Технология и оборудование для изготовления древесных плит

Таблица 4 - Физико-химические свойства фенолоформальдегидной смолы СФЖ-3014

Наименование показателей	СФЖ-3014
Внешний вид	Однородная прозрачная жидкость от красновато-коричневого до темно-вишневого цвета
Вязкость, сП(Э)	17-90
Содержание нелетучих веществ(сухой остаток),%	45-59
Щелочи	6,5-7,5
Свободного формальдегида	0,1-0,15
Свободного фенола, не более	0,1
Предел прочности при скалывании клеевого слоя, Мпа, не менее: после кипения в воде в течение 1ч	1,5
В сухом состоянии	2-3
Срок хранения при 5-20С, мес.	2-3
Растворимость смолы в спирте	Полная
Продолжительность желатинизации смолы, с	55-90
Содержание воды,% не более	7

Карбамидоформальдегидная смола марки КФ-МТ-15. Карбамидоформальдегидные смолы обладают следующими преимуществами: быстро отверждаются при нагревании; скорость желатинизации можно регулировать в значительных пределах (от 15 до120); имеют высокую прочность склеивания и светлую окраску; запасы сырья для производства карбамидных смол практически неограниченны.

Смола марки КФ-МТ-15 по ТУ6-05-12-88 малотоксичная.

Таблица 5 - Физико-химические показатели карбамидоформальдегидной смолы КФ-МТ-15

Внешний вид	Однородная супензия от белого до светло- жёлтого цвета без механических включений
Массовая доля сухого остатка, %	661
Коэффициент рефракции	1,462-1,465
Массовая доля свободного формальдегида, % не более	0,3
Вязкость условная по ВЗ-4 при 2050С, с после изготовления после хранения 60 суток	30-50 150
Концентрация водородных ионов, рН	6,5-8,5
Стабильность смолы при хранении, мес.	до 2
Продолжительность желатинизации при добавлении 1% NH4Cl, ч, не менее при 1000С при 2010С	35-55 8
Плотность при 200С, г/см3	1,26-1,28
Предел прочности при скалывании по клеевому слою после вымач. образцов в воде в теч. 24 ч, МПа не менее	1,6

В качестве отвердителя для внутреннего слоя используют 20%-ый раствор хлористого аммония. Во избежание преждевременного отверждения связующего в поверхностных слоях при загрузке брикетов в пресс для наружных слоёв в качестве отвердителя используется 2-5%-ый раствор хлористого аммония или комбинированный отвердитель следующего состава:

хлористый аммоний, м.ч.	20
аммиачная вода 25%-ой концентрации, м.ч.	25-30
вода, м.ч.	55-60

Расход отвердителя составляет 5-6 м.ч. на 100 м.ч. рабочего раствора смолы.

4. Расчёт расхода сырья, стружки, смолы и химикатов

Для определения потребности в сырье, стружке, синтетических смолах на единицу продукции или для выполнения заданной программы в единицу времени, необходимо выполнить соответствующие расчёты. Для определения требуемого количества оборудования и его загрузки необходимо знать какое количество материала перерабатывается на данной технологической операции.

Необходимо задаться или определить плотность плиты по слоям и установить норму расхода связующего.

4.1 Плотность плиты по слоям

ОСП имеет неодинаковую плотность по толщине: большую в наружном слое и меньшую во внутреннем. Разница в плотности зависит от фракционного состава древесных частиц и других факторов.

Плотность плиты по слоям _н и _вн, кг/м³, определяем по формуле:

где _пл- плотность плиты, кг/м³;

_н и _вн- плотность соответственно наружных и внутреннего

слоёв,кг/м³;

i_н и i_вн- соответственно доля внутреннего и наружных слоёв;

;

;

,

.

Проверка: 642,20,7+834,80,3=700 кг/м³

4.2 Пооперационный расчёт перерабатываемого материала

Данный расчёт позволяет определить количество перерабатываемого сырья на каждой технологической операции для расчёта количества технологического оборудования, а также расход сырья и связующего для выполнения заданной программы.

Количество абсолютно сухого материала в готовых плитах g_абс.с.,кг/ч, (при влажности готовых плит 8%) определяем по формуле:

,

где П_ч- часовая производительность цеха, м³/ч;

_сл- толщина одного слоя, мм;

_пл- толщина готовой плиты, мм;

_сл- средняя плотность данного слоя, кг/м³;

1,08- коэффициент, учитывающий влажность плиты.

Для наружных слоёв

Для внутреннего слоя

Масса абсолютно сухого материала в наружных слоях до шлифовки плит, кг/ч, (с учётом припуска на обе стороны 1,5 мм) составит

g_ш^н = 3948х(9,2+1,5)/9,2= 4592

Тогда потери абсолютно сухого материала при шлифовки плит, кг/ч, равны

g_пот = 4592-3948=644

Примем, что потери в виде шлифованной пыли на 50% возвращаются в производство в бункер сухой стружки для наружных слоёв

g_ш.п. = 6440,5=322

Потери материала при обрезке плит по формату, %, составят

g_n = [(l+?l)x(b+?b)-(lxb)/(l+?l)x(b+?b)]x100

(2,551,3)-(2,51,25)/(2,551,3)100=5,73

где 2,551,3-формат плиты до обрезки, м;

2,51,25-формат плиты после обрезки, м.

Масса абсолютно сухого материала в плитах до обрезки, кг/ч, составит

g_ф.о.= g_шх100/(100- g_n)

для наружных слоёв 4592100/ (100-5,73)= 4871

для внутреннего слоя 5216100/ (100-5,73)= 5533

Отходы при обрезке после измельчения на 90% возвращаются в бункер сухой стружки для внутреннего слоя. При этом количество возвращаемого материала кг/ч, составляет

g_в.ф.о.= [(g_ф.о^н - g_ш^н)+( g_ф.о^вн - g_ш^вн)]х0,9

(4871-4592)+(5533-5216)0,9=536

Потери при формировании ковра, %, составляют

П_к = [(l_к.к. - ?l)/?l]x100

(3100-2550)/2550100=21,5

где l_к.к. -длина стружечного пакета с учётом стружечной массы в разделительной коробки формирующего конвейера, мм.

