/>1.Закономерности развития технологических систем. Взаимосвязь технологических иорганизационно-управленческих структур
Для систем технологических процессов характерны тринаправления развития:
1. Революционное – необходимым и достаточным условием развития являетсяусовершенствование хотя бы одного из рабочих элементов системы. Достигаетсяприменением новых технологий или совершенствованием рабочего хода. Это приводитк увеличению производительности всей системы. Более предпочтителенреволюционный путь развития для параллельных технологических систем.
2. Эволюционное – необходимым и достаточным условием такого развитияявляется усовершенствование вспомогательных действий как внутри элементовсистемы так и за их пределами. Например, сокращение расстояния между элементамипоследовательной системы приводит к снижению трудозатрат (приближение заводов кисточникам сырья, выбор поставщиков сырь и т.д.).
Рационалистическое развитие предполагает замену живого труда(Тж) на прошлый – (Тп) во вспомогательных элементах. Например, в параллельнойсистеме технологических процессов для налаживания обмена производственнымопытом могут использоваться компьютеры, позволяющие накапливать, обрабатывать,сохранять, передавать информацию. Такие компьютерные центры позволяюторганизовать обучение и подготовку кадров.
3. Квазиэвристическое или псевдореволюционное — развитие связанное сусовершенствованием связей или пропорций между элементами системы. Например,если существует диспропорция в соотношении отдельных составляющих народногохозяйства (или предприятия), то капитальные вложения, которые обеспечат наибольшееприближение к пропорциональному оптимуму, дадут не только наивысший эффект, нои вызовут рост уровня технологии.
В любом производстве тесно связаны между собой экономические(организационные) и технологические структуры. Это можно проследить на историческихэтапах развития технологических систем и организации их управления.
Ремесленный цех – параллельная система технологическихпроцессов для организации и управления производством из своей среды выделиламастера — лучшего работника, который обучал новых работников и выполнял функцииуправления, снабжения, сбыта продукции и др.
На определенном этапе исторического развития цехаремесленников видоизменялись в мануфактуру с последовательной системойтехнологических процессов. Это привело к появлению на производстве экономистов,деятельность которых принципиально отличалась от технологической деятельности.По мере дальнейшего развития промышленного производства и выделения отдельныхтехнологий (например, изготовление заготовок литьем, пластическим деформированиеми т.д.) в структуре мануфактурного производства происходят изменения:организационно выделяются участки с однотипным оборудованием. Это привело кразделению функций между отдельными мастерами и образованию последовательноймануфактурной структуры с её аппаратом управления (мастер, начальник цеха,начальник производства и др.).
При дальнейшем совершенствовании технологии производствавозникло машинное производство, которое привело к созданию новыхорганизационных структур (планово-экономического, технического,конструкторского отделов) на предприятии.
Таким образом, в любом производстве прослеживается теснаясвязь экономических и организационных структур, причем:
1. Организационные структуры управления являются отражением структуртехнологических систем;
2. Технологические связи первичны относительно — организационных;
3. Технологические процессы и их системы строятся по своим законам, аорганизация и управление производством призваны обеспечить их функционированиеи развитие.
Еще при исследовании взаимосвязи технологии и экономикиотмечалась базисная роль технологии. Эта роль не изменилась и при рассмотрениисистем технологических процессов. Технология производства первична, аэкономические действия должны согласовываться с технологической структурой, ноне наоборот. Это относится и к управлению. Как это делается практически? Дляуправления (автомобилем, самолетом и др.) необходимо знать закономерностиуправляемого объекта иначе нельзя ожидать высоких результатов в управлении(автомобилем, самолетом) производственной деятельности вообще.
Следовательно, зная объективные закономерности развитиятехнологических систем, можно создать оптимальную систему управления ими.
Так как, параллельные системы технологических процессов,создают условия для технологического развития, следует использовать их для этихцелей, т.е. органы управления должны работать в направлении оптимальноготехнологического развития производства и составляющих его элементов. Несколькооднотипных станков на одном участке удобно совместно обслуживать,модернизировать, менять на более современное оборудование. Аналогично, внедрятьпередовой опыт и достижения науки удобно на сравнительно однотипныхпредприятиях одной отрасли. Вот почему целесообразно объединять оборудование поучасткам внутри цехов, однотипные технологические процессы — внутрипредприятий, однотипные предприятия — в отрасли.
