Проектирование технологического процесса участка сортировки шпона и изготовления фанеры цеха по производству фанеры

 

  

где – площадь обрезной фанеры заданного формата, м²;

- заданная толщина  фанеры, мм;

n – число пакетов, склеиваемых в рабочем промежутке пресса;

m – число этажей пресса;

К_и – коэффициент использования рабочего времени. При расчетах можно принять

К_и =0,95

 – цикл работы клеильного пресса, с.

Число единичных  пакетов, n, загружаемых в один промежуток пресса, зависит от толщины изготовляемой фанеры. По условиям задано n=1.

Цикл работы клеильного пресса складывается из времени, затрачиваемого на ряд операций, и определяется технологией, видом применяемого клея, толщиной склеиваемого пакета, породой  древесины, наличием механизмов загрузки и выгрузки, этажностью пресса, организацией работ.

Время, потребное  на загрузку пакетов, τ₁, определяется по формуле:

 

 

 

где – ход толкателя загрузочной этажерки, мм;

u₁ – скорость движения толкателя загрузочной этажерки, мм/с;

Ход толкателя  обычно принимается равным наименьшему  размеру листа обрезной фанеры с  припусками на обрезку (75-80 мм), увеличенному на 150-200 мм, отсюда = 1220 + 80 + 200 = 1500 мм и:

 

 

Время, затрачиваемое  на подъем стола пресса, τ₂, определяется по формуле:

 

 

 

где h – высота рабочего промежутка пресса, мм (см. техническую характеристику пресса);

 – толщина пакета шпона, помещаемого в один промежуток пресса, мм;

m – число этажей пресса;

- скорость подъема  стола пресса, мм/с

 – толщина пакета шпона, помещаемого в один промежуток пресса, мм;

Итак, определяем для каждого значения:

 

 

 

Толщину пакета шпона, помещаемого в один промежуток пресса, определяем по формуле:

 

 

 

где – толщина склеиваемого материала, мм. Толщина шпона выбирается по ГОСТ 99-96 [7, с. 2] Определяя количество толщин шпона для выработки заданного ассортимента фанеры, следует выбрать одну толщину;

 – число пакетов, помещаемых в один промежуток пресса: полученный результат округляем: от четного и выше – в сторону большего нечетного значения, менее четного – в сторону меньшего целого нечетного значения;

у – упрессовка пакета при склеивании, %;

Данные по величине упрессовки фанеры приведены в приложении 2, таблица П2.2 [3, с. 52]. Принимаем величину упрессовки, для фанеры толщиной = 8, 10, 12 мм соответственно у = 11, 12, 12 %

Для крайних установленных  значений упрессовки определяем два  значения , чтобы правильнее подобрать слойность и толщину шпона. При этом необходимо помнить, что, как правило, фанера изготавливается из нечетного числа слоев шпона. Толщину шпона подбираем таким образом, чтобы разница между слоями составляла не менее 0,2 мм. и различалась визуально. Толщину шпона из древесины хвойных пород следует принимать в пределах 1,8-3,6 мм, лиственных пород 1,15-1,80 мм. Необходимо также, чтобы количество толщин шпона для выработки заданного ассортимента продукции было минимальным.

Итак, выбираем шпон толщиной 1,8 мм, отсюда:

 

 

 

 

 

Следовательно,

 

 

 

 

 

Время, затрачиваемое  на создание рабочего давления на пакет, , определяем по формуле:

 

 

 

где – время подъема давления, отнесенное к одному этажу пресса ( = 0,2-0,3 с);

m – число этажей пресса.

Отсюда,

 

 

 

Время выдержки пакетов  под давлением, , выбираем по таблицам П2.3, П2.4, П2.5, П2.6 приложения 2 [3, с. 53-54] в зависимости от вида склеиваемой продукции, породы древесины, вида клея, толщины и слойности пакета, принятой температуры плит пресса.

Время снижения давления, состоит из двух периодов. Продолжительность первого периода можно принять 10-15 с, продолжительность второго следует выбирать из приложения 2, таблица П2.7 [3, с.54].

 

 

 

 

 

Время, затрачиваемое  на опускание стола пресса, , определяем по формуле:

 

 

 

где у – величина упрессовки пакета, %;

 – скорость опускания стола пресса, мм/с.

 

 

 

 

 

Время, затрачиваемое  на выгрузку фанеры из пресса, , определяется по формуле:

 

 

 

где – экстрактора разгрузочной этажерки, равный ходу толкателя загрузочной этажерки, мм;

 – скорость движения экстрактора, мм/с.

