3.5 Расчет технологического оборудования

3.5.1 Расчет количества сушильных камер.

Тип сушильной камеры и ее характеристик выбирается с учетом объема и качества высушиваемых пиломатериалов.

Таблица 3.5.1

Исходные данные

Объем подлежащего сушке пиломатериала заданной спецификации Ф_i (м³) пересчитывается в объем условного материала У_i (м³):

У_i=К_i Ф_i,

где К_i - коэффициент пересчета;

К_i= К_ф К_Е,

где К_ф - коэффициент продолжительности оборота камеры;

К_Е - коэффициент вместимости камеры, определяются отношением

где в_У - коэффициент объемного заполнения штабеля условным материалом;

в_ф - коэффициент объемного заполнения штабеля фактическим материалом;

, где S_прок=25 мм,

Модуль:

_в1=25/(25+25)=0,5;

_в2=55/(55+25)=0,69;

_усл=0,69;

АЦКП:

_в1=60/(60+25)=0,71;

_в2=15/(15+25)=0,38;

_усл=0,71;

в_ш - зависит от способа укладки со шпациями или без шпаций и вида материала (обрезные или необрезные). Для обрезных со шпациями: в_ш=0,65.

в_д равен отношению средней длины пиломатериалов в штабеле к его габаритной длине. в_д=0,85

Объемная усушка:

У₀=К₀(W_ном - W_кон),

где К₀ - коэффициент объемной усушки, зависящий от породы древесины. К_{0(сосны)}=0,44.

У₀₁= У₀₂=У_0.усл=0,44(20-12)=3,52

Модуль:

_ф1=0,5*0,65*0,85*((100-3,52)/100)=0,267;

_ф2=0,69*0,65*0,85*((100-3,52)/100)=0,368;

_фу=0,368;

К_е1=0,368/0,267=1,38;

К_е2=0,368/0,368=1;

АЦКП:

_ф1=0,71*0,65*0,85*((100-3,52)/100)=0,378;

_ф2=0,38*0,65*0,85*((100-3,52)/100)=0,203;

_фу=0,378;

К_е1=0,378/0,378=1;

К_е2=0,378/0,203=1,862;

Таблица 3.5.2

Коэффициент продолжительности оборота камеры:

где - продолжительность оборота камеры при сушке фактического материала данного размера и породы, сут;

- продолжительность оборота камеры при сушке условного материала, сут.

Продолжительность одного оборота камеры при сушке фактического или условного материала, сут, определяется:

где - продолжительность сушки фактического или условного материала; находится в соответствии с режимом сушки.

=0,1 сут. для камер периодического действия.

Общая продолжительность сушки в часах включая начальный прогрев и влагообработку, определяется:

где - исходная продолжительность собственно сушки пиломатериалов заданной породы толщины S₁ и ширины S₂ нормальными режимами в камерах с принудительной реверсивной циркуляцией средней интенсивности (расчетная V_возд=2,5 м/с, ширина штабеля Ш=1,52 м) от начальной влажности W_нач=60% до конечной влажности W_кон=12%

А_р - коэффициент, учитывающий категорию применяемого режима сушки (нормальный режим А_р=1).

А_ц - коэффициент, учитывающий характер и интенсивность циркуляции воздуха в камере. Определяется в зависимости от произведения и типа камеры по таблице 3.11

Таблица 3.5.3

А_к - коэффициент, учитывающий категорию качества сушки (2 категория А_к=1,15).

А_в - коэффициент, учитывающий начальную и конечную влажность древесины.

А_д - коэффициент, учитывающий влияние длины заготовок на продолжительность процесса и принимается в зависимости от L к S:

Таблица 3.5.4

Таблица 3.5.5

Определение продолжительности сушки пиломатериалов

Определение производительности камер в условном материале:

П_у=Е_уn_у,

где Е_у - вместимость камеры, в плотных кубометрах условного материала;

n_у - число оборотов камеры в год (число загрузок);

Е_у=ГВ_у,

где Г - габаритные объему штабелей камеры, м³;

В_у - коэффициент объемного заполнения штабеля условным материалом;

_у=_е*_ш*д*((100-У₀)/100)=0,524;

Г=nLbh,

где n - число штабелей в камере;

L,b и h - соответственно длинна, ширина и высота штабеля.

