработки представлены в таблице 2.1.
Скорость распространения продольных волн ультразвука через образец зависит от физических свойств продукта, одним из парамет - ров которых является плотность.
Для определения плотности пронумерованные образцы, взятые после определения в них скорости распространения звука, взвешива - ли на весах с точностью отсчета 1*10-6 кг. Затем при помощи при - бора /рис. 2.10/, изготовленного на базе микроскопа, у которого горизонтально расположенный окуляр имеет возможность перемещать - ся в горизонтальном направлении для фокусировки изображения и в 
1167765129540















Рис. 2.10. Прибор для определения плотности образцов
вертикальном вдоль мерной линейки для отметки уровня подкрашен - ной жидкости в стеклянной цилиндрической колбе, укрепленной на корпусе прибора, определяли соответствующий объем костных образ - цов. Для этого прибор устанавливали по уровню в горизонтальном положении, в колбу наливали подкрашенную чернилами воду, гори - зонтальным и вертикальным перемещением окуляра фокусировали изо - бражение жидкости. Положение мениска фиксировали на мерной ли - нейке. Затем в колбу помещали образец и вертикальным перемещени - ем окуляра отмечали положение вновь образованного мениска ед - кости.
Объем вытесненной жидкости определяли по формуле:

                            V = PID2h / 4*109, м3
                                       
где D - внутренний диаметр колбы, мм ;
h - расстояние между положениями менисков, мм.

Таблица 2.1. Значения величин, входящих в уравнение регрессии для корре - ляционной связи между плотностью компактной костной ткани и ско - ростью распространения продольных волн ультразвука
.
Наименование величин

           Зоны поперечного сечения кости

Латеральная
Каудальная
Медиальная
Плотность, кг/м^
2001,23
2088,82
1963,10
Скорость звука, м/с
3816,61
4188,23
3635,29
Коэффициент корреляции
0,839
0,843
0,820
Коэффициенты регрессии:



                                      А
1264,97
1109,12
1197,60
                                      В
0,193
0,234
0,211

Изменение динамического модуля упругости компактной костной ткани в зависимости от местонахождения и ориентации в трубчатой кости крупного рогатого скота после статистической обработки представлено на рис. 2.II.
Представленные зависимости показывают, что динамический мо - дуль упругости компактной костной ткани в средней части диафиза имеет максимальное значение в продольном направлении и минималь - ные значения в тангенциальном и радиальном направлениях. В зо - нах, примыкающих к эпифизам, наблюдается тенденция к сближению значений динамического модуля упругости по всем направлениям, т.е. компактная костная ткань в этих областях представляет собой материал с незначительной степенью анизотропии. Полученные ре - зультаты и::еют практическое значение для разработки научно обос - нованных методов расчета машин для отделения эпифизов трубчатых костей.

                                       
Рис. 2.II. Изменение динамического модуля упругости ком - пактной костной ткани в зависимости от местона - хождения и ориентации в трубчатой кости: I - продольное направление ; 2 - тангенциальное направление ; 3 - радиальное направление.
В результате математической обработки полученных экспери - ментальных данных на ЭВМ с применением метода наименьших квадра - тов и аппроксимации экспериментальных кривых получены зависимос - ти /приложение N° 4/, связывающие динамический модуль упругости с зоной диафиза трубчатой кости для каждого направления:
                 продольное направление:
                 Е =  -9*108*в2  - 1,436*109*в + 1,872*1010
             тангенциальное направление:
               Е = 2,643*108*в2  -  1,436*109*в + 1,872*1010
                 Радиальное направление:
                  Е=5,429*108*в2-3,417*109*в + 1,838*1010
                                       
