Проект цеха лущения и сушки шпона

Министерство образования Российской Федерации

СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального

образования

«СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Факультет: Механическая технология древесины

Кафедра: Технология клееных материалов и древесины

ПРОЕКТ ЦЕХА ЛУЩЕНИЯ И СУШКИ ШПОНА

Пояснительная записка

(ТКМиД.000000.028.ПЗ)

Руководитель: ктн, доцент

__________ А. И. Криворотова

__________________________

(подпись) (дата)

Выполнил:

Студент группы 2602 с______

И.А.Кожевников

(подпись)

Красноярск - 2010

Реферат.

В курсовой работе на основе заданной годовой программе и марке фанеры, а также по сырью, формату, классу обработки и классу эмиссии формальдегида произведен расчет годового объема сырья и клеевых материалов, рассчитана производительность необходимого оборудования и установлено его количество. Курсовая работа представлена пояснительной запиской на страницах, в ней 16 таблиц, 2 рисунока. Представлен список использованных источников, дано описание технологического потока и состав оборудования.

Введение.

Фанера представляет собой слоистый материал, состоящий из склеенных между собой листов лущеного шпона, нередко в композиции с другими материалами. В листе фанеры разли­чают наружные (лицевой и оборотный) и внутренние слои шпона, отличающиеся качеством и иногда породой древесины. В основу классификации фанеры положен ряд конструктивных и технологических признаков, определяющих эксплуатационные качества каждого ее вида.

Фанера общего назначения. Фанеру общего назначения из­готовляют из трех и более слоев шпона и используют в произ­водстве мебели, тары, в строительстве, а также в ряде других отраслей.

В зависимости от вида применяемого клея фанера выпуска­ется следующих марок: ФСФ—фанера повышенной водостой­кости, с применением фенолоформальдегидных клеев; ФК—фа­нера средней водостойкости, с применением карбамидоформальдегидных клеев; ФБА—фанера средней водостойкости, с при­менением альбуминоказеиновых клеев.

Обычно фанеру выпускают с нечетным числом слоев шпона, перпендикулярно. При четном количестве слоев шпона два средних слоя должны иметь одинаковое направление волокон. Шпон наружных (лицевого и оборотного) и внутренних слоев фанеры изготавливают из древесины различных пород в соответствии с ГОСТ 99—75. Фанера считается изготовлен­ной из древесины той породы, из которой изготовлены наруж­ные ее слои. Симметрично расположенные относительно про­дольной оси сечения фанеры слои шпона должны быть одной породы и одинаковой толщины.

В зависимости от качества шпона своих наружных слоев фанера делится на пять основных сортов: А/АВ, АВ/В, В/ВВ, ВВ/С, С/С. Допускается изготовлять фанеру со следующим со­четанием лицевых слоев: А/В, А/ВВ, АВ/ВВ, В/С. Фанеру вы­пускают нешлифованной и шлифованной с одной или двух сто­рон. Шероховатость нешлифованной фанеры из древесины лист­венных пород не более 200 мкм, шлифованной не более 80 мкм, а из хвойной древесины — соответственно не более 300 и 200 мкм.

Влажность фанеры марок ФСФ и ФК должна быть 5—10 %, марки ФБА 6—15 %. Фанера для производства мебели должна иметь влажность 6—10 %.

Фанеру выпускают длиной 2440—1220 мм, шириной 1525— 725 мм и толщиной 1,5—18 мм. При длине одной из сторон бо­лее 1800 мм фанеру называют большеформатной. Фанеру, у ко­торой больший размер совпадает с продольным направлением волокон шпона наружных слоев, называют продольной, в про­тивном случае — поперечной.

1. Характеристика проектируемой продукции.

Основной продукцией фанерной промышленности является фанера общего назначения и из шпона лиственных и хвойных пород, технические требования к которой регламентируются стандартами 3916.1-96, 3916.2-96 и изменением № 1 к ним от 24.09.2003 г. № 266-ст.

По степени водостойкости клеевого соединения фанера:

ФСФ – повышенной водостойкости для внутреннего наружного использования ( на фенолформальдегидных клеях);

В зависимости от породы (а в данном случае это ель) и вида шпона фанера подразделяется на пять сортов:

Хвойных пород Ex/Ix, Ix/IIx, Iix/IIIx, IIIx/Ivx, Ivx/Ivx.

По степени механической обработки поверхности фанеры в данной курсовой работе : шлифованная с одной стороны – Ш 2.

Размерные характеристики и физико – механические свойства фанеры приведены в таблицах 1.1, 1.2. В соответствии с изменением №1 по согласованию изготовителя с потребителем кроме указанных в таблице 1.2 обязательных показаний могут определяться:

- модуль упругости при статическом изгибе;

- ударная вязкость при изгибе;

- твердость;

- коэффициент теплопроводности;

- коэффициент сопротивления водяному пару;

- коэффициент звукопоглощения;

- звукоизоляция;

- биологическая стойкость;

Размерные характеристики, физико-механические и санитарные свойства фанеры приведены в таблицах 1,2,3.

