Основы технологий лесного и лесопромышленного комплекса

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет»

Факультет Институт электронно-дистанционного обучения

Кафедра технологии композиционных материалов и древесиноведения

Контрольная работа

Предмет: «Основы технологий лесного и лесопромышленного комплекса»

Тема: «Проект цеха по производству однослойных древесностружечных плит (ТКМиД 000000.015 КР)»

Разработал(а):

студент(ка) группы 07-20

Машинистова А.Г.

Принял:

Баяндин М.А.

Красноярск

Содержание

• Введение
• 1. Характеристика сырья и продукции
• 2. Расчёт производительности цеха ДСтП
• 3. Расчет сырья на заданную программу
• 4. Определение часового расхода сырья по основным стадиям производства плит
• 5. Разработка технологической схемы производства ДСтП, подбор и расчет основного технологического оборудования
• 6. Описание технологической схемы производства ДСтП
• Заключение
• Библиографический список
• Введение

Технологическая часть проекта разрабатывается с учётом современных достижений науки и техники в области производства древесностружечных плит. Весь технологический процесс 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.

Целью данного проекта является определение производительности оборудования и выбор необходимых для производства материалов. Данным материалом является щепа и кусковые отходы. Также мы рассчитаем потребность клея для производства ДСтП. Данный проект является примером который может быть использован при производстве и размещения оборудования цеха по производству ДСтП.

Производство древесностружечных плит (ДСтП) динамично развивающаяся отрасль деревообрабатывающей промышленности. Увеличение объёмов производства ДСтП происходит главным образом за счёт реконструкции действующих предприятий.

Применение древесностружечных плит даёт возможность снизить материалоёмкость продукции. 1м3 ДСтП заменяет 2-2,5 м3 пиломатериалов. Применение новых технологий позволяет использовать низкокачественную древесину и отходы деревообрабатывающих производств. Повысить формоустойчивость, жёсткость и прочность изделия. Уменьшить или устранить анизотропные свойства. Повысить био-, огне-, водо- и химическую стойкость изделия за счёт применяемого связующего.

Процесс изготовления плит характеризуется высокой экономичностью и почти полностью автоматизирован. ДСтП изготовляют из различных частиц с использованием разных видов связующих, различными способами и для различных целей. Этим объясняется большое число разновидностей плит.

Плиты изготавливают толщиной 8...28 мм, длиной 1830-5680 мм, шириной 1220-2500мм.

Основной составляющий материал плит - древесина. ДСтП изготавливают путём горячего прессования мелких древесных частиц, смешанных со связующим.

ДСтП применяются в мебельной промышленности, строительстве, а также в других отраслях народного хозяйства. ДСтП имеют ряд преимуществ перед другими древесными материалами.

1. Характеристика сырья и продукции

Таблица 1 - Характеристика производимых древесностружечных плит

Наименование показателя	Величина показателя
Формат готовых плит, мм - длина - ширина - толщина	2440 1200 18
Конструкция (слойность) плит	1
* Доля в общей толщине плиты, % - наружных слоев - внутренних слоев	5 13
Плотность плит, кг/м3	700
Характер окончательной обработки плит	НШ
Марка смолы	СФХ-3014
Наименование отвердителя и других специальных добавок в клей
Нормы расхода по отношению к весу абсолютно сухой стружки, % смолы отвердителя специальных добавок

* Доля внутренних и наружных слоев трехслойных и пятислойных плит принимается согласно данным таблицы 2.

Таблица 2 - Доля внутренних и наружных слоев ДСтП различной конструкции

Конструкция и характер окончательной обработки плиты	Доля слоев в общей толщине плиты, %
	Наружных	Промежуточных	Внутренних
Трехслойные шлифованные	от 35 до 40	-	от 60 до 65
Пятислойные шлифованные	от 25 до 30	от 15 до 20	от 50 до 60

Физико-механические показатели плит, намечаемых к производству заданием, должны быть приняты согласно действующему стандарту на плиты (ГОСТ 10632-2007) и приведены в виде таблицы 3.

Таблица 3- Физико-механические показатели выпускаемых плит

Наименование показателя	Величина показателя
Предел прочности, Мпа при статическом изгибе при растяжении перпендикулярно пласти плиты	13,0 0,35
Разбухание (за 24 часа), %	144
Показатели, не предусмотренные стандартом

Показатели физико-механических свойств плит для особого назначения, отсутствующие в действующем стандарте, принимаются из справочной литературы.