Масса абсолютно сухого материала, кг/ч, проходящего через формирующие машины, составит

g_м = g_ф.оx100/(100- П_к)

для наружных слоёв 4871100/ (100-21,5)= 6205

для внутреннего слоя 5533100/ (100-21,5)= 7048

Потери сухого материала для наружных слоёв, кг/ч, при формировании стружечного ковра равны

g_п.к = 6205-4871= 1334

Стружечная масса из разделительных коробок главного конвейера с помощью пневмотранспортной установки возвращается в формирующие машины внутреннего слоя, поэтому количество абсолютно сухого материала, кг/ч, выходящего из смесителя, для внутреннего слоя равно

g_c.в.с. = 5533-1334= 4199

Норма расхода связующего составляет для наружных слоёв 13%, для внутреннего слоя 8,5%. Тогда часовой расход сухого связующего, кг/ч, составит

g_р.св.н. = g_м.н.хP_н.с./(100+P_н.с)

g_{р.св.вн.} = g_c.в.с.х P_вн.с/(100+ P_вн.с)

для наружных слоёв 487113/(100+13) = 560

для внутреннего слоя 4199 8,5/(100+8,5) = 329

Количество абсолютно сухих древесных частиц, кг/ч, поступающих в смесители, равно

g_ч.н.= g_м.н.- g_р.св.н.

g_ч.вн.= g_c.в.с.- g_р.св.вн

для наружных слоёв 4871-560 = 4311

для внутреннего слоя 4199-329 = 3870

Масса абсолютно сухой стружки, кг/ч, поступающей в бункера, с учётом возврата шлифованной пыли в бункер наружного слоя и дроблёнки от форматной обрезки- в бункер для внутреннего слоя составит

g_ч.п.н.= g_ч.н.- g_ш.п.

g_ч.п.вн.= g_ч.вн.- g_в.ф.о.

для наружных слоёв 4311-322= 3989

для внутреннего слоя 3870-536= 3334

Количество крупных древесных частиц, отделяемых при сепарации стружки наружного слоя и направляемых в стружку внутреннего слоя, равно примерно 10%. Тогда масса абсолютно сухой стружки, кг/ч, выходящей из сушильных барабанов, составит

g_с.с.н= g_ч.п.нх100/(100-П_с)

g_с.с.вн= g_ч.п.вн - ( g_с.с.н - g_ч.п.н)

для наружных слоёв 3989100/(100-10) = 4432

для внутреннего слоя 3334-443 = 2891

где g_с.с.н - g_ч.п.н =443- количество древесных частиц, перешедших из

наружных слоёв во внутренний.

Потери при сушке стружки составляют для наружных слоёв 3%, для внутреннего слоя 2,5%. Тогда потребность в абсолютно сухой стружке, кг/ч, перед сушкой составит

g_а = g_с.с.x100/(100-K)

для наружных слоёв 4432100/(100-3) = 4569

для внутреннего слоя 2891100/(100-2,5) = 2965

Потери при раскрое и измельчении сырья, изготовлении и транспортировки стружки, а также непредвиденные потери в сумме достигают примерно 7%. Тогда потребность в абсолютно сухой древесине, кг/ч, составит

g_д = g_ах100/(100-K)

для наружных слоёв 4569100/(100-7) = 4913

для внутреннего слоя 2965100/(100-7) = 3188

Результаты расчётов сводим в таблицу 5.

Часовой расход материала данной влажности на каждой технологической операции g_w, кг, определяем по формуле

,

где g_абс.с.- расход абсолютно сухого материала, кг;

W- влажность материала на данной технологической операции %, на данном потоке.

Для наружных слоёв:

Для внутренних слоев:

Таблица 6 - Часовой расход абсолютно сухого материала и при данной влажности на каждой технологической операции.

Технологические Операции	Часовой расход абс. сух. мат-ла по смоле, кг	Влажность материала, %	Часовой расход мат-ла данной W по слоям, кг
	наружные	внутренние	Wн	Wвн	наружные	внутренние
Готовые шлифованные плиты	3948	5216	8	8	4264	5633
До шлифовки	4592	5216	8	8	4959	5633
До обрезки	4871	5533	8	8	5261	5976
В формирующих Машинах	6205	7048	14	10	7074	7753
До формирующих машин	6205	4199	14	10	7074	4619
До смесителя	4311	3870	3	2	4440	3947
До бункеров сухой стружки	3989	3334	3	2	4109	3401
До сушилок	4569	2965	80	80	8224	5337
До измельчения (потребность в сырье)	4913	3188	80	80	8843	5738

Пооперационный расчёт позволяет не только определить поток материала (стружки) в единицу времени на данной технологической операции, но и по результатам его расчёта определить удельный расход древесного сырья и смолы на 1 м³ плит. Для этого необходимо часовой расход сырья по массе разделить на плотность древесного сырья при данной влажности (80%). Первоначально определяют плотность древесного сырья.



