Закономірності розвитку технологічних систем Хіміко-технологічні процеси Ливарне виробництво

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

1. Закономірності розвитку технологічних систем. Взаємозв'язок технологічних та організаційно-управлінських структур

Для систем технологічних процесів характерні три напрямки розвитку:

  1. Революційний - необхідним і достатнім умовою розвитку є удосконалення хоча б одного з робочих елементів системи. Досягається застосуванням нових технологій або вдосконаленням робочого ходу. Це призводить до збільшення продуктивності всієї системи. Більш кращий революційний шлях розвитку для паралельних технологічних систем.

  2. Еволюційний - необхідним і достатнім умовою такого розвитку є удосконалення допоміжних дій як всередині елементів системи так і за їх межами. Наприклад, скорочення відстані між елементами послідовної системи призводить до зниження трудовитрат (наближення заводів до джерел сировини, вибір постачальників сирь і т.д.).

Раціоналістичне розвиток передбачає заміну живої праці (Тж) на минулий - (Тп) у допоміжних елементах. Наприклад, в паралельній системі технологічних процесів для налагодження обміну виробничим досвідом можуть використовуватися комп'ютери, що дозволяють накопичувати, обробляти, зберігати, передавати інформацію. Такі комп'ютерні центри дозволяють організувати навчання та підготовку кадрів.

  1. Квазіеврістіческое або псевдореволюційної - розвиток пов'язане з удосконаленням зв'язків або пропорцій між елементами системи. Наприклад, якщо існує диспропорція у співвідношенні окремих складових народного господарства (або підприємства), то капітальні вкладення, які забезпечать найбільше наближення до пропорційного оптимуму, дадуть не тільки найвищий ефект, але і викличуть зростання рівня технології.

У будь-якому виробництві тісно пов'язані між собою економічні (організаційні) і технологічні структури. Це можна простежити на історичних етапах розвитку технологічних систем та організації їх управління.

Ремісничий цех - паралельна система технологічних процесів для організації та управління виробництвом з свого середовища виділила майстра - кращого працівника, який навчав нових працівників і виконував функції управління, постачання, збуту продукції та ін

На певному етапі історичного розвитку цеху ремісників видозмінювалися мануфактуру з послідовною системою технологічних процесів. Це призвело до появи на виробництві економістів, діяльність яких принципово відрізнялася від технологічної діяльності. У міру подальшого розвитку промислового виробництва і виділення окремих технологій (наприклад, виготовлення заготовок литтям, пластичним деформуванням і т.д.) у структурі мануфактурного виробництва відбуваються зміни: організаційно виділяються ділянки з однотипним обладнанням. Це призвело до поділу функцій між окремими майстрами й освіті послідовної мануфактурної структури з її апаратом управління (майстер, начальник цеху, начальник виробництва, тощо).

При подальшому вдосконаленні технології виробництва виникло машинне виробництво, яке призвело до створення нових організаційних структур (планово-економічного, технічного, конструкторського відділів) на підприємстві.

Таким чином, в будь-якому виробництві простежується тісний зв'язок економічних і організаційних структур, причому:

  1. Організаційні структури управління є відображенням структур технологічних систем;

  2. Технологічні зв'язки первинні відносно - організаційних;

  3. Технологічні процеси та їх системи будуються за своїми законами, а організація і управління виробництвом покликані забезпечити їх функціонування і розвиток.

Ще при дослідженні взаємозв'язку технології та економіки відзначалася базисна роль технології. Ця роль не змінилася і при розгляді систем технологічних процесів. Технологія виробництва первинна, а економічні дії мають узгоджуватися з технологічною структурою, але не навпаки. Це відноситься і до управління. Як це робиться практично? Для управління (автомобілем, літаком тощо) необхідно знати закономірності керованого об'єкта інакше не можна очікувати високих результатів в управлінні (автомобілем, літаком) виробничої діяльності взагалі.

Отже, знаючи об'єктивні закономірності розвитку технологічних систем, можна створити оптимальну систему управління ними.

Так як, паралельні системи технологічних процесів, створюють умови для технологічного розвитку, слід використовувати їх для цих цілей, тобто органи управління повинні працювати в напрямку оптимального технологічного розвитку виробництва та складових його елементів. Кілька однотипних верстатів на одній ділянці зручно спільно обслуговувати, модернізувати, міняти на сучасніше обладнання. Аналогічно, впроваджувати передовий досвід і досягнення науки зручно на порівняно однотипних підприємствах однієї галузі. Ось чому доцільно об'єднувати обладнання по ділянках всередині цехів, однотипні технологічні процеси - всередині підприємств, однотипні підприємства - в галузі.