Таблица 1 – Размерные характеристики фанеры по ГОСТ 3916.1-96, ГОСТ 3916.2-96.

Номинальная толщина фанеры, мм	Слойность фанеры, не менее, мм листв/хвойн.	Разнотолщинность фанеры		Длина (ширина) листов, мм
		шлифованная	нешлифованная
3 4 6,5 9 12	3/- 3/3 5/3 7/5 9/5	0,6 0,6 0,6 0,6 0,6	0,6 1,0 1,0 1,0 1,0	1200 1220 1525 1830 2135
Примечание: допускается изготавливать фанеру других толщин и слойности по согласованию изготовителя с потребителем.

Таблица 2 – Физико-механические свойства фанеры общего назначения (по ГОСТ 3916.1-96, 3916.2-96).

Наименования показателя	Толщина, мм	Марка фанеры	Значение показателей
1.Влажность,%	4…30	ФК, ФСФ	5…10
2.Предел прочности при скалывании по клеевому слою, Мпа, не менее: после вымачивания в воде в течении 24 ч: после кипячения в воде: - в течении 1 ч - в течении 6 ч	4…30 4…30 4…30	ФК ФСФ ФСФ	1,5/0,9 1,5/1,0 0,9/0,6
3.Предел прочности при статическом изгибе вдоль волокон наружных слоев, Мпа, не менее	9…30	ФК ФСФ	55-30 60/35
4.Предел прочности при растяжении вдоль волокон, Мпа, не менее	6,5…30	ФК ФСФ	30,0/20 40,0/25
Примечание: 1.Испытание фанеры после кипячения в течении 6 ч проводят по согласованию изготовителя с потребителем. 2.Испытание на склеивание проводят в разных клеевых слоях по согласованию изготовителя с потребителем.

Таблица 3 – Показатели содержания формальдегида в фанере

Класс эмиссии	Содержание формальдегида на 100 г абс.сухой массы фанеры, мг	Выделение формальдегида
		Камерным методом, мг/м3 воздуха	Газоаналитическим методом мг/м3 ч.
Е 1	До 8,0 включ.	До 0,124	до 3,5 включ. Или менее 5,0 в теч. 3 дней после изготовления.
Е 2	Св. 8,0 до30 включительно.	До 0,124	Св. 3,5 до 8,0 включ. И менее 5,0 до 12,0 в теч. 3 дней после изготовления.

2. Расчет производственной программы.

Исходные данные
Годовая программа выпуска фанеры, тыс.м3	110
Марка и толщина фанеры по ГОСТ 3916.1-96, 3916.2-96	ФСФ
Толщина стандартная, мм	21
Формат, мм	2440х1220
Порода, сорт сырья	еI
Класс эмиссии формальдегида	Е-1
Вид обработки поверхности	Ш 2

2.1. Режим работы цеха и расчет годового фонда рабочего времени оборудования.

Режим работы цеха представлен в таблице 4.

Таблица 4 – Примерное распределение календарного времени.

Тип режима	Полунепрерывный трехсменный режим с пятидневной рабочей неделей.
Число календарных дней	365
Праздничные дни	12
Выходные дни	88
Остановки на профилактический ремонт оборудования, дней	-
Остановки на капитальный ремонт оборудования, дней	20
Всего не рабочих дней	120
Всего рабочих дней	245
Внутрисменные потери, ч	0,3
Расчетная продолжительность смены, ч	7,7
Число смен в сутки	3
Эффективный фонд рабочего времени, ч	5660

2.2. Календарный выпуск продукции

Годовую программу выпуска продукции , м3
, принимаем из задания на проектирование

м3
.

Часовой Пч
и сменный выпуск продукции Псм
определяется по формулам

, (1)

, (2)

где Пгод
– годовая программа выпуска продукции, м3
;

Фгод
– годовой фонд рабочего времени оборудования, ч;

Фсм
– расчетная продолжительность смены, ч

Пч
=

Псм
= 19,47,7 = 149,38 м3

Программа производства фанеры представлена в таблице 5.

Таблица 5 – Программа производства фанеры.

Наименование продукции по маркам и размерам	Объем производства
	%	м3 в год	м3 в час	м3 в смену
Еловая шлифованная с двух сторон ГОСТ 3916.1-96, 3916.2-96, 2440	100	110000	19,4	149,38

3. Расчет расхода сырья.

3.1. Расчет фанерного пакета

В соответствии с заданной спецификацией продукции необходимо определить схемы набора пакетов по каждому виду фанеры. При этом сумма толщин шпона ∑Sш
, мм, рассчитывается по формуле для шлифованной фанеры

(3)

где – номинальная толщина фанеры, мм, (21 мм);

Уф
– упрессовка фанеры, %, принимается в зависимости от пород древесины, толщины и слойности пакетов, марки фанеры, (18%);

∆Sш
– припуск на шлифование, 0,1…0,2 мм на одну сторону, большая величина принимается для фанеры хвойных пород, (0,4 мм);

n – число шлифуемых сторон фанеры, (2).