Лекция 14. Определение динамического модуля сдвига и коэффици - ента Пуассона

Определение динамического модуля сдвига G связано с изме - рением скорости распространения сдвиговых волн в материале. Од - нако, при возбуждении в материале сдвиговых колебаний одновре - менно возникают продольные волны. Интенсивность продольной волны возрастает по мере уменьшения собственной частоты колебаний пьезопреобразователя /источника колебаний/ и появления низких гар - моник. Это затрудняет регистрацию прохождения сдвиговых волн в материале. Для подавления импульсов, связанных с прохождением продольных волн, обладающих большей скоростью распространения, чем сдвиговые, в Институте механики полимеров АН Латвии применя - ется метод, основанный на использовании явления геометрической дисперсии при распространении продольных колебаний в цилиндрических стержнях. Применяя этот метод, можно с помощью типовых пьезопреобразователей и стандартной акустической аппаратуры полу - чить сдвиговые колебания и измерить скорость прохождения сдвиго - вых волн в образце материала. Для этого из дюралюминия изготов - ляют специальные буферные стертой, геометрические размеры кото - рых определяют расчетным путем для конкретных задач. Диаметр стержней dсm рассчитывается по формуле:
                             dсm = 2Vсм/νo, м
                                       

где	Vсм - скорость распространения продольной волны в материале
буферного стержня, м/с;
νo - собственная частота пьезопреобразователя, Гц. 


Лекция 15. Современное устройство для отделения эпифизов трубчатых костей 

С целью повышения производительности, обеспечения фиксации костей и удобства в обслуживании разработано устройство / 12 / ддя импульсного отделения эпифизов трубчатых костей / рис. 4.9, 4.10 /.
Устройство для отделения эпифизов трубчатых костей содержит раму I, два маховика 2 и 3, ножи 4 - 7 с V -образной формой ре - жущих кромок, установленные перпендикулярно оси вращения махови - ков 2 и 3 / два вращающихся ножа 4 и 5, установлены на маховиках 2 и 3, а два неподвижных ножа 6 и 7 установлены на раме I / ; профилированный кулачок 8, установленный на валу /не показан/ ма - ховика 2 ; концевой выключатель 9, установленный на раме I напро - тив кулачка 8 ; приводные цепи 10 и II, соединяющие маховики 2 и с электродвигателем 12, установленным на раме I ; расположенные соответственно неподвижным ножам 5 и 7 два механизма для ориента - ции ости, каждый из которые представляет собой две встречно подпружиненные дугообразные пластины 13; транспортирующее средство, представляющее собой ось 14, жестко закрепленную на раме I ; ко - пи" 15, жестко закрепленный на оси  14; подшипники 13 и 17, вра - щающиеся на оси 14 и посаженные во втулки 18 л 19, последние сое - динены со стенками барабана 20 посредством фланцев / не показаны/ при этом втулка 18 является ступицей ведомой звездочки 21.
                                 156400568580
                                       
                                       

                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                  55435591440
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
                         Устройство для 
     отделения эпифизов трубчатых костей.


3. САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА МАГИСТРАНТА

4.1 Методические рекомендации по организации самостоятельной работы студента.
В ходе изучения дисциплины каждый студент получит индивидуальные домашние задания, которые охватывают основные разделы курса и позволяют выяснить, насколько хорошо усвоены теоретические положения и может ли студент применять их для решения практических задач. 
Каждое задание должно быть выполнено на листах формата А4 и оформлено в соответствии с требованиями, предъявляемыми к оформлению расчетных работ. Работа должна быть написана разборчивым почерком. На обложке расчетно-графической работы необходимо указать специальность, курс, группу, фамилию и имя студента, номер варианта и дату сдачи работы.
Решение задач следует сопровождать краткими пояснениями, обязательно приводить все формулы, используемые в задаче, необходимые построения производить с учетом масштаба. После завершения домашней работы необходимо сделать ссылку на использованную литературу.
Не откладывайте выполнение задания на последний день перед его сдачей. К сожалению, некоторые студенты так и поступают. В этом случае у вас возникнут затруднения при решении более сложных задач.
Если вы будете придерживаться установленного графика выполнения работы, то во время проведения СРМП, я смогу ответить на возникшие у вас вопросы при решении задач.
Числовые значения указанных в задаче величин следует выбрать по варианту.
Недостающие параметры, необходимые для решения задач, могут быть выбраны из таблиц приложения данного пособия или других справочных пособий.
Пәндер
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат

Қосымша

Email: info@stud.kz