Технологический расчет производства строганного шпона

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство Образования и Науки Российской Федерации

ФГБОУ ВПО «СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Факультет: Заочный Лесотехнический Факультет

Кафедра: Технологи Клеёных Материалов и Древесных Плит

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

технологический расчет производства строганного шпона

Руководитель: Ковальчук Т.А.

Красноярск 2014



Таблица 1 - Исходящие данные

№ варианта	Цифры зачетной книжки	Vкр, тыс.м3	dк, м	L, м	Sш, мм	№ схемы Сх	Порода
28	54	11	0,44	3,6	0,8	2	Ясень
Условные обозначения:	Vкр - Обьём перерабатываемого сырья, тыс м3 в год; d - диаметр кряжа; L - длина кряжа; Sш - номинальная толщина шпона; Сх - номер схемы продольного раскроя кряжей: 2 - тупокантно-брусовый;

Таблица 2 - Объем круглых лесоматериалов q

Диаметр, м	Объем, м3, для длин, м
м	3,6
0,36	0,63

Заданная схема продольного раскроя кряжа строится в масштабе 1:2; 1:4. По вершинному диаметру d откладывается минимальная ширина шпона II сорта по ГОСТ 2977-82, т.е. 80 мм. Полученная плоскость является базисной в начале строгания бруса. Затем определяется средний диаметр кряжа d_cp с учётом стандартного коэффициента сбега k = 1,16 -- 1,26

d_ср =0,5d(k +1) = 0,5 Ч 0,44 (1,16 + 1)= 0,47 м

Ширина b₁ и толщина h₁ горбылей откладываются по окружности (диаметра d_ср). Полученные величины b₁, и h₁ используются для расчета объема горбылей V₁, м³:

b₁ = 0,08Ч d = м; h₁ = b₁Ч d = 0,08 Ч 0,44 = 0,352 м

м³

где n - число одинаковых горбылей в кряже = 4;

L - длина кряжа, м.

Для схем раскроя с горбылями неодинакового размера рассчитывают суммарный объём всех горбылей.

Ширину боковых горбылей принимают на 20-30 % меньше ширины базисной пласти.

Потери объёма древесины P₁ на горбыли в % к объёму кряжа

Потери объема древесины на опилки V₂ , м³

V₂ = (S_nЧb₁ЧL) Ч m = (0,0028Ч0,08Ч3,6)Ч4 = 0,0032 м³

где S_n - ширина пропила, S= 0,0028 м;

m - число пропилов в кряже.

Объем брусьев (ванчесов) подаваемых на строгание V_Б, м³

V_Б = Q - (V₁ + V₂) = 0,63 - (0,270 + 0,0032) = 0,3632 м³.

В процессе строгания вначале происходит выравнивание всех брусьев в одну плоскость, в результате чего получаются срезки (шпон-рванина) и затем полноформатные листы. Объём отходов на срезки V₃, м³

V₃ = (LЧb₁Чh₃) - Z=3,6Ч0,08Ч0,006=0,0017 м³

где h₃ - припуск на пристрожку, h₃ =0,006м;

Z - число строгаемых сторон, без переворачивания ванчесов Z=1, с переворачиванием или кантованием Z=2.

Потери на отструг V₄, м³, определяются его толщиной, которая составляет 25-40 мм для механического способа крепления ванчеса в столе станка и 5 - 10 мм - для вакуумных устройств:

V₄ = L Ч d_ср Ч h₄ Ч n₄=3,6Ч0,47Ч0,025=0,0423 м³

где h₄ - толщина отструга = 0,025 м;

n₄ - число отстругав в одном кряже.