∑ Sш
= +0,42 = 26,4 мм

Предварительно рассчитываем толщину шпона, Sш

, (4)

где nш
– число слоев шпона в листе фанеры заданной толщины.

Sш
= мм

Расчетное значение Sш
округляем до ближайшего значения по ГОСТ 99-96, т.е. 3,20 мм.

Проверяем расчетную упрессовку фанеры по формуле

Уф
= , (5)

Уф
= .

3.2. Пооперационный расчет сырья и полуфабрикатов.

Основой расчета является определение на каждой технологической операции объемов полуфабрикатов и потерь на учетную единицу продукции. В качестве исходного объема продукции, с которого начинается пооперационный расчет можно принять годовую или часовую программу выпуска продукции, но из-за громоздкости расчетов и возможных ошибок целесообразнее взять 1м3
фанеры.

3.2.1. Объем фанеры Q1
с учетом потерь на шлифование, м3

Q1
= , (6)

где а
1
– потери объема древесины на шлифование, %

а1
= , (7)

где Рш
– объем шлифованной фанеры, % к общему выпуску фанеры, Рш
;

– припуск на шлифование, (0,4 мм).

А1
= .

Q1
= .

Объем отходов q1
в виде шлифовальной пыли, м3

q1
= Q1
-1,0 (8)

q1
= 1,02-1,0=0,02 м3

3.2.2 Объем фанеры Q2
с учетом потерь на физико-механические испытания и переобрез фанеры

, (9)

где а2
– потери на испытания и переобрез, (0,5…1%).

Q2
= .

Объем отходов q2
в виде опилок и обрезков, м3

q2
= Q2
-Q1
, (10)

q2
= 1,03-1,02 = 0,01 м3
.

3.2.3 Объем фанеры Q3
с учетом потерь а3
на обрезку по формату

, (11)

(12)

где Fн
– площадь листа необрезной фанеры, м2
;

Fф
- площадь листа готовой фанеры, м2
.

мм.

мм.

м2
.

м2
.

а3
= ,

Q3
= .

Объем отходов q3
в виде опилок и обрезков реечного типа, м3

q3
= Q3
-Q2
, (13)

q3
= 1,10-1,03= 0,07 м3
.

3.2.4 Объем сухого шпона Q4
с учетом потерь а4
на упрессовку фанерного пакета и усушку шпона по толщине

где а4
– величина упрессовки фанерного пакета.

Q4
= .

Объем безвозвратных потерь

q4
= Q4
-Q3
, (14)

q4
= 1,34-1,10 = 0,24 м3
.

3.2.5 Объем сухого шпона с учетом потерь на участке ребросклеивания кусков и починки форматного шпона (шпон на выходе из сушилок)

Q5
= (15)

где а5
– потери сухого шпона на прирезку и прифуговку деловых кусков и изготовление лент для починки форматного шпона, в зависимости от сорта сырья принимаются в пределах 2…4%.

Q5
= .

Объем отходов в виде обрезков шпона

q5
= Q5
-Q4
, (16)

q5
= 1,40-1,34 = 0,06 м3
.

Полученная величина Q5
является нормой расхода сухого шпона на 1м3
фанеры и по ней рассчитывается требуемая производительность цеха сушки шпона, т.е. Нс
=Q5
.

Суммируем общие потери объема древесины в м3
и % на участках подготовки шпона и прессования фанеры

∑аi
= а1
+ а2
+ а3
+ а4
+ а5
, %; (17)

∑qi
= q1
+ q2
+ q3
+ q4
+ q5
, м3
. (18)

∑аi
= 1,8+1+6,88+18+4= 31,68%.

∑qi
= 0,02+0,01+0,07+0,24+0,06=0,4 м3
.

Рассчитываем расход сухого шпона на часовую и годовую программу в соответствии с календарным планом:

Qч
= Q5
∙Пч
, (19)

Qгод
= Q5
∙Пгод
, (20)

где Пгод
– годовая программа выпуска фанеры, м3
;

Пч
– часовая программа выпуска фанеры, м3
.

Qч
= 1,40 ∙ 19,4=27,16 м3
.

Qгод
= 1,40∙110000=154000 м3
.

Аналогично рассчитаем объём безвозвратных потерь и отходов:

3.2.6 Объем сырого шпона Q6
на входе в сушилки

Q6
= (21)

где а6
– потери на усушку шпона принимаются равными величине тангенциальной усушки шпона Uт
, %.

Радиальная усушка шпона по толщине учтена в величине упрессовки фанерного пакета. Усушка шпона по ширине Uт
рассчитывается по формуле

а6
= Uт
= (9-0,55)∙Кs
∙Кt
∙Кп
, (22)

где wк
– конечная влажность сухого шпона, %, (6…12%);

Кs
,Кt
,Кп
– поправочные коэффициенты соответственно на толщину шпона, температуру агента сушки и породу древесины;

Кs
= 1,21 – 0,14Sш
, (23)

Кt
= 1,42-0,003tс
, (24)

Кп
= (25)

где Sш
– толщина шпона, мм;

tс
– средняя температура агента сушки по длине сушилки (100-200)0
С;

ρ0
– плотность древесины, кг/м3
(ель – 450 кг/м3
).