Г=25,51,82,6=51,48 м³

Е_у=51,480,524=26,98 м³

П_у=26,9876=1776,12 м³

Таблица 3.5.6

Пересчет объема фактических пиломатериалов в объем условного материала

Принимаем сушилку периодического действия БСК-4

Таблица 3.5.7

Характеристика БСК-4

Количество условных камер:

n_камер=7171,97/2045,14=3,51

Принимаем 4 камеры и одну резервную.

3.5.2 Расчет оборудования для механической обработки

Тип и марка станка для механической обработки подбирается по данным технических характеристик.

а) Двухпильный торцовочный станок предназначен для вырезки дефектных мест в пиломатериалах перед их склеиванием по длине а также для поштучного раскроя обрезных материалов на заготовки различного назначения.

Производительность торцовочного станка рассчитывается по формуле:

А = Т * К_д * К_м * (п - m),

где п - число резов в минуту, принимается равным при длине заготовки 500 мм 8 - 15 резов, при длине 2000 - 5 - 8 резов;

m - дополнительные резы на вырезку дефектных мест и оторцовку (m=1);

А₁ = 480 * 0,9 * 0,9 * (5 - 2) = 1167 шт/смену;

А₂ = 480 * 0,9 * 0,9 * (8 - 2) = 2333 шт/смену;

Норма времени рассчитывается по формуле:

Н = 480 * (п₁/А₁ +п₂/А₂ + … п_i/А_i),

Н_т = 480 * (48/1167 + 4/2333) = 20,57 мин;

Располагаемый фонд времени:

260 * 8 * 2 * 0,95 = 3952 ч;

Количество станков:

п = 12673,2/3952 = 3,21 шт;

Принимаем 4 станка ЦПА - 40М

Техническая характеристика ЦПА -40М

б) Четырёхсторонний строгальный станок предназначен для профильной или плоской обработки заготовок с четырёх сторон за один проход.

Производительность строгального станка:

А=Т*u*К_ск*К_д*К_м;

где u - скорость подачи материала (м/мин);

К_ск - коэффициент, учитывающий возможные потери продукции за пределы допуска в направлении подачи (0,97-0,99);

А=480*10*0,97*0,9*0,8=3353 шт/смену;

Н=480*((8+40+2+2)/3353)=7,4мин;

n=4559,14/3952=1,15шт.

Принимаем 2 станка С16-1А

Техническая характеристика С16-1А

в) Односторонний шипорезный станок предназначен для фрезерования шипов или проушин с одного конца детали.

Производительность шипорезного станка:

А=(Т*u*n_з*К_д*К_м)/(m*l_x);

где:n_з - число одновременно обрабатываемых заготовок в закладке;

m - число концов у обрабатываемой заготовки;

l_x - длина рабочего хода каретки, м.

А=(480*3*4*0,9*0,5)/(1*2,2)=1179 шт/смену;

Н=480*((4+20)/1179)=9,77 мин;

n=443,56/3952=0,12 шт;

Принимаем 1 станок ШО 16-4.

Техническая характеристика ШО 16-4

г) Двухсторонний шипорезный станок предназначен для фрезерования шипов или проушин с двух концов детали.

Производительность станка:

А=(Т*u*n_з*К_д*К_м)/l_y;

где: l_y - расстояние между упорами (наименьшее),=2,2 м

А₁=(480*3*4*0,9*0,8)/2,2=1886 шт/смену;

А₁=(480*3*6*0,9*0,8)/2,2=2828 шт/смену;

Н=480*(4/1886+20/2828)=4042 мин;

n=200.67/3952=0,05 шт

Принимаем 1 станок ЩД10-10

Техническая характеристика ЩД10-10

д) Фрезерный станок с нижним расположением шпинделя выполняет профильную обработку деталей.

Производительность станка:

А=(Т*u*m*К_д*К_б*К_м)/l*I;

А=(480*6*1*0,85*0,88*0,97*0,9)/3,75*2=251 шт/смену;

Н=480*8/251=15,3 мин;

n=694,62/3952=0,2 шт.

Принимаем 1 станок ФСА-1А.

