- •Оглавление.
- •Раздел I введение в технологию
- •Глава 1
- •Основные понятия и определения
- •§ 1.1. Предмет и содержание курса технологии отраслей промышленности
- •§ 1.2. Связь технологии с экономикой
- •§ 1.3. Понятие о технологических процессах: принципы их классификации
- •§ 1.4. Материальные и энергетические (тепловые) балансы
- •§ 1.5. Понятие о себестоимости и качестве промышленной продукции
- •§ 1.6. Общие положения по технике безопасности и охране труда на промышленных предприятиях
- •Глава 2 сырье, вода и энергия в промышленности § 2.1. Сырье в промышленности
- •Минеральное сырье
- •Растительное и животное сырье
- •Обогащение сырья
- •Комплексное использование минерально-сырьевых ресурсов
- •§ 2.2. Вода в промышленности
- •Промышленная водоподготовка
- •Промышленные сточные воды и их очистка
- •§ 2.3. Роль энергии в технологических процессах
- •Рациональное использование энергии
- •Глава 3 научно-техническая революция и научно-технический прогресс в промышленности § 3.1. Сущность, значение и основные направления научно-технического прогресса
- •§ 3.2. Нтр и технология
- •§ 3.3. Химизация народного хозяйства - важное направление нтп
- •§ 3.4. Нтп в области промышленных материалов
- •§ 3.5. Нтп в области орудий труда. Механизация, автоматизация и роботизация производства
- •§ 3.6. Применение вычислительной техники и асу в технологии
- •§ 3.7. Экологические проблемы нтп
- •Раздел II
- •§ 4.2. Основные закономерности, определения и классификация химических процессов
- •§ 4.3. Понятие о скорости и равновесии химических процессов
- •§ 4.4. Выход продукции в химико-технологических процессах
- •§ 4.5. Общие принципы интенсификации химико-технологических процессов
- •Перспективы развития и совершенствования химико-технологических процессов
- •Глава 5. Высокотемпературные процессы § 5.1. Сущность и значение высокотемпературных процессов
- •Влияние температуры на процессы, идущие в кинетической области
- •Влияние температуры на скорость процессов в диффузионной области
- •Условия, ограничивающие применение высоких температур
- •Типовое оборудование
- •§ 5.2. Тенденции совершенствования высокотемпературных процессов
- •§ 5.3. Высокотемпературные процессы в металлургии
- •Высокотемпературные процессы черных металлов в производстве
- •§ 5.4. Высокотемпературные процессы в производстве строительных материалов
- •§ 5.5. Высокотемпературная переработка топлива
- •Термические процессы переработки нефти и нефтяных фракций
- •§ 5.6. Высокотемпературные процессы в химической промышленности
- •Глава 6 электрохимические процессы § 6.1. Значение и сущность электрохимических процессов
- •Основные закономерности электрохимических процессов
- •§ 6.2. Электролиз водных растворов Электрохимическое производство хлора и едкого натра (каустической соды)
- •Электролиз воды
- •Электрохимическое производство продуктов окисления
- •§ 6.3. Гидроэлектрометаллургия
- •§ 6.4. Электролиз расплавленных сред
- •Свойства расплавленных электролитов
- •Глава 7 каталитические процессы § 7.1. Роль каталитических процессов, основные закономерности и определения
- •§ 7.2. Применение каталитических процессов в промышленности
- •§ 7.3. Производство аммиака
- •§ 7.4. Каталитические процессы нефтепереработки
- •Глава 8 процессы, идущие под повышенным или пониженным давлением § 8.1. Роль давления в технологии
- •§ 8.2. Давление как фактор интенсификации газообразных процессов
- •§ 8.3. Роль давления в жидкофазных и твердофазных процессах
- •Глава 9 биохимические процессы § 9.1. Основные понятия и определения
- •§ 9.2. Применение биотехнологических процессов в промышленности
- •Глава 10 фотохимические процессы
- •Глава 11 радиационно-химические процессы
- •Глава 12 плазмохимические процессы § 12.1. Общие понятия и определения
- •§ 12.2. Виды плазмохимических процессов
- •Глава 13 общие сведения о физических процессах химической технологии § 13.1. Значение физических процессов и их классификация
- •§ 13.2. Виды физических процессов Физико-механические процессы
- •Массообменные процессы
- •Раздел III
- •§ 14.2. Кислоты, щелочи Неорганические кислоты
- •§ 14.3. Минеральные удобрения
- •§ 14.4. Полимеры Общие сведения о полимерах, их строении, свойствах и способах получения
- •Пластмассы, их свойства, значение и применение в народном хозяйстве
- •Химические волокна и их применение в народном хозяйстве
- •Каучуки и резина
- •§ 14.5. Нефтепродукты
- •Глава 15 строительные материалы § 15.1. Общие сведения