Кп
= 450/600 = 0,75;

Кt
= 1,42-0,003∙200=0,82;

Кs
= 1,21-0,14∙3,20=0,76.

а6
= Uт
= (9-0,55∙100,8
)∙0,76∙0,82∙0,75= 2,58 %.

Q6
=

Ширина листа сырого шпона, Всыр
, мм

(26)

где Всух
- ширина листа сухого шпона, принимается с учетом ширины фанеры и припуска на обрезку 50…60 мм.

.

.

Длина листа сырого и сухого шпона одинакова (Lсыр
= Lсух
), т.к. усушка незначительна и припуск на усушку по длине листа не дается. Безвозвратные потери на усушку шпона qб
м3

qб
= Q6
– Q5.
(27)

qб
= 1,44 - 1,40 = 0,04 м3
.

Полученная в данном расчете величина Q6
является нормой расхода сырого шпона на 1 м3
сухого шпона, по которой рассчитывается задание участку сушки шпона, т.е.

Нсыр/сух
=Q6
. (28)

Нсыр/сух
= 1,44 м3
.

3.2.7 Объем чураков Q7
с
учетом потерь на участке лущения

Q7
= (29)

где а7
- суммарные потери объема чураков, %.

Для каждого сорта и диаметра чураков рассчитываем показатели объемного выхода форматного шпона, деловых кусков карандашей, шпона-рванины, по формулам

(31)

V
дш
=
V
2
+
V
3
,
(32)

(33)

Vp
=
V
ч
– (
V
дш
+
Vk
)
, (34)

где - длина чурака, м;

d
ч
- диаметр чурака в верхнем торце, м;

dk
- диаметр карандаша, м (принимается как средняя величина

по данным базового предприятия или рассчитывается по формуле 35);

Кв

- коэффициент суммарного выхода делового шпона;

Кл
-
коэффициент выхода форматного шпона;

V
2
-
объём деловых кусков, м3
;

V3
- объём форматного шпона, м3
;

V
дш
-
суммарный выход делового шпона, м3
;

Vp
-
объём рванины, м3
;

V
Ч
-
объем чурака по ГОСТ2708-75.

По заданию сырье I сорта, диаметр чураков dч
для продольного шпона примем 0,38 и 0,40 м, диаметр карандашей dк
, м, рассчитываем по формуле

dк
= (d0
- 0,003+0,24)∙Кдл
, (35)

где d
0
-
диаметр внутренних кулачков лущильного станка, м (65,70,75,90, 100мм);

Кдл
- поправочный коэффициент на длину карандаша (чурака), (1,19).

dк0,38
=(0,1-0,003+0,24∙(0,38)2
)∙1,19= 0,074 м.

V2(0,38)
=

V3(0,38)
=

Vдш(0,38)
=0,018+0,182=0,200 м3
.

Vk
(0,38)
=.

Vр(0,38)
= 0,320-(0,200+0,011)=0,131 м3
.

Аналогичным образом вычисляем необходимые объёмы для другого диаметра и для поперечного шпона. Все полученные данные заносим в табпицу 6.

Таблица 6 – Объемный выход шпона и отходов из чураков (lч
=2,6 м; d0
=0,07 м; ель dч
=0,38; 0,40 м; I сорт ; lч
=1,3 м; d0
=0.07 м; ель; dч
=0.34; 0,36м; I сорт ).

Составляющие объема	Объемы для чураков								Средне взвешенный выход, %
	dч =0,34 lч =1,3 м; II-с		dч =0,36 lч =1,3 м; II-с		dч =0,38 lч =2,6 м; I-с		dч =0,40 lч =2,6 м; I-с
	м3	%	м3	%	м3	%	м3	%
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Чурак, Vч	0,130	100	0,151	100	0,320	100	0,360	100
Форматный шпон, V3	0,072	55,38	0,086	56,95	0,182	56,87	0,205	56,95
Кусковой шпон, V2	0,008	6,15	0,008	5,30	0,018	5,62	0,019	5,28
Деловой шпон, V2 +V3	0,080	61,54	0,094	62,25	0,200	62,5	0,224	62,22
Карандаши, Vк	0,004	3,08	0,004	2,65	0,011	7,28	0,010	2,78
Шпон-рванина, Vр	0,046	35,38	0,061	40,40	0,131	40,94	0,130	36,11
Всего потерь в отходы	0,050	38,48	0,065	43,05	0,142	44,38	0,140	38,89
Кора (за балансом)

% %;

м3
м3

Выход делового шпона в процентах к объёму сырья вычисляется по формуле

Рдш
(36)

где - объём чурака, м3
.

Рдш
=

Тогда потери объёма на участке лущения а7
, %, будут равны

а7
=
V
пош
=100-Рдш
.
(37)

а
7
= V
пош
=
100-54,4=
45,6%

Доля длинных чураков пропорциональна сумме толщин продольного шпона содержащейся в фанерном пакете:

(38)

где - доля длинных чураков для продольного шпона;

- число слоев продольного шпона;

- толщина продольных слоев шпона, мм ;

- сумма толщин шпона в фанерном пакете.