Техническая характеристика ФСА-1А:

Результаты сведены в таблицу

Таблица 3.5.8

Расчет количества оборудования

Для трёх видов клея принимаем 3 станка для приготовления клея КМ-40.

Техническая характеристика станка КМ-40

Принимаем 3 клеенамазывающих станка КВ - 9.

Техническая характеристика КВ - 9

Для склеивания модуля принимаем:

1.Линию сращивания по длине КДК.

Техническая характеристика КДК

2.Вертикальный винтовой пресс

Для асбестоцементных кровельных панелей принимаем:

1. сборочную линию.

Для модуля и АЦКП принимаем:

1. Линию антисептирования - 2 шт., она состоит из: камеры распыления антисептика, сушильной камеры, узла управления и транспортёра.

Площадь склада технических материалов: F=40,01 м²

После сборочного цеха необходимо предусмотреть площадь для хранения сменного выпуска изделий, после отделочного цеха - площадь для хранения суточного количества готовых изделий.

Склад готовой продукции рассчитывается на хранение 10 дневного запаса

F = 415,4/(6*0,4*0,8*0,4)=540,9 м²

4. Расчет площадей складов

В складские хозяйства деревообрабатывающих предприятий входят склады пиломатериалов, черновых заготовок, различных плит, фанеры, вспомогательных и технических материалов.

Склад пиломатериалов предназначен для хранения пиломатериалов, которые затем направляются для сушки и раскроя на заготовки. На складе, кроме хранения, производится их атмосферная сушка до воздушно-сухого состояния.

Срок хранения пиломатериалов на складе можно принять 4 месяца. Площадь склада пиломатериалов рассчитывается по формуле:

F=E/(H*К_о*К_ук*К_пл)

где: Е - максимальное количество пиломатериала, подлежащего хранению на складе, м³;

Н - высота штабеля, м (принимаем от 4 до 8 );

Ко - коэффициент объемного заполнения штабеля (К_о= 0,4);

К_ук - коэффициент неполноты укладки штабеля (К_ук = 0,9);

К_пл - коэффициент использования площадей склада (К_пл = 0,4);

F = 1861,21/(6*0,4*0,8*0,4)= 2423,45, м²

Расчет площади склада асбестоцементных плит и минеральной ваты:

На складе необходимо предусмотреть запас заготовок из расчета работы цеха в течение 1 месяца при Н = 3м; К_о = 0,8; К_ук = 0,9; К_пл=0,5.

F₁ =82,77/(3*0,8*0,85*0,5) = 81,15, м²

F₂ = 400,63/(3*0,8*0,85*0,5)=392,78, м²

F=F₁+F₂=81,15+392,78=473,9, м²

Площадь для хранения технических материалов принимается из расчета укладки на 1 м² площади; 0,5 т лакокрасочных материалов; 0,5 т клея.

К полученной площади необходимо добавить 50% на проходы и проезды.

Полученные площади складов: F_м = 0,44 м² F_кл= 5,58 м²

F_ан = 4,35 м² F_арм=16,3 м².

5. Организация рабочих мест и планировка цеха

При разработке планировки следует руководствоваться следующими основными требованиями и правилами:

1. Оборудование и рабочие места должны располагаться в последовательности, установленной схемой технологического процесса, при этом продвижение деталей должно происходить без петель и возвратов.

2. Расстояние между станками, элементами зданий и сооружений должны быть не менее:

--от станка до выступающей конструкции (колонны, стены) до тыльной стороны станка - 0,7 м;

--от стены до станка со стороны рабочей зоны -1,5 м;

--между станками со стороны рабочих зон - Зм;

--между станками, установленными в одну поточную линию - длина заготовки +1 м

3. На плане у каждого станка или линии должна быть показана планировка рабочих мест.

4. Ширина главного проезда, предназначенного для транспортировки продукции и движения людей должна составлять при одностороннем движении самоходного транспорта 2000 - 2800 мм, при двухстороннем - 3600 - 4000 мм. При значительной длине цеха через каждые 50м устраивают поперечные проезды шириной 3 - 4 м.

5.Оборудование для нанесения клеевых и защитных составов необходимо по возможности устанавливать в изолированных помещениях, оборудованных вентиляцией.

6. Технологический процесс производства

Начальной технологической операцией изготовления клееных деревянных конструкций является сушка пиломатериалов.