Для руководства последовательной системой технологическихпроцессов – главная задача обеспечение элементов системы всем необходимым.Простой одного элемента приводит к простою всей системы. Поддержание заданногорежима функционирования последовательной системы требует четного планирования,объема выпуска продукции по элементам, оперативного управления, анализа, учета,контроля и т.д. Поэтому при последовательной системе практически нет места ивремени для технологического развития. Следовательно, народнохозяйственныйкомплекс в целом должен развиваться по принципу параллельной системы однотипныхэлементов, создающих условия для технологического развития.
Различные уровни управления образуют между собой такназываемые вертикальные связи, которые формируются на основе чередующихся последовательныхи параллельных связей технологических структур и отражают их диалектическоеединство и противоречие. По мере формирования управленческого уровня всоответствии с тем или иным типом технологических связей, ослабевают иобрываются связи другого типа. Структуру системы управления формируюттехнологические связи, наиболее сильные на данном уровне. Система управления должнаменяться вместе с изменением технологических связей, а само управление должнонаиболее полно использовать внутренние закономерности развития технологическихсистем.
В соответствии с тенденциями изменения технологическихструктур должны видоизменяться и организационные. />/>
2. Понятие о химико-технологических процессах, принципыих классификации. Перспективы развития и особенности экономической оценкихимико-технологических процессов
Изучение химико-технологического процесса позволяет найтиоптимальные условия его проведения и интенсификации, улучшитьтехнико-экономические показатели. Одним из главных факторов, обеспечивающихнормальное функционирование процесса, является технологический режимпроизводства, представляющий собой совокупность большого числа технологическихпараметров.
По общепринятой технологической классификации, основанной напараметрах производства, все химические процессы делятся на:высокотемпературные, низкотемпературные некаталитические, каталитические(проходящие под повышенным или пониженным давлением), электрохимические,биохимические, радиационно-химические, плазмохимические, фотохимические идругие. Здесь за основу классификации выбраны параметры, оказывающие решающеевлияние на процесс.
Помимо указанных параметров для подобных процессов большоезначение имеет их непрерывность, цикличность и энергоёмкость, а для улучшениятехнико-экономических показателей процесса очень важным оказывается направлениедвижения материальных и тепловых потоков, агрегатное состояниевзаимодействующих веществ, тепловой эффект реакции.
По направлению движения тепловых и материальных потоков ваппаратах различают прямоточные, противоточные процессы и процессы сперекрестным и смешанным током.
В прямоточном процессе тепловые или материальные потокидвижутся параллельно друг другу в одном и том же направлении. При наличииразделяющей стенки такой вариант процесса используется для теплообмена, врезультате которого более горячий поток охлаждается и отдаёт теплоту болеехолодному потолку.
При отсутствии разделяющей перегородки прямоток можетиспользоваться как для теплообмена (например, сушка материалов горячимигазами), так и для смешивания газов, паров и жидкостей (например, разбавлениесерной кислоты водой, смешивание аммияка или паров метилового спирта с воздухомперед их окислением на катализаторе). В отдельных случаях смешивание итеплообмен происходят одновременно.
В противоточных процессах тепловые или материальные потокидвижутся в противоположных направлениях. Теплообмен через стенку припротивотоке протекает более интенсивно, чем при прямотоке. При прочих равныхусловиях осуществление такого процесса требует меньшей поверхноститеплопередачи, что способствует уменьшению габаритов теплообменников, снижениюих материалоёмкости.
Противоточное движение потоков без разделяющей их стенкишироко используется в технологии для интенсификации таких типовых процессов,как улавливание и очистка газов жидкими и твердыми поглотителями, разделенияжидких многокомпонентных смесей ректификацией и экстракцией, очистка иизбирательное разделение многокомпонентных и жидких смесей твердымипоглотителями.
Обычно перечисленные процессы совмещаются с процессамитеплообмена и проводятся в одном и том же аппарате. Это снижает себестоимостьпродукции за счет использования более компактного и интенсивного работающегооборудования, способствует сокращению производственных площадей.
В процессах с перекрестным током тепловые и материальныепотоки движутся перпендикулярно друг другу.
При смешенном токе один из потоков движется в одномнаправлении, а другой – как прямотоком, так и противотоком.