Доля коротких чураков для поперечного шпона будет равна:

(39)

Далее по вычисленным величинам Q7
для каждой длины чураков рассчитываем средневзвешенный расход чураков на 1 м3
фанеры :

(40)

где , - соответственно расход чураков для продольного и поперечного шпона, м3
.

м3

Общий объем отходов на участке лущения q7
, м3
(карандаши, шпон-рванина):

(41)

м3

Рассчитанная величина Q7
является нормой расхода чураков на 1 м3
фанеры ,

3.2.8 Расход сырья Q8
в кряжах (круглых лесоматериалах для лущения)

Q8
= (42)

где а8
-
потери объёма при раскрое бревен на чураки; в зависимости от

кратности длины бревен и сорта сырья; (а
8
= 1 . . . 3 %
).

Q8
= .

Объем отходов в виде опилок и обрезков брёвен

q
8
=
Q
8
– Q7
. (43)

q
8
=
2,54-2,46=0,08 м3
.

На этом заканчиваем расчет нормативов по расходу сырья на 1 м3
фанеры.

Далее рассчитываем общий баланс продукции, сырья и отходов на часовую и годовую программу выпуска фанеры (таблица 7).

Таблица 7 - Пооперационный расчет норм расхода сырья и потерь 1м3
фанеры (ФСФ 2440.

Технологические операции			Общий объем, м3	Отходы и потери
				%	м3
1			2	3	4
1.Участок прессования фанеры.
1.Готовая фанера, Q0			1,0	-	-
2.Фанера с учетом потерь на шлифование, Q1			1,02	2,17	0,02
3. Фанера с учетом потерь на переобрез и физико-механические испытания, Q2			1,03	1	0,01
4. Фанера с учетом потерь на обрезку по формату, Q3			1,10	6,9	0,08
5.Сухой шпон с учетом потерь на упрессовку пакета и усушку шпона по толщине, Q4			1,34	18	0,24
6. Сухой шпон на выходе из сушилок с учетом потерь на ребросклеивание кусков и починку шпона, Q5			1,40	4	0,05
7.Общие потери на участках подготовки шпона и при прессовании фанеры, Sq i			-	32,07	0,4
В том числе: - шлифованная пыль, обрезки фанеры и шпона, опилки; - безвозвратные потери.			- -	12,9 10	0,16 0,24
2.Участок сушки шпона.
8.Сырой шпон на входе в сушилки с учетом потерь на усушку по ширине, Q6			1,44	3,49	0,05
- норма расхода сырья на 1 м3 сырого шпона Нс =Q7			2,46	-	-
- норма расхода сырого шпона на 1 м3 сухого шпона Нсыр/сух = Q6			1,44	-	-
3.Участок лущения.
9.Чураки с учетом потерь при лущении - норма расхода чураков на 1 м3 фанеры, Q7 :
lч =1,3 м; dч =0,34 м ; сорт I ; 60%	1,829		1,097	11,31	0,34
lч =1,3 м ;dч =0.36 м ; сорт I; 40%			0,732	7,27	0,22
lч =2,6м ;dч =0,38 м ; сорт I ; 60%	3,628		2,177	13,33	0,4
lч =2,6 м ;dч =0.40 м ; сорт I; 40%			1,451	8,48	0,25
Средневзвешенная норма расхода чураков на 1 м3 фанеры			2,66	40,39	1,21
4.Участок подготовки сырья к лущению.
10.Кряжи с учетом потерь при их раскрое на чураки (норма расхода кряжей) на 1 м3 фанеры, Q8			2,74	3,0	0,08
Выход фанеры из чураков, %:
lч =1,3 м; dч =0,34 м ; сорт I ; 60%		54,67	32,80
lч =1,3 м ;dч =0.36 м ; сорт I; 40%			21,87
lч =2,6м ;dч =0,38 м ; сорт I ; 60%		27,56	16,54
lч =2,6 м ;dч =0.40 м ; сорт I; 40%			11,02
Средний выход фанеры из чураков		37,59

3.3 Составление баланса сырья, полуфабрикатов и готовой продукции.

Рассчитываем общий баланс продукции (таблица 8), сырья и отходов на часовую и годовую программу выпуска фанеры. Полученные результаты используем для расчета оборудования и проектирования производственных участков по всему технологическому процессу.

Таблица 8 - Общий баланс продукции, сырья и отходов.

Нормы расхода на 1 м3 фанеры		Объёмы фанеры, сырья, шпона и отходов
м3	% к объему чураков	в час, Q ч , м3	в год, тыс.м3
1	2	3	4	5
Готовая фанера, Q0
Необрезная фанера, Q3
Сухой шпон, Q5
Сырой шпон, Q6
Чураки, Q7
Кряжи, Q8
Отходы всего,
в том числе:
- карандаши
- сырой шпон-рванина
- сухой шпон-рванина
- обрезки фанеры, опилки
- шлифовальная пыль
Безвозвратные потери на упрессовку и усушку
Забалансовые отходы:
- кора

3.4 Сводная ведомость расхода шпона на часовую и годовую программу выпуска фанеры.

