13. Химические процессы в технологии.

Хим.пр. в технологии — такие произв. процессы, при осущ. которых изменяют химич. состав перерабатываемого продукта с целью получения вещества с другими химическими свойствами. Изменение химического состава продукта происходит при проведении одной или нескольких химических реакций.

Химико-технологические процессы лежат в основе пр-ва многих неорганических и органических соединений, занимают основное место в производстве черных, цветных и редких металлов, стекла, цемента и других силикатных материалов, целлюлозы, бумаги и пластмасс.

Химические процессы проходят ряд взаимосвязанных стадий:

• подвод реагирующих компонентов в зону реакции;

• химическое взаимодействие компонентов;

• разделение продуктов реакции и выделение целевого продукта из смеси.

На стадии подвода реагентов в зону реакции исходные вещества приводятся в соприкосновение друг с другом. Контактирование молекул достигается диффузией молекул одного вещества в другое либо конвективным переносом массы.

В результате химического превращения, или взаимодействия, образуется основной, или целевой, продукт и иногда ряд побочных продуктов.

Стадия выделения целевого продукта осуществляется с применением процессов отстаивания, выпаривания, ректификации, абсорбции, кристаллизации и др.

При необходимости в технологический процесс входит стадия подготовки сырья, включающая следующие операции: измельчение, концентрирование, сушку, очистку газа от пыли и др.

Химические превращения веществ в технологическом процессе осуществляются в специальных аппаратах, называемых реакторами. В этих аппаратах химические реакции сочетаются с массопереносом (диффузией). Например, в печном отделении сернокислотного цеха реактором является печь обжига серы или колчедана; в контактном отделении - контактный аппарат и т.д.

Протекание химических реакций, в результате которых получается целевой продукт, происходит при определенных параметрах процесса: температуре, давлении, активности катализатора, концентрации взаимодействующих веществ, интенсивности перемешивания.

14. Биологические процессы в технологии.

Биолог. пр. — это процессы, осуществляемые с помощью живых микроорганизмов и подчиняемые биологическим законам их жизнедеятельности. К таким процессам относят брожение, микробиологический синтез, ферментацию и т.п.

Брожение (ферментация) — процесс разложения органических веществ, преимущественно углеводов, на более простые соединения под влиянием микроорганизмов или выделенных ими ферментов. Освобождающуюся при этом энергию микроорганизмы расходуют для своей жизнедеятельности, а продукты брожения используют для биосинтеза. Важнейшими типами брож. явл.: спиртовое (пр-во вина, пива, этил. спирта), молочнокислое (производство кефира, кваса, силосование кормов, кваш. овощей), маслянокислое (происходит в заболоченных почвах, в испорченных консервированных продуктах), метановое.

Микробиологический синтез — промышленный способ получения химических соединений и продуктов (например, дрожжей), осуществляемый благодаря жизнедеятельности микробных клеток.

Основным этапом в получении продуктов метаболизма микробных клеток является ферментация — совокупность последовательных операций по получению биологически активных и полезных веществ.

Микробиологический синтез используется для получения ряда ценных продуктов, производство которых методами химической технологии невозможно или экономически нецелесообразно. Например, получение ферментов, бактериальных препаратов, белка, антибиотика, ряда витаминов возможно только путем микробиологического синтеза; фермент амилазы — активный продуцент некоторых грибов и бактерий широко применяют в спиртовом, дрожжевом, пивоваренном производствах (осахаривание заторов, улучшение качества хлеба) и других отраслях.

15. Технологический процесс: структура.

Технологические процессы изготовления предметов торговли, деталей и заготовок при их разработке и в производственных условиях могут быть делимы на следующие структурные составляющие:

Технологическая операция - законченная часть технологического процесса, выполняемая на одном Рабочем месте. На операцию определяется норма времени и операция является, таким образом, единицей для планирования объема работы и Рабочих мест в цехе.

Установ - часть технологической операции, выполняемая при неизменном закреплении обрабатываемых заготовок или собираемой сборочной единицы.

Технологический переход - законченная часть технологической операции, выполняемая одними и теми же средствами технологического оснащения при постоянных технологических режимах и установка.

Вспомогательный переход - законченная часть технологической операции, состоящая из действий человека и /или/ оборудования, которые не сопровождаются изменением свойств предметов труда, но необходимы для выполнения технологического перехода /пример - установка заготовки, смена инструмента и т.п./. Вспомогательные переходы не записываются в карту технологического процесса. При одновременной обработке несколькими инструментами нескольких поверхностей переход называется совмещенным. Нередко встречаются операции, состоящие всего из одного технологического перехода.

Рабочий ход - законченная часть технологического перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки и сопровождается изменением формы, размеров, качества поверхности и свойств заготовки.

Позиция - фиксированное положение, занимаемое неизменно закрепленной обрабатываемой заготовкой или собираемой сборочной единицей совместно с приспособлением относительно инструмента или неподвижной части оборудования.