Физико-механические свойства ДСП. П-А и П-Б. Группа П-А имеет более высокую прочность на изгиб и растяжение, лучшую стойкость к разбуханию (22 % деформации плиты П-А против 33 % у П-Б при погружении в воду на сутки) и более гладкую поверхность, чем группа П-Б.

Связующее СФЖ-3014 ГОСТ 20907-75 Предназначена для применения в производстве древесностружечных и древесноволокнистых плит, фанеры, фанерной промышленности и других целей.

2. Расчёт производительности цеха ДСтП

Для того, чтобы определить производительность пресса и цеха необходимо принять режим его работы. При непрерывной работе по скользящему графику и пятидневной рабочей неделе может быть принят следующий режим работы цеха. Число дней работы цеха в году определяется по формуле

А = К- (х₁+х₂), (1)

где К - количество календарных дней в году;

х₁ - число праздничных дней в году = 12

х₂ - число не рабочих дней связанных с ремонтом оборудования.

х₂ определяется по формуле

х₂ = х_к + х_п,=20+36=56 (2)

где х_к- число дней на капитальный ремонт оборудования, принимается х_к - от 11 до 26 дней;

х_п- число дней на профилактический ремонт оборудования, принимается х_{п -} не более 36 дней.

365*(12+56)=297 дней

Количество смен работы пресса в году вычисляется по формуле 3.

, (3)

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

А - количество дней работы цеха в году.

N=297*3=891 смена

Годовой фонд работы пресса в часах вычисляется по формуле 4.

?К_раб, (4)

где N - количество смен работы пресса в году;

Т_см - продолжительность рабочей смены в часах, Т_см = 8 час;

К_раб - коэффициент, учитывающий среднегодовые условия работы цеха, К_раб =0,85.

Т_год=891*8 = 7128

Производительность пресса периодического действия вычисляется по следующим формулам:

В м³ обрезных шлифованных плит в час

, (5)

В м³ обрезных шлифованных плит в год

, (6)

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

n - количество рабочих этажей пресса (для многоэтажных прессов), количество, одновременно прессуемых плит в рабочем промежутке одноэтажного пресса;

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

Т_см - продолжительность рабочей смены в часах, Т_см= 8 час;

N - количество смен работы пресса в году;

_ц - продолжительность цикла горячего прессования, мин.

Продолжительность цикла горячего прессования вычисляется по формуле.

_ц = _выд + _всп=3,78+1,2=4,98 мин , (7)

где _выд - продолжительность выдержки плит в прессе под давлением, мин.

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

Продолжительность загрузки ₁, смыкания плит пресса ₂ и время подъема давления не должны превышать 0,8 мин. Продолжительность размыкания плит пресса составляет от 0,3 до 0,4 мин.

Продолжительность выдержки плит в прессе под давлением вычисляется по формуле 8.

_выд =0,21*18=3,78 мин, (8)

где _уд - удельная продолжительность выдержки плит в прессе под давлением, мин/мм (принимается исходя из параметров режима прессования, см. таблица 5);

S - толщина шлифованной плиты, мм;

ДS - припуск на шлифование плиты, мм, ДS=1,5 мм, для одноэтажного пресса припуск ДS=1,0 мм.

= 2,64 м³

=3784,2 м³

Удельное давление прессования Р_уд определяется в зависимости от удельной продолжительности прессования _уд и плотности плиты из таблицы 4.

Таблица 4 - Удельное давление прессования древесностружечных плит

Удельная продолжительность прессования, уд, мин/мм	Давление прессования Руд, МПа при плотности пакета, кг/м3
	550	600	650	700	750	800
Свыше 0,4	-	-	-	2,0…2,2	2.2…2,4	2,4…2,6
от 0,4 до 0,3	1,5…1,8	1,8…2,1	2,2…2,4	2,4…2,7	2,7…2,9	2,9…3,1
Менее 0,3	2,0…2,2	2,2…2,4	2,4…2,4	2,7…2,9	2,9…3,2	3,3…3,5

3. Расчет сырья на заданную программу

Расход древесного сырья на 1 м³ плит вычисляется с учетом потерь древесины при ее исходной влажности, равной 30% и более по формуле 9.