Перекрестный и смешанный токи широко используются дляинтенсификации тепловых процессов, связанных с нагреванием, охлаждением,выпариванием веществ и конденсацией паров.
По агрегатному состоянию все системы взаимодействующихвеществ и соответствующие им технологические процессы делятся на гомогенные игетерогенные. Система – это любая группа веществ, находящихся вовзаимодействии, а фаза – совокупность однородных частей системы, одинаковых посоставу, химическим и физическим свойствам и отграниченных от других частейповерхностью раздела.
Гомогенными системами называются такие системы, в которыхвсе реагирующие вещества находятся только в какой-либо одной фазе: газовой – Г,жидкой – Ж или твердой Т. В отличие от гомогенных в гетерогенных системах веществанаходятся в разных агрегатных состояниях. Например, одно – в газообразном,второе – в жидком, третье – в твердом состоянии. На практике гетерогенные системыотличаются большим разнообразием количества фаз и числа сочетаний между ними.Различают двухфазные гетерогенные системы типа Г – Ж, Г — Т, Т – Т, Ж – Т инесмешивающиеся Ж1 – Ж2 (например, «вода – масло»), а также многофазные системы(например, Г –Ж –Т, Г – Ж – Т1 – Т2 и другие).
В гомогенных системах взаимодействие веществ и реакций междуними происходит обычно быстрее, чем в гетерогенных, из-за отсутствия границыраздела фаз. Наличие границы раздела резко замедляет скорость переходовкомпонентов из одной фазы в другую.
По тепловому эффекту химические процессы подразделяются наэкзотермические и эндотермические.
Экзотермическими процессами называются процессы, при которыхтеплота выделяется, а эндотермическими – процессы, при которых теплотапоглощается.
Обычно тепловой эффект проявляется при сгорании веществ,образовании нового химического соединения, либо изменении агрегатного состояниявещества при его растворении, плавлении, испарении или конденсации. Примеромэкзотермических процессов может быть конденсация водяного пара, растворениемногих ангидридов кислот в воде, сжигание простейших веществ (серы, фосфора) ит.д. Примером эндотермических процессов является получение водяного паранагреванием воды, выплавка чугуна из руд и т.д.
Отличительной особенностью эндотермических процессовявляется высокий расход топлива и электроэнергии для подвода теплоты в зонуобработки, в то время как экзотермические процессы характеризуются значительнымрасходом охлаждающего теплоносителя (воды, воздуха и др.) для отвода теплоты. Впромышленности большая экономия топлива, охлаждающих теплоносителей иэлектроэнергии достигается совмещением экзотермических и эндотермическихэффектов в одном технологическом процессе.
Многие химические превращения протекают как в прямом, так и вобратном направлении. По этому признаку различают обратимые и необратимыереакции. Необратимые реакции в отличие от обратимых протекают лишь в одномнаправлении.
Все обратимые реакции стремятся к равновесию, при которомскорости прямого и обратного процессов уравновешиваются. При достиженииравновесия суммарная скорость процесса оказывается равной нулю, а соотношениемежду компонентами – неизменным. Лишь изменением внешних условий, напримертемпературы, давления, концентрации компонентов, можно нарушить равновесие инаправить протекание процесса в том или ином направлении до наступления новогоравновесного состояния./>/>
3. Литейное производство. Специальные методы литья
Литейным производством называют процессыполучения фасонных изделий (отливок) путем заливки расплавленного металла вполую форму, воспроизводящую форму и размеры будущей детали. Послезатвердевания металла в форме получается отливка — заготовка или деталь.Отливки широко применяют в машиностроении, металлургии и строительстве.
При всем разнообразии приемовлитья, сложившихся за длительный период развития его технологии, принципиальнаясхема технологического процесса литья практически не изменилась за более чем 70веков его развития и включает четыре основных этапа: плавку металла,изготовление формы, заливку жидкого металла в форму, извлечение затвердевшейотливки из формы.
В последние годы в литейномпроизводстве повсеместно внедряются специальные способы литья, имеющие рядпреимуществ по сравнению с традиционным литьем в разовые песчано-глинистыеформы. Удельный вес отливок, получаемых специальными способами, неуклонноувеличивается.
К специальным способам относятлитье:
а) в постоянные металлические формы(кокиль),
б) центробежное,
в) под давлением,
г) в тонкостенные разовые формы,
д) по выплавляемым моделям,
е) корковое, или оболочковое,
ж) электрошлаковое литье.