Выход сырого шпона V_ш из одного кряжа, м³:

V_ш = Q - (V₁ + V₂ + V₃ + V₄)

V_ш =0,63 - (0,0345+0,0032+0,0017+0,0423) = 0,5483 м³

То же в % к объему кряжа:

= 87%

Безвозвратные потери на усушку шпона P₆, %, определяется по формуле:

P₆ = К_т (30 - W_ш)

P₆ = 0,29 (30 - 8)= 6,38 %

где К_т - коэфициент тангенциальной усушки по ширине листа = 0,29 (Таблица 3)

W_ш - конечная флажность шпона по ГОСТ 2977, W_ш = 8%

Таблица 3 - Коэффициент тангенсальной усушки шпона

Порода древесины	Коэффициент тангенсальной усушки
Ясень	0,29

То же, м³:



м³

На выходе из сушильного агрегата шпон подается на сортировочный стол, где производится его сортировка, укладка в пачки с сохранением кноля и разметка по шаблонам для поперечной обрезки, раскроя по длине и продольной обрезки пачек. Каждая пачка перевязывается шпагатом и маркируется.

Пачки упаковываются в дощатые жесткие контейнеры массой не более 500 кг и отправляются на склад. Согласно статистическим производственным данным общие потери при обрезке, раскрое, транспортировании и упаковке Р₇ составляют 14-22 % к объему кряжа. Объёмные потери древесины V₁ в виде шпона-рванины и обрезков будут равны, м³:

м³

С учетом потерь на усушку и обработку, выход сухого товарного шпона V_t из одного кряжа составит, м³:

V_C = V_Т = V_ш - (V₆ + V₇)

V_C = V_Т = 0,5483 - (0,0401 + 0,1134)=0,3948 м³

То же в % к объему кряжа:

= 62,6 %

Норма расхода сырья Н_с, м³, на 1 м³ товарного шпона:

м³

При планировании производства учетной единицей готовой продукции считается 1000 м² шпона. Соответственно норма расхода кряжей на 1000 м² товарного шпона R, м³:

R = H_c Ч S_ш Ч 10³

R = 1,595 Ч 0,0008 Ч 10³=1,276 м³

где S_ш - толщина шпона, м.

В зависимости от породы, диаметра и сорта кряжей нормативный расход кряжей на производство шпона толщиной 0,8 мм изменяется от 1,45 до 3,65 м³ на 1000 м². Наименьшая величина характерна для использования кряжей красного дерева максимальных диаметров, наибольшая - для кряжей лиственницы минимального диаметра (от 28 см).

Таблица 4 - Полученные расчетные величины сводятся в таблицу баланса древесины

Составляющие баланса	%	м3 на один кряж	м3 на годовую программу
Кряжи	Vкр	100	0,63	11000
Потери при раскрое, всего
в том числе:
горбыли	V1	42,85	0,2700	4713,5
опилки	V2	0,50	0,0032	5500
Объем брусьев, подаваемых на строгание	VБ	57,65	0,3632	11057,65
Потери при строгании, всего в том числе:
срезки	V3	0,26	0,0017	28,6
отструги	V4	6,71	0,0423	738,1
Выход сырого шпона	Vш	87,03	0,5483	9573,3
Потери на сушку	V6	6,36	0,0401	699,6
Выход сухого шпона	Vс	62,67	0,3948	6893,7
Потери при обработке и упаковке сухого шпона	V7	18,14	0,1143	1995,4
Выход товарного шпона	VТ	62,67	0,3948	6893,7

В производственном планировании рассчитывают нормативы расхода сырья по каждой породе, диаметру, сорту и схемам раскроя кряжей на брусья. Далее в соответствии с процентным составом каждого вида рассчитывают средневзвешенные нормы.



Выбор и расчет потребности в оборудовании

Пооперационный расчет объёма древесины

Для расчета количества основного оборудования целесообразно определить требуемую часовую производительность цеха строганого шпона на основных технологических операциях: продольном раскрое кряжей, строгании брусьев, сушке, обрезке и раскрое шпона.

