Установление основных технологических и техникоорганизационных параметров участка склеивания слоистого материала

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РФ

БРАТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра ТДО

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

ТЕХНОЛОГИЯ КЛЕЕНЫХ МАТЕРИАЛОВ

УСТАНОВЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ И ТЕХНИКООРГАНИЗАЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ УЧАСТКА СКЛЕИВАНИЯ СЛОИСТОГО МАТЕРИАЛА

250300 КП ТКМ ПЗ

ВЫПОЛНИЛ: Широкова С.Л.

ст. гр. ТДО-03-2

ПРОВЕРИЛ: Денисов С.В.

БРАТСК, 2007

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ХАРАКТЕРИСТИКА СЫРЬЯ, МАТЕРИАЛОВ, ПРОДУКЦИИ И

ОБЛАСТИ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ

1.1 Характеристика фанеры марки ФСФ

1.2 Характеристика клея СФЖ-3014

2. ВЫБОР СХЕМЫ И ОПИСАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

2.1 Выбор схемы

2.2 Описание технологического процесса

3. РАСЧЕТ СЫРЬЯ И МАТЕРИАЛОВ

4. РАСЧЕТ ПОТРЕБНОГО КОЛИЧЕСТВА КЛЕЕВЫХ МАТЕРИАЛОВ

5. ВЫБОР РЕЖИМА РАБОТЫ ЦЕХА

6. ОБОСНОВАНИЕ РЕЖИМОВ И ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

7. ПОДБОР И РАСЧЕТ ОСНОВНОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

7.1 Расчет производительности горячего пресса периодического действия

7.2 Определение производственной программы цеха

7.3 Расчет производительности клеенаносящего станка

7.4 Расчет производительности прессов для холодной подпрессовки

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Фанера - одна из возможных модификаций древесины, широко используемая в качестве конструкционного материала.

Фанеру и изделия из нее более широко применяют в строительстве, вагонно- и автомобилестроении, производстве мебели. Специальные виды фанерной продукции используют в авиа- и судостроении, а также для производства труб, контейнеров, опалубки, многооборотной тары и других видов продукции. В связи с этим значение фанерного производства в народном хозяйстве все больше возрастает. Так, использование фанерных конструкций при строительстве жилых и общественных зданий, складов, легких мостов, трубопроводов и других сооружений приводит к экономии материальных ресурсов и трудовых затрат.

В России производится более 2 млн. м³ фанеры в год. Увеличение объемов производства фанеры и других видов фанерной продукции происходит, прежде всего, за счет расширения, реконструкции, модернизации и технического перевооружения действующих предприятий, внедрения новых технологических процессов, повышения уровня механизации и автоматизации производства, рационального и комплексного использования древесного сырья.

Наиболее крупные фанерные предприятия расположены в европейской части страны, в районах Сибири и Дальнего Востока. В настоящее время действует небольшое число фанерных предприятий. Общий объем выпускаемой ими продукции составляет немногим более 10% выпуска фанеры в стране, что совершенно недостаточно, так как именно в этих регионах сосредоточены основные запасы древесного сырья, используемого для производства фанерной продукции (березового). Березовая фанера по сравнению с фанерой из древесных хвойных пород обладает более высокими показателями физико-механических свойств и лучшими эксплутационными показателями. В фанерном производстве древесина хвойных пород находит применение в основном для изготовления специальной строительной, опалубочной и комбинированной фанеры, а также фанеры, подлежащей облицовыванию или не прозрачной отделке.

Технический прогресс в фанерной промышленности наряду с увеличением выпуска основных видов фанерной продукции предполагает также существенное расширение ее ассортимента. Большое значение приобретает глубокая химико-механическая переработка всех древесных отходов фанерного производства. Новые безотходные технологии характеризуются полной экологической безопасностью.

1. ХАРАКТЕРИСТИКА СЫРЬЯ, МАТЕРИАЛОВ, ПРОДУКЦИИ И ОБЛАСТИ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ

1.1 Характеристика фанеры общего назначения марки ФСФ

Фанера представляет собой слоистый материал, состоящий из склеенных между собой листов лущеного шпона, нередко в композиции с другими материалами. В листе фанеры различают наружные (лицевой и оборотный) и внутренние слои шпона, отличающиеся качеством и иногда породой древесины.

Обычно фанеру выпускают с нечетным числом слоев шпона, причем направление волокон древесины в смежных слоях взаимно перпендикулярно. При четном количестве слоев шпона два средних слоя должны иметь одинаковое направление волокон. Шпон наружных (лицевого и оборотного) и внутренних слоев фанеры изготавливают из древесины различных пород в соответствии с ГОСТ 99-75. Фанера считается изготовленной из древесины той породы, из которой изготовлены наружные ее слои. Симметрично расположенные относительно продольной оси сечения фанеры слои шпона должны быть одной породы и одинаковой толщины. Изготавливается фанера из древесины березы, ольхи, бука, сосны, лиственницы и многих других. В данном случае фанеру изготовляем из древесины березы. Независимо от породы древесины, используемой для изготовления фанеры, она делится на пять сортов в соответствии с сортами применяемых наружных (лицевых и оборотных) слоев шпона. В порядке снижения качества фанеры эти сорта следующие: A/AB; AB/B; B/BB; BB/C; C/C. По требованию потребителей допускается изготовлять фанеру сортов A/B; A/BB; AB/BB; B/C. Фанеру выпускают нешлифованной и шлифованной, с одной или двух сторон. Шероховатость нешлифованной фанеры из древесины лиственных пород не более 200 мкм, шлифованной не более 80 мкм.