4.3 Расчёт расхода сырья, смолы и химикатов на изготовление 1 м³ плиты

Часовой расход или потребность в древесном сырье V_др., м³, определяем по формуле:

где _усл.н и _усл.вн - средняя условная плотность древесины или древесного сырья соотв. для наружных и внутреннего слоёв. (Прил. 1)

_усл.вн принимаем за 430кг/м³ при W=8%, а _усл.н предположим самый наихудший вариант W=100%, то _100% = _усл.н (1+W/100) = 860кг/м³

где _н и _вн - процент добавления связующего соотв.в наружные и внутренний слои плит. (Прил.2)

где i_н и i_вн - соотв.доля (по толщине или массе) наружных и внутреннего слоев в общем обьеме шлифованной плиты; задается при выборе конструкции плиты обычно в пределах i_н= 0,25-0,5 i_вн= 0,75-0,5

К_п.н и К_п.вн.- коэффициенты, учитывающие потери и отходы древесины при изготовлении плит;

где К_разд- коэф. потерь при разделки сырья, К_разд=1,07;

К_суш.- коэф. потерь стружки в период её сушки

для внутреннего слоя К_суш.=1,025,

для наружных слоёв К_суш.=1,03;

К_тр.- коэф.потерь сырья и смолы при обрезке плит по

периметру, К_тр=1,0415;

К_шл.- коэф. потерь при шлифовании плит, К_шл.=1,18

Определяем часовую и годовую потребность в абсолютно сухой стружке:

G_час^н = П_ч * V_др^н = 13,88*0,55 = 7,63кг/час

G_час^вн = П_ч * V_др^вн = 13,88*1,04 = 14,43кг/час

G_год^н = А_год * V_др^н = 100000*0,55 = 55000кг/год

G_год^вн = А_год * V_др^вн = 100000*1,04 = 104000кг/год

Расчёт расхода смолы g_сух.см., кг, производим по формуле

где К_п- коэффициент потерь смолы на отдельных участках тех процесса, определяем по формуле

,



где К_см.- коэффициент потерь смолы на участках её приготовления и смешивания связующего со стружкой, принимаем 1,007.

G_час^н = П_ч * g_сух.см.^н = 13,88*40,17 = 558кг/час

G_час^вн = П_ч * g_сух.см.^вн = 13,88*41,6 = 578кг/час

G_год^н = А_год * g_сух.см.^н = 100000*40,17 = 401700кг/год

G_год^вн = А_год * g_сух.см.^вн = 100000*41,6 = 416000кг/год

Выход смолы в виде рабочего раствора, кг, с К_р=60%, равен

g_{сух.см.60%}^н =

g_{сух.см.60%}^вн =

Расход смолы, кг, стандартной концентрации К_ст.=64%, равен

g_{сух.см.64%}^н =

g_{сух.см.64%}^вн =

Расход смолы g_{р.раств.}, кг, в виде рабочего раствора равен

Расход жидкого раствора отвердителя g_отв., кг, определяем по формуле

где Р_отв.- процент добавления отвердителя, который выбирается в зависимости от марки смолы и слоя плиты, принимаем Р_отв.=5 %.

Для наружных слоёв:

Для внутреннего слоя:

G_час^н = П_ч * g_отв.^н = 13,88*3,35 = 47кг/час

G_час^вн = П_ч * g_отв..^вн = 13,88*3,46 = 49кг/час

G_год^н = А_год * g_отв.^н = 10000*3,35 = 33500кг/год

G_год^вн = А_год * g_отв..^вн = 10000*3,46 = 34600кг/год

Таблица 7- Сводная ведомость расхода смолы и химикатов

Компоненты плиты	Расход материалов
	на 1 м3	в час	в год
	нар.	внутр.	нар.	внутр.	нар.	внутр.
Древесное сырьё, м3	1,59	22,06	159000
	0,55	1,04	7,63	14,43	55000	104000
Смола СФЖ-3014	81,77	1136	817700
В сухом виде	40,17	41,6	558	578	401700	416000
Стандартной концентр.	66,95	69,33
Рабочего раствора	67	69,3
Отвердитель, кг в т.ч.	6,81	96	75100
Хлористый аммоний	3,35	3,46	47	49	33500	34600



5. Выбор и расчёт потребного количества основного технологического оборудования

5.1 Выбор схемы переработки сырья

От технологической схемы переработки сырья в стружку зависит подготовка сырья пред измельчением. Применяются две схемы:

1) Длинномерную дровяную древесину и карандаши фанерного производства раскраивают по длине на мерные отрезки длиной не более 1 м. Мерные отрезки перерабатывают в щепу на дробильный станок (ДС-6, ДС-8) с ножевым валом или досковым. Полученная по такой технологии плоская щепа пригодна для изготовления однослойных и всех трёхслойных, после повторного измельчения- и наружных слоёв пятислойных и многослойных плит.

2) Длинномерную дровяную древесину, карандаши, кусковые отходы, шпон-рванину измельчают в рубительных машинах в технологическую щепу, а последнюю- в центробежных стружечных станках (типов ДС-5, ДС-7 и др.) в игольчатую стружку. Такая стружка без дополнительного повторного измельчения не пригодна для формирования наружных слоёв плит, поэтому может использоваться для внутреннего слоя. При повторном измельчении и последующей сортировке на фракции (мелкую и крупную) игольчатая стружка становится пригодной для формирования наружных (мелкая) и внутреннего (более крупная) слоёв.

В данном дипломном проекте мы используем первую схему. При данном изготовлении (на станках с ножевым валом) щепа имеет большую лепестковую форму. ОСП приготовленное из этой щепы будет иметь более высокие прочностные характеристики, чем плиты из щепы приготовленной по второму способу.



5.2 Разделка длинномерного сырья по длине и толщине

Для разделки длинномерного сырья диаметром до 400 мм на отрезки длиной 1 м рекомендуется использовать многопильный станок ДЦ-10М.

Производительность станка П, м³/см, определяем по формуле:

,

где T- продолжительность смены, мин;

u - скорость подачи подающего конвейера, м/мин;

V_бр- средний объём разрезаемых брёвен со средним

расчётным диаметром по ГОСТ 2708-75. V_бр=0,12м³;

К₁- коэффициент использования рабочего времени;

К₂- коэффициент заполнения подающего конвейера;

t - шаг между упорами, м.

Требуемое количество станков n, шт, определяем по формуле

где Q_сырья- объём сырья, который необходимо переработать в

смену, м³;

П- расчётная производительность станка, м³/ч.

Принимаем N=1ст.