Пиломатериал в сушильном отделении транспортируется тележками по рельсовым путям, затем формируется сушильный штабель, при этом используется специальный лифт. Сформированный штабель подаётся траверсной тележкой в сушильную камеру БСК-4

Траверсная тележка перемещается вдоль фронта сушильных камер по рельсовым путям. Камерная сушка ведется по легкому режиму, при температуре не выше 60°С. После окончания камерной сушки материал выдерживают не менее 3-х суток в помещении с относительной влажностью воздуха 65 - 75% при температуре 16-22 °С. Конечная влажность пиломатериала должна составлять 10 - 12%.

Из сушильного отделения пиломатериал поступает в специально оборудованный цех, состоящий из нескольких участков. Сначала высушенный пиломатериал поступает на участок торцовки, где из досок вырезают дефектные места и недопустимые пороки древесины. Торцовка выполняется на станке ЦПА - 40М.

Следующей операцией является создание базовых поверхностей и доведение поперечного сечения деталей до заданных размеров. Для этого применяют 4-ёхсторонний строгальный станок С16--1А

Далее идет операция фрезерования шипов, которая выполняется на шипорезных станках ШО16-4 и ЩД10-10, работающим органом станка являются специально изготовленные фрезы. Группировка фрез на шпинделе зависит от направления зубчатых шипов относительно пласти заготовок.

Далее идёт операция продольного фрезерования (каналов для арматуры), с помощью фрезерного станка ФСА-1А.

Далее заготовки подаются к смесительным и клеенамазывающим станкам.

Далее заготовки для плиты модуль сращиваются по длине, помощью линии КДК и по пласти - винтовым прессом.

Заготовки для АЦКП подаются на сборочную линию.

Готовые изделия проходят через линию антисептирования и подаются на склад готовой продукции.

Для проверки качества изготовления, элементы несущих конструкций испытывают под нагрузкой до разрушения. Испытания проводят на стендах, оборудованных системой рычагов и домкратов, нагружая конструкции ступенями с выдержкой на каждой ступени для замера деформаций, регистрации признаков разрушения древесины или клеевого шва. Партию конструкций, прошедших внешний контроль, считают принятой, если при испытаниях разрушающая нагрузка оказалась больше расчетной. Части конструкций, оставшиеся после разрушений, используют для определения прочности водостойкости клеевых швов.

7. Контроль качества готовой продукции

7.1 Контроль материалов

1. Качество древесины в части пороков, контролируемых по ГОСТ 2140 - 71, должно соответствовать требованиям табл.1 ГОСТ 20850 - 75.

2. Контроль клеев следует производить по методике, изложенной в прил. 5.

3. Контроль материалов, используемых для защитной обработки, необходимо производить согласно требованиям прил. 6.

4. Контроль качества фанеры и других материалов следует производить согласно требованиям ГОСТ и ТУ на эти материалы.

7.2 Пооперационный контроль

1. Влажность и внутренние напряжения пиломатериалов после сушки контролируют в соответствии с рекомендациями «Руководящих материалов по камерной сушке пиломатериалов».

После сушки в процессе изготовления клееных конструкций влажность древесины определяют по ГОСТ 16588 - 79 (основной метод).

2. Качество древесины и дефекты формы заготовок (слоев) в части соответствия их требованиям табл. 1 ГОСТ 20850 - 75 контролируют по ГОСТ 2140 - 71.

3. Качество механической обработки поверхностей склеивания следует контролировать в соответствии с ГОСТ 7016 - 75. Контроль осуществляют выборочно, но не менее чем 5% общей длины подготовленных к склеиванию заготовок.

4. Время с момента приготовления клея до окончания запрессовки следует контролировать постоянно для всех склеиваемых конструкций.

5. Прочность пластовых клеевых соединений следует контролировать в соответствии с методикой, изложенной в прил. 7, а кромочных - по ГОСТ 15613.1 - 77.

6. Качество защитных покрытий следует контролировать согласно требованиям прил. 6.

7. Температуру и влажность воздуха в рабочих зонах механической обработки и склеивания следует контролировать постоянно при помощи автоматических приборов, оснащенных самопишущими устройствами, или других приборов.