- •§ 15.2. Основные виды строительных материалов Природные (естественные) материалы, применяемые в строительстве
- •Керамические материалы
- •Огнеупорные материалы
- •Минеральные вяжущие
- •Бетон, железобетон и строительные растворы
- •Силикатные (автоклавные) материалы
- •Асбестоцементные материалы
- •Стекло и изделия на его основе
- •Теплоизоляционные материалы
- •Глава 16 металлы и сплавы § 16.1. Общие сведения
- •§ 16.2. Методы определения качества металла (сплава)
- •§ 16.3. Термическая и химико-термическая обработка
- •§ 16.4. Черные металлы и сплавы
- •Материалы со специальными свойствами (стали, сплавы)
- •Магнитные материалы
- •Инструментальные материалы
- •§ 16.5. Цветные металлы и их сплавы
- •§ 16.6. Коррозия металлов
- •Классификация коррозионных процессов
- •Электрохимическая коррозия металлов
- •§ 16.7. Защита металлов от коррозии Защита металлов от химической коррозии
- •Экономия на 1 т листа
- •Защита металлов от электрохимической коррозии
- •Технико-экономические показатели и выбор методов защиты
- •Раздел IV
- •Типы производств
- •Типизация технологических процессов
- •Технологичность конструкций изделий
- •Качество изделий
- •Понятие о точности обработки
- •Основные методы и средства контроля качества изделий
- •Шероховатость поверхности
- •Выбор заготовок
- •§ 17.2. Экономическая оценка технологического процесса
- •Глава 18
- •Литье в песчано-глинистые формы
- •Специальные способы литья
- •§ 18.2. Основы технологии производства заготовок методами пластической деформации
- •Формообразование заготовок, изделий из пластмасс и резины методами пластической деформации
- •Формообразование деталей методами порошковой металлургии
- •§ 18.3. Изготовление неразъемных соединений Понятие о неразъемных соединениях. Виды неразъемных соединений
- •Сущность процессов сварки материалов и их классификация
- •Сварка плавлением
- •Огневая резка материалов
- •Сварка давлением
- •Контроль качества сварных соединений
- •Клеевая технология
- •§ 18.4. Обработка конструкционных материалов резанием
- •Обработка на станках-автоматах и полуавтоматах
- •Чистовая обработка наружных поверхностей тел вращения
- •Обработка внутренних поверхностей тел вращения.
- •Обработка плоских поверхностей
- •Обработка фасонных поверхностей
- •Методы изготовления деталей зубчатых зацеплений
- •Обработка резанием неметаллических материалов
- •Обработка заготовок на агрегатных станках
- •§ 18.5. Электрофизические методы обработки
- •Применение ультразвука в промышленности
- •Плазменная обработка материалов
- •Лазерная обработка
- •Глава 19 основные технологические процессы электроники и микроэлектроники § 19.1. Технология изготовления интегральных микросхем
- •Фотолитография в микроэлектронике
- •Нанесение тонких пленок в вакууме
- •Осаждение из газовой фазы
- •§ 19.2. Технология изготовления печатных плат
- •Технологические процессы изготовления пп
- •Субстрактивные методы изготовления печатных плат
- •Технология изготовления многослойных печатных плат
- •Аддитивные методы изготовления печатных плат
- •Печатные платы с многопроводным монтажом
- •Глава 20 технология сборочных процессов § 20.1. Понятие о технологическом процессе сборки и его организационных формах
- •§ 20.2. Контроль и испытание готовых изделий
- •Глава 21 основы технологии строительного производства § 21.1. Роль капитального строительства в развитии народного хозяйства ссср
- •§ 21.2. Строительные работы
- •§ 21.3. Основные направления совершенствования строительства
- •Глава 22 оптимизация технологических процессов § 22.1. Общая постановка задач оптимизации технологических процессов
- •§ 22.2. Методы оптимизации технологических процессов
- •Регрессионный и корреляционный методы анализа при оптимизации технологических процессов
- •Методы планирования эксперимента для оптимизации технологических процессов
§ 3.5. Нтп в области орудий труда. Механизация, автоматизация и роботизация производства
Современный парк оборудования многих отраслей промышленности характеризуется переходом на новый уровень машинной техники. В связи с этими основными направлениями НТП в производстве орудий труда являются: рост единичных мощностей машин и агрегатов; переход от создания и внедрения отдельных машин к разработке и внедрению их систем, целиком охватывающих весь технологический процесс, механизацию и автоматизацию производства; возрастающее использование приборов и средств автоматизации, вычислительной техники, автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП).
Увеличение единичных мощностей машин и агрегатов обусловлено тем, что крупные высокопроизводительные и высокоавтоматизированные устройства позволяют значительно сократить удельные капиталовложения, поднять производительность труда и снизить себестоимость продукции. Так, в химической промышленности укрупнение в 3 — 4 раза единичных мощностей основного технологического оборудования снижает капиталоемкость на 20 — 50%. При этом численность работающих сокращается в 2—3 раза и во столько же раз уменьшается потребность в производственных площадях.
Решающей силой для ускорения научно-технического прогресса является комплексная механизация и автоматизация производства. Она предусматривает применение машин, агрегатов, установок, приборов, позволяющих осуществлять производственные процессы без физических усилий человека, а лишь под его контролем.
По словам К. Маркса, «... вместо того, чтобы быть главным агентом процесса производства, рабочий становится рядом с ним»*5. Это качественно новый, длительный и сложный этап в развитии техники, коренным образом меняющий тип связи между человеком и техникой.
Следует различать несколько ступеней автоматизации: частичную, комплексную и полную. Частичная предполагает автоматизацию управления технологическими параметрами на отдельных агрегатах, узлах и в процессах данного производства. Это станки с программным управлением, отдельные автоматические линии с контрольными приборами. Комплексная предполагает автоматизацию управления производством во всех основных и вспомогательных процессах, начиная с поступления сырья и кончая выходом готовой продукции. Примером может быть цех-автомат с системой общего электронного управления, осуществляющего контроль за ходом всех производственных процессов, наладку оборудования, загрузку, разгрузку, транспортировку и т. д. В данном случае рабочий становится наблюдателем и регулятором производственного процесса.
Полная автоматизация — это система, обеспечивающая автоматическое функционирование всех без исключения участков производства — от проектирования до выдачи готовой продукции, включая переход на подготовку новых видов продукции, самопроектирование по заданной программе. Здесь уже происходит автоматизация управленческого, конструкторского и другого инженерного труда, а не только труда рабочего. В системе полной автоматизации функции человека поручаются машине, благодаря чему высвобождается рабочее время миллионов людей для творчества в сфере науки, культуры и т. д. Однако полная автоматизация производства — дело будущего.
В настоящее время на многих промышленных предприятиях все еще велика доля ручного труда. На фоне высокомеханизированных участков одного и того же производства существуют участки, где преобладает малоквалифицированный ручной труд. До последнего времеци механизация и автоматизация охватывали, как правило, основные технологические процессы. Вспомогательные же работы механизированы недостаточно. В результате этого только в машиностроении и металлообработке более половины рабочих сейчас занято на подсобных и вспомогательных работах.
Сложившаяся диспропорция в механизации основных и вспомогательных робот приводит к дефициту трудовых ресурсов. Для повышения эффективности производства необходимо создание системы машин, способствующих комплексной механизации трудоемких, погрузочно-разгрузочных, вспомогательных, подземных, подъемно-транспортных и складских работ.
Наряду с комплексной механизацией производства высокими темпами идет процесс его комплексной автоматизации. Автоматизировать следует весь процесс в целом. Автоматизация на этой стадии заключается в применении автоматических устройств, самонастраивающихся автоматов, различных видов автоматического оборудования, в том числе станков с числовым программным управлением (ЧПУ) и автоматических линий (АЛ). Например, агрегатный автоматический станок с несколькими головками обрабатывает детали 20 — 40 инструментами, одновременно высвобождая 8 — 10 станочников, повышая производительность труда в 7 раз.
Комплексная автоматизация производства предполагает автоматизацию всех основных и вспомогательных операций (включая транспортировку). Она осуществляется по заранее заданным программам с помощью различных средств автоматики, объединенных общей системой управления. В машиностроении создание комплексно-автоматизированных участков программированных станков, управление ими с помощью ЭВМ позволят повысить производительность труда станочников в 13 раз (на 1200%), сократить в 7 раз число станков и в 5 раз производственные операции.
Другое направление комплексной автоматизации — использование автоматических линий для производства продукции массового применения.
Автоматическая линия (АЛ) — это система производственных автоматов, расположенных в последовательности технологических операций и связанных автоматическими транспортно-загрузочными устройствами. Согласованность работы станков АЛ обеспечивается единой системой управления. При использовании автоматизированных линий из агрегатных станков производительность по сравнению с универсальными станками увеличивается более чем в 30 раз. В отдельных случаях эффективность АЛ может быть повышена применением станков с ЧПУ, а также автоматических транспортных и складских систем, управляемых ЭВМ, работающей в режиме разделения времени. Такая линия при обработке тел вращения и корпусных деталей высвобождает, например, 79 80 единиц универсального оборудования, 165 — 185 работающих, в том числе 140—146 станочников.
К перспективному направлению комплексной автоматизации простых операций относится внедрение роторных машин и роторных линий. Так, автоматизация участка, производящего изделия из пластмасс на роторных машинах, снижает трудоемкость в 6—10 раз, уменьшает производственные площади в 5 —8 раз, дает годовой эффект до 7 млн. руб.
В настоящее время в промышленности получает большое развитие робототехника, при этом для автоматизации многих работ практический интерес представляют манипуляторы и роботы.
Манипулятор — это техническое устройство для воспроизведения двигательных функций руки человека. Он снабжен захватом, подобным кисти руки, и сервоприводами, перемещающими эту механическую руку. Такие манипуляторы выполняют функции «взять — повернуть — положить». Отечественные образцы первого поколения 1950-х годов применялись на операциях свободной ковки. Повторяя команды человека и многократно усиливая его руку с помощью различных сервомеханизмов, они удерживали многотонный раскаленный слиток металла и поворачивали его между бойками кузнечного молота. Однако практика показала, что внедрение отдельных манипуляторов на отдельных процессах не дает нужного эффекта. Это произошло по двум причинам: во-первых, манипулятором была передана только мышечная, а не информационная функция деятельности человека; во-вторых, при внедрении манипуляторов не была обеспечена автоматизация их загрузки и межоперационной передачи деталей. Конечно, такие манипуляторы, но улучшенной конструкции, будут использоваться и впредь. Но вместе с ними уже в ближайшие годы должны получить широкое применение роботы-манипуляторы с программным управлением, обеспечивающие быструю переналадку для выполнения других механических операций. Для этого роботы оснащаются адаптивными устройствами, в какой-то мере эквивалентными органам чувств человека — техническим зрением, тактильными датчиками и другими средствами восприятия рабочей среды. Такие датчики снабжаются соответствующими преобразователями для ввода информации в управляющие устройства.
В перспективе развитие адаптивных систем управления должно привести к появлению роботов нового поколения. Такие роботы будут оснащены развитой системой датчиков и устройств для распознавания окружающей среды. По этим данным с помощью ЭВМ строится упрощенная модель. Сопоставлением этой модели с поставленной задачей мини-ЭВМ будет вырабатывать решение в действиях робота в данной обстановке, планировать их и отдавать соответствующие команды на исполнение своим манипуляторам. Иными словами, подобные роботы будут иметь иерархическую систему управления со многими контурами обратной связи, обеспечивающую им высокую автономность действий.
Роботы с высокой автономией действий позволят исключить присутствие человека при выполнении вредных, опасных и особо опасных работ, связанных с радиацией, загазованностью, высокими и низкими температурами и давлениями. Такие роботы будут применяться в металлургических, литейных и гальванических цехах, на предприятиях атомной промышленности и энергетики, подземной добыче полезных ископаемых и нефтепромыслах, подводных работах.
В настоящее время роботы начинают применять для автоматизации сварки, окраски, транспортировки, сборки и др. По мере совершенствования роботов-автоматов их технологические возможности и экономическая рентабельность повышаются.