Загрузка оборудования:

5.3 Обнаружении в сырье металлических предметов

Для обнаружения металлических включений в сырье применяют электронные металлоискатели: электронный прибор, состоящий из автогенераторного датчика металла, детектора, усилителя импульсов с выходным реле, выпрямителя, стабилизаторов напряжения и приборов звуковой сигнализации.

На ленточном конвейере с шириной ленты 1200 мм перед рубительной машиной установлен металлоискатель с размерами проходного окна 17001200 мм. Габарит металлоискателя 2300х1620х700мм, масса 1460кг. Несмотря на большие размеры проходного окна, металлоискатель обнаруживает металлические предметы массой 20-30г.

Во избежание попадания в рубительную машину мелких металлических предметов, камней, песка, мусора и т.п., которые могут оказаться на подающем конвейере, между загрузочной воронкой и загрузочным конвейером делают разрыв шириной 100-150мм.

5.4 Измельчение древесины в стружку

Для переработки используем барабанную рубительную машину ДС-6 и центробежный стружечный станок ДС-8.

Требуемое количество машин ДС-6 n, шт., определяем по формуле:

где Q_стр- потребность в стружке в час на данном потоке, м³;

П- производительность машины, кг/см

Принимаем N=1 станка ДС-6.

Загрузка оборудования:

Требуемое количество станков ДС-8 n, шт, определяем по формуле:

Принимаем N=1 станка ДС-8.

Загрузка оборудования:

5.5 Буферное хранение щепы, сырой и сухой стружки

Для хранения запасов щепы и дозированной её выдачи используем бункер ДБО-60-1. Количество бункеров для хранения щепы n_б, шт, определяем по формуле:

где g_стр.- часовая потребность в стружке на потоке, кг/ч;

-время, в течении которого бункера обеспечивают бесперебойную работу, =1ч;

V_б- объём бункера, м³;

_стр.- насыпная плотность стружки, кг/м³; (Прил.3)

К_з- коэффициент заполнения объёма.(0,95 для вертикальных)

Примем 1 бункер ДБО-60-1.

Загрузка оборудования:

5.6 Сушка древесных частиц

Для сушки древесных частиц используем сушильный барабан Прогресс.

Перерабатываемое сырьё имеет влажность 60-70 %. Влажность стружки перед смешиванием со связующим должна быть 2-4 % для внутренних и 4-6 % для наружных слоёв, поэтому древесные частицы подвергают сушке. Для сушки измельчённой древесины используют преимущественно газовые сушилки непрерывного действия, которые работают на топочных газах.

Основной частью барабана Прогресс является одноходовой сварной барабан, на котором закреплены бандажи, они катятся по опорным роликам. Барабану вращение передаётся от электродвигателя и редуктора через зубчатую пару с венцовой шестерней на барабане.

По длине сушилка разделена радиальными перегородками на 5 отсеков. На этих отсеках закреплены продольные лопасти. В торцовых частях сушилки расположены центральные люки для входа и выхода стружки с газо- воздушной смесью. Топочные газы с t=800900 ⁰С поступают в смесительную камеру, где смешиваются со свежим воздухом, температура при этом снижается до 300450 ⁰С. В эту смесь попадает сырая, измельчённая древесина, стружка пересыпается из отсека в отсек и перемещается вдоль барабана. Под влиянием газо-воздушного потока, высушенная стружка попадает в циклон, где отделяется от газо-воздушной смеси, температура на выходе 170 ⁰С.

Требуемое количество сушильных барабанов n, шт., определяем по формуле

где V_расч.- требуемый объём сушильного барабана.

где U - напряжение барабана по влаге, т.е. количество испаряемой влаги в час на 1 м³ объёма барабана, U=3060 кг/м³;

g_вл.- количество испаряемой влаги на 1 кг высушиваемой

стружки, определяем по формуле

где W_н ,W_к - соответственно начальная и конечная влажность, %.

Принимаем N=2 барабана Прогресс.

Загрузка оборудования:

5.7 Сортировка древесных частиц

Для сортировки древесных частиц применяем механические сортировки марки ДРС-2, одноступенчатый пневматический сепаратор Келлер для наружных слоёв и двухступенчатый пневматический сепаратор ДПС-1для внутреннего слоя

Требуемое количество сепараторов ДПС-1 n, шт., определяем по формуле:

Принимаем N=1 пневматический сепаратор ДПС-1.

Загрузка оборудования:

Требуемое количество сепараторов Келлерn, шт, определяем по формуле:

Принимаем N=1 пневматический сепаратор Келлер.

Загрузка оборудования:

Требуемое количество механических сортировок ДРС-2 n,шт, определяем по формуле:

Принимаем N=1 механическую сортировку ДРС-2.

Загрузка оборудования:

5.8 Приготовление рабочих растворов смолы, отвердителя и связующего

5.8.1 Приготовление рабочего раствора смолы

Смола ФФ-СФЖ-3014 после изготовления имеет высокую концентрацию (661%) и относительно высокую вязкость (до 50с. по ВЗ-4).вязкость должна быть не более 35с., поэтому вязкость снижают следующими способами:

Разбавлением водой, т.е. снижение концентрации до 5266 %.

Подогревом смолы.

Первый способ имеет преимущественное применение. В ёмкость для смолы при работающей мешалке постепенно добавляют расчётное количество воды температурой 1820 ⁰С.

Количество воды g_в., кг, определяется по формуле

где g_см.- масса смолы, кг;

К₁-начальная концентрация смолы, %;

К₂-заданная концентрация смолы, %.

5.8.2 Приготовление рабочего раствора отвердителя

Ввиду различных условий нагрева наружных и внутренних слоёв стружечных брикетов в период горячего прессования, применяют связующее с разной продолжительностью отверждения: для внутреннего слоя- 30...60с., для наружных слоёв 110...130с. Для внутреннего слоя используют более активный отвердитель, обычно 20 %-ый раствор хлористого аммония. Для наружных слоёв 37 %-ый раствор NH₄Cl.