Фанеру выпускают длинной 2440-1220 мм, шириной 1525-725 мм и толщиной 1,5-18 мм. В данном случае фанера ФСФ 1220х1220мм. и толщиной 4 и 12 мм. При длине одной из сторон более 1800 мм фанеру называют большеформатной. Фанеру, у которой больший размер совпадает с продольным направлением волокон шпона наружных слоев, называют продольной, в противном случае - поперечной.Фанера ФСФ - фанера повышенной водостойкости, с применением фенолоформальдегидных клеев. Влажность фанеры марки ФСФ, порода береза должна быть 5-10 %. Прочность при скалывании по клеевому слою для фанеры ФСФ, порода береза, после кипячения в воде в течение 1ч. - 1,2 МПа. В данном проекте фанера ФСФ 1220х1220 мм. И толщиной 4 и 12 мм. Фанеру ФСФ общего назначения изготавливают из трех и более слоев шпона и используют в производстве мебели, тары, в строительстве, а также в ряде других отраслей.

1.2 Характеристика клея СФЖ-3014

Для фанеры ФСФ возможно использование клея марки СФЖ-3014.

Таблица 1

Физико-химические и клеящие свойства смолы СФЖ-3014 по ГОСТ 20907

Внешний вид Массовая доля сухого остатка,% Массовая доля свободного формальдегида, %, не более Условная вязкость по ВЗ-4 Массовая доля щелочи Массовая доля свободного фенола Предел прочности при скалывании клеевого слоя фанеры после кипячения в воде в течение 1ч.	Однородная прозрачная жидкость от красновато-коричневого до темно-вишневого цвета без механических примесей 46-52 0,15 17-90 6,5-7,5% Не более 0,1% Не менее 1,47 МПа

Склеивание производят в гидравлических прессах при давлении 1,9-2,2 МПа и температуре (для фенольных смол) 130-125 градусов.

2. ВЫБОР СХЕМЫ И ОПИСАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

2.1 Выбор схемы

При выборе схемы производственного процесса основополагающим критерием является выпуск продукции высокого качества. Основываясь на этом, выбирается схема с наиболее полной и рациональной переработкой сырья, а также размещения основного и вспомогательного оборудования, рабочих мест.

2.2 Описание технологического процесса

Весь технологический процесс основывается на многоэтажном прессе горячего прессования.

На участке сборки с подстопных мест происходит подача шпона в клеенаносящий станок, клей наносится с двух сторон листа шпона (на четные листы), после чего укладывается в стопу вилочным укладчиком. С другой стороны осуществляется подача транспортером листов шпона без нанесенного на него клея. Шпон на транспортер с подстопных мест укладывается вакуумными перекладчиками, укладка в стопу осуществляется также вилочным укладчиком. После набора стопы, состоящей из нескольких пакетов шпона, её направляют в пресс холодного прессования для подпрессовки (её производят для уменьшения толщины пакетов шпона, а также вследствие их более удобной транспортировки и укладки в этажерку и пресс). Далее стопа направляется для укладки пакетов в загрузочную этажерку (используют для одновременного размещения пакетов шпона в горячем прессе). Далее осуществляется загрузка пакетов в пресс с одновременной выгрузкой готовой фанеры в разгрузочную этажерку. Затем фанера остывает и идет на форматную обрезку.

3. РАСЧЕТ СЫРЬЯ И МАТЕРИАЛОВ

Сущность методики расчета сырья, необходимого для изготовления требуемого объёма продукции, заключается в последовательном увеличении объёма полуфабрикатов на каждой стадии в направлении, обратном ходу технологического процесса, из-за технологических, производственных потерь сырья в процессе его переработки.

Расчет ведется отдельно для каждого вида продукции, начиная с определения объёма готовой продукции и заканчивая расчетом объёма сырья.

Объём продукции или полуфабриката:

(1)

Где - объём полуфабриката на последующем по технологии участке, м3;

- процент потерь или отходов на заданном этапе (при переходе от участка n к участку n-1).

Объём отходов или потерь определяется по формуле:

(2)

1. Объём готовой фанеры, сдаваемой на склад готовой продукции, меньше объёма обрезной фанеры, т.к. после операции обрезки по формату фанера сортируется. При этом часть фанеры потребует дополнительного переобреза на меньший формат из-за различных дефектов (слабые углы, непроклей, трещин и пр.). Часть фанеры идет на образцы для проведения физико-механических испытаний с целью определения качества фанеры, часть - для внутризаводского употребления.

2. Следовательно, объём готовой продукции определяется следующим образом:

(3)

Где - объем готовой фанеры, сдаваемой на склад, м3

- объём обрезной фанеры, м3

- процент отходов на переобрез (для рядовой фанеры - 1% (2) стр. 345)

Для фанеры марки ФСФ, форматом 1220х1220 мм. И толщиной 4 мм:

- определяем объём отходов на обрез:

Для фанеры марки ФСФ, форматом 1220х1220 мм. И толщиной 12 мм:

3. Объём необрезной фанеры, поступающей из клеильного цеха на участок форматной обрезки, определяется с учетом потерь на форматную обрезку по формуле:

(4)

где-объём необрезной фанеры, м3

- процент отходов при обрезке, определяется из выражения:

(5)

Где -соответственно длина и ширина обрезной фанеры, мм

-соответственно длина и ширина необрезной фанеры, мм. Размеры необрезной фанеры соответствуют стандартной длине чураков с учетом припуска на обрезку ((3) табл.3):

Размеры фанеры, мм.

В обрезном виде В необрезном виде

1220 1300

Для фанеры марки ФСФ, форматом 1220х1220 мм и толщиной 4 мм:

-определяем объём отходов при обрезке:

Для фанеры марки ФСФ, форматом 1220х1220 мм и толщиной 12 мм:

Объём сухого шпона. Поступающего на участок сборки пакетов, определяется с учетом безвозвратных потерь на упрессовку. Величины упрессовки зависит от породы древесины и ее влажности, давления на склеиваемый пакет, времени выдержки под давлением, толщины шпона и т.д.

Объём сухого шпона рассчитывается по формуле:

(6)

- процент потерь на упрессовку определяется в соответствии с маркой и толщиной данного вида фанеры, а также породой древесины шпона. Для ФСФ упрессовка колеблется от 10 до 12% ((3) табл. 4).

