Технологический расчет участка производства лущеного шпона

Размещено на http://www.allbest.ru/

Технологический расчет участка производства лущеного шпона



В данной работе выполняется примерный расчет расхода сырья и потребного оборудования для заданной программы выпуска сухого лущеного шпона.

Таблица 1. Исходные данные для выполнения контрольной работы

Годовая программа выпуска сухого шпона, Qш, тыс. м3	Толщина шпона, мм	Средний диаметр чураков, м	Длина чураков, м	Сорт сырья	Порода	Вариант схемы подготовки сырья к лущению
60	2,40	0,28	2,5	1	Лиственница	1

Состав и последовательность выполнения работы

- привести размерно-качественную характеристику лущеного шпона по ГОСТ 99-96

- рассчитать норму расхода сырья на единицу продукции и общий объем сырья на годовую программу.

- составить примерный баланс использования сырья по годовой программе выпуска сухого шпона.

- выбрать технологию подготовки сырья к лущению и рассчитать необходимое количество технологических линий окорки и раскроя кряжей и бассейнов гидро-термообработки.

- выбрать тип линии лущения, рассчитать производительность и количество лущильных станков.

- выбрать технологию сушки шпона, рассчитать производительность и количество сушильных агрегатов.

- составить перечень основного оборудования.

Таблица 2. ГОСТ 99-96

Наименование показателя	Значение	Градация	Предельное отклонение
Длина	От 800 до 1200 »1300 »3750	100 100	±4 ±5
Ширина	От 150 до 750 »800 »3750	50 100	±10
Толщина шпона из лиственных пород	0,55; 0,75; 0,95; 1,15	-	±0,05
	От 1,25 до 4,00	0,25	±0,10
Толщина шпона из хвойных пород	От 1,2 до 4,0	0,40	±0,15
	От 4,0 до 6,5	0,50	±0,20
Примечание - Допускается изготовлять шпон других размеров в соответствии с условиями договора (контракта).

Поправочные коэффициенты на длину чураков К_дл:

Lч м	2,54
Кдл	1,320

Расчет расхода сырья на годовую программу

Норма расхода сырья в чураках Н_с на выпуск 1м³ сухого шпона, м³

Н_с = Н_ч • Н_ш • К_дл • К_п , (5.1)

Н_с = 1,563 • 1,081 • 1,320 • 1,07 = 2,386

Н_ч - нормативный расход березовых длиной 1,6 м на 1 м³ сырого шпона (табл. 3) м³.

Н_ш - норма расхода сырого шпона на 1 м³ сухого шпона (таблица 5) м³.

К_дл - коэффициент, учитывающий влияние длины чураков на выход шпона (табл. 3).

К_п - коэффициент, учитывающий влияние породы чураков на выход шпона (табл. 3).

Потребность в чураках на заданную годовую программу выпуска сухого шпона Q_{ч ,}м³.

Q_ч = Q_ш • Н_ш (5.2)

Q_ч = 60 • 2,386 = 143,16 м³

Годовой объем сырого шпона Q_в, м³.

Q_в = Q_ш • Н_ш (5.2)

Q_в = 60 • 1,081 = 64,86 м³

Объем отходов, образующийся при лущении (шпон-рванина, карандаши) Q_о, м³.

Q_о = Q_ч - Q_в (5.4)

Q_о = 143,16 - 64,86 = 78,3 м³

Объем потерь на усушку Q_у, м³

Q_у = Q_в - Q_ш (5.5)

Q_у = 64,86 - 60 = 4,86 м³

Если технологией предусмотрено поставка сырья в кряжах и последующий их раскрой на чураки, то рассчитывается потребность в кряжах Q_к, м³

Q_к = 100 • Q_ч / 100 - a₁ (5.6)

Q_к = 100 • 143,16 / 100 - 5 = 150,69 м³

Где a₁ -потери объема при поперечном раскрое кряжей на чураки (a₁ = 4 - 5%).