Прием - законченная совокупность действий человека при выполнении определенной части операции, применяемых при выполнении перехода или его части и объединенных одним целевым назначением. Например - включить станок, переключить подачи и т.п. Прием является частью вспомогательного перехода.

16. Технологические процессы по способу организации.

В зависимости от способа организации различают технологические процессы (ТП): единичный, типовой, групповой, дискретный (прерывный, периодический), непрерывный и комбинированный.

Единичный технологический процесс (ЕТП) разрабатывается для изготовления или ремонта изделия одного наименования, типоразмера и исполнения независимо от типа производства.

Типовой технологический процесс (ТТП) характеризуется единством содержания и последовательности большинства технологических операций и переходов для групп изделий с общими конструктивными признаками.

Типизацию начинают с классификации изделий. Классом называют совокупность деталей, характеризуемых общностью технологических задач. В пределах класса детали разбивают на группы, подгруппы и т.д. до типа. Практически к одному типу относят детали, для которых можно составить один технологический процесс.

Групповой технологический процесс (ГТП) предназначен для совместного изготовления или ремонта групп изделий с разными конструктивными, но общими технологическими признаками.

При группировании одна из наиболее сложных деталей принимается за комплексную. Эта деталь должна иметь все поверхности, встречающиеся у деталей данной группы. Они могут быть расположены в иной последовательности, чем у комплексной детали. При отсутствии такой детали в группе создается условная комплексная деталь. По этому технологическому процессу можно обрабатывать любую деталь группы без значительных отклонений от общей схемы.

Групповые технологические процессы используют для механической обработки деталей на универсальном оборудовании, для электромонтажных, сборочных и других операций, что делает целесообразным применение высокопроизводительных автоматов и полуавтоматов в мелкосерийном производстве.

Периодические процессы (например, выплавка стали, литье в форму, термообработка и др.) проводятся на оборудовании, которое загружается исходными материалами или заготовками через определенные промежутки времени; после их обработки полученный продукт выгружается. Периодические или дискретные процессы характеризуются чередованием во времени рабочих и вспомогательных операций, выполняются они, как правило, на одном месте.

Непрерывные процессы (например, разливка стали, переработка нефти, производства цемента) осуществляются в аппаратах, где поступление сырья и выгрузка конечных продуктов производятся непрерывно. Однако все стадии процесса могут протекать одновременно как в различных частях аппарата, так и в различных аппаратах, составляющих данную установку. Они характеризуются непрерывным и одновременным выполнением рабочих и вспомогательных технологических действий, но на разных местах. Параллельность выполнения операций позволяет значительно повысить производительность, но требует увеличения пространства.

Комбинированные процессы являются сочетанием стадий периодических и непрерывных процессов (например, поточные линии механической обработки деталей, коксование угля, работа доменной печи или стана периодической прокатки металлических профилей). Комбинированные технологические процессы позволяют удачно сочетать преимущества периодических и непрерывных действий и устранить их недостатки.

17. Основные характеристики производственного процесса.

Производственный процесс - это взаимосвязанные этапы преобразования продукта труда (материалов, сырья) в конечный продукт, являющийся целью производства.

Производственные процессы могут подразделяться на основные, вспомогательные, обслуживающие и управленческие исходя из роли, которая отводится им в общей системе производства.

• Основные — на базе которых, собственно, и производится продукция предприятия.

• Вспомогательные - обеспечивающие нормальную и бесперебойную работу основных. К примеру, строительно-монтажные работы, выработка энергии, производство запасных частей, комплектующих, дополнительных инструментов. Результаты их деятельности «поддерживают» производство продукции, являющейся предметом специализации предприятия.

• Обслуживающие обеспечивают взаимосвязь между основными и вспомогательными. К таковым могут быть отнесены складские, логистические, погрузочно-разгрузочные, транспортные, контрольные, комплектовочные процедуры.

• Управленческие. К ним относят те виды производственных процессов, которые предназначены для координирования всей работы предприятия, регулирования совместимости прочих процессов, определения их целесообразности и экономической эффективности. Зачастую они тесно сплетены с основными, вспомогательными и обслуживающими процессами.

С точки зрения характера протекания процессы могут быть разделены на прерывные и непрерывные.

• Прерывные (дискретные), внутри которых этапы производственного процесса разделены временными интервалами.

• Непрерывные виды производственных процессов предполагают отсутствие разрывов между технологическими операциями.

По степени механизации процессы подразделяются на:

• Ручные - без применения механизмов.

• Машинно-ручные - предполагающие использование механизмов или механизированных инструментов с обязательным участием рабочего(обработка деталей на токарном или фрезерном станках).

• Машинные – протекающие с применением механизмов, станков или машин и требующие незначительного участия человека.

• Автоматизированные — процессы, производство внутри которых осуществляется автоматически, роль человека сводится к контролю работы механизмов.

• Автоматические линии, производство продукции на которых не требует участия человека.

Исходя из масштабов производства продукции одного типа производственные процессы подразделяют на:

• Индивидуальные, предназначенные для производства неповторяющейся продукции. Применяются в цехах, выпускающих изделия часто обновляющейся номенклатуры. Они требуют высокой квалиф. рабочих и применения сложной техники(экспериментальное производство).