3.4.1 Выбор состава клея и расчёт состава клеевых материало

Состав клея выбирается в зависимости от марки фанеры, породы древесины и назначения продукции и классу эмиссии.

Состав клея на основе фенолоформальдегидных смол:

Смола СФЖ-3013—водорастворимая фенолоформальдегидная смола горячего отверждения с минимальным содержанием свободных продуктов (не более0,18%); предназначена для изготовления фанеры повышенной водостойкости марки ФСФ, фанерных плит, клеевого паркета и другой фанерной продукции.

Таблица 9 - Состав фенолоформальдегидного клея

Компаненты клеевого состава:	Состав 1	Состав 2
Смола СФЖ -30 24	100	100
Модификатор – смола Р1	2 - 5
Мел, каолин, тальк	9 -12	9 - 12
Мука древесиная, легнин	3	3
ГМТА (гексаметилентетрамин)	3,5	3,5
КМЦ (NaOH)	4,6	4.6

Технологическая норма расхода на единицу поверхности шпона выбирается из таблици 10 по средним или максимальным значениям и равна 0,140 кг/м2
.

Производственная норма расхода жидкого клея. Нк кг/м2

Рассчитывается по формуле:

, (44)

где: Нк
– производственная норма расхода клея, кг/м2

gr
– технологическая норма расхода клея, кг/м2

Ктп
– коэффициент учитывающий потери клея в трубопровадах, баках и станках (Ктп =1,06…1,11).

Fн
- Площадь необрезных листов шпона

Sф
- толщина фанеры

Fф
- площадь форматной фанеры

кг/м3

На основе таблици 4 и рассчитанных норм расхода клея определяется часовая потребность в клее и его расход на годовую программу, кг.

Gч = Нк *Пч; (45)

Gг = Нк *Пг; (46)

Пч, Пг –объём производства фанеры м3
(час,год)

Gч = 62,58*19,4 = 1272,2 кг;

Gг = 62,58*110000 = 6883800 кг;

Расход каждого кампанента клеевого состава:

(47)

где Mi
= потребное количество каждого из компонентов, кг;

mi
=
количество i - го компонента клея, м.ч.

∑ mi
= общая сумма всех компонентов, м.ч.

G – производственная норма расхода клея, кг/м3
.

Результаты расчетов сводятся в таблицу 2.5

Смола СФЖ 30 13 = кг.

модификатор смола Р1 = кг.

мел = кг.

мука древесная = кг.

гексаметилентетрамин = кг.

NaOH = кг.

Нормы расходов клеевых компонентов на часовую программу указаны в таблице 10.

Таблица 10 - Расчет расходов клеевых материалов для фанеры марки ФСФ (Пч-5,66 м3
/ч.)

Показатели	Норма расхода на1м3 фанеры	Расход на часовую программу, кг/ч.
Технологическая норма кг/м3 .	0,140
Производственная норма. кг/м3 . В том числе компанентов:	62,58
Смола СФЖ 30 13	48,85
Модификатор - смола	2,44
Мел, каолин, тальк	5,86
Древесина, пегнин	1,466
ГМТА (гексаметилентетрамин)	1,710
КМЦ (NaOH)	2,247

3.5 Сводная ведомость расхода сырья и материалов на годовую программу выпуска продукции

Таблица 11 - Сводная ведомость расхода сырья и материалов на годовую программу выпуска фанеры марки ФСФ, Пг—40000м3
.

Наименование сырья и материалов	Норма расхода на 1м3 фанеры	Расход на годовую программу, кг.
Круглые лесоатериалы для лущения (сосна) Гост 9462-88 м3
Смола фенолоформальдегидная СФЖ 30 13	48,85
Модификатор – смола Р1	2,44
Мел, каолин, тальк	5,86
Древесина, пегнин	1,466
ГМТА (гексаметилентетрамин)	1,710
КМЦ (NaOH)	2,247

4 Технологический расчет цеха лущения

4.1 Обоснование технологии лущения древесины, сушки и обработки шпона.

В зависимости от объемов производства фанеры цех изготовления шпона может включать участки: лущения, сушки и обработки шпона.

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 распространены в основном линии лущения-раскроя 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. Более совершенными считаются линии «лущение – сушка – раскрой шпона». Они отличаются высоким уровнем автоматизации процесса и меньшей трудоемкостью обслуживания. Недостатками подобных линий следует считать жесткую технологическую связь между механическим процессом лущения и теплофизическим процессом сушки ленты шпона, невозможность отбора и сушки кускового шпона, а также сложность сушки ядрового и заболонного шпона сосны и лиственницы. При значительной разнице влажности ядра (40…50%) и заболони (более 100%) возникает необходимость повторной сушки заболонного шпона до требуемой конечной влажности 6…10 %.