, (9)

где с_пл - плотность изготовляемых плит, кг/м³;

с₃₀ - плотность древесного сырья при влажности 30%, принимаем по таблице 9;

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

W_др -влажность исходного древесного сырья, в расчета принимают W_др =30%;

К_п - коэффициент, учитывающий потери древесины при изготовлении древесностружечных плит. древесностружечный прессование плита

===526,3

Коэффициент потерь сырья К_п учитывает потери сырья на отдельных технологических операциях и вычисляется по формуле 10.

К_п = К_разд К_сорт.щ К_с К_суш К_тр К_обр К_шл, (10)

1*1,06*1,10*1,03*1,01*1,02*1,11=1,37

где К_разд- коэффициент потерь при разделке сырья на метровые отрезки, К_разд=1,09, при отсутствии разделки К_разд=1;

К_сорт.щ -коэффициент потерь при сортировке щепы, К_сорт.щ=1,06;

К_с- коэффициент потерь при изготовлении и сортировке стружки из дровяной древесины, К_с=1,12. Для кусковых отходов лесопиления и деревообработки К_с=1,10. Для технологической щепы К_с=1,05, для опилок К_с=1,17, для шпона-рванины К_с=1,25;

К_суш - коэффициент, учитывающий потери при сушке, для наружных слоев К_суш =1,03, для сушки внутреннего слоя К_суш=1,025;

К_тр - коэффициент потерь при транспортировке стружки, К_тр=1,01;

К_обр - коэффициент потерь сырья и смолы при форматной обрезке плит, находится по таблице 7;

К_шл - коэффициент потерь сырья и смолы при калибровании и шлифовании плит, находится по таблице 8.

==2,2

Норма расхода абсолютно сухой смолы n_см, % по отношению к весу абсолютно сухой стружки для однослойных и многослойных плит принимается по таблице 10, для трехслойных пли определяется по формуле 10.

В случае, если плиты изготавливаются из различных древесных пород, то средняя плотность древесного сырья вычисляется по формуле 11.

=526,3 (11)

где а_i - доля древесины данной породы в общем объеме сырья, %;

с_i - плотность древесины данной породы с заданной влажностью, кг/м³.

Расход жидкой смолы на 1 м³ готовых плит

Расход готовой смолы стандартной концентрации на 1 м³ готовых плит определяется по формуле.

=60,2, (12)

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

К_{п см} - коэффициент, учитывающий потери смолы в процессе производства и обработки (шлифовании, обрезке) плит, определяется по таблицам 7 и 8;

k - стандартная концентрация, смолы, %, принимается согласно ГОСТов на смолы;

n_см - норма расхода абсолютно сухой смолы в % по отношению к весу абсолютно сухой стружки (формула). n_см=5,77

Расход абсолютно сухой стружки на изготовление 1 м³ плит, кг определяется по формуле 13.

= 612,79 кг/м³ (13)

=612,79 (14)

4. Определение часового расхода сырья по основным стадиям производства плит

Часовой расход абсолютно сухой стружечно-клеевой массы, кг, в пересчете на обрезные шлифованные плиты определяется по формуле 15.

Для однослойных и многослойных плит

=1711,1 (15)

П _час - часовая производительность цеха, м³;

с _пл - плотность готовой плиты, кг/м³;

i _н и i _в - соответственно, доля наружных и внутренних слоев в общей толщине плиты. Рекомендуется: i _н - от 35 до 40%, i _в - от 60 до 65%.

Часовой расход стружечно-клеевой смеси, кг, проходящей через формирующие машины, с учетом потерь при формировании ковра вычисляется по формуле 16.

=1711,1*1,09=1865,1кг

Для однослойных и многослойных плит:

абсолютно сухой стружечно-клеевой смеси

=1902,4*1,05=1997,5 кг (16)

=1865,1* 1,02=1902,4 кг

стружечно-клеевой смеси заданной влажности

=2337,08 кг (17)

Часовое количество стружечно-клеевой смеси, выходящей из смесителя, кг, определяется по формуле 18.

Для однослойных и многослойных плит:

абсолютно сухой стружечно-клеевой массы

=1997,5 кг (18)

стружечно-клеевой массы заданной влажности

= 2337,08 (19)

где W _см, W ^в _см, W ^н _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 %, W^в _см = 9…13%, W ^н _см =16…18%.