Для фанеры марки ФСФ, форматом 1220х1220 мм и толщиной 4 мм:

- определяем объём безвозвратных потерь на упрессовку:

Для фанеры марки ФСФ, форматом 1220х1220 мм и толщиной 12 мм:

После сушки технологическим процессом предусматриваются операции по нормализации размеров и качества шпона, включающие обработку полученного при лущении кускового шпона. Для снижения трудозатрат на сборку пакетов с использованием кускового шпона целесообразно превращать его в форматные листы. Этот процесс включает сортировку кусков по толщине, ширине, качеству, выравнивание кромок и соединение полос в форматные листы.

Повышение качества форматного шпона достигается починкой форматных листов с удалением (вырубкой) дефектов и установкой на этом месте вставки.

Объём сухого шпона после сушилок определяется:

(7)

Где -процент отходов на починку, фуговку и ребросклейку шпона укрупнено принимается равным 2…3% ((3) стр.10)

Для фанеры марки ФСФ, форматом 1220х1220 мм и толщиной 4 мм:

-определяем объём отходов на починку, фуговку и ребросклейку шпона:

Для фанеры марки ФСФ, форматом 1220х1220 мм и толщиной 12 мм:

Дальнейшие расчеты по расходу требуемого количества сырья для выработки сухого шпона производят после составления схемы набора пакета, учитывая величину упрессовки и припуск на шлифование.

Толщину пакета определяем по формуле:

 (8)

где -номинальная толщина фанеры, мм

-упрессовка пакета при изготовлении фанеры,%

-число шлифуемых сторон

0,15 - припуск на шлифование на одну сторону.

При составлении схемы набора пакета следует соблюдать определенные правила:

Симметрично расположенные листы шпона в пакете должны быть одинаковой толщины и влажности, из древесины одной породы, иметь одно направление волокон.

Число слоев шпона в пакете должно быть минимальным с учетом рекомендуемой толщины шпона.

Пакет шпона должен иметь толщину, обеспечивающую получение фанеры номинальной толщины с учетом упрессовки и припуска на шлифование для шлифованной фанеры.

Количество толщин шпона в пакете должно быть минимальным. При этом разница в толщине листов должна определяться визуально, т.е. составлять не менее 0,2 мм.

Желательно на наружные слой пускать более тонкий шпон, чем на внутренние для повышения сорта фанеры.

При подборе оптимальных толщин шпона толщину пакета устанавливают в соответствии с величиной упрессовки:

от ss1= 100sf /(100 - umin) +0.15z (9)

до ss2= 100sf /(100 - umax) +0.15z (10)

Допустим, пакет шпона для изготовления продольной фанеры состоит из 5 слоев, имеющих разную толщину. При этом толщина пакета ss равна:

ss=s1+ s2+ s2+ s2+ s1 (11)

где s1 - толщина наружных продольных листов шпона;

s2 - толщина внутренних двух поперечных и одного продольного листов шпона.

Процентное содержание продольного и поперечного шпона толщиной si в пакете определяется из выражения:

Пi= 100Sik /ss (12)

где k - число листов данного шпона в пакете.

Объем шпона соответствующей толщины (м3) рассчитывается по формуле:

Q4i= Q4Пi /100 (13)

Результаты расчетов в качестве исходных данных заносятся в табл. 3.

Для фанеры марки ФСФ, форматом 1220x1220 мм и толщиной 4 мм:

- принимаем слойность пакета равную 3

при этом толщина пакета ss равна:

ss=1,5+1,5+1,5=4,5

- процентное содержание и объем продольного шпона:

1) толщиной 1,5:

П1=100*1,5*3/4,5=100 %

Q41=22782,11*100/100=22782,11 куб.м.

- процентное содержание и объем поперечного шпона:

Для фанеры марки ФСФ, форматом 1220x1220 мм и толщиной 12 мм:

- принимаем слойность пакета равную 7

при этом толщина пакета ss равна:

ss=1,75+2+2+2+2+2+1,75=13,5

- процентное содержание и объем продольного шпона:

1) толщиной 1,75:

П1=100*1,75*2/13,5=25,93 %

Q41=69122,99*25,93/100=17920,78 куб.м.

2) толщиной 2:

П2=100*2*5/13,5=74,07 %

Q42=69122,99*74,07/100=51202,21 куб.м.

Для определения объема сырого шпона следует найти процент потерь на усушку. Вдоль волокон шпон практически не усыхает. Наибольшая усушка по ширине листа (тангенциальная).

Процент суммарных потерь на усушку в тангенциальном и радиальном направлениях a5 вычисляется для каждой толщины и породы древесины шпона по формуле:

a5=(9 - 0,55Wk0,8)KsKtKп+(6 - 0,4Wk0,8)K (14)

где Wk - конечная влажность шпона, %, устанавливается в соответствии с видом клея и породой древесины; Wk=8% ((4) табл. 11.3)

Ks - поправочный коэффициент на толщину шпона

Ks=1,21 - 0,14S (15)

где S - толщина шпона, мм;

Kt - поправочный коэффициент на температуру сушильного агента:

Kt=1,42 - 0,003t (16)

где t - средняя температура (100 - 200 С) агента сушки по длине сушилки, С;

Kп - поправочный коэффициент на породу древесины:

Kп=po/600 (17)

где po - плотность древесины, кг/м3 (береза 600 кг/м3) ((3) стр.14)

K - поправочный коэффициент на толщину шпона (по толщине листа):

K=0,81+0,125S (18)

где S - толщина шпона, мм.

Процент суммарных потерь на усушку заносится в соответствующую строку графы 6 таблицы.