Таблица 3. Нормативы расхода березовых чураков длиной 1,6 м на 1 м³ сырого шпона, Н_ч

Диаметр чураков, м	Расход сырья, Нч, м3, по сортам (для березы)	Поправочные коэффициенты Кп на породу древесины
	1	2	3	сосна	Лиственница	ольха	осина
0,28	1,563	-	-	-	1,07	-	-



Таблица 4. Объем чураков

Диаметр чураков, м	Объем чураков, м3 при длине в, м
	1,3	1,6	1,9	2,2	2,5
0,28	-	-	-	-	0,180

Таблица 5. Нормы расхода сырого шпона 1 м³ сухого шпона, Н_ш

Показатели	Порода древесины
	береза	сосна	лиственница	ольха	осина
Тангенциальная сушка, %	-	-	7,5	-	-
Норма расхода Нш, м3	-	-	1,081	-	-

Примечание. Радиальная усушка шпона (по толщине) учитывается в нормах упрессовки фанеры.

Полученные данные используются при составлении годового баланса древесины, пример расчета которого приведен в таблицы 6.

Таблица 6. Годовой баланс древесины в расчете на выпуск 50 тыс. м³ сухого березового шпона (d_ч = 16 см, 3 сорт, L_ч = 1,6 м)

Статьи баланса	% от объема чураков	М3 в год
Сырье в чураках Qч	100	143160
Сырой шпон Qв	45,3	64860
Отходы лущения Qо	54,6	78300
Потери на сушку Qу	3,3	4860
Сухой шпон Qш	40,7	60000

Следует подчеркнуть, что в приведенном балансе не отражены потери, возникающие при дальнейшей подготовке шпона и подаче его на участок прессования фанеры - ребро склеивание кусков, починка и сортировка шпона.

Эти потери должны учитываться в балансе использования сырья в расчете на полный цикл производства фанеры. При проектировании производства товарного шпона, например для клееных заготовок мебели, дальнейшие потери объема древесины учитываются действующими в данной технологии нормативами.

Расчет требуемой производительности по операциям технологического процесса

Данный расчет необходим для определения количества основного оборудования на участках подготовки фанерного сырья, лущения древесины и сушки шпона. Максимальная экономическая эффективность производства достигается при полном использовании рабочего времени оборудования. Поэтому при проектировании участков производства фанеры следует принимать трехсменный режим работы оборудования с остановками на государственные праздники, профилактический и капитальный ремонты оборудования. С учетом остановок общий годовой фонд рабочего времени составит Ф = 6000ч.

Далее рассчитывается требуемая часовая производительность на каждой технологической операции, м³/ч:

- окорка и раскрой кряжей на чураки

- гидротермическая обработка чураков

- Лущение чураков



- Объем сырого шпона на входе в сушильные агрегаты

- Объем сухого шпона

- общий объем отходов на участке лущения (шпон-рванина и карандаши)

П₆ = П₃ - П₄ П₆ = 23,86 - 10,81 = 13,05 (5.14)

Где К_з = 1,25 - 1,30 - коэффициент запаса сырья в бассейнах.

Полученные данные сводятся в таблицу 7.

Таблица 7. Требуемая производительность на участках производства лущеного шпона (Q_ш = 50000 м³; береза; d_ч = 0,16 м, 3 сорт; L_ч = 1,6 м)

Технологические операции	Производительность, м3/ч
Раскрой бревен на чураки, П1 Гидро- термообработка чураков П2 Лущение чураков П3 Подача сырого шпона в сушильные агрегаты П4 Выход сухого шпона П5 Общий объем отходов на участке лущения П6	25,11 29,8 23,86 10,81 10 13,05

Расчет потребности в оборудовании

Участок подготовки сырья к лущению

В фанерном производстве применяется два варианта технологии подготовки сырья к лущению:

Гидро-термообработка сырья в кряжах - окорока раскрой кряжей на чураках

Окорока - раскрой кряжей - гидро-термообработка чураков.

К расчетам принимается вариант технологии согласно задания (таблица 2).

Окорка и раскрой кряжей на чураки производится на поточных технологичеких линиях, включающих окорочные станки типа ОК - 63; ОК - 35К; ОК - 80; ОК - 100;VК - 16;VК - 26;VК - 32; и др.; полуавтоматические круглопильные станки балансирного или маятникового типа КР - 4; АПЗ; ПА - 15; АЦ - 2М; ЦФК - 6; ФП -220; и др.; поперечный цепной конвейер для приема и раскатки пучка бревен, механизмы поштучной подачи бревен, продольные цепные или ленточные конвейерные для перемещения бревен и чураков по ходу процесса.