 

Цикл работы пресса,, составит:

 

 

 

Так как  ≥ , то не включаем в цикл работы пресса.

Итак,

 

 

 

 

 

Все данные, необходимые  для расчета продолжительности  цикла, а также полученные результаты расчета производительности пресса вносим в таблицу 3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 3 – Расчет производительности клеильного пресса

Наименование  показателей	Единицы измерения	Обозначение	Значение показателей
1	2	3	4
Исходные данные
Вид продукции			фанера
Марка фанеры			ФСФ
Формат в обрезном виде	ммxмм		1830x1220
Толщина продукции	мм		8	10		12
Количество фанеры данной толщины от общего ее объема	%	P	35	35		30
Порода древесины			сосна
Марка применяемого клея			СФЖ 3013
Пресс:
а) число рабочих  промежутков		m	40
б) высота рабочего промежутка		h	40
в) скорость движения толкателя загрузочной этажерки	мм/с		300
г) скорость подъема  и опускания стола	мм/с		150
д) скорость движения экстрактора	мм/с		350
Данные, подлежащие определению
Число пакетов  в рабочем промежутке пресса		n	1
Толщина пакета		∑	10,11		10,23		14,32
Толщина шпона			1,8		1,8			1,8
Слойность пакета		n1	5		5			7
Режим склеивания пакетов:
а) температура  плит пресса	ºC	t	115		150			110
б) продолжительность  выдержки пакетов под давлением	c		510		510			630
в) продолжительность  снижения давления	c		195		195			225
Продолжительность части операций цикла работы пресса:
а) загрузки пакетов  в пресс	c		5		5			5
б) подъема стола  пресса	c		7,97		7,94			6,85
в) создания давления	c		8		8			8
г) опускания стола  пресса	c		8,27		8,26			7,31
д) выгрузки материала  из пресса	c		4,28		4,28			4,28
Суммарная продолжительность  цикла работы пресса	c		734,24		730,20			882,16
Производительность  клеильного пресса	м3/ч	Ппрi	3,33		4,16			4,15
Средневзвешенная  производительность пресса	м3/ч	Пср	3,82 м3

    

 

          Определим часовую производительность пресса для каждого вида продукции:

 

 

 

 

Средневзвешенная  производительность пресса, П_ср:

 

 

где П_пр1, П_пр2, П_пр3 – производительность пресса при изготовлении продукции определенной толщины, м³/ч;

– процент выпуска фанеры данной толщины от общего ее количества, таблица 1 (= 100 %).

 

Объем производства каждого вида продукции в смену, Q_iсм:

 

 

 

где К – количество установленных прессов в цехе;

7,7 ч – средняя продолжительность смены, ч.

Отсюда,

 

 

 

 

 

Годовая производительная программа для каждого вида продукции, Q_iгод, м³,определяется по формуле:

 

 

 

где Д – число рабочих дней в году, можно принять 260 дней;

С – число смен: принимаем три смены, так как фанерные предприятия работают по непрерывному циклу.

 

 

 

 

Полученные результаты занесем в таблицу 4.

Таблица 4 – Производственная программы клеевого участка цеха фанеры

Вид и марка  продукции	Формат в обрезном виде, ммxмм	Толщина, мм	Число пакетов  в рабочем промежутке	Число этажей пресса	Заданный объем  производства продукции, %	Количество прессов	Производительность  цикла, с	Производительность  пресса, м3/ч	Средневзвешенная производительность  пресса, м3/ч	Объем производства каждого вида продукции  в смену, Qiсм, м3/смен	Годовая производственная программа, Qiгод, м3
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
фанера марки  ФСФ	1830x 1220	8	1	40	35	2	734,24	3,33	3,82	20,59	16060,20
	1830x 1220	10	1	40	35	2	734,20	4,16	3,82	20,59	16060,20
	1830x 1220	12	1	40	35	2	882,16	4,15	3,82	20,59	13767,00
										Итого:	45887,40

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ  РАСХОДА ШПОНА И СЫРЬЯ, ПОТРЕБНОГО  НА ИЗГОТОВЛЕНИЕ ЗАДАННОГО КОЛИЧЕСТВА  ФАНЕРЫ

 

Расчеты ведутся  в направлении, противоположному ходу технологического процесса, - от готовой  продукции к исходному сырью.

Последовательность  расчета:

1. Расчет выхода шпона из чурака и количества образующихся отходов при лущении.
2. Расчет количества сухого шпона, необходимого для изготовления заданного количества нешлифованной фанеры.
3. Расчет количества кряжей, необходимых для заданного количества шпона.