Отвердитель готовят следующим образом:

В горячую воду (50-60 ⁰С) загружают отвешенное количество хлористого аммония, нужной концентрации, перемешивают до растворения, после чего, добавляют нашатырь 25 %-ый. Готовый отвердитель должен соответствовать следующим требованиям:

	Для наружных	Для внутреннего
Коэффициент рефракции	1,4131,414	1,3711,372
рН среды	9,09,5	5,56,0
Плотность при 200С, кг/м3	10401045	10401045

5.8.3 Приготовление связующего

На 100 м.ч. рабочего раствора смолы рекомендуется добавить 5 м.ч. рабочего раствора отвердителя.

Таблица 8- Характеристика готовых связующих для производства плит

Параметры	Для внутреннего слоя	Для наружных слоёв
Содержание сухих веществ, %	5556	5556
Коэффициент рефракции	1,4481,449	1,4481,449
Вязкость по ВЗ-4, с.	1320	1320
Время желатинизации при 100 0С, с.	3555	110130
Время желатинизации при 20 0С, с.	8	10

5.8.4 Дозирование компонентов, приготовление и подача связующего в смесители

Смолу из специальной ёмкости подают в небольшую расходную ёмкость с датчиком уровня. После расходной ёмкости смола проходит через рабочий фильтр и далее насосом подаётся к фильтру с манометром, а затем к дозирующему бункеру METSO. Из ёмкости приготовления отвердитель подают в расходную ёмкость, из которой его отбирают насосом и направляют в компенсатор.

Для контроля расхода смолы используют счётчик 2СВЩС-25. Для контроля расхода отвердителя используют поплавковый ротаметр РС-3 с непосредственным измерением.

Расчёт расхода смолы принятой концентрации V_ж.см., л/мин, определяем по формуле

где Р- процент добавления смолы по сухому остатку, %;

К- концентрация расхода связующего, %;

_см.- плотность смолы, кг/м³;

g_w- расход стружки, кг.

Примем дозирующий бункер METSO, количество этих установок n, шт., определяем по формуле:

Принимаем 2 дозирующих бункера METSO

Загрузка оборудования:

Наружная:

Внутренняя:

5.9 Смешивание древесных частиц со связующим

Требуемое количество смесителей n, шт. При расчёте часовой расход осмоленной стружки данной влажности принимаем из таблицы 5 До формирующей машины из последних колонок.



Принимаем 2 смесителя ДСМ-7.

Загрузка оборудования:

Наружная:

Внутренняя:

Выполняют двухступенчатое дозирование сначала по массе, потом по объёму. Объёмное дозирование осуществляют дозаторами- питателями непрерывного действия. Погрешность объёмного дозирования 2050 % и поэтому не может быть рекомендовано.

На предприятии с отечественным оборудованием, для дозирования стружки используют ковшовые весы ОДК4-20017, которые устанавливаются после вертикальных бункеров ДБО-60. Так как в смеситель стружка должна поступать непрерывно и равномерно потоком, то перед смесителем устанавливают выравнивающий бункер-питатель. Получается двухступенчатое дозирование- первоначально по массе на ковшовых весах, а затем по объёму в бункере-питателе.

5.10 Формирование стружечного ковра

Используем формирующую машину ДФ-6.

Определяем ритм главного конвейера R_к, с.,по формуле

где _ц- продолжительность цикла прессования, мин;

n - число рабочих промежутков в прессе;

Скорость формирующего конвейера , м/мин, по формуле:

,

где t_к- шаг между упорами главного конвейера, м;

Производительность формирующей машины (расход осмоленной стружки) П_ф.м., кг/мин, определяем по формуле

где _сл.- заданная плотность слоя, кг/м³;

_сл.- толщина формируемого слоя, мм;

W_{осм.стр}- влажность осмоленной стружки, %;

R_к- ритм главного конвейера, с;

Загрузку формирующей машины определяем по формуле

,

где П_ф.м- производительность формирующей машины, кг/мин,

(по технической характеристике ).

Для наружных слоёв

Для внутреннего слоя

Принимаем 4 формирующих машины.

Загрузка оборудования:

Наружная:

Внутренняя:



5.11 Предварительная подпрессовка и контроль массы стружечных пакетов

Для обеспечения непрерывного процесса работы главного конвейера необходимо, чтобы цикл работы пресса предварительной подпрессовки был на 2-3 секунды короче ритма работы главного конвейера.

Производительность пресса ПР-5М П_пр, м³/ч, определяем по формуле

где l, b, д-длина, ширина и толщина обрезной нешлифованной плиты, м

К - коэффициент использования главного конвейера(0,85)

ф- цикл работы пресса, с.

Загрузка пресса определяется по формуле

,

где Q_пл - часовая выработка чистообрезных плит, определяется производительностью горячего пресса, м³/ч;

Принимаем 1 подпрессовочный пресс.

Для получения плит со стабильными показателями физико- механических свойств важно обеспечить одинаковую насыпку осмоленной стружки.

Для контроля массы сформированных пакетов предусмотрены контрольные весы марки ДВ-3.

5.12 Охлаждение, кондиционирование и выдержка плит

После выдержки в прессе горячего прессования, в плитах имеют место значительные градиенты температуры, влажности и степени поликонденсации связующего. Это служит причиной образования внутренних напряжений в плитах, которые с течением времени выравниваются. Поэтому после выгрузки из пресса, плиты необходимо кондиционировать. Для кондиционирования используем веерный охладитель.

Работа веерного охладителя сблокирована с работой пресса горячего прессования, т.е. он должен пропускать все плиты, выходящие из пресса.

Число этих плит m, шт/ч, определяем по формуле:

,

где n- число рабочих промежутков пресса;

К_и.к- коэффициент использования главного конвейера;

_ц- продолжительность цикла прессования, мин.