Для керівництва послідовної системою технологічних процесів - головне завдання забезпечення елементів системи всім необхідним. Простий одного елемента приводить до простою всієї системи. Підтримання заданого режиму функціонування послідовної системи вимагає парного планування, обсягу випуску продукції за елементами, оперативного управління, аналізу, обліку, контролю і т.д. Тому при послідовній системі практично немає місця і часу для технологічного розвитку. Отже, народногосподарський комплекс в цілому має розвиватися за принципом паралельного системи однотипних елементів, що створюють умови для технологічного розвитку.

Різні рівні управління утворюють між собою так звані вертикальні зв'язки, які формуються на основі чергуються послідовних і паралельних зв'язків технологічних структур і відображають їх діалектична єдність і протиріччя. У міру формування управлінського рівня у відповідності з тим або іншим типом технологічних зв'язків, слабшають і обриваються зв'язку іншого типу. Структуру системи управління формують технологічні зв'язки, найбільш сильні на даному рівні. Система управління повинна змінюватися разом зі зміною технологічних зв'язків, а саме управління повинно найбільш повно використовувати внутрішні закономірності розвитку технологічних систем.

Відповідно до тенденцій зміни технологічних структур повинні видозмінюватися і організаційні.

2. Поняття про хіміко-технологічних процесах, принципи їх класифікації. Перспективи розвитку і особливості економічної оцінки хіміко-технологічних процесів

Вивчення хіміко-технологічного процесу дозволяє знайти оптимальні умови його проведення і інтенсифікації, поліпшити техніко-економічні показники. Одним з головних чинників, що забезпечують нормальне функціонування процесу, є технологічний режим виробництва, що представляє собою сукупність великої кількості технологічних параметрів.

За загальноприйнятою технологічної класифікації, заснованої на параметрах виробництва, всі хімічні процеси діляться на: високотемпературні, низькотемпературні некаталітичного, каталітичні (проходять під підвищеним або зниженим тиском), електрохімічні, біохімічні, радіаційно-хімічні, плазмохимические, фотохімічні та інші. Тут за основу класифікації обрані параметри, які надають вирішальний вплив на процес.

Крім зазначених параметрів для подібних процесів велике значення має їх безперервність, циклічність і енергоємність, а для поліпшення техніко-економічних показників процесу дуже важливим виявляється напрямок руху матеріальних і теплових потоків, агрегатний стан взаємодіючих речовин, тепловий ефект реакції.

По напрямку руху теплових і матеріальних потоків в апаратах розрізняють прямоточні, протиточні процеси та процеси з перехресним і змішаним струмом.

У прямоточному процесі теплові або матеріальні потоки рухаються паралельно один одному в одному і тому ж напрямку. При наявності розділяє стінки такий варіант процесу використовується для теплообміну, в результаті більш як гарячий потік охолоджується і віддає теплоту більш холодного стелі.

При відсутності розділяє перегородки прямоток може використовуватися як для теплообміну (наприклад, сушіння матеріалів гарячими газами), так і для змішування газів, парів і рідин (наприклад, розведення сірчаної кислоти водою, змішування амміяка або парів метилового спирту з повітрям перед їх окисленням на каталізаторі) . В окремих випадках змішування і теплообмін відбуваються одночасно.

У протиточних процесах теплові або матеріальні потоки рухаються в протилежних напрямках. Теплообмін через стінку при противотоке протікає більш інтенсивно, ніж при прямоток. За інших рівних умов здійснення такого процесу вимагає меншої поверхні теплопередачі, що сприяє зменшенню габаритів теплообмінників, зниження їх матеріаломісткості.

Противоточной рух потоків без розділяє їх стінки широко використовується в технології для інтенсифікації таких типових процесів, як уловлювання та очищення газів рідкими і твердими поглиначами, розділення рідких багатокомпонентних сумішей ректифікацією і екстракцією, очищення і виборче поділ багатокомпонентних і рідких сумішей твердими поглиначами.

Зазвичай перераховані процеси поєднуються з процесами теплообміну і проводяться в одному і тому ж апараті. Це знижує собівартість продукції за рахунок використання більш компактного та інтенсивного працюючого устаткування, сприяє скороченню виробничих площ.

У процесах з перехресним струмом теплові і матеріальні потоки рухаються перпендикулярно один одному.

При змішуванні струмі один з потоків рухається в одному напрямку, а інший - як прямотоком, так і протитечією.

Перехресний і змішаний струми широко використовуються для інтенсифікації теплових процесів, пов'язаних з нагріванням, охолодженням, випарюванням речовин і конденсацією парів.