С другой стороны, линии «лущение – раскрой» с приемом ленты шпона на транспортер-петлеукладчик непригодны для выработки хвойного шпона, особенно повышенных толщин. Из-за большого числа разрывов ленты при перегибах.

Выбор типа лущильного станка зависит в основном от рабочей длины ножа и максимального диаметра чурака. Появившиеся в последнее время станки бесцентрового лущения предназначены для обработки предварительно оцилиндрованных чураков, что требует установки дополнительных лущильных станков.

Технические характеристики выбранного лущильного станка представлены в таблице 13.

Таблица 12 – Технические характеристики лущильного станка.

Параметры	Марка лущильного станка 3VKKT66/L65
Максимальный диаметр чурака, мм	750
Длина ножа, мм	1680
Длина чурака, мм:
наибольшая	1650
наименьшая	1230
Диаметр кулачков, мм:
наружных	110
внутренних	65
Частота вращения шпинделей, мин-1	150 200 300
Толщина шпона, мм	0,5-0,8
Установленная мощность электродвигателей, кВт	39,5
Габаритные размеры, мм:
длина	6400
ширина	1850
высота	1810
Масса, кг	11800

4.2. Расчет цикла лущения, производительности и числа технологических линий лущения.

Производительность лущильных станков Пч
, м3
/ч, рассчитывается по формуле:

(48)

где - продолжительность цикла лущения одного чурака, с;

Vч
– объем чурака, м3
;

Ки
– коэффициент использования рабочего времени линии лущения (0,85…0,90);

Нч
– норма расхода чураков на 1 м3
сырого шпона (Нч
=Q7
).

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

Центрирование и установка чураков 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 = 12,7…16,3.

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

где кф
–коэффициент формы чураков;

dч
, dк
– диаметр чурака и карандаша соответственно, м;

S – толщина шпона, м;

nч
– частота вращения шпинделей лущильного станка, мин-1
.

Общая продолжительность цикла лущения , с

(50)

.

.

Определяем расчетное количество лущильных станков n

(51)

где Пч
– производительность станка в м3
чураков;

П7
– требуемая программа переработки чураков, м3
/ч.

Полученные значения округляются до целого числа, и определяется коэффициент загрузки оборудования для каждого типоразмера чураков. Перезагрузка допускается не более 10%.

.

Принимаем к установке 2 станка для лущения продольных слоев шпона.

.

Принимаем к установке 4 станка для лущения поперечных слоев шпона.

Коэффициент загрузки оборудования Кзг

%

%

По числу лущильных станков устанавливается соответствующее количество линий лущения.

4.3. Расчет продолжительности сушки шпона, производительности и числа сушильных агрегатов.

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

Для хвойного шпона, сушка которого при невысоких температурах связана с загрязнением рабочих поверхностей смолистыми веществами, рекомендуется сушить в газовых сушилках или паровых с температурой 1700
С и выше.

Технические характеристики выбранного сушильного агрегата представлены в таблице 14.

Таблица 13 - Технические характеристики сушильного агрегата

Тип агрегатов, вид циркуляции сушильного агента	Число этажей	Длина камер сушки, м	Рабочая ширина (длина роликов), м	Установленная мощность, кВт	Габаритная длина, м	Производительность, м3 /ч
Газовая Роликовая СРГМ-32П	8	21,6	3,2	380	37,7	8,0

Продолжительность сушки шпона = 10,45 мин.

Производительность сушильного агрегата Пч
, м3
/ч, рассчитывается по формуле

(52)

где - продолжительность сушки, мин;

Вр
– рабочая ширина камеры сушки (длина роликов), м;

n – число этажей камеры сушки;

Sш
– толщина шпона, м;

Кш
– коэффициент заполнения рабочей ширины камеры сушки, (0,85);

Кдл
– коэффициент заполнения по длине зоны сушки, (0,75).

Расчетное количество сушильных агрегатов:

(53)

где П6
– требуемая программа выпуска сухого шпона, м3
/ч (таблица 9)

принимаем к установке 11 сушильных агрегата.

принимаем к установке 6 сушильный агрегат.

4.3.1. Сортировка шпона

Для фанеры общего назначения (ГОСТ 3916.1-96; ГОСТ 3916.2-96) лущеный шпон после сушки сортируется по качественным признакам в соответствии с требованиями ГОСТ99-96 на пять сортов: Е, I, II, III, IV. Высшие сорта используются для формирования наружных слоев фанеры, а низшие - для внутренних. В общем случае выделяют следующие сортовые группы шпона по назначению и качеству:

- форматный шпон для лицевого и оборотного слоев фанеры (2…3 стопы);

- форматный шпон для внутренних слоев (3.. .4 стопы);

- форматный шпон на починку (1…3 стопы);

- шпон неполного формата и куски шириной более 300 мм на ребросклеивание (2...3 стопы).

В зависимости от типа основного оборудования и сортиментного состава готовой продукции может применяться схема сортирования непосредственно на выходе из сушильных агрегатов вручную или на механизированных линиях сортирования на 8... 10 подстопных мест или на специально выделенных площадках, оборудованных ленточными сортировочными конвейерами.