Годовой фонд рабочего времени оборудования рассчитывается исходя из двух- или трехсменного режима работы головного оборудования - в данном случае шпонострогальных станков. С учетом остановов производства на выходные и праздничные дни, на проведение капитального и текущего ремонтов оборудования - эффективный фонд рабочего времени при трехсменной работе - Т_эф = 6000 ч, при двухсменной - Т_эф = 4160 ч.

Часовой объём сырья или полуфабрикатов, перерабатываемых на каждой технологической операции, П₁ определяется по формуле, м³/ч:

древесина шпон сушка раскрой

где V_i - годовой объем сырья или полуфабрикатов на данной операции, принимается из данных таблицы 4

Соответственно определяются следующие показатели, приведенные в таблице 5



Таблица 5 - Пооперационный объем древесины

Технологические операции		м3/ч
Объем сырья, подаваемого на продольный раскрой	П1	1,83
Объем брусьев, подаваемых на шпонострогательный станок	П2	0,17
Объем сырого шпона, подаваемого в сушильные агрегаты	П3	1,59
Объем сухого шпона, подаваемого на обрезку	П4	0,11
Объем готовой - товарного шпона	П5	0,11

Строгание брусьев

Тип и марку шпонострогального станка выбирают по таблице 6.6 или из справочной литературы, исходя из заданной длины кряжа. Для расчета производительности станка необходимо определить максимальное количество ванчесов (брусьев) т, устанавливаемых в столе станка путем деления максимальной ширины блока (таблица 6.6) на ширину ванчеса в соответствии со схемой раскроя кряжа. Для кряжевого способа раскроя, при котором боковые стороны брусьев имеют не плоскую, а цилиндрическую форму, число одновременно строгаемых брусьев, с учетом их крепления, m = 2 - 3, в остальных случаях m = 4 - 5.

Таблица 6 - Технические характеристики шпонострогательных станков

Наименование показателей	Величина показателей по моделям
	ДК 4000
Число двойных ходов суппорта в минуту	12-35
Максимальная длина строгаемого бруса, мм	4000
Максимальная ширина блока заготовок на столе, мм	1200
Толщина строгаемого шпона, мм	0,1 - 6,0
Мощность главного электродвигателя, кВт	71
Масса станка, m	29,9
Габаритные размеры, мм
- длина	6240
- ширина	5330
- высота	1965



Часовая производительность шпонострогального станка, 1 м³/ч сырого шпона:

где - высота бруса, м;

h₃ - толщина срезок, h₃=0,006 м;

h₄ - толщина отструга, h₄=0,025-0,045 м;

m - число брусьев, закрепленных в столе станка (от2 до 5 шт);

L - длина брусьев (длина шпона), м;

b_ш - ширина листов шпона: в данном случае b_ш следует принять либо равной ширине бруса по схеме раскроя, либо как среднее между минимальной и максимальной шириной в соответствии с принятой схемой раскроя b_ш = 0,35

К_р - коэффициент использования рабочего времени оборудования, =0,9;

ф_ст - продолжительность строгания, мин;

ф_вс - продолжительность вспомогательных операций цикла

строгания (установка и закрепление брусьев, регулирование стола, кантование брусьев, уборка отходов, правка ножа , ф_всп = 25 - 32 мин на один цикл строгания);

S_ш - толщина шпона, м;

=22,70 мин

где n_x - число двойных ходов суппорта в минуту = 18.

Расчетное количество шпонострогальных станков:

Где П₂ - объем брусьев, подаваемых на станок, м³/ч

Принимаю количество шпонострогальных станков = 2.

%

где N_рас - расчетное число станков;

N_уст - принятое (установленное) число станков.

Сушка шпона

Особенность сушки строганого шпона, в сравнении с лущеным, состоит в применении более мягких температурных режимов, обеспечивающих необходимое качество шпона - цветовые характеристики поверхности, наличие трещин усушки, формоустойчивость и др.