По агрегатному стані всі системи взаємодіючих речовин і відповідні їм технологічні процеси діляться на гомогенні та гетерогенні. Система - це будь-яка група речовин, що знаходяться у взаємодії, а фаза - сукупність однорідних частин системи, однакових за складом, хімічними та фізичними властивостями і відмежованих від інших частин поверхнею розділу.

Гомогенними системами називаються такі системи, в яких все реагують речовини знаходяться тільки в якій-небудь одній фазі: газової - Г, рідкої - Ж або твердої Т. На відміну від гомогенних в гетерогенних системах речовини знаходяться в різних агрегатних станах. Наприклад, одне - у газоподібному, друге - в рідкому, третє - у твердому стані. На практиці гетерогенні системи відрізняються великою різноманітністю кількості фаз та кількості сполучень між ними. Розрізняють двофазні гетерогенні системи типу Г - Ж, Г - Т, Т - Т, Ж - Т і не змішуються Ж1 - Ж2 (наприклад, «вода - олія»), а також багатофазні системи (наприклад, Г-Ж-Т, Г - Ж - Т1 - Т2 та інші).

У гомогенних системах взаємодія речовин і реакцій між ними відбувається зазвичай швидше, ніж у гетерогенних, через відсутність кордону розділу фаз. Наявність кордону розділу різко сповільнює швидкість переходів компонентів з однієї фази в іншу.

За тепловим ефектом хімічні процеси поділяються на екзотермічні і ендотермічні.

Екзотермічними процесами називаються процеси, при яких теплота виділяється, а ендотермічними - процеси, при яких теплота поглинається.

Зазвичай тепловий ефект проявляється при згорянні речовин, утворенні нового хімічної сполуки, або зміні агрегатного стану речовини при його розчиненні, плавленні, випаровуванні чи конденсації. Прикладом екзотермічних процесів може бути конденсація водяної пари, розчинення багатьох ангідридів кислот у воді, спалювання найпростіших речовин (сірки, фосфору) і т.д. Прикладом ендотермічних процесів є отримання водяної пари нагріванням води, виплавка чавуну з руд і т.д.

Відмінною особливістю ендотермічних процесів є висока витрата палива і електроенергії для підведення теплоти в зону обробки, в той час як екзотермічні процеси характеризуються значною витратою охолоджувального теплоносія (води, повітря тощо) для відведення теплоти. У промисловості велика економія палива, охолоджуючих теплоносіїв і електроенергії досягається суміщенням екзотермічних і ендотермічних ефектів в одному технологічному процесі.

Багато хімічні перетворення протікають як в прямому, так і в зворотному напрямку. За цією ознакою розрізняють оборотні та необоротні реакції. Необоротні реакції на відміну від оборотних протікають лише в одному напрямку.

Всі оборотні реакції прагнуть до рівноваги, при якому швидкості прямого і зворотного процесів врівноважуються. При досягненні рівноваги сумарна швидкість процесу виявляється рівною нулю, а співвідношення між компонентами - незмінним. Лише зміною зовнішніх умов, наприклад температури, тиску, концентрації компонентів, можна порушити рівновагу і спрямувати перебіг процесу у тому чи іншому напрямку до настання нового рівноважного стану.

3. Ливарне виробництво. Спеціальні методи лиття

Ливарним виробництвом називають процеси отримання фасонних виробів (виливків) шляхом заливання розплавленого металу в порожню форму, відтворюючу форму і розміри майбутньої деталі. Після затвердіння металу у формі виходить виливок - заготівля або деталь. Відлиття широко застосовують у машинобудуванні, металургії та будівництві.

При всій різноманітності прийомів лиття, що склалися за тривалий період розвитку його технології, принципова схема технологічного процесу лиття практично не змінилася за більш ніж 70 століть його розвитку і включає чотири основних етапи: плавку металу, виготовлення форм, заливку рідкого металу в форму, витяг затверділої виливки з форми.

В останні роки в ливарному виробництві повсюдно впроваджуються спеціальні способи лиття, що мають ряд переваг в порівнянні з традиційним литтям у разові піщано-глинисті форми. Питома вага виливків, одержуваних спеціальними способами, неухильно збільшується.

До спеціальних способів відносять лиття:

а) у постійні металеві форми (кокіль),

б) відцентрове,

в) під тиском,

г) у тонкостінні разові форми,

д) по виплавлюваних моделях,

е) кіркова, або оболочковое,

ж) електрошлакової лиття.