Объем сырого шпона Q5 определяется для каждой толщины формата шпона по формуле:

Q5= 100Q4/(100 - a5) (19)

Объем потерь на усушку определяется из выражения:

P5=Q5 - Q4 (20)

Для фанеры марки ФСФ, форматом 1220x1220 мм и толщиной 4 мм:

- для нахождения суммарных потерь на усушку a5 вычисляем поправочные коэффициенты:

на температуру сушильного агена Kt=1,42-0,003*150=0,97

на породу древесины Kп=600/600=1

на толщину шпона:

- шпон толщиной 1,5 мм:

Ks=1,21-0,14*1,5=1

Ks1=0,81+0,125*1,5=0,9975

a5=(9-0,55*8^0,8)*1*0,97*1+(6-0,4*8^0,8)*0,9975=9,79 %

Q5=100*22782,11/(100-9,79)=25254,53 куб.м.

p5=25254,53-22782,11=2472,42 куб.м.

Для фанеры марки ФСФ, форматом 1220x1220 мм и толщиной 12 мм:

- для нахождения суммарных потерь на усушку a5 вычисляем поправочные коэффициенты:

на температуру сушильного агена Kt=1,42-0,003*150=0,97

на породу древесины Kп=600/600=1

на толщину шпона:

- шпон толщиной 1,75 мм:

Ks=1,21-0,14*1,75=0,965

Ks1=0,81+0,125*1,75=1,02875

a5=(9-0,55*8^0,8)*0,965*0,97*1+(6-0,4*8^0,8)*1,02875=9,71 %

Q5=100*17920,78/(100-9,71)=19848,02 куб.м.

p5=19848,02-17920,78=1927,24 куб.м.

- шпон толщиной 2 мм:

Ks=1,21-0,14*2=0,93

Ks1=0,81+0,125*2=1,06

a5=(9-0,55*8^0,8)*0,93*0,97*1+(6-0,4*8^0,8)*1,06=9,62 %

Q5=100*51202,21/(100-9,62)=56652,15 куб.м.

p5=56652,15-51202,21=5449,94 куб.м.

6. Расход чураков на расчетное количество сырого шпона.

Погрешности формы чурака и ошибки его установки в лущильном станке не позволяют переработать всю древесину чурака в пригодный для использования шпон, при лущении образуется шпон - рванина, деловые куски, форматный шпон, карандаш. К деловому шпону относится кусковой и форматный шпон.

Расчет начинается с определения среднего диаметра сырья по заданию:

dc= (d1m1+ d2m2+...+ dnmn )/100 , (21)

где d1, d2, ..., dn - диаметры чураков, см (по заданию на проектирование);

m1, m2, ..., mn - доля сырья в данной группе диаметров, % (по заданию на проектирование).

Выход делового шпона Vs из чурака среднего диаметра и одной длинны определяется по формуле:

Vs= 3,14Ln (Kb2dc2 - dk2)/4 , (22)

где Ln - длина чурака, равная длине листа шпона, м;

dc - средний диаметр чурака, м;

Kb - коэффициент выхода делового шпона, определяется как средневзвешенная величина по формуле:

Kb= (K1n1+K2n2+K3n3)KL/100 , (23)

где K1, K2, K3 - коэффициенты выхода делового шпона для сырья 1, 2 и 3-го сорта соответственно ((3) табл. 5)

n1, n2, n3 - доля сырья данного сорта в общем объеме сырья, %;

KL - поправочный коэффициент на длину чурака:

KL=1,02 при Lч=1,30 м ((3) стр.15)

dk - диаметр карандаша, определяется как средневзвешенная величина по формуле:

dk= (d1n1+d2n2+d3n3)/100 , (24)

где d1, d2, d3 - диаметры карандаша для данного сорта, диаметра сырья и размера малого кулачка шпинделя ((3) табл. 6)

Число чураков N определяется отдельно для чураков определенной длины:

N= Q5/(0,985Vs) , (25)

где Q5 - объем сырого шпона из чураков одной длины, м3;

0,985 - коэффициент, учитывающий организационные потери при лущении;

Vs - выход делового шпона из чурака одной длины, м3.

Расчетное число чураков заносится в графу 10 таблицы 3.

Объем чураков одной длины Q6 определяется из выражения:

Q6=NVc , (26)

где N - число чураков данной длины, шт.;

Vc - объем чурака среднего диаметра определенной длины, м3 ((3) табл. 7) Объем отходов на карандаши рассчитывается по формуле:

pk6= 3,14dk2LnN/4 , (27)

и заносится в графу 8 таблицы 3.

Объем отходов на шпон-рванину определяется из выражения:

pp6=Q6 - (Q5+pk6) (28)

и заносится в графу 9 таблицы 3.

Расчетные значения объема чураков, потребного для получения нужного объема сырого шпона, заносится в графу 11 таблицы 3.

Определяем среднии диаметр сырья:

dc=(26*20+30*40+34*40)/100=30,8

Определяем диаметр карандашей:

dk=(0,075*30+0,078*40+0,082*30)/100=0,078

Для фанеры марки ФСФ, форматом 1220x1220 мм и толщиной 4 мм:

Продольный шпон

- вычисляем коэффициент выхода делового шпона:

Kb=(0,906*30+0,9*40+0,887*30)*1,02/100=0,91596

- вычиляем выход делового шпона из чурака среднего диаметра:

Vs=3,14*1,3(0,91596^2*0,308^2-0,078^2)/4=0,075 куб. м.

- вычисляем необходимое число чураков

N=25254,53/(0,985*0,075)=341855 шт.

- определяем объем чураков данной длины

Q6=341855*0,109=37262,19 куб.м.

- рассчитываем объем отходов на карандаши

pk6=3,14*0,078^2*1,3*341855/4=2123,56 куб.м.

- определяем количество отходов на шпон-рванину

pp6=37262,19-(25254,532123,56)=9884,1 куб.м.

Для фанеры марки ФСФ, форматом 1220x1220 мм и толщиной 12 мм:

Продольный шпон

- вычисляем коэффициент выхода делового шпона:

Kb=(0,906*30+0,9*40+0,887*30)*1,02/100=0,91596

- вычиляем выход делового шпона из чурака среднего диаметра:

Vs=3,14*1,3(0,91596^2*0,308^2-0,078^2)/4=0,075 куб. м.