В основном используются те же сушильные агрегаты, что и для сушки в производстве лущеного шпона (таблица 8). Однако применение газовых сушилок ограничено вероятностью загрязнения поверхности шпона продуктами сгорания топлива, особенно мазутного, результатом чего является снижение адгезионной прочности клеевых соединений при облицовывании шпоном древесных материалов в производстве мебели.

В расчетах по данной работе рекомендуются роликовые паровые сушильные агрегаты моделей СУР-4; СУР-5; СУР-8, VMS с продольной подачей шпона, технические характеристики которых приведены в таблице 8. Из числа ленточных с поперечной подачей шпона можно рекомендовать сушилку типа VMS-110 при длине брусьев не более 2,6 м или специальные сушильные агрегаты для строганого шпона.

Продолжительность сушки может быть рассчитана по известным уравнениям или принята из данных таблицы 7.

Таблица 7 - Режимы сушки строганого шпона.

Порода	Толщина шпона, мм	Температура сушки, °С	Начальная влажность, %	Продолжительность сушки, мин
Ясень	0,8	110-120	50-65	14,0
	0,8	135-140	50-65	7,0
	0,8	145-150	50-65	5,5

Часовая производительность сушильного агрегата П_ч, м³/ч, сухого шпона:

где L_р - рабочая длина сушилки, м;

В_р - рабочая ширина сушилки, м;

S_ш - толщина шпона, м;

n_э - число этажей сушилки

К_дш - коэффициент заполнения шпоном ширины и длины сушилки, К_дш = 0,6;

К_р - коэффициент использования рабочего времени оборудования, К_р = 0,9;

ф_сш - продолжительность сушки шпона (таблица 7)

Расчетное число сушильных агрегатов:



где П₃ - объем сырого шпона, подаваемого в сушилку, м³/ч (таблица 5)

Принимаю расчетное число агрегатов = 1.

Результат округляется до целого числа и вычисляется коэффициент загрузки в процентах. Решение о количестве сушильных агрегатов принимается в соответствии с расчетным количеством шпонострогальных станков, каждый из которых работает в едином технологическом потоке с сушкой шпона.

Обрезка, раскрой и упаковка шпона

Обрезку шпона по длине с одновременным поперечным раскроем рекомендуется выполнять на ножницах типа НГ-18, а по ширине - на ножницах НГ-28 или СН-3500. При небольших объёмах производства обе операции могут выполняться на одних и тех же ножницах.

Продолжительность обработки одной пачки т можно принять равной:

- при поперечной обрезке с одновременным раскроем по длине ф? = 1,5 - 2 мин;

- при продольной обрезке ф_II = 1,8 - 2,3 мин;

- при поперечной и продольной обрезке на одном и том же станке ф = 2,5 - 3 мин.

Таблица 8 - Техническая характеристика оборудования для прирубки шпона

Наименование показателей	Величина показателей по моделям
	НГ-18	НГ-28	СН-3500
Наибольшая длина пакета шпона, мм	1800	2800	3500
Наибольшая толщина пачки шпона, мм:
при резе вдоль волокон	90	90	90
при резе поперек волокон	30	30	40
Ширина пачки шпона, мм:
наименьшая	75	75	-
наибольшая	1000	1000	-

Объём шпона в одной пачке v_п, м³, определяется исходя из средней ширины и количества листов шпона:

0,091 м³

где n_л - число листов шпона в одной пачке.

где Н_ст - наибольшая толщина обрезаемой пачки шпона согласно технической характеристике станка (таблица 8);

К_ур - поправочный коэффициент на условия резания, для продольного реза К_ур = 0,8; для поперечного К_ур = 0,9.

Число пачек n, подлежащих обрезке в расчете на требуемую часовую производительность цеха по сухому шпону:

Часовая производительность ножниц, выраженная в числе пачек шпона:

для поперечного раскроя и обрезки

для продольной обрезки

Требуемое число станков:

для поперечного раскроя и обрезки

для продольной обрезки

Расчетное число станков округляется до целого числа и определяется коэффициент загрузки.

Размещено на Allbest.ru

...