В случае использования прессования с «паровым ударом» для трехслойных плит может быть принято W^н _см =15…18%, но средняя влажность стружечно-клеевой смеси не должна превышать 15…16%.

Оптимальную влажность стружечно-клеевой смеси, выходящей из смесителя, %, можно определить по формуле 20.

Для однослойных и многослойных плит:

= 13,97% (20)

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

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

n_см, n_см^н, n_см^в - нормы расхода абсолютно сухой смолы для однослойных и многослойных плит, для внутреннего и наружных слоев трехслойных плит (принимается по таблице 10).

Часовое количество абсолютно сухой смолы, кг, в часовом количестве абсолютно сухой стружечно-клеевой смеси выходящей из смесителя определяется по формуле 21.

Для однослойных и многослойных плит:

=277,98 кг (21)

Часовое количество стружки, выходящей из сортировочных устройств, кг, определяется по формулам 22-23.

Для однослойных и многослойных плит:

абсолютно сухой стружки

=(2337,08-277,98)*1,11=2285,6 кг (22)

стружки заданной влажности

=2354.2 кг (23)

Часовое количество стружки, кг, выходящей из сушилки определяется по формулам 24-25.

Для однослойных и многослойных плит:

абсолютно сухой стружки

=2354.2 *1,03=2424.83 кг (24)

стружки заданной влажности

=2497.6 кг (25)

Часовое количество сырой стружки (или щепы), кг, выходящей из стружечных станков или рубительных машин определяется по формулам 26-27

абсолютно сухой стружки

=2497.6 *1,12=2797.28 кг (26)

стружки заданной влажности

=с кг (27)

Часовой расход древесины, м³, для изготовления стружки (или щепы) на стружечных станках или рубительных машинах вычисляется по формулам 28-29.

абсолютно сухой стружки

=6.63 м³/ч (28)

стружки заданной влажности

=8.62 м³/ч, (29)

где W_др - принимаем равным 30%.

Таблица 5 - Сменный расход сырья по основным стадиям производства плит

Стадии производства и обработки плит	Расход сырья
	Абсолютно сухого	Заданной влажности
Стружечно-клеевая масса в готовых обрезанных и шлифованных плитах, кг	1711,1	-
Стружечно-клеевая масса с учетом потерь на шлифование, кг	1865,1	-
Стружечно-клеевая масса, проходящая через формирующие машины, с учетом потерь при формировании ковра, кг	1997,5	2337,08
Стружечно-клеевая масса, выходящая из смесителя, кг	1997,5	2337,08
Смола абсолютно сухая, кг	277,98	-
Стружка, выходящая из сортировочных устройств, кг	2285,6	2354,2
Стружка, выходящая из сушилок, кг	2424,83	2497,6
Стружка или щепа, выходящая из стружечных станков или рубительных машин, кг	2797,28	2881,2
Древесина для изготовления стружки или щепы, м3	6,63	8,62

5. Разработка технологической схемы производства ДСтП, подбор и расчет основного технологического оборудования

Существует большое разнообразие технологических схем производства древесностружечных плит. Условно можно разделить способы производства по двум характерным признакам: по конструкции плит (однослойные, многослойные, трехслойные, пятислойные плиты); по способу формирования стружечного ковра и горячего прессования (поддонный и бесподдонный способы прессования, прессование плит на гибких проницаемых поддонах).

При изготовлении однослойных и многослойных плит технологических может быть разработано достаточно много схем, отличающихся друг от друга только операцией формирования стружечного ковра и применяемых для этой цели оборудованием.

Выбор оборудования зависит от применяемой технологической схемы, технологической характеристики и загрузки станки или установки.

Количество единиц оборудования на каждой технологической операции рассчитывается по формуле 30.

=2, (30)

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

П_ч- часовая производительность оборудования, выбирается по техническим характеристикам или рассчитывается по формулам [1,3]

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 31.

=200% (31)

Для получения тех. щепы используется рубительная машина МРГ-40, мы принимаем 2 рубительные машины МРГ-40.

Подсчитаем необходимое количнство станков марки ДС-6 с производительностью 5000 кг/ч

=0,56 шт

=56 %

Принимаем 1 станок ДС-6

Для хранения и дозирования щепы, сырой и сухой стружки применяем ДБО-150.