 

 

 

4.1 РАСЧЕТ  ВЫХОДА ШПОНА ИЗ ЧУРАКА И  КОЛИЧЕСТВА ОБРАЗУЮЩИХСЯ ОТХОДОВ  ПРИ ЛУЩЕНИИ

 

В процессе лущения  получается большое количество отходов  в виде шпона-рванины и карандашей. Выход шпона из чурака (форматного и неформатного) зависит от размеров и формы чураков: качества древесины, точности базирования чураков при установке их в лущильный станок; диаметра оставшегося карандаша.

Расчет ведут  двух размеров длин чураков (с целью  получения продольного и поперечного  шпона), по среднему диаметру. Результаты расчетов вносим в таблицу 5.

 

Таблица 5 - Расчет выхода шпона из чурака

Показатель	Единицы измерения		Обозна- чение	Значение показателя
				1		2
Исходные данные
Порода древесины					сосна	сосна
Длина чурака	м				1,9	1,3
Диаметр чурака (средний)	м				0,28	0,28
Объем чурака	м3				0,136	0,089
Количество чураков  данного сорта в партии сырья	%				100	100
Коэффициент выхода шпона для сорта	-		Кв
I					0,887	0,923
II					0,881	0,917
III					0,848	0,904
Коэффициент выхода форматного шпона для сырья сортов:	-		Кл
I					0,848	0,883
II					0,840	0,874
III					0,824	0,858
Расчетные данные
Диаметр оставшегося  карандаша из чураков сорта:		м	dк
I					0,077	0,077
II					0,075	0,075
III					0,082	0,082
Объем неформатного шпона из чураков сорта:		м3	V2
I					0,058	0,065
II					0,061	0,069
III					0,034	0,073
Объем форматного шпона из чураков сорта:		м3	V3
I					0,553	0,633
II					0,545	0,622
III					0,510	0,584
Объем шпона из чураков сорта:		м3	Vш
I					0,611	0,698
II					0,606	0,691
III					0,544	0,657
Объем карандаша  из чураков сорта:		м3	Vк
I					0,065	0,068
II					0,062	0,064
III					0,074	0,077
Объем шпона-рванины из чураков сорта:		м3	Vр
I					0,324	0,234
II					0,332	0,245
III					0,382	0,266
Средневзвешенная значения объема:
- неформатного  шпона		м3	V2 ср		0,059	0,067
- форматного шпона		м3	V3 ср		0,539	0,627
- всего шпона		м3	Vш ср		0,608	0,694
- карандаша		м3	Vк ср		0,063	0,066
- шпона-рванины		м3	Vр ср		0,328	0,239

 

Для определения  выхода шпона используем эмпирические формулы:

Диаметр остающихся карандашей, d_к, м, для сырья:

- I сорта:

 

 

 

- II сорта:

 

 

 

 

- III сорта:

 

 

 

 

При расчетах значение d₀ можно принять равным 0,065 м.

Объем неформатного шпона, получаемого из 1 м³ сырья, V₁:

 

 

 

где l_ч – длина чурака, м. Определяется из размеров формата фанеры: к размерам фанеры необходимо прибавить припуск на обработку (60÷80 мм) и привести результата к стандартному размеру.

d_ч – диаметр чурака, м;

К_в – коэффициент выхода шпона, определяется по таблице П3.2 [3, с. 55];

К_л – коэффициент выхода форматного шпона, определяется по таблице П3.2 [3, с. 55];

V_ч – объем чурака, определяется по таблице П3.1 [3, с. 55].

Определим длину  чураков:

 

 

Отсюда:

 

 

 

 

 

и,

 

 

 

 

 

Объем форматного шпона, получаемого из 1 м³ сырья, V₂:

 

 

 

 

 

и,

 

 

 

 

Всего объем шпона, получаемого из 1 м³ сырья, V_ш:

 

 

 

где V₂ – объем неформатного шпона, м₃;

V₃ - объем форматного шпона, м₃;

Итак,

 

 

 

 

 

и,

 

 

 

 

 

Объем карандашей, получаемых из 1 м³ сырья, V_к, м³, вычисляем по формуле для каждого сорта сырья:

 

 

 

Объем шпона-рванины, получаемой из 1 м³ сырья, V_р, м³, вычисляем по формуле:

 

 

 

 

Средневзвешенное  значение объемов, V_ср, находится по формуле:

 

 

 

где , , - сортовой состав сырья, %;

- объем шпона,  соответствующего определенному  сорту.

Всего шпона:
Неформатного  шпона:
Форматного шпона:
Карандашей:
Шпона-рванины: