Разработка технологического процесса производства трехслойных древесно-стружечных плит

Размещено на http://www.allbest.ru/

Разработка технологического процесса производства трехслойных древесно-стружечных плит

Реферат

древесный стружечный плита

Технологический процесс изготовления плит состоит из ряда операций. Число операций изменяется по числу и составу, по очередности их выполнения, зависит от вида сырья, конструкции плит, оборудования, транспортных путей, доставки сырья и отправки готовых плит потребителям и других факторов.

Подготовка сырья включает: поставку сырья в виде круглых сортиментов, технологической щепы, отходов; выгрузку сырья с использованием кранов, элеваторов и конвейеров; учет сырья по количеству и качеству. Подача сырья в производство и его разделка включают: проверку сырья на наличие в нем металлических и минеральных включений и их удаление; разделку сырья на мерные отрезки, то есть распиливание для подготовки к переработке на стружечных станках сножевым валом, а также разделку длинного и с кривизной сырья для переработки в щепу на рубительных машинах.

Введение

Древесно-стружечная плита (ДСтП) - листовой композиционный материал, изготовленный путем горячего прессования древесных частиц, стружки, смешанных со связующим веществом неминерального происхождения с введением при необходимости специальных добавок (6 - 18 % от массы стружек) на многоэтажных периодических прессах 0,2-5 МПа, 120-190 °С) или в непрерывных ленточных, гусеничных либо экструзионных агрегатах.

Древесно-стружечные плиты изготавливал ещё в 1930-х годах немецкий изобретатель Макс Химмельхебер. Первый коммерческий образец был изготовлен на фабрике в Бремене в 1941 году с использованием фенольных связующих и еловой крошки. Химмельхебер получил патент на современную древесно-стружечную плиту 27 января 1951 года и лицензировал свои патенты более чем 80 изготовителям.

В настоящее время плита является широко распространенным конструкционным материалом для производства мебели, применяется в строительстве и не только.

При выполнении курсовой работы на тему: «Разработка технологического процесса производства трехслойных древесно-стружечных плит» поставлены следующие цели:

- рассмотреть характеристику продукции;

- определить производительность пресса по заданной программе цеха;

- рассчитать сырье на заданную программу;

- определить часовой расход стружечно-клеевой смеси, раздельно смолы и древесины и других материалов на основных стадиях производства ДСтП;

- рассчитать количество основного технологического оборудования;

- рассчитать площадь складов готовой продукции.

1. Характеристика древесно-стружечных плит (ДСтП)

Таблица 1. Характеристика производимых ДСтП

Наименование показателя	Величина показателя
*Марка плиты	Р1
Формат готовых плит, мм -длина -ширина -толщина	3500 1750 16
Конструкция (слойность) плит	трехслойные
**Доля в общей толщине плиты, % -наружных слоев -внутренних слоев	35-40 60-65
Плотность плит, кг/м3	800
Характер окончательной обработки плит	Ш
Марка смолы	КФ-МТ
Наименование отвердителя и других специальных добавок в связующее	Хлористый аммоний Вода
Норма расхода смолы по отношению к массе абсолютно сухой стружки, %	Для наруж- 13 Для внутр- 8,5
Норма расхода по отношению к массе смолы, % -отвердителя -специальных добавок	20
Условное обозначение ДСтП*	P1, I, М, Ш, Е1, 3500*1750*16, ГОСТ 10632-2014

Таблица 2. Физико-механические показатели выпускаемых плит

Наименование показателя	Величина показателя
Предел прочности, МПа - при статическом изгибе - при растяжении перпендикулярно пласти плиты	10 0,24
Разбухание (за 24 часа), % - с гидрофобными добавками - без гидрофобных добавок	14 11

Таблица 3. Режим прессования ДСтП

Наименование параметра	Принятое значение параметра
1	2
Температура нагрева плит пресса, С	170
Удельное давление прессования, МПа	2,4
Удельная продолжительность прессования плит, фуд, мин/мм	0,42
Скорость непрерывного прессования, м/мин	0,18

Число дней работы цеха в году определяется по формуле:

=260,(1)

где К - количество календарных дней в году;

х₁ - число праздничных дней в году;

х₂ - число нерабочих дней, связанных с ремонтом оборудования.

Количество смен работы пресса в году вычисляется по формуле:

где m- количество смен работы пресса в сутки, m=3;

А - количество смен работы цеха в году.

Годовой фонд работы пресса в часах вычисляется по формуле:

где N - количество смен работы пресса в году;

- продолжительность рабочей смены в часах, = 8 час.

2. Определение производительности пресса по заданной программе цеха

Производительность многоэтажного пресса периодического действия вычисляется по формулам:

В штуках плит в час:

В м³ обрезных шлифованных плит в час:

В штуках плит в смену:

В м³ обрезных шлифованных плит в смену:

В штуках плит в год:

В м³ обрезных шлифованных плит в год:

где К - коэффициент использования рабочего и машинного времени главного конвейера, К=0,85…0,95;

n - количество рабочих этажей пресса;

S, b, l - толщина, ширина и длина обрезанной шлифованной плиты в м;

- продолжительность рабочей смены в часах, = 8 час;

N - Количество смен работы пресса в году; - продолжительность цикла горячего прессования, мин.

Продолжительность цикла горячего прессования вычисляется по формуле:

где - продолжительность прессования плит в прессе под давлением

- продолжительность вспомогательных операций за полный цикл работы многоэтажного пресса (загрузка и выгрузка, смыкание и размыкание плит пресса), мин, от 1,2 до 1,3 мин.

2.Расчет сырья на заданную программу

Расход древесного сырья в плотных м³ на 1 м3 плит вычисляется с учетом потерь древесины при ее исходной влажности, равной 30% и более по формуле:

где - плотность изготовляемых плит, кг/м³;

- плотность древесного сырья заданной влажности, принимается по прил.№7;

-влажность готовой плиты, %, Wпл=7…9%;

-влажность исходного древесного сырья, %;

- коэффициент, учитывающий потери древесины при изготовлении древесностружечных плит;

Р - норма расхода связующего, %.

Коэффициент потерь сырья учитывает потери сырья на отдельных технологических операциях и вычисляется по формуле, значения коэффициентов потерь находят в приложениях №4; №5; №6.

Норма расхода абсолютно сухой смолы р, % по отношению к весу абсолютно сухой стружки для однослойных и многослойных плит принимается из таблицы 11, для трехслойных плит определяется по формуле:

Расход готовой смолы стандартной концентрации на 1 м 3 готовых плит определяется по формуле:

где q _{страбс сух} - расход абсолютно сухой стружки на изготовление 1 м³ плит, кг (без учета потерь);

- коэффициент, учитывающий потери смолы в процессе производства и обработки (шлифовании, обрезке) плит, определяется по приложениям №4; №5;

k - стандартная концентрация, смолы, %, принимается согласно ТУ и ГОСТов на смолы соответствующих марок (в среднем k=66 %);

р - норма расхода абсолютно сухой смолы в % по отношению к весу абсолютно сухой стружки.

Расход абсолютно сухой стружки на изготовление 1 м3 плит, кг определяется по формуле:

Для приготовления рабочего раствора смола разбавляется водой до концентрации 50…54%. Расход воды, кг, для приготовления рабочего раствора смолы на 1 м³ готовых плит определяется по прил. 9, либо по формуле:

где q _{ж см}- расход жидкой смолы стандартной концентрации на 1 м³ готовых плит, кг,

k₁- стандартная концентрация смолы, %, k=64…66 %;

к - концентрация рабочего раствора смолы, %, к = 50…55 %.

Расход отвердителя, кг, на 1 м3 готовой плиты определяется по формуле:

где q _{ж см} - расход жидкой смолы стандартной концентрации, кг на 1 м³ готовых плит;

- норма расхода отвердителя, %, по отношению к весу смолы стандартной концентрации.

Потребное количество добавки, кг, (в расчете на основной компонент - парафин) на 1 м³ готовых плит определяется по формуле:

где - норма расхода парафина, %, по отношению к весу абсолютно сухой стружки, =1,0…1,5%.

Таблица 5. Сводная ведомость расхода сырья и материалов

Вид сырья и материалов	Расход сырья
	На 1 м3	В час	В смену	В год
Древесное сырье, м3 (ТУ, ГОСТ)	2,47	27,17	217,36	169.540,8
Смола жидкая стандартной концентрации, кг (марка, ТУ, ГОСТ)	105,67	1.162,37	9.298,96	7.253.188,8
Вода, кг (м3)	17,61	193,71	1.549,68	1.208.750,4
Отвердитель, кг, в том числе компоненты	21,13	232,43	1.859,44	1.450.353,2
Гидрофобная добавка, кг, в том числе компоненты	10,11	111,21	889,68	693.950,4

3. Определение часового расхода стружечно-клеевой смеси, раздельно смолы и древесины и других материалов на основных стадиях производства ДСтП

Часовой расход абсолютно сухой стружечно-клеевой массы, кг, в пересчете на обрезные шлифованные плиты определяется:

для трехслойных плит расчет ведется отдельно для внутреннего и наружных слоев:

для наружных слоев:

для внутреннего слоя:

где -часовая производительность цеха, м;

- плотность готовой плиты, кг/м³;

и - соответственно, доля наружных и внутренних слоев в общей толщине плиты (приложение 1);

- влажность готовой плиты, %. Изменяется от 5 до 12 %.

Часовой расход абсолютно сухой стружечно-клеевой смеси, кг, с учетом потери на шлифование плит определяется по формулам:

Для трехслойных плит расчет потерь ведется только для наружных слоев:

для внутренних слоев потерь нет, т.е.

Часовой расход абсолютно сухой стружечно-клеевой смеси, кг, с учетом потерь при форматной обрезке определяется:

для наружных слоев:

для внутреннего слоя:



где,,- коэффициенты потерь сырья и смолы при форматной обрезке плит (Приложение №5).

=1,05 - при поддоном и бесподдоном способе прессования,

=1,074 -при непрерывном способе прессования.

Часовой расход стружечно-клеевой смеси, кг, проходящей через формирующие машины, с учетом потерь при формировании ковра вычисляется по формулам:

для плит абсолютно сухой стружечно-клеевой смеси

для наружных слоев:

для внутреннего слоя:

где ==1,15 - при поддонном способе;

==1,005 - при бесподдонном способе прессования;

В - возврат потерь.

для плит стружечно-клеевой смеси заданной влажности:

для наружных слоев:

для внутреннего слоя:

где W _ков, , - заданная влажность стружечно-клеевой смеси, %, для однослойных плит, внутреннего и наружных слоев трехслойных плит.

W _ков=16…18 %, = 9…13%, =16…18%.

Возврат потерь В стружечно-клеевой смеси, получаемых при формировании ковра наружных слоев трехслойных плит, кг, вычисляется по формуле:

Часовое количество стружечно-клеевой смеси, выходящей из смесителя, кг, определяется по формулам

для абсолютно сухой стружечно-клеевой массы:

для наружных слоев:

для внутренних слоев:

стружечно-клеевой массы заданной влажности:

для наружных слоев:

для внутренних слоев:

где W _см, , - заданная влажность стружечно-клеевой смеси, %, для однослойных плит, внутреннего и наружных слоев трехслойных плит. При обычных режимах прессования (без парового удара) W см=16…18 %, = 9…13%, =16…18%.

Влажность стружечно-клеевой смеси, выходящей из смесителя, %, можно определить по формулам:

для наружных слоев:

для внутреннего слоя:

где W _стр, , - влажность стружки после сушки, %, для однослойных и многослойных плит, внутреннего и наружных слоев трехслойных плит. W _стр=2…4%, = 2…3%, =3…4%;

к - рабочая концентрация раствора смолы, %, к=50…54%;

Средневзвешенная влажность стружечно-клеевой смеси:

где i- весовое соотношение стружечно-клеевой смеси наружных слоев к внутреннему, i=0,3…0,4.

Сменное количество абсолютно сухой смолы, кг, в часовом количестве абсолютно сухой стружечно-клеевой смеси выходящей из смесителя определяется по формулам:

для наружных слоев:

для внутреннего слоя:

где Q_ч,- часовой расход абсолютно стружечно-клеевой смеси, выходящей из смесителей, кг;

Р, Р_н, Р_в - норма расхода абсолютно сухой смолы (Приложение 8).

Часовое количество стружки, выходящей из сортировочных устройств, кг, определяется по формулам:

для абсолютно сухой стружки:

для наружных слоев:

для внутренних слоев:

стружки заданной влажности после сушки:

для наружных слоев:



для внутренних слоев:

где =4%, =2%.

Часовое количество стружки, кг, выходящей из сушилки определяется по формулам:

для абсолютно сухой стружки:

для наружных слоев:

для внутренних слоев:

стружка заданной влажности:

для наружных слоев:

для внутренних слоев:



Часовое количество сырой стружки (или щепы), кг, выходящей из стружечных станков или рубительных машин определяется по формулам

для плит абсолютно сухой стружки:

для наружных слоев:

для внутренних слоев:

стружка заданной влажности:

для наружных слоев:

для внутренних слоев:

где , - принимается в зависимости от влажности исходного древесного сырья (для отходов деревообработки W=20-40%, для технологической щепы от W=30-80%, для дровяного сырья W=80-100 %).

Часовой расход древесины, м³, для изготовления стружки (или щепы) на стружечных станках или рубительных машинах вычисляется по формулам

для абсолютно сухой стружки:

для наружных слоев:

для внутренних слоев:

стружка заданной влажности:

для наружных слоев:

для внутренних слоев:

Таблица 6. Часовой расход сырья по основным стадиям производства плит

Стадии производства и обработки плит	Расход сырья
	Абсолютно сухого	Заданной влажности
	Однослойные и многослойные плиты	Трехслойные плиты	Однослойные и многослойные плиты	Трехслойные плиты
		Наружные слои	Внутрен-ний слой		Наружные слои	Внутрен-ний слой
1	2	3	4	5	6	7
Стружечно-клеевая масса в готовых обрезанных и шлифованных плитах, кг	-	2444	5704		Не учитывается
Стружечно-клеевая масса с учетом потерь на шлифование, кг	-	3299	5704		То же
Стружечно-клеевая масса, проходящая через формирующие машины, с учетом потерь при формировании ковра, кг	Не учитывается		4621	6995
Стружечно-клеевая масса, выходящая из смесителя, кг	Не учитывается		4621	6995
Смола абсолютно сухая, кг		68,69		105,67
Стружка, выходящая из сортировочных устройств, кг		3704,4	5964,9		3852,6	6084,2
Стружка, выходящая из сушилок, кг		3815,5	6114,1		3968,1	6236,4
Стружка или щепа, выходящая из стружечных станков или рубительных машин, кг		4197,1	6725,5		5456,2	8743,1
Древесина для изготовления стружки или щепы, м		8,3	13,3		10,79	17,29

4. Расчет количества основного технологического оборудования

Количество единиц оборудования на каждой технологической операции рассчитывается по формуле:

где Q- часовой расход материала на каждой технологической операции, кг/час;

П_ч- часовая производительность оборудования, выбирается по техническим характеристикам;

К_и- коэффициент загрузки оборудования, принимается К_и=0,8…0,9.

Число единиц оборудования принимается путем округления до ближайшего целого числа. Процент загрузки оборудования вычисляется по формуле:



Количество рубительных машин вычисляется по формуле:

где q - часовой расход материала до измельчения, кг/час;

П_ч - часовая производительность выбранного оборудования, м³/ч;

К_и - коэффициент использования оборудования, К_и=0,8…0,9;

_щ - насыпная масса технологической щепы, кг/м³.

Расчет необходимого количества бункеров для сухой и сырой стружки производится по формуле:

где q_стр - часовой расход стружки, кг/час;

- время, в течение которого бункера обеспечивают бесперебойную работу на данном участке, ч, =2…4 часа;

V_б - объем бункера, м³;

_стр - насыпная плотность стружки, кг/м³ (Прил. 11);

К_з - коэффициент заполнения объема бункера, принимают значение К_з для горизонтальных бункеров - 0,9, для вертикальных -0,95.

Расчет производительности обрезных станков, м3 /час, производится по формуле:

где V - скорость подачи, м/мин;

S_пл и b_пл - толщина и ширина плиты, мм;

К₁ - коэффициент использования станка, К₁=0,8…0,9; К₂ - коэффициент использования рабочего времени, К₂=0,9…0,95.

5. Расчет площади складов готовой продукции

Площадь пакета или штабеля, м², рассчитывают по формуле:

где l_пл и b_пл - длина и ширина плиты, м.

Объем пакета высотой 400 мм, м³, рассчитывается по формуле:

Объем плит в штабеле, м³, рассчитывается по формуле:

где п_пак - количество пакетов в штабеле с учетом прокладок между пакетами толщиной 100 мм, п пак принимают равным 9.

Число штабелей, шт, вычисляют по формуле:



где Q - объем плит за данный период времени (за 6-8 суток).

Число штабелей для укладки суточного объема производства плит вычисляют по формуле:

где Q_сут - суточная производительность цеха.

Площадь склада для хранения плит, м², определяют с учетом проездов и проходов, площадь которых принимают равной площади занятой штабелями. Таким образом, площадь склада вычисляется по формуле:

6. Описание технологического процесса

В качестве сырья для производства ДСтП используют отходы лесопиления. Подготовка сырья к производству заключается в приготовлении технологической щепы (для внутреннего слоя) и стружки (для наружных слоев).

Толщина перерабатываемого сырья ограничивается размерами проходного окна питателя рубительной машины. Для разделки по длине длинномерное сырье в пучках для наружных слоев поступает сначала в разобщитель, который раскатывает пучки в однорядный слой и поштучно выдает бревна или хлысты на многопильный станок для разделки сырья по длине.После, раскроенное длинномерное сырье поступает по ленточному конвейеру через конвейер питатель в стружечный станок. На лини устанавливаем один стружечный станок ДС-6.

По скребковому конвейеру стружка от стружечного станка поступает в бункер. Используем три вертикальных бункера ДБО-60, один из которых - резервный. Из бункера стружка далее поступает в барабанную сушилку. Устанавливаем три барабанных сушилки Н167-66, одна из которых - резервная. В качестве агента сушки выступают топочные газы.

Высушенная стружка поступает через циклон в противопожарный бункер, где подвергается дополнительному охлаждению, откуда далее направляется в механическую сортировку. На данной стадии устанавливаем качающуюся механическую сортировку ДРС-2. Стружка допустимых размеров через циклон поступает вертикальный бункер, на котором дополнительно установлены весы. Используем три бункера ДБО-60 (из них один - резервный). Стружку на данной стадии необходимо дозировать по весу. Так как в бункере ДБО-60 весы не предусмотрены, устанавливаем дополнительно весы ОДКЧ-200А. Из бункера, дозированная масса стружки поступает в бункер питатель откуда далее в смеситель. На данной линии используем малогабаритный скоростной смеситель с безвоздушным распылением связующего ДСМ-5.

Из смесителя осмоленная стружка поступает на конвейер распределения осмоленной стружки по формирующим машинам. Технологическая щепа и щепа из отходов по ленточному конвейеру поступает в механическую сортировку, где крупные частицы отсеиваются и поступают в рубительную машину. После нее измельченная щепа через циклон вновь поступает на механическую сортировку. Далее, мелкая щепа, не подходящая для производства (размеры которой меньше 0,5 мм), удаляется на сжигание. Щепа необходимых размеров поступает далее по скребковому конвейеру в бункер хранения щепы. Щепа и мелкие кусковые отходы из бункера подаются в стружечные станки. От станков по скребковому конвейеру стружка толщиной 0,4 мм от стружечных станков поступает на промежуточное хранение в вертикальные бункера, а далее в барабанные сушильные установки. Сюда же поступают мелкие частицы и пыль от станка шлифования и сортировки плит. Устанавливаем три сушильные установки, одна из которых - резервная. В качестве сушильного агента в сушилках выступают топочные газы.

Из барабанных сушилок высушенная стружка пневмотранспортом, после очистки в циклонах, попадает на дополнительное охлаждение в противопожарный бункер откуда далее поступает на стадию сортировки в сортировочную машину. В качестве сортировочной машины используем двухступенчатый пневматический сепаратор ДПС-1. Повторное сортирование позволит нам повысить качество изготовляемых древесностружечных плит (в частности - наружных слоев).

Формирование непрерывного стружечного ковра (пакетов) из осмоленной стружки и горячее прессование древесностружечных плит происходит на автоматической линии - главном конвейере. Используем конвейер для прессования плит на поддонах, в котором все основные агрегаты и связывающая их система транспортных средств расположены по замкнутому контуру.

Нагрев стружечного пакета в период прессования осуществляем путем подачи под давлением перпендикулярно его плоскости пара, обладающего большой теплоемкостью и способного передавать значительное количество теплоты. Для его осуществления необходимо иметь парогенератор и систему трубопроводов. Обогреваемые плиты пресса имеют высверленные отверстия, через которые пар направляется в брикет. Для лучшего распределения пара по плоскости брикета с обеих его сторон предусматриваем проницаемые металлические поддоны. 

После горячего прессования древесностружечные плиты обрезаем на форматообрезном станке, в котором поперечные и продольные кромки обрезаются двумя парами неподвижных пил, расположенных под углом 90^оС друг к другу. Мимо них с помощью цепных конвейеров перемещается плита. Обрезаемые рейки измельчаются в дробленку фрезами, установленными рядом с пилами на валу электродвигателей пильных головок, и удаляютсяэксгаустерной установкой в противопожарный бункер через циклон посредством пневмотранспорта.

Обрезанные плиты поступают на станок шлифования и сортировки плит. Шлифование древесностружечных плит осуществляем на широколенточном шлифовальном станке шлифовальными лентами с постепенно уменьшающейся зернистостью. Шлифовальный станок выполняем в виде отдельных функциональных блоков: калибровального, калибровально-шлифовального (промежуточного), и шлифовального (чистового). Часть образующейся на этой стадии пыли направляется в барабанную сушилку, а другая часть - в бункер для пыли.

Заключение

Весь технологический процесс в данной курсовой работе проектируется по методу непрерывного потока с применением автоматических линий. При этом одновременно решаются вопросы повышения качества и снижения себестоимости продукции, а также вопросы рационального расходования сырья и материалов. В данной курсовой работе:

- рассмотрена характеристика продукции;

- определена производительность пресса по заданной программе цеха;

- рассчитано сырье на заданную программу;

- определен часовой расход стружечно-клеевой смеси, раздельно смолы и древесины и других материалов на основных стадиях производства ДСтП;

- рассчитано количество основного технологического оборудования;

- рассчитана площадь складов готовой продукции.

Список использованных информационных источников

древесный стружечный плита

1. Отлев А. И. Справочник по производству древесностружечных плит.- М.: Лесн. пром-сть, 1990.- 380 С;

2. Шварцман Г. М., Щедро Д. А. Производство древесностружечных плит.- М.: Лесн. пром-сть, 1987.- 320 С;

3. ГОСТ 10632-2014. Плиты древесностружечные;

4. Дамдинов Ц.Д., Балханова Е.Д., Эрдынеев С.В. Технология клееных материалов и древесных плит. Методические указания к курсовому и дипломному проектированию производства ДСтП для студентов специальности «Технология деревообработки» всех форм обучения, 2005.

5. ТУ 6-06-12-88. Смола карбамидоформальдегидная, марки КФ-МТ-15;

6. ГОСТ 10907-75. Смола фенолформальдегидная, марки СФЖ 3014.

Размещено на Allbest.ru