1шт - 0,078м³

0,078м³ - Х

1м³ - 700кг (по плотности)

Х = 700*0,078=54,6кг 54,6*38 = 2074,8кг/ч

Принимаем N=1 охладитель.

Загрузка оборудования:

После охлаждения плиты укладывают в плотные стопы высотой 400мм. Для этого применяют штабелеукладчики ДШ-1.

Исходя из технической характеристики наименьшая время разгрузки плит t=40с.

Тогда:

, ,

1шт - 54,6кг

1440шт - 78624кг

Принимаем N=1 штабелеукладчик.

5.13 Форматная обрезка и шлифование

Для обрезки плит используем станок ДЦ-3М.

Производительность станка П, м³/ч, определяем по формуле:

,



где u- скорость подачи, м/мин;

_пл и b_пл- соответственно толщина и ширина обрабатываемых плит, мм;

К₁- коэффициент использования станка, К₁=0,9;

К₂- коэффициент использования рабочего времени, К₂=0,95.

Примем 1 обрезной станок .

Загрузку станка проверяем по формуле:

Для шлифования плит применяем шлифовальный станок SWT 325 RC.

Производительность шлифовальной линии П_л, м³/ч, линии определяем по формуле:

Загрузку линии определяем по формуле:



Примем 1 шлифовальную линию.

5.14 Сводная ведомость основного технологического оборудования

Таблица 9- Сводная ведомость основного технологического оборудования

Наименование оборудования(операции)	Марка	Принятое количество	Загрузки, %	Установленная мощность, кВт
		нар.	вн.	нар	вн.
1.Раскрой древесины	ДЦ-10М	1	60	141,6
2.Электронный металлоискатель		1		Датчик
3.Измельчение древесину в стружку	ДС-6 и ДС-8	1	1	30	20	204	204
4. Буферное хранение стружки	ДБО-60	1	50	23,3
5.Сушильный барабан	Прогресс	2	90	62
6.Сортировка древесных частиц механическая	ДРС-2	1	98	5,5
7.Сортировка древесных частиц пневматическая	ДПС-1	1	45	175,5
8.Сортировка древесных частиц пневматическая	Келлер	1	53	57,7
9. Дозирование и подача связующего	“METSO”	1	1	80	60	2,5
10.Смесители	ДСМ-7	1	1	70	46	55
11.Формирующие машины	ДФ-6	2	2	50	52	9,1
12. Предварительная Подпрессовка	ПР-5М	1	92	267
13.Горячее прессование	ДО-850	1	100	150
14.Веерный охладитель	“SIEMPELKAMP”	1		5
15.Штабелеукладчик	ДШ-1	1		6,2
16.Форматно-обрезной станок	ДЦ-3М	1	84	19
17.Шлифование	SWT325RC	1	95	38

6. Описание технологического процесса

6.1 Подготовка сырья и изготовление стружки

Стружку изготавливают из тонкомерных деревьев.

Кругломерное сырьё со склада башенным или козловым краном, оснащённым грейферным захватом подаются пучками на гидротермическую обработку, потом тоже пучками подаются к разобшителям, которые поштучно выдают сырье на окорочный станок, после на многопильный станок ДЦ-10М. Предварительно всё сырьё по ленточному конвейеру должно пройти через металлоискатель.

От станка ДЦ-10М мерные отрезки ленточным конвейером направляются на конвейеры- накопители перед стружечными станками с ножевым валом ДС-6 и ДС-8. Распределение чураков на конвейере- накопители осуществляется автоматическими сбрасывателями.

От стружечных станков ДС-6 и ДС-8 стружка возвращается пневмотранспортными установками, направляется в бункера сырой стружки ДБО-60, устанавливаемые, как правило, в главном корпусе перед сушильными барабанами.

При содержании в мелких частицах щепы большого количества коры, гнили или минеральных примесей, они направляются либо в неиспользуемые отходы, либо на сжигание в котельную.

6.2 Сушка и сортировка стружки

Сырая стружка для наружных слоёв с влажностью 80 % подаётся из бункеров в сушильные агрегаты, где высушиваются в потоке топочных газов, получаемых от сжигания мазута или природного газа. Температура агента сушки на входе в сушильный барабан равно 300 ⁰С. Стружка для наружных слоёв высушивается до 4 % влажности, а для внутренних до 2 %.

Сортировка древесных частиц для внутреннего слоя производится только в один этап на двухступенчатом пневматическом сепараторе ДПС-1.

А для наружных слоёв последовательно в 2 этапа: сначала по ширине на механическом сепараторе ДРС-2, затем по толщине на одноступенчатом пневматическом сепараторе марки Келлер. На механическом сепараторе отделяются мелкие древесные частицы (микростружка), пригодные для формирования внутренних слоёв ОСП. В пневматическом сепараторе отделяется стружка для наружного слоя.

6.3 Смешивание древесных частиц со связующим

Древесные частицы для наружных и внутреннего слоёв смешиваются со связующим раздельно в высокооборотных смесителях ДСМ-7. Перед поступлением в смеситель древесные частицы дозируют по массе весами ВК-250. Затем они направляются в выравнивающий бункер- питатель “METSO”, с помощью которого обеспечивается равномерное объёмное дозирование древесных частиц в смеситель.

Дозирование компонентов (смола и отвердитель) связуюшего осуществляется с помощью весов типа НД и подачи в смесители с помощью клееприготовительных установок “METSO”, установленных рядом со смесителями.

Осмоленная стружка каждого потока раздельно транспортируется на линию распределения стружки по формирующим машинам.

6.4 Формирование стружечного ковра, предварительная подпрессовка стружечных пакетов, горячее прессование и охлаждение плит

Стружечный ковёр формируется послойно четырьмя формирующими машинами ДФ-6 на формирующем конвейере .

Сформированный стружечный ковёр поступает в пресс предварительной подпрессовки ПР-5М , чтобы придать пакетам транспортную прочность и обеспечить свободную загрузку в пресс горячего прессования.