В данном разделе необходимо рассчитать потребное количество окорочных станоков, объем и количество бассейнов.

Производительность окорочного станка П_ч, м³/ч определяется по формуле:

Где V_ч - объем бревна или чурака заданного диаметром, м³;U - скорость подачи, м/мин;

l - длина бревна или чурака, м

К_{м -} коэффициент использования машинного времени станка (К_м =0,7-0,8);

К_р - коэффициент использования рабочего времени К_р =0,8-0,9.

Необходимое число окорочных станков n_ос:



По числу окорочных станков принимают необходимое количество технологических линий окорки и раскроя бревен.

Расчет бассейнов

Производительность и потребный объем бассейнов рассчитывают по зимним режимам наиболее холодного периода района проектирования производства. Общий объем бассейнов V_б в м³ рассчитываются по формуле:

П₂ - требуемая производительность участка гидро-термообработки, м³/ч;

ф_ц - продолжительность цикла гидро-термообработки, ч;

К_т - Коэффициент, учитывающий технологический запас сырья для лущения (К_т=1,2-1,5);

К_з - коэффициент заполнения объема бассейна (К_з =0,4-0,6);

К_р - коэффициент использование рабочего времени бассейнов (К_р =0,85-0,95).

Продолжительность цикла гидро-термообработки рассчитывается по формуле:

ф_и - исходная продолжительность оттаивания и прогрева чураков или кряжей по жестким (температура воды в бассейне t_Б =70-80 °С) или мягким режимам (t_Б =40-50 °С); принимается из таблицы 8;

ф_всп - продолжительность вспомогательных операций загрузки и выгрузки секций бассейна;ф_всп =0,3-0,5 ч.

К_п - коэффициент, учитывающий влияние породы древесины; для лиственницы К_п =1,2, для остальных пород К_п=1,0;

К_д - коэффициент, учитывающий влияние способа доставки сырья;для сухопутной доставки К_д =1,0; для сплавного сырья К_д =1,2.

Таблица 8. Режимы гидротермической обработки сырья

Диаметр сырья, м	Продолжительность гидротермической обработки, фи , ч, при температуре воздуха, ?С
	От -11 до -20	От -20 до -30	От -31 до -40
Мягкие режимы (tБ = 40-50?С)
0,26	-	-	30/39

Примечание. В числителе приведены значение ф_и для лиственных пород, в знаменателе - для хвойных.

Исходя из общей потребной вместимости бассейна V_Б рассчитывают необходимое количество секций, ширина которых принимается равной длине чурака или кряжа с припуском до 1,0 м, от 2,5 до 3,5 м, длина от 6 до 15 м:

Где m - количество секций;

V_с - объем одной секции, м³.

При расчете ширины секции длина кряжа () принимается кратной длине чураков с припусками на раскрой, равными 0,03-0,04 м.

Участок лущения

Технологические линии лущения включают конвейерные системы подачи чураков, лущильные станки, устройства приема ленты шпона, ножницы для раскроя ленты шпона, шпоноукладчики, конвейеры или устройства для отбора кускового шпона и конвейеры удаления отходов лущения - шпона-рванины и карандашей.

В фанерной промышленности распространения в основном линии лущение - раскрой шпона, состоящие из перечисленного оборудования. В этом случае между лущением и сушкой шпона организуется буферный запас сырого шпона, что имеет преимущество в смысле гибкости технологии и надежности работы оборудования. Они отличаются высоким уровнем автоматизации процесса и меньшей трудоемкости обслуживания. Недостатком подобных линий следует считать жесткую технологическую связь между механическим процессом лущения и тепловым процессом сушки шпона, а также существенной сложностью сушки кускового шпона и шпона хвойных пород при значительной разнице влажности заболонной зоны (более 100%) и ядровой зоны (в пределах 30-50%).

На рисунках приведены варианты компоновочных схем технологических линий лущения. В работе необходимо выбрать одну из них, определить тип и марку лущильного станка, рассчитать его часовую производительность и количество линий, требуемое для выполнения заданной программы выпуска шпона.

Производительность лущильных станков П_ч , м³/ч, рассчитывается по формулам:

в количестве чураков

В м³ чураков



В м³ сырого шпона

ф_ц - продолжительность цикла лущения одного чурака, с.;

V_ч - объем чурака принятых к расчету размеров (таблицы 4), м³;

К_р - коэффициент использования рабочего времени линии лущения (К_р =0,85-0,90).