Производительность линий типа "Рауте" м3
/ч, рассчитывается по формуле

Пч
=60∙
U
∙
S
∙В∙Кдл
∙Км
∙Ки
, (54)

где U
-
скорость укладки листов шпона распределительным конвейером, шт/мин;

S - толщина шпона, м;

В
- ширина листа шпона (в направлении подачи), м;

Кдл
- коэффициент, учитывающий разрывы в подаче листов, (0,6);

Км
-
коэффициент использования машинного времени, (0,7);

Ки
-коэффициент использования рабочего времени оборудования (0,85...0,90).

Пч
=60∙8∙0,0032∙1,220∙0,6∙0,7∙0,9 = 0,53 м3
/ч.

Расчётное количество полуавтоматических линий сортирования устанавливаемых на отдельных площадках, определяют аналогично расчёту сушильных агрегатов. При ручном сортировании рассчитывается число рабочих мест, каждое из которых обслуживает 8...10 подстопных мест.

Расчетное число линий сортировки, n

(55)

где П6
– объем сухого шпона на выходе из сушильного агрегата, м3
/ч

U
-
скорость укладки листов шпона, шт/мин; (16 шт/мин )

L
,
B
,
S
–
размеры листа шпона, м.

,

принимаем к установке 5 линий сортировки.

В отечественной и зарубежной промышленности нашли применение технологические линии лущения - сушки -
сортирования шпона. Производительность и количество таких линий рассчитывается по сушильным агрегатам.

4.4. Расчет оборудования для починки и ребросклеивания шпона.

Количество шпона, подвергаемого починке, зависит от сортности фанерного сырья. Практически на предприятиях в починку выделяется 20-25% от всего объема сухого шпона.

Технические характеристики выбранного шпонопочиночного станка представлены в таблице 14.

Таблица 14 - Технические характеристики шпонопочиночного станка.

Показатели	VPR - 85
Число рабочих ходов, мин-1	27
Толщина шпона, мм	До 4
Наибольший размер вставки, мм	-
Мощность электродвигателя, кВт	1,5
Габаритные размеры, мм
длина	2500
ширина	1750
высота	1650
Масса, кг	1500

Производительность станка Пч
, м3
/ч, рассчитывается по формуле

(56)

где L
,
B
,
S
–
размеры листа шпона, м;

m – число рабочих вставок, приходящейся на один лист, (10…15);

n – число рабочих ходов станка, мин-1
;

- время на премещение листа шпона от одного дефектного места к другому (0,4…0,8 с);

– продолжительность ручных операций на подачу листа в станок, (6…7 с);

-
коэффициент использования рабочего времени оборудования, (0,85…0,9).

Число станков, необходимых для выполнения программы починки шпона каждого формата, рассчитывается по формуле:

(57)

где - количество шпона на починку (20…25%);

П5
– часовая программа выпуска сухого шпона, м3
/ч.

, принимаем 1 станок.

После сушки и сортирования шпона около 20 %
составляет неформатный, кусковой шпон. В процессе переработки в полноформатные листы куски сортируют по качеству, толщине и ширине, выравнивают кромки и подают на ребросклеивающие станки продольного или поперечного типа.

Кромки кускового шпона выравниваются на кромкофуговальных станках или гильотинных ножницах. Поточные линии подготовки кромок на базе кромкофуговальных станков обеспечивают высокое качество соединения полос шпона и не требуют предварительной прирубки кусков на одинаковую ширину. Подобная линия, установленная на Братском ФЗ, включает кромкофуговальный станок, клеенаносящее устройство, встряхиватель пачки шпона на обработку второй кромки шпона. С нанесённым термореактивным клеем пачки шпона далее подаются на ребросклеивающий станок "Торвеге" с поперечной подачей кусков.

Технические характеристики выбранного кромкофуговального станка представлены в таблице 15.

Таблица 15 - Технические характеристики кромкофуговального станка.

Параметры	КФ-9М
Размеры обрабатываемой пачки, мм:
- длина	2000
- ширина	100…800
- высота	50…120
Режущий инструмент:
- пила	-
- фрезерная головка	2
Скорость перемещения каретки, м/мин
- рабочего хода	8,0
- холостого хода	16,0
Установленная мощность электродвигателей, кВт	11,1
Габаритные размеры в плане, мм	4500*1840
Масса, кг	3600

Производительность кромкофуговальных станков и гильотинных ножниц Пч
, м3
/ч, рассчитывается по формуле

(58)

где L - длина шпона, м;

b
-
средняя ширина кусков, (0,3.. .0,4 м);

h
-
высота пачки шпона, принимается из характеристики станка, м;

-
продолжительность цикла обработки пачки, (в среднем 4…6 мин);

-
коэффициент использования рабочего времени оборудования, (0,85…0,90).

Технические характеристики выбранного ребросклеивающего станка представлены в таблице 16.

Таблица 16 - Технические характеристики ребросклеивающих станков с поперечной