Спеціальні способи лиття дозволяють одержувати виливки більш точних розмірів з гарною якістю поверхні, що сприяє зменшенню витрати металу та трудомісткості механічної обробки; підвищити механічні властивості виливків і зменшити втрати від браку; значно знизити або виключити витрата формувальних матеріалів; скоротити виробничі площі; поліпшити, санітарно- гігієнічні умови та підвищити продуктивність праці.

Одним з найбільш поширених є лиття в кокіль. Кокилем називають цільну або роз'ємну металеву форму, виготовлені з чавуну або сталі.

Кокілі призначені для одержання великої кількості однакових відливок з кольорових або залізовуглецевих сплавів. Стійкість кокілів залежить, від матеріалу та розмірів виливка і самого кокиля, а також від дотримання режиму його експлуатації.

Перед заливанням металу кокілі підігрівають до температури 100 ... 300 ° С, а робочі поверхні, які контактують з розплавленим металом, покривають захисними обмазками. Покриття забезпечує збільшення терміну служби кокиля, попередження приварювання металу до стінок кокиля і полегшення витягання виливків. Підігрів охороняє кокіль від розтріскування і полегшує заповнення форми металом. У процесі роботи необхідна температура кокиля підтримується за рахунок теплоти, що виділяється заливається металом. Після затвердіння виливок витягають струшуванням або за допомогою поршня.

Кокільне лиття дозволяє знизити витрати металу на прибутку і випоровши, одержувати виливки більш високої точності і чистоти поверхні, покращити їх фізико-механічні властивості. Разом з тим цей спосіб лиття має і недоліки. Швидке охолодження металу ускладнює отримання тонкостінних виливків складної форми, викликає небезпеку появи у чавунних виливків вибілених важкооброблюваних поверхонь.

Лиття під тиском - один з найбільш продуктивних методів отримання точних фасонних виливків з кольорових металів. Сутність способу полягає в тому, що рідкий або кашкоподібний метал заповнює форму і кристалізується під надлишковим тиском, після чого форму розкривають і виливок видаляють.

За способом створення тиску розрізняють: лиття під поршневим і газовим тиском, вакуумне всмоктування, рідку штампування.

Найбільш поширене формоутворення виливків під поршневим тиском - у машинах з гарячою чи холодною камерою стиску. Сплави, застосовувані для лиття під тиском, повинні мати достатню жидкотекучестью, вузьким температурно-тимчасовим інтервалом кристалізації і хімічно не взаємодіяти з матеріалом прес-форм. Для отримання виливків аналізованим способом використовують цинкові, магнієві, алюмінієві сплави та сплави на основі міді (латуні) (рис. 1).

Рис. 1 - Спеціальні способи лиття: а - під тиском; б - відцентровий

Відцентровий спосіб лиття застосовується головним чином для отримання порожнистих виливків типу тіл обертання (втулок, обичайок для поршневих кілець, труб, гільз) з кольорових і залізовуглецевих сплавів, а також біметалів. Сутність способу полягає в заливанні рідкого металу у обертову металеву або керамічну форму (виливницю). Рідкий метал за рахунок відцентрових сил відкидається до стінок форми, розтікається вздовж них і твердне.

Довгі труби і гільзи відливають на машинах з горизонтальною віссю обертання, короткі втулки, вінці великого діаметра - на машинах з вертикальною віссю обертання.

Поряд з високою продуктивністю і простотою процесу відцентровий спосіб лиття в порівнянні з литтям в стаціонарні піщано-глинисті і металеві форми забезпечує більш високу якість виливків, майже усуває витрата металу на прибутку і випоровши, збільшує вихід придатного литва на 20 ... 60%. До недоліків способу слід віднести високу вартість форм і обладнання та обмеженість номенклатури відливок.

Лиття, по виплавлюваних (витоплює) моделям полягає в наступному. Метал заливають в разову тонкостінну керамічну форму, виготовлену за моделями (також разовим) з легкоплавящегося модельного складу. Цим способом отримують точні, практично не потребують механічної обробки виливки з будь-яких сплавів масою від декількох грамів до 100 кг.

Технологія виробництва виливків по виконуваних моделям включає наступні етапи: виготовлення прес-форм для моделей; отримання воскових моделей запресовуванням модельного складу в прес-форми, складання блоку моделей на загальний живильник (у разі дрібних виливків); нанесення вогнетривкого покриття на поверхню одиничної моделі або блоку ; витоплювання моделей з вогнетривких (керамічних) оболонок-форм; прожарювання форм; заливання металу в гарячі форми.

Литтям по виплавлюваних моделях отримують різноманітні складні виливки для автотракторобудування, приладобудування, для виготовлення деталей літаків, лопаток турбін, ріжучих і вимірювальних інструментів.