Продолжительность цикла лущения слагается из затрат машинного времени на собственно лущения ф_ли на вспомогательные операции ф_всп (ф_ц =ф_л +ф_всп). Последние от размеров чураков почти не зависят и для применяемых в настоящее время станков их можно принять следующими, с:

Центрирование и установка чурака 4,0-5,0

зажим чурака кулачками 1,2-1,7

подвод суппорта 0,5-0,7

отвод суппорта 2,0-2,5

отвод шпинделей 1,0-1,2

удаление карандаша 2,0-2,5

очистка зазора между линейкой и ножом 0,5-0,7

включение механизмов линии 1,5-2,0

Итого: ф_всп =12,7 - 16,3

Продолжительность лущения и оцилиндровки ф_л зависит от диаметров чурака и карандаша, толщины шпона, частоты вращения шпинделей и определяется по формуле:



d_ч - диаметр чурака, м;

d_к - диаметр карандаша (в зависимости от диаметра и длины чурака d_к принимается в пределах 0,075-0,125 м);

в - коэффициент формы чурака (для березовых чураков в =0,935+0,167 lч;для хвойных и ольховых чураков в =0,885+0,167 l)

S - толщина шпона, м;

n_ш - частота вращения шпинделей лущильного станка, мин^-1 (принимается их характеристик станка).

Расчетное количество лущильных станков (линии лущения):

Участок сушки шпона

При выборе типа сушильного агрегата по таблице 9 принимаются во внимание заданные объемы производства шпона, породу древесины, технико-экономическую эффективность процесса сушки, степень автоматизации производства.

Березовый шпон предпочтительнее сушить в паровых роликовых или ленточных сушилках с сопловым дутьем. Для хвойного шпона, сушка которого при невысоких температурах связана с загрязнением рабочих поверхностей смолистыми веществами, рекомендуются газовые сушилки или паровые с температурой на входе 170 °С и выше.

Режимы сушки шпона выбираются из таблицы 10 в соответствии с принятым типом сушильного агрегата и заданной толщиной шпона.

Производительность сушильного агрегата П_ч в м³ сухого шпона рассчитывается по формуле

L_p - рабочая длина секций сушки, м (таблица 9);

n -число этажей сушилки;

B_p - Рабочая ширина сушилки (длина роликов), м;

S_ш - толщина шпона, м;

ф - продолжительность сушки шпона, мин (таблица 10);

К_ш - коэффициент заполнения рабочей ширины сушилки (К_ш =0,7-0,8);

К_дл - коэффициент заполнения длины сушилки (К_дл =0,9-0,95);

К_р - коэффициент использования рабочего времени сушилки (К_р =0,85-0,90).

Потребное количество сушилок n_c:

Таблица 9. Технологические характеристики сушильных агрегатов

Тип агрегатов	Количество этажей	Общая рабочая длина, м	Рабочая ширина, м	Установл. мощность, кВт
Газовые с сопловым дутьем: СуШЛ	5	36	1,6	-

Таблица 10. Продолжительность сушки, мин, березового лущеного шпона от начальной влажности 90% до конечной 6-8%

Толщина шпона, мм	Расчетная температура, °С	Паровые сушилки	Газовые сушилки
		Роликовые с поперечной циркуляцией	Ленточные с сопловым дутьем	Роликовые с продольной циркуляцией	С сопловым дутьем
2,8	140	25,0	14,4	29,0	14,5



Таблица 11. Расчет основного оборудования

Наименование и марки оборудования	Расчетное количество оборудования	Принятое к установке количество оборудования	Коэффициент загрузки оборудования
Окорочный станок марки Круглопильный станок Секции бассейна Лущильный станок Ножницы Сушилки Линии сортировки шпона

Таблица 12. Технико-экономические показатели производства лущеного шпона

Показатели, единицы измерения	Величина показателей
Годовая программа выпуска лущеного шпона по ГОСТ 99-96, м3 Норма расхода сырья в чураках на 1 м3 сухого шпона, м3 Потребность в круглых лесоматериалах для лущения ГОСТ 9462-88 (ГОСТ 9463-88) на годовую программу, тыс. м3

технологический лущеный шпон окорка

Размещено на Allbest.ru