- вычисляем необходимое число чураков

N=76500,17/(0,985*0,075)=1035536 шт.

- определяем объем чураков данной длины

Q6=1035536*0,109=112873,42 куб.м.

- рассчитываем объем отходов на карандаши

pk6=3,14*0,078^2*1,3*1035536/4=6432,62 куб.м.

- определяем количество отходов на шпон-рванину

pp6=112873,42-(76500,176432,62)=29940,63 куб.м.

Фанерное сырье на предприятиях часто поставляется в кряжах - круглых сортиментах, кратных по длине чураку. В этом случае при раскряжевке образуются отходы на оторцовку, опилки, выпиловку дефектных участков и др.

Объем кряжей Q7 определяется из выражения:

Q7= 100Q6/(100-a7) , (29)

где a7 - процент отходов на раскряжевку, колеблется в диапазоне от 1 до 3% (заносится в графу 12 таблицы 3).

Результаты расчетов заносятся в графу 14 таблицы 3.

Объем потерь при раскряжевке:

p7=Q7 - Q6 , (30)

заносится в графу 13 таблицы 3.

Для фанеры марки ФСФ, форматом 1220x1220 мм и толщиной 4 мм:

- определяем объем кряжей:

Q7=100*37262,19/(100-3)=38414,63 куб.м.

- определяем объем отходов при раскряжевке на оторцовку, опилки, выпиловку дефектных участков:

p7=38414,63-37262,19=1152,44 куб.м.

Для фанеры марки ФСФ, форматом 1220x1220 мм и толщиной 12 мм:

- определяем объем кряжей:

Q7=100*112873,42/(100-3)=116364,35 куб.м.

- определяем объем отходов при раскряжевке на оторцовку, опилки, выпиловку дефектных участков:

p7=116364,35-112873,42=3490,93 куб.м.

Показателями, характеризующими расход сырья и полуфабрикатов на определенную продукцию, являются следующие расходные коэффициенты.

Расход сырья в кряжах на м3 сырого шпона определяется промежуточным коэффициентом:

R7=Q7/Q5 (31)

Расход сырого шпона на м3 сухого шпона определяется промежуточным расходным коэффициентом:

R5=Q5/Q4 (32)

Расход сухого шпона на м3 готовой фанеры определяется промежуточным расходным коэффициентом:

R4=Q4/Q0 (33)

Расход сырья на м3 готовой фанеры определяется расходным коэффициентом:

R=R4R5R7= Q7/Q0 (34)

Вычислив указанные расходные коэффициенты, их сравнивают с планируемыми нормами расхода, проконтролировав этим правильность выполненных расчетов. Результаты расчетов сводятся в таблицу 4.

Для фанеры марки ФСФ, форматом 1220x1220 мм и толщиной 4 мм:

- расход сырья в кряжах на куб.м. сырого шпона

R7=Q7/Q5=38414,63/25254,53=1,521

- расход сырого шпона на куб.м. сухого шпона

R5=Q5/Q4=25254,53/22782,11=1,109

- расход сухого шпона на куб.м. готовой фанеры

R4=Q4/Q0=22782,11/17325=1,315

- расход сырья в кряжах на куб.м. готовой фанеры

R=R4*R5*R7=Q7/Q0=38414,63/17325=2,217

Для фанеры марки ФСФ, форматом 1220x1220 мм и толщиной 12 мм:

- расход сырья в кряжах на куб.м. сырого шпона

R7=Q7/Q5=116364,35/76500,17=1,521

- расход сырого шпона на куб.м. сухого шпона

R5=Q5/Q4=76500,17/69122,99=1,107

- расход сухого шпона на куб.м. готовой фанеры

R4=Q4/Q0=69122,99/51975=1,33

- расход сырья в кряжах на куб.м. готовой фанеры

R=R4*R5*R7=Q7/Q0=116364,35/51975=2,239

4. РАСЧЕТ ПОТРЕБНОГО КОЛИЧЕСТВА КЛЕЕВЫХ МАТЕРИАЛОВ

Различают технологический расход клея, характеризующий количество клея, наносимого на единицу площади склеиваемой поверхности и производственный, характеризующий количество клея, затрачиваемое на единицу изготовляемой продукции. При производстве фанеры обычно определяется производственный расход, учитывающий все возможные потери клея при его приготовлении и использовании.

При определении потребного количества жидкого клея (СФЖ-3014) за заданную программу предварительно определяется норма производственного расхода по формуле:

(35)

где - технологическая норма расхода клея на 1м² поверхности, г/м²

[3] стр.20 табл.10]. g=120 г/м2

- слойность фанеры

-толщина фанеры, мм - коэффициент производственных потерь, = 1,03…1,05 ((3) стр.21)

- коэффициент, учитывающий потери клея при обрезке фанеры по формату.

К_о=F_н/F_о, (36)

где Fн - площадь необрезного листа фанеры, м²;

Fо- площадь обрезного листа фанеры, м²;

К₀=1330*1300/1220*1220=1,14

Потребное на программу количество клея для производства данного вида фанеры М (тонн) рассчитывается по формуле:

(37)

где - объем фанеры в обрезном виде. (табл.2)

ФСФ

ФК

=1244.95+3734.64=4979.59 тонн

5. ВЫБОР РЕЖИМА РАБОТЫ ЦЕХА

С учетом законодательства РФ производство считается тяжелым и может работать в три смены. В результате работы оборудования в три смены увеличивается годовая производительность оборудования, и уменьшается количество простоев. Рабочая смена бригады восемь часов.

6. ОБОСНОВАНИЕ РЕЖИМОВ И ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Выбор режимов склеивания производится с учетом компоновки пакетов шпона и клеевых композиций для изготовления фанеры заданной марки.

Основным параметром режима склеивания являются температура плит пресса, продолжительность процесса склеивания и давление на пакет.