• Серийные, предназначены для выпуска продукции небольшими сериями, повторяющимися с определенной периодичностью. В этом случае за участком закрепляются конкретные операции, которые выполняются в заданной последовательности.

• Массовые применяются в тех случаях, когда производство нацелено на выпуск однородных изделий в большом количестве и в течение длительного времени.

18. Основные варианты развития технологических процессов, их общая характеристика.

Исходя из структуры технологического процесса, можно выделить два направления его совершенствования – совершенствование вспомогательных ходов и совершенствование рабочих ходов.

Эволюционное развитие технологических процессов предполагает снижение совокупных затрат труда на осуществление технологического процесса за счет улучшения только вспомогательных ходов.

Революционное развитие технологических процессов предусматривает снижение совокупных затрат труда путем целесообразного видоизменения рабочих действий, а точнее рабочего хода как базового элемента.

Одновременное совершенствование вспомогательных и рабочих ходов можно представить как совокупность действий по этим двум направлениям, поэтому для элементарного технологического процесса такое деление на два направления представляется вполне обоснованным.

19. Эволюционное развитие технологических процессов.

Эволюционный путь развития – путь развития технологического процесса, при котором увеличение производительности совокупного труда происходит при увеличении затрат прошлого труда за счет механизации и автоматизации вспомогательных элементов технологического процесса.

Вспомогательные действия предшествуют основным (рабочим), часто могут составлять 50-90% от общей трудоемкости выполнения технологического процесса. В частности, при обработке металлозаготовок на токарном станке необходимо заготовку взять из ящика, поднять, сооринетировать в пространстве, поднести к зажимному кулачковому устройству, выставить и закрепить в кулачках, включить вращение шпинделя станка, подвести к обрабатываемой поверхности резец, включить продольную подачу инструмента и т.д. Действия рабочего можно заменять действиями механизмов, затем осуществляется переход к комплексной механизации, которую, в свою очередь, сменяет автоматизация вспомогательных ходов. Одновременно с этим происходит замена оборудования на более производительное, ускоряются движения исполнительных механизмов, реализуется возможность повышения точности управления технологическими параметрами и улучшения условий труда. Практически любое вспомогательное движение можно реализовать с помощью различных механизмов, автоматизация этих движений не представляет собой непреодолимой технической трудности. Ограничения могут возникать по экономическим соображениям, требованиям надежности или целесообразности, а также технической осуществимости.

Механизация и автоматизация, ускорение движения исполнительных механизмов приводят к сокращению промежутков между рабочими ходами и обеспечивают заметный рост производительности живого труда. Но при этом сущность рабочего хода и самого технологического процесса не меняется. Отсутствие изменения сущности технологического процесса при совершенствовании вспомогательных ходов позволяет определить этот путь развития как эволюционный. Характерной особенностью такого пути развития можно считать достаточную очевидность мероприятий по его реализации, так как в каждом конкретном случае можно наметить пути совершенствования конкретных вспомогательных ходов, реализация поставленных задач вполне прогнозируема. По мере эволюционного развития каждое последующее повышение производительности и качества труда требует больших затрат прошлого труда на единицу продукции. На определенном уровне эволюционного развития эффективность его снижается и исчерпывается экономическая целесообразность дальнейшего совершенствования технологического оборудования.

20. Революционное развитие технологических процессов.

Революционный путь развития – путь развития технологического процесса, при котором увеличение производительности совокупного труда происходит при снижении затрат живого и прошлого труда за счет изменения или замены технологии.

Абсолютно другой принцип развития технологических процессов реализуется при совершенствовании рабочего хода. При таком направлении развития возможны самые разнообразные технические решения, использующие достижения различных областей знаний, реализующие новые и нетрадиционные способы, отличающиеся от известных технологических решений. Речь идет о коренном, революционном изменении сущности рабочего хода. Например, выполнение отверстий сложного поперечного сечения в металлических заготовках медно-графитовым инструментом, работающего на электрофизическом принципе, вместо обычной обработки резанием с помощью фрезы или абразивного инструмента. Переход от электросварки металлических заготовок к печной (кузнечной) сварке позволяет осуществлять процесс с огромной скоростью. Подобная ситуация возникает при применении сварки взрывом.

В большинстве случаев результат таких изменений не всегда точно можно предсказать, или он ясен, но техническое осуществление замысла сопряжено с большими трудностями, эти изменения не могут быть выполнены по указанию, приказу или желанию в строго установленные сроки. Для таких революционных изменений должны созреть условия, должны быть накоплены определенные научные и технические знания. Например, несмотря на то, что процесс разделения смеси газов неоднократно совершенствовался, существенно расширить использование этого процесса оказалось возможным только с помощью применения лазерного излучения. Именно совершенствование рабочего хода позволяет охарактеризовать данный путь развития как революционный. Непредсказуемость результатов при совершенствовании технологических процессов подобным образом, наличие нетрадиционных технических решений позволяют говорить об эвристическом характере реализации такого типа решений.