Специальные способы литья позволяютполучать отливки более точных размеров с хорошим качеством поверхности, чтоспособствует уменьшению расхода металла и трудоемкости механической обработки;повысить механические свойства отливок и уменьшить потери от брака; значительноснизить или исключить расход формовочных материалов; сократить производственныеплощади; улучшить, санитарно-гигиенические условия и повыситьпроизводительность труда.
Одним из наиболее распространенныхявляется литье в кокиль. Кокилем называют цельную или разъемную металлическуюформу, изготовленную из чугуна или стали.
Кокили предназначены для получениябольшого количества одинаковых отливок из цветных или железоуглеродистыхсплавов. Стойкость кокилей зависит, от материала и размеров отливки и самогококиля, а также от соблюдения режима его эксплуатации.
Перед заливкой металла кокили подогреваютдо температуры 100...300°С, а рабочие поверхности, контактирующие срасплавленным металлом, покрывают защитными обмазками. Покрытие обеспечиваетувеличение срока службы кокиля, предупреждение приваривания металла к стенкамкокиля и облегчение извлечения отливок. Подогрев предохраняет кокиль отрастрескивания и облегчает заполнение формы металлом. В процессе работынеобходимая температура кокиля поддерживается за счет теплоты, выделяемойзаливаемым металлом. После затвердевания отливку извлекают встряхиванием илипри помощи выталкивателя.
Кокильное литье позволяет снизитьрасход металла на прибыли и выпоры, получать отливки более высокой точности ичистоты поверхности, улучшить их физико-механические свойства. Вместе с темэтот способ литья имеет и недостатки. Быстрое охлаждение металла затрудняетполучение тонкостенных отливок сложной формы, вызывает опасность появления учугунных отливок отбеленных труднообрабатываемых поверхностей.
Литье под давлением — один изнаиболее производительных методов получения точных фасонных отливок из цветныхметаллов. Сущность способа заключается в том, что жидкий или кашицеобразныйметалл заполняет форму и кристаллизуется под избыточным давлением, после чегоформу раскрывают и отливку удаляют.
По способу создания давленияразличают: литье под поршневым и газовым давлением, вакуумное всасывание,жидкую штамповку.
Наиболее распространеноформообразование отливок под поршневым давлением — в машинах с горячей илихолодной камерой сжатия. Сплавы, применяемые для литья под давлением, должны обладатьдостаточной жидкотекучестью, узким температурно-временным интерваломкристаллизации и химически не взаимодействовав с материалом пресс-форм. Дляполучения отливок рассматриваемым способом используют цинковые, магниевые,алюминиевые сплавы и сплавы на основе меди (латуни) (рис. 1).
/>
Рис. 1 — Специальные способы литья:а — под давлением; б — центробежный
Центробежный способ литьяприменяется главным образом для получения полых отливок типа тел вращения(втулок, обечаек для поршневых колец, труб, гильз) из цветных ижелезоуглеродистых сплавов, а также биметаллов. Сущность способа состоит взаливке жидкого металла во вращающуюся металлическую или керамическую форму(изложницу). Жидкий металл за счет центробежных сил отбрасывается к стенкамформы, растекается вдоль них и затвердевает.
Длинные трубы и гильзы отливают намашинах с горизонтальной осью вращения, короткие втулки, венцы большогодиаметра — на машинах с вертикальной осью вращения.
Наряду с высокойпроизводительностью и простотой процесса центробежный способ литья по сравнениюс литьем в стационарные песчано-глинистые и металлические формы обеспечиваетболее высокое качество отливок, почти устраняет расход металла на прибыли ивыпоры, увеличивает выход годного литья на 20...60 %. К недостаткам способаследует отнести высокую стоимость форм и оборудования и ограниченностьноменклатуры отливок.
Литье, по выплавляемым(вытапливаемым) моделям состоит в следующем. Металл заливают в разовуютонкостенную керамическую форму, изготовленную по моделям (также разовым) излегкоплавящегося модельного состава. Этим способом получают точные, практическине требующие механической обработки отливки из любых сплавов массой отнескольких граммов до 100 кг.