, (32)

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 масса стружки, кг/м³;

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

Сырая стружка

=0,46 шт

=46%

Принимаем 1 бункер марки ДБО-150

Для хранения и дозирования щепы, сырой и сухой стружки применяют вертикальный бункер со шнековым разгрузчиком марки «Бизон-80».

Сухая стружка

=0,28 шт

=28%

Принимаем 1 бункер марки «Бизон - 80»

Для сортировки стружки применяются отечественные механические сепараторы ДРС-2.

=0,32

=32%

Принимаем 1 станок ДРС-2

Для хранения сухой стружки применяем вертикальный бункер со шнековым разгрузчиком марки ДБОС-60

=0,89 шт

=89%

Принимаем 1 бункер ДБОС-60

Для смешивания со связующим применяются высокооборотные смесители с безвоздушным распылением клея ДСМ - 7

Для сырья заданной влажности

=2,62 шт

=262%

Принимаем 3 станка ДСМ - 7.

Формирующая машина для формирования ковра марки ДФ-6

Для сырья заданной влажности:

=0,41 шт

=41%

Принимаем 1 формирующую машину.

Для форматной обрезки в цехах ДСтП применяются отечественные четырехпильные форматно-обрезные станки марок Дц-3.

, (33)

где u - 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.

=15,75 шт

=0,17 шт

=17 %

Принимаем 1 станок ДЦ - 3.

Для шлифования древесностружечных плит применяется станок ДКШ-1.

=32,02 шт

=0,082 шт

=8,2%

Принимаем 1 станок ДКШ - 1.

6. Описание технологической схемы производства ДСтП

Выбор оборудования зависит от применяемой технологической схемы, технологической характеристики и загрузки станков или устройств. Сырьём являются кусковые отходы.

Кусковые отходы поступают в две рубительные машины МРГ-40 для получения технологической щепы. Технологическая щепа из бункера ДБО-150 поступает в центробежный стружечный станок ДС-6, для получения стружки. Полученная игольчатая стружка поступает в сушилку «Бизон - 80» и отправляется на хранение в бункер ДБОС - 60. После высушивания из бункера стружка поступает в смесители ДСМ-7 по нашей схеме их 3 штуки, после осмоления в формирующие машины ДФ-6.

После плиты охлаждаются веерным охладителем и укладываются в штабеля. Затем проходят форматную обрезку на станке ДЦ-3. После этого шлифованные плиты проходят через автоматический толщиномер и сортировочное устройство. В зависимости от результатов сортировки плиты отправляются в один из штабелеукладчиков, а оттуда автопогрузчиком на склад.

Заключение

В данном проекте был произведён выбор принципиальной схемы производства ДСтП и исходных технологических данных, расчёт производительности цеха, расходов сырья и материалов, пооперационный расчёт сырья, разработка технологической схемы производства ДСтП. Также осуществлён подбор и расчёт количества основного оборудования и описан технологический процесс производства ДСтП.

Выполнена планировка цеха производства однослойных древесностружечных плит с мелкоконструкторной поверхностью бес поддонным способом прессования из технологической щепы.

Годовая производительность цеха - 3784,2 м³.

Библиографический список

1 Волынский, В. Н. Технология древесных плит и композиционных материалов [Текст] : учебно-справочное пособие / В. Н. Волынский. - СПб. : Изд-во «Лань», 2010. - 336 с.

2 Волынский, В.Н. Технология стружечных и волокнистых древесных плит. Учебное пособие для вузов [Текст] / В.Н.Волынский. - Таллин: Дезидерата, 2004. - 192 с., ил.

3 Денисов, О. Б. Технология и оборудование древесных плит и пластиков [Текст] : курс лекций для студентов спец. 250403 Технология деревообработки направления 656300 Технология лесозаготовительных и деревообрабатывающих производств всех форм обучения / О. Б. Денисов, В. Л. Соколов, В. Н. Хлебодаров. - Красноярск : СибГТУ, 2007. - 132 с.

4 Денисов, О. Б. Прессование древесностружечных и древесноволокнистых плит [Текст] / О. Б. Денисов, А. А. Филиппович. - Красноярск: СибГТУ, 2000.- 48 с.

5 Отлев, А. И. Справочник по производству древесностружечных плит [Текст] / А. И. Отлев.- М.: Лесн. пром-сть, 1990, 380 с.

Размещено на Allbest.ru