С помощью конвейера брикеты загружают в пресс ДО-850. Отпрессованные плиты поступают в веерный охладитель , где охлаждаются до t50 ⁰C. С помощью траверсных тележек, пакеты доставляются к штабелеразгрузчику ДШ-1 , который отправляет плиты на форматно-обрезной станок ДЦ-3М. Отходы от обрезного станка идут на отопление цеха. По роликовому конвейеру плиты поступают на шлифовальный станок SWT325RC. Отшлифовывается одна сторона плиты, которая используется только для наружной отделки.

Готовые плиты подаются на склад готовой продукции.

7. Промежуточная выдержка и хранение плит на складе

От шлифовального станка пачки плит высотой до 600 мм перевозят автопогрузчиками на склад, где укладывают в штабели высотой до 4,5 метров.

Площадь для выдержки или хранения плит F_пак, м², определяется по формуле:

,

где l_пл и b_пл- соответственно длина и ширина плит, м;

Объём 1 пакета V_пак, м³, высотой 400 мм, определяем по формуле:

Число пакетов n, шт., укладываемых в 1 штабель высотой не более 4,5 м с учётом прокладок толщиной 100 мм между пакетами равно

Объём плит в 1 штабеле V_шт, м³, определяем по формуле:

Число штабелей для укладки суточного объёма производства плит n_шт.с, шт, определяем по формуле:

где Q_сут - объём производства плит за одни сутки.

Число штабелей для укладки 7-ми суточного объёма производства плит n_шт, шт., составит

Площадь склада хранения плит S, м²,определяем исходя из количества штабелей на 7-ми суточный запас плюс проезды и проходы, площадь которых можно принять равной площади, занятой штабелями, по формуле:

где F_пак- площадь одного штабеля.



8. Планировка технологического оборудования

Расчет площади деревообрабатывающего цеха:

S_ц=S_произв+S_{санит.быт}

где, S_произв - производит. площадь, м²

S_{санит.быт} - площадь санитарно-бытовых помещений, м²

S_произв = S_рм+S_мз+S_п

где, S_рм - площадь рабочих мест, м²

S_мз - площадь межоперационных запасов, м²

S_пр - площадь проездов и проходов, м²

Площадь рабочих мест:

где, F_об - площадь единиц оборудования, м²

n - количество единиц оборудования, шт.

Таблица10

Нормы площади на единицу оборудования

№ поз.	Наименование оборудования	Норма площади, мІ
1	2	3
1	Раскрой древесины	142,6
2	Электронный металлоискатель	3,72
3	Измельчение древесину в стружку	25,2
4	Буферное хранение стружки	42,84
5	Сушильный барабан	104
6	Сортировка древесных частиц механическая	8,35
7	Сортировка древесных частиц пневматическая	18,88
8	Сортировка древесных частиц пневматическая	14,4
9	Дозирование и подача связующего	13,72
10	Смесители	10,4
11	Формирующие машины	46,64
12	Предварительная подпрессовка	10,57
13	Горячее прессование	63,4
14	Веерный охладитель	16
15	Штабелеукладчик	6,1
16	Форматно-обрезной станок	64,35
17	Шлифование	3,58

S_ст=142,6+3,72+25,2+42,84+104+8,35+18,88+14,4+13,72+10,4+46,64+10,57+63,4+16+6,1+64,35+3,58 = 594,75м²

Расчет площади проездов и проходов

, м²

м²

Расчет производственной площади

S_произв = S_рм+S_м3+S_пр, м²

S_произв = 396,5+594,75=991,25 м²

Площадь санитарно-бытовых помещений составляет 20% от площади рабочих мест. Тогда получаем:

594,75 - 100%

Х - 20%

Х=594,75*20/100 = 118,95м²

S_ц= 991,25+118,95 = 1110м²

Тогда получим цех площадью S_ц =1110 м²

Получаем цех с размерами 24Ч48 м²



III. Энергетическая часть производства ОСП

1. Характеристика системы энергоснабжения

В этом разделе ведется расчет всех энергозатрат на электроснабжение всего оборудования и приемников, а также тепловых - на отопление и вентиляцию

Потребление электроэнергии по характеру нагрузки подразделяется на силовые и осветительные.

К силовой нагрузке относятся электродвигатели, приводящие в движение основное силовое оборудование и трансформаторные средства.

Электропитание электродвигателей осуществляется трехфазным током, напряжением 380/220 В, частотой 50 Гц. Электроснабжение потребителей цеха осуществляется на напряжении 0,4 кВт от подстанции предприятия.

2. Расчет силовой энергии участка

1. Установленная мощность Р_уст, кВт, определяется согласно технологическим расчетам и техническим характеристикам оборудования.

2. Коэффициент одновременности k_о для станков с одним мотором равен 1, с несколькими моторами 0,7 - 0,8.

3. Коэффициент загрузки оборудования определяется согласно технологическим расчетам.

4. Коэффициент спроса:

k_c = k_o Ч k_3,

(произведение коэффициента одновременности на коэффициент загрузки)

5. Мощность электродвигателя:

Р_эл = Р_уст Ч k_c

6. Мощность электродвигателя Р_эл с учетом коэффициента полезного действия двигателя h = 0,85 равна:

Р_потр = Р_эл / h_дв

7. Коэффициент полезного действия сети h_сети = 0,95; необходимая мощность сети:

Р_сети = Р_потр / h_сети

8. Полная мощность, кВт:

Q = Р_сети / cosj ,

где cosj = 0,8

9. Годовой расход электроэнергии W (кВт) равен:

W = Р_эл Ч Т ,

где Т - годовой фонд работы оборудования 7200 часов от загрузки оборудования.