Вартість 1 т виливків, одержуваних по виплавлюваних моделях, вище, ніж виготовлених іншими способами, і залежить від багатьох факторів (серійності випуску деталей, рівня механізації і автоматизації ливарних процесів і процесів механічної обробки виливків).

Лиття в оболонкові форми застосовується для одержання виливків масою до 100 кг з чавуну, сталі і кольорових металів.

Тонкостінні (товщина стінки 6 ... 10 мм) форми виготовляють з піщано-смоляних сумішей: дрібнозернистого кварцового піску і термореактивною синтетичної смоли (3 ... 7%). Песчаносмоляную суміш готують перемішуванням піску і подрібненої порошкоподібної смоли з добавкою розчинника (холодний спосіб) або при температурі 100 ... 120 ° С (гарячий спосіб), в результаті чого смола обволікає (плакірует) зерна піску. Потім суміш додатково дробиться до отримання окремих зерен, плакованих смолою, і завантажується в бункер. Формування проводиться по металевих моделями.

Модель в литниковой системі закріплюють на подмодельной плиті, нагрівають до температури 200 ... 250 ° С і наносять на їхню робочу поверхню тонкий шар розділового складу. Після цього модельної плитою закривають горловину бункера (модель всередині) і повертають його на 180 °. Суміш падає на нагріту модель, смола правиться і через 15 ... 25 с на моделі утворюється оболонка (полуформ) потрібної товщини. Бункер знову повертають на 180 °, суміш, що залишилася осипається на дно бункера, а модельна плита з напівтвердої оболонкою поміщається в піч для остаточного твердіння при температурі 300 ... 400 "З ст. Протягом 40., .60 С. За допомогою спеціальних виштовхувачем полуформ легко знімається з моделі.

Скріплення (збірка) полуформ здійснюється металевими скобами, струбцинами або швидкотверднучих клеєм. Аналогічним способом виготовляють піщано-смоляні стрижні для пустотілих виливків.

Зібрані оболонкові форми для додання їм більшої жорсткості поміщають в опоки, засипають зовні чавунної дробом або сухим піском і заливають металом. Після затвердіння виливки оболонкових форм легко руйнується.

Виливки, виготовлені в оболонкових формах, відрізняються великою точністю і чистотою поверхні, що дозволяє на 20 ... 40% знизити масу виливків і на 40 ... 60% трудомісткість їх механічної обробки. У порівнянні з литтям в піщано-глинисті форми трудомісткість виготовлення виливків знижується в кілька разів. Цим способом отримують відповідальні деталі машин - колінчасті і кулачкові вали, шатуни, ребристі циліндри і т.п. Процеси виготовлення оболонок легко піддаються автоматизації.

Незважаючи на велику вартість піщано-смоляних сумішей в порівнянні з піщано-глинистої, при масовому і серійному виробництві виливків досягається значний економічний ефект.

Список літератури

  1. Васильєва І.М. Економічні основи технологічного розвитку. - М.: Банки і біржі, ЮНИТИ, 1995. - 160 с.

  2. Дворцин М.Д. Основи теорії науково-технічного розвитку виробництва. - М.: Мінх, 1988. - 80 с.

  3. Основи технологій найважливіших галузей промисловості: У 2 ч. Ч.1 / За ред. І.В. Ченцова, В.В. Вашека и др. - М.: Вища школа, 1989. - 323 с.

  4. Основи технологій найважливіших галузей промисловості: У 2 ч. Ч.2 / Под ред. І.В. Ченцова, В.В. Вашека и др. - М.: Вища школа, 1989. - 199 с.

  5. Степанов Ю.А., Баландін Г.Ф. та ін Технологія ливарного виробництва. - М.: Машинобудування, 1984. - 285 с.

  6. Технологія найважливіших галузей промисловості / За ред. А.М. Гінберга, Б.А. Хохлова. - М.: Вища школа, 1985. - 495 с.

Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Виробництво і технології | Контрольна робота
49.2кб. | скачати


Схожі роботи:
Виробництво металовиробів прокаткою Технологічні процеси складання виробів машинобудування
сучасна техніка та ливарне виробництво
Хіміко-технологічні системи виробництв кремнію високої чистоти
Хіміко технологічні системи виробництв кремнію високої чистоти
Оптимізація хіміко-технологічних процесів
Оптимізація хіміко технологічних процесів
Технологічні процеси в кулінарії
Технологічні процеси в металургійному виробництві
Традиційні та прогресивні технологічні процеси
© Усі права захищені
написати до нас