При выборе температуры, обеспечивающий наиболее выгодные условия склеивания с точки зрения качества (прочности) соединение листов шпона между собой и производительности прессового оборудования учитываются следующие факторы:

-способ склеивания при изготовлении тонкой фанеры;

-свойства и технологические возможности клеящего вещества;

-слойность и толщина склеиваемых пакетов шпона;

-влажность склеиваемых пакетов.

Более высокая температура нагрева плит пресса (до 150 °С) может быть применена для склеивания немногослойной фанеры.

Относительно низкая температура плит пресса (105... 120 С) применяются в тех случаях, когда необходимо обеспечить равномерный прогрев по всему сечению пакета шпона и на достаточно значительное расстояние от нагревающей поверхности, а также при использовании клеев, с которыми в пакет вносится большое количество влаги. Для фанеры ФСФ толщиной 12 мм форматом 1220х1220, с клеем СФЖ-3014 температуру плит пресса принимаем Т= 130 ⁰С [ 5 стр. 32]. Для фанеры толщиной 4 мм форматом 1220х1220, с клеем СФЖ-3014 температуру плит пресса принимаем I = 120 ⁰С [ 5 стр. 32].

Следует учитывать, что излишне высокая температура плит пресса при изготовлении фанеры с наружными слоями из тонкого шпона может способствовать интенсивному подсыханию и даже частичному отверждению клея в момент загрузки пакетов и кратковременному их нахождения в прессе до приложения заданного рабочего давления.

Давление на пакет при склеивании должно быть достаточным для полного контакта всех склеиваемых листов шпона между собой. Следует учитывать, что чрезмерно большое давление на пакет, особенно при относительно высокой температуре склеивания, повышенной влажности пакета и продолжительном воздействии усилия на склеиваемый материал, ведет к заметной упрессовке фанеры. Поэтому принимаемая величина давления должна быть минимально достаточной для компенсации отрицательного влияния на качество склеивания имеющихся на поверхности шпона микронеровностей, разнотолщинности в пределах площади каждого листа, плохой смачиваемости клеем соединяемых поверхностей, непараллельности и неплоскостности плит пресса. В зависимости от породы древесины, влажности шпона и склеиваемого пакета, технологического состояния пресса и ряда других факторов величина давления принимается в пределах 1,4.. .2,2 мПа. Для каждого из склеиваемого материала подбирается наиболее рациональный режим изменения давления на пакет в процессе прессования.

При этом учитывается возможное воздействие паровоздушной смеси внутри пакета на сформированное клеевое соединение и заданная величина упрессовки на сформированное клеевое соединение и заданная величина упрессовки древесины. Ступенчатое уменьшение давления осуществляют в несколько приемов: от максимума до 1,2... 1,4мПа сразу после достижения заданного уплотнения, от 1,2.... 1,4МПа до 0,7... 1 МПа - по истечению 70... 75% общей продолжительности склеивания и от 0,7... 1,0 до 0,4... 0,5 МПа -- по истечении 85% этого времени. Давление 0,4.. .0,5 МПа поддерживают до завершения цикла термообработки. Важным фактором, определяющим ступени и возможную скорость снижения давления на завершающих этапах склеивания, является температура плит пресса. Чем выше нагрев, тем больше «опасная» величина избыточного давления пара в пакете и продолжительнее процесс снижения его с этой ступени до нуля.

Ступенчатое или непрерывное снижение давления в течение значительного отрезка времени обеспечивает сохранение клеевых связей, которые при быстром снятии нагрузки на пакет могли бы быть нарушены полностью или частично из-за термоупругого восстановления древесины и резкого выхода пара из многослойного пакета.

Продолжительность склеивания пакетов устанавливается в зависимости от следующих факторов:

-толщины слойности склеиваемого пакета;

-марка смолы и свойств применяемого клея;

-породы древесины из которой получен шпон;

-температуры, при которой проводится склеивание [7стр.40]. Для бесперебойного процесса, установка имеет две самостоятельные линии сборки, работа каждой из которой протекает следующим образом: листы шпона для внутренних слоев фанеры с помощью вакуумного перекладчика перемещаются на подающий конвейер далее укладчик и подъемный стол. Лист шпона с подстопного места через клеевые вальцы на дисковый конвейер перекладчиком попадает на подъемный стол , т. е. формируется пакет. Пакет перемещается по роликовому конвейеру на подъемный цепной конвейер, который меняет направление листа поворотом на 90°. Пакет с загрузочного стола направляют в пресс для холодной подпрессовки. После пресса холодной подпрессовки уплотненные пакеты перемещаются по роликовому конвейеру на подъемный стол, с которого отдельными пакетами направляются в загрузочную этажерку многоэтажного пресса, одновременно с другой стороны происходит выгрузка.

7. ПОДБОР И РАСЧЕТ ОСНОВНОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

фанера клей технологический цех

При подборе технологического оборудования должны учитываться следующие его показатели:

-производительность;

-трудозатраты при работе на данном виде оборудования;

-стоимость и перспективность оборудования;

-удобство в эксплуатации, условия работы на нем;

-размеры оборудования;

Для каждого вида производства, для каждого производительного участка при расчете потребного количества единиц технологического оборудования необходимо учитывать специфику работы, цикличность, непрерывность процессов и т.д.

Расчет потребного количества единиц выбранного оборудования ведётся в следующем порядке:

1. Определение общего объема продукции (полуфабрикатов) вырабатываемой на данном оборудовании

2. Определение производительности оборудования (часовой или сменной) для каждого вида продукции (полуфабриката)

3. Определение средневзвешенной производительности оборудования с учетом процентного соотношения видов продукции (полуфабриката), вырабатываемого на данном оборудовании:

, (38)

где - производительность оборудования при выработке продукции

(полуфабриката) данного вида;

- доля продукции (полуфабриката) данного вида в общем объеме продукции, %.

4. Определение потребного (расчетного) количества единиц оборудования для выработки продукции (полуфабриката):

, (39)

5. Определение коэффициента загрузки фактически принятого оборудования:

, (40)

где - расчетное количество единиц оборудования,

- фактически принятое количество единиц оборудования.

Фактически принятое количество единиц оборудования получается при округлении расчетного количества до ближайшего целого числа. Коэффициент загрузки не должен превышать 1,05… 1,08. Расчетная перегрузка (К₃> 1) может быть компенсирована более совершенной организацией труда, применением интенсифицированных режимов обработки и т.д.

7.1 Расчет производительности горячего пресса периодического действия

В соответствии с заданием на проектирование и принятой спецификацией клееной фанеры подбираются по каталогам и другой литературе наиболее совершенные, высокомеханизированные клеильные прессы. При этом необходимо учитывать следующее:

а) формат плит пресса должен соответствовать формату прессуемой необрезной фанеры с учетом необходимого превышения;

б) высота рабочего промежутка пресса должна быть не более толщины пакетов;

в) усиление клеильного пресса должно обеспечить необходимый нагрев пакета, а иногда и последующее охлаждение прессуемого материала в соответствии с режимами склеивания клееной фанеры данной марки и т.д.

Производительность пресса зависит от числа этажей, формата толщины и вида склеиваемой продукции.

Cодержание и последовательность расчета производительности горячего пресса периодического действия:

1. Определение толщины и слойности пакета шпона до склеивания.

2. Выбор режима склеивания.

3. Определение затрат времени на каждую операцию цикла одной запрессовки и общей ее продолжительности при заданных условиях работы пресса.

4. Определение производительности клеильного пресса.

Толщина пакета, склеиваемого в одном промежутке, зависит от вида склеиваемой продукции, условий склеивания, породы древесины и может быть определена по формуле:

 (41)

где S_ф- заданная толщина готовой продукции, мм

y- величина упрессовки пакета шпона, % (2, стр. 39, табл. 6.2)

Для ФСФ, S_ф=4 мм y=11%, выбираю по таблице для фанеры лиственных пород марки ФСФ, толщиной 4 мм.

Для ФСФ, S_ф=12 мм y=11 %, выбираю по таблице для фанеры лиственных пород марки ФСФ, толщиной 12 мм.

Производительность пресса зависит от числа этажей, формата толщины и вида склеиваемой продукции. Выбираем финский пресс марки 30-VPH. После подбора клеильного пресса выписывается его техническая характеристика по форме табл. 6.

Таблица 6

Показатели	Единица измерения	Числовые значения
Число рабочих промежутков	шт	30
Число плит		30
Число цилиндров: основных вспомогательных		4 -
Диаметр поршней: основных вспомогательных	мм	280 -
Размер плит: длина ширина толщина	мм	1750 1750 45
Высота рабочего промежутка	мм	80
Допускаемое гидравлическое давление в цилиндрах	МПа	28
Высота рабочего промежутка загрузчика	мм	80
Высота рабочего промежутка разгрузчика		80
Скорость толкателя	мм/с	300
Ход толкателя загрузчика и разгрузчика	мм	1600
Скорость подъема стола пресса: при низком давлении при высоком давлении	мм/с	116 116
Скорость размыкания плит пресса	мм/с	116

Техническая характеристика клеильного пресса

Цикл работы клеильного пресса складывается из времени, затрачиваемого на ряд операций, и определяется технологией, видом применяемого клея, толщиной склеиваемого пакета, этажностью пресса, организацией работ и вычисляется по формуле:

, (42)

где - продолжительность выдержки пакетов в прессе при постоянном давлении и температуре, мин;

Для ФСФ 1220х1220х4 =7,75 ([2] табл.6.3.)

Для ФСФ 1220х1220х12 = 7,75 ([2] табл.6.3.)

- продолжительность снижения давления, мин;

=1,5 мин. ([2] стр.43)

- продолжительность вспомогательных операций, мин.

, (43)

где - продолжительность механизированной загрузки пакетов из этажерок в пресс, мин;

- продолжительность смыкания плит пресса, мин;

- продолжительность подъёма давления, мин;

- продолжительность размыкания плит пресса, мин;

- продолжительность выгрузки фанеры из пресса, мин; Продолжительность загрузки пакетов t₁ определяется по формуле:

, (44)

где - ход экстрактора загрузочной этажерки, мм

(45)

где - формат необрезной фанеры

Н - путь перемещения загрузочной этажерки при её установке в исходное положение ([2] стр.48)

- скорость движения экстрактора, мм/с [2, стр.45]

=300 мм/с.

Продолжительность смыкания плит пресса:

 (46)

где - высота рабочего промежутка пресса, мм [3, стр.284]

-толщина материала в рабочем промежутке пресса,мм;

m- число рабочих промежутков многоэтажного пресса [3, стр.284]

- скорость подъема штока пресса, мм/с [3, стр.284]

ФСФ

ФСФ

Продолжительность подъёма давления:

(47)

где - продолжительность подъема давления, отнесенная к одному этажу,

= 0,2…0,3 с [1, стр.28], принимаю =0,3 с.

Продолжительность размыкания плит пресса:

, (48)

где 0,9- коэффициент, учитывающий упрессовку фанеры;

u₃- скорость опускания стола пресса, мм/с

ФСФ

ФСФ

Продолжительность выгрузки фанеры из пресса:

, (49)

где -ход экстрактора разгрузочной этажерки, равный ходу экстрактора загрузочной этажерки, мм/с;

- скорость движения экстрактора, мм/с. =0,09 мин

Для ФСФ, S_п=4,5мм

Для ФСФ S_п=13,5 мм

Цикл работы пресса равен:

Для ФСФ, S_п=4,5мм

Для ФСФ S_п=13,5 мм

Сменная производительность пресса определяется по формуле:

(50)

где - длительность смены, мин; =8 часов=480 мин.

- соответственно стандартные длина и ширина листа фанеры после форматной обрезки, мм;

- толщина готовой продукции, мм;

n- число единичных пакетов фанеры, загружаемых в один рабочий промежуток пресса; ([2] стр.38)

m- число пакетов загружаемых в один промежуток пресса;

t- продолжительность цикла работы пресса, с;

К_р- коэффициент использования рабочего времени смены; К_р=0,95 ((1) стр.29)

Для ФСФ,

Для ФСФ,

7.2 Определение производственной программы цеха

С учетом заданного процента выпуска продукции данной толщины, определяется средняя производительность пресса:

(51)

где П₁, П₂-производительность пресса при изготовлении продукции определенной толщины, м³/ч

Р₁, Р₂- доля фанеры данной толщины от общего её количества.

Количество прессов:

N_р=, (52)

где Q_п - программа цеха, м³/год;

С - сменность (С=3 для обеспечения бесперебойной работы пресса);

Т - число рабочих дней в году, Т=250

N_р= шт.

Окончательно принимаем количество прессов для горячего прессования -4 шт.

N_ф= 4 шт.

Определяем коэффициент загрузки:

Nр

Кз=----, (53)

Nф

3,88

Кз=---- = 0,97.

4

7.3 Расчет производительности клеенаносящего станка

Производительность клеенаносящего станка барабанного типа зависит от скорости вращения клеенаносящих вальцов, организации технологического процесса на участке нанесения клея и сборки пакетов и т. д. Сменная производительность клеенаносящего станка в лист/см рассчитывается по формуле:

, (54)

где - продолжительность смены, мин. =480 мин.;

t₃- время наиболее продолжительной операции цикла (укладка наружных слоев в собираемый пакет- 7-10 сек). ([2] стр.34);

t₄- косвенные затраты времени на один лист пропускаемого через станок шпона (1,5…2,7с);

- коэффициент использования рабочего времени (0,95…0,98). ([2] стр.34);

V - объём одного листа шпона, м³

Для ФСФ 1220х1220х4

=^{V1.2. = 1,3*1,3*0,0015=0,0025}м³

(55)

Для ФСФ 1220х1220х12

V2.1.=1,3*1,3*0,00175=0,003 м³

V2.2.=1,3*1,3*0,002=0,0034 м³

Определяем средневзвешенную производительность клеенаносящего станка :

100

П_ср = ----------, (56)

P₁ P₂

--- + ---

П₁ П₂

где P₁, P₂- процентное соотношение вида продукции;

П₁, П₂- производительность клеенаносящего станка при изготовлении продукции определенной толщины, м³/ч.

100

П_ср = ------- = 9,83 м³ /см

25 75

--- + ---

8,22 10,52

Количество клеенаносящих станков определяется по формуле :

Nр== = 9,49

Принимаем количество клеенаносящих станков-10

N_ф=10

Определяем коэффициент загрузки клеенаносящего станка:

9,49

Кз= ---- = 0,95

10

Клеевые вальцы выбираем в зависимости от формата шпона (1300х1300 мм.) КВ-14.

Таблица 7

Техническая характеристика клеевых вальцов КВ-14.

Параметры	Численные значения
1. Длина барабанов, мм. 2. Диаметр барабанов, мм. 3. Скорость вращения барабанов, м/с. 4. Диаметр дозирующих валиков, мм. 5. Размеры пропускаемого через вальцы материала, мм: длина наименьшая толщина	1400 180 15;30 120 500 0,3-60

Определение количества участков сборки пакетов

N_р= (57)

- объём шпона на участке сборки за год.

Количество участки сборки пакетов составило 10 участков.

7.4 Расчет производительности прессов для холодной подпрессовки пакетов

Выбираем пресс IVPHE-175х175(Финляндия) исходя из формата шпона (необрезного) 1300х1300. ([3] стр.276).

Таблица 8

Техническая характеристика пресса для холодной подпрессовки пакетов

Параметры	Численные значения
1. Размеры стола пресса, мм. 2. Общее усилие прессования, МН 3. Рабочее давление, МПа 4. Высота рабочего промежутка, мм	1750х1750 2,7 1 1500

Операция холодной подпрессовки пакетов вводится с целью уплотнения пакетов и придания им транспортной прочности. Сменная производительность пресса для холодной подпрессовки пакетов рассчитывается в м³ по формуле:

, (58)

где - длительность смены, мин. =480 мин.

- высота рабочего промежутка холодного пресса, мм. (табл. 8)

- толщина единичного пакета, мм. (=4,5 мм., =13,5 мм.)

- продолжительность цикла холодной подпрессовки, мин.=6-7мин.

- коэффициент использования рабочего промежутка пресса по

высоте. =0,7 ([3] стр. 275)

- коэффициент использования рабочего времени смены(0,94…0,96)

V- объём единичного пакета, м³

=0,0045*1,3*1,3=0,0076 м³

=0,0135*1,3*1,3=0,02 м³

Для ФСФ,

Для ФК,

Средневзвешенная производительность:

Потребное количество оборудования:

Так как удобнее размещать оборудование линейно, а горячих прессов 4, то принимаем равным 4.

Коэффициент загрузки:

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Е.Е. Швамм, Л.Г. Швамм. Расчет сырья, материалов и основного технологического оборудования в производстве фанеры. Екатеринбург 1995.

2. Куликов В.А., Сосна Л.М., Егоров В.А. Технология клееных материалов и плит. Учебное пособие по проведению практических работ для студентов специальности 0902

3. Куликов В.А., Чубов А.Б. Технология клееных материалов и плит.

4. Справочник по производству фанеры. Авторы: А.А. Веселов, Л.Г. Галюк и др.

5. Г.С. Варанкина Технология клееных материалов (производство фанеры). Методические указания- Братск: БрГУ, 2002.-40с.

6. Л.М. Сосна. Технология деревообрабатывающих предприятий. Учебное пособие по курсовому проектированию для студентов специальности 1720. Ленинград.

7. Ю.Б. Левинский. Производство клееных слоистых материалов.

8. А.Б. Чубов. Технология клееных материалов и плит. Учебное пособие. Ленинград 1982 г.

Размещено на Allbest.ru