3. Расчет электроэнергии станков и устройств

1. Станок раскроечный ДЦ-10М

Р_уст = 141,6 кВт, k_о = 1, k₃ = 0,6, k_с = 0,6

Р_эл = 84,96 кВт, Р_потр = 84,96 / 0,85 = 99,9 кВт

Р_сети = 99,9 / 0,95 = 105,2 кВт

Q = 105,2 / 0,8 = 131,51 кВт

W = 84,96 *7200*0,6 = 367027,2 кВт

2. Стружечный станок ДС-6

Р_уст = 204 кВт, k_о = 1, k₃ = 0,3, k_с = 0,3

Р_эл = 61,2 кВт, Р_потр = 61,2 / 0,85 = 72 кВт

Р_сети = 72 / 0,95 = 75,78 кВт

Q = 75,78 / 0,8 = 94,7 кВт

W = 61,2*7200*0,3 = 132192 кВт

3. Стружечный станок ДС-8

Р_уст = 204 кВт, k_о = 1, k₃ = 0,2, k_с = 0,2

Р_эл = 40,8 кВт, Р_потр = 40,8 / 0,85 = 48 кВт

Р_сети = 48/ 0,95 = 50,52 кВт

Q = 50,52 / 0,8 = 63,1 кВт

W = 40,8*7200*0,2 = 58752 кВт

4. Бункер ДБО-60-1

Р_уст = 23,3 кВт, k_о = 1, k₃ = 0,5, k_с = 0,5

Р_эл = 11,65 кВт, Р_потр = 11,65 / 0,85 = 13,7 кВт

Р_сети = 13,7 / 0,95 = 14,42 кВт

Q = 14,42 / 0,8 = 18,03 кВт

W = 11,65*7200*0,5 = 41940 кВт

5. Сушильный барабан “Прогресс”

Р_уст = 62 кВт, k_о = 1, k₃ = 0,9, k_с = 0,9

Р_эл = 55,8 кВт, Р_потр = 55,8 / 0,85 = 65,64 кВт

Р_сети = 65,64 / 0,95 = 69,1 кВт

Q = 69,1 / 0,8 = 86,37 кВт

W = 55,8*7200*0,9 = 361584 кВт

6. Механическая сортировка ДРС-2

Р_уст = 5,5 кВт, k_о = 1, k₃ = 0,98, k_с = 0,98

Р_эл = 5,39 кВт, Р_потр = 5,39 / 0,85 = 6,34 кВт

Р_сети = 6,34 / 0,95 = 6,67 кВт

Q = 6,67 / 0,8 = 8,34 кВт

W = 5,39*7200*0,98 = 38031,84 кВт

7. Пневматическая сортировка ДПС-1

Р_уст = 175,5кВт, k_о = 1, k₃ = 0,45, k_с = 0,45

Р_эл = 78,9 кВт, Р_потр = 78,9 / 0,85 = 92,9 кВт

Р_сети = 92,9 / 0,95 = 97,8 кВт

Q = 97,8 / 0,8 = 122,2 кВт

W = 78,9*7200*0,45 = 255636 кВт

8. Пневматическая сортировка “Келлер”

Р_уст = 57,7кВт, k_о = 1, k₃ = 0,53, k_с = 0,53

Р_эл = 30,5 кВт, Р_потр = 30,5 / 0,85 = 35,88 кВт

Р_сети = 35,88 / 0,95 = 37,77 кВт

Q = 37,77 / 0,8 = 47,2 кВт

W = 30,5*7200*0,53 = 116388 кВт

9. Дозирующий бункер “METSO”

Р_уст = 2,5 кВт, k_о = 1, k₃ = 0,7, k_с = 0,7

Р_эл = 1,75 кВт, Р_потр = 1,75 / 0,85 = 2,05 кВт

Р_сети = 2,05 / 0,95 = 2,16 кВт

Q = 2,16 / 0,8 = 2,7 кВт

W = 1,75*7200*0,7 = 8820 кВт

10. Смеситель ДСМ-7

Р_уст = 55 кВт, k_о = 1, k₃ = 0,58, k_с = 0,58

Р_эл = 31,9 кВт, Р_потр = 31,9 / 0,85 = 37,5 кВт

Р_сети = 37,5 / 0,95 = 39,5 кВт

Q = 39,5 / 0,8 = 49,3 кВт

W = 31,9*7200*0,58 = 133214,4 кВт

11. Формирующая машина ДФ-6

Р_уст = 9,1 кВт, k_о = 1, k₃ = 0,51, k_с = 0,51

Р_эл = 4,6 кВт, Р_потр = 4,6 / 0,85 = 5,46 кВт

Р_сети = 5,46 / 0,95 = 5,74 кВт

Q = 5,74 / 0,8 = 7,18 кВт

W = 4,6*7200*0,51 = 16891,2 кВт

12. Пресс для подпрессовки ПР-5М

Р_уст = 267 кВт, k_о = 1, k₃ = 0,92, k_с = 0,92

Р_эл = 245,64 кВт, Р_потр = 245,64 / 0,85 = 288,98 кВт

Р_сети = 288,98 / 0,95 = 304,2 кВт

Q = 304,2 / 0,8 = 380,2 кВт

W = 245,64*7200*0,92 = 1627119,36кВт

13. Горячий пресс ДО-850

Р_уст = 150 кВт, k_о = 1, k₃ = 1, k_с = 1

Р_эл = 150 кВт, Р_потр = 150 / 0,85 = 176,4 кВт

Р_сети = 176,4 / 0,95 = 185,75 кВт

Q = 185,75 / 0,8 = 232,2 кВт

W = 150*7200 = 1080000 кВт

14. Веерный охладитель “SIEMPELKAMP”

Р_уст = 5 кВт, k_о = 1, k₃ = 0,62, k_с = 0,62

Р_эл = 3,1 кВт, Р_потр = 3,1 / 0,85 = 3,64 кВт

Р_сети = 3,64 / 0,95 = 3,84 кВт

Q = 3,84 / 0,8 = 4,8 кВт

W = 3,1*7200*0...