Технология производства отливок повыполняемым моделям включает следующие этапы: изготовление пресс-форм длямоделей; получение восковых моделей запрессовкой модельного состава впресс-формы; сборка блока моделей на общий питатель (в случае мелких отливок);нанесение огнеупорного покрытия на поверхность единичной модели или блока;вытапливание моделей из огнеупорных (керамических) оболочек-форм; прокаливаниеформ; заливка металла в горячие формы.
Литьем по выплавляемым моделямполучают разнообразные сложные отливки для автотракторостроения,приборостроения, для изготовления деталей самолетов, лопаток турбин, режущих иизмерительных инструментов.
Стоимость 1 т отливок, получаемыхпо выплавляемым моделям, выше, чем изготовляемых другими способами, и зависитот многих факторов (серийности выпуска деталей, уровня механизации иавтоматизации литейных процессов и процессов механической обработки отливок).
Литье в оболочковые формыприменяется для получения отливок массой до 100 кг из чугуна, стали и цветныхметаллов.
Тонкостенные (толщина стенки 6...10мм) формы изготовляют из песчано-смоляной смеси: мелкозернистого кварцевогопеска и термореактивной синтетической смолы (3...7 %). Песчаносмоляную смесьготовят перемешиванием песка и измельченной порошкообразной смолы с добавкойрастворителя (холодный способ) или при температуре 100… 120 °С (горячийспособ), в результате чего смола обволакивает (плакирует) зерна песка. Затемсмесь дополнительно дробится до получения отдельных зерен, плакированныхсмолой, и загружается в бункер. Формовка производится по металлическим моделям.
Модель в литниковой системезакрепляют на подмодельной плите, нагревают до температуры 200...250 °С инаносят на их рабочую поверхность тонкий слой разделительного состава. Послеэтого модельной плитой закрывают горловину бункера (модель внутри) иповорачивают его на 180°. Смесь падает на нагретую модель, смола правится ичерез 15...25 с на модели образуется оболочка (полуформа) нужной толщины.Бункер снова поворачивают на 180°, оставшаяся смесь осыпается на дно бункера, амодельная плита с полутвердой оболочкой помещается в печь для окончательноготвердения при температуре 300...400 «С в. течение 40.,.60 с. При помощиспециальных выталкивателей полуформа легко снимается с модели.
Скрепление (сборка) полуформосуществляется металлическими скобами, струбцинами или быстротвердеющим клеем.Аналогичным способом изготовляют песчано-смоляные стержни для пустотелыхотливок.
Собранные оболочковые формы дляпридания им большей жесткости помещают в опоки, засыпают снаружи чугуннойдробью или сухим песком и заливают металлом. После затвердевания отливкиоболочковая форма легко разрушается.
Отливки, изготовленные воболочковых формах, отличаются большой точностью и чистотой поверхности, чтопозволяет на 20...40 % снизить массу отливок и на 40...60 % трудоемкость ихмеханической обработки. По сравнению с литьем в песчано-глинистые формытрудоемкость изготовления отливок снижается в несколько раз. Этим способомполучают ответственные детали машин — коленчатые и кулачковые валы, шатуны,ребристые цилиндры и т.п. Процессы изготовления оболочек легко поддаютсяавтоматизации.
Несмотря на большую стоимостьпесчано-смоляной смеси по сравнению с песчано-глинистой, при массовом исерийном производстве отливок достигается значительный экономический эффект./>
Список литературы
1. ВасильеваИ.Н. Экономические основы технологического развития. – М.: Банки и биржи,ЮНИТИ, 1995. – 160 с.
2. ДворцинМ.Д. Основы теории научно-технического развития производства. – М.: МИНХ, 1988.– 80 с.
3. Основытехнологий важнейших отраслей промышленности: В 2 ч. Ч.1 / Под ред. И.В.Ченцова, В.В. Вашека и др. – М.: Высшая школа, 1989. – 323 с.
4. Основытехнологий важнейших отраслей промышленности: В 2 ч. Ч.2 / Под ред. И.В.Ченцова, В.В. Вашека и др. – М.: Высшая школа, 1989. – 199 с.
5. СтепановЮ.А., Баландин Г.Ф. и др. Технология литейного производства. – М.:Машиностроение, 1984. – 285 с.
6. Технологияважнейших отраслей промышленности / Под ред. А.М. Гинберга, Б.А. Хохлова. – М.:Высшая школа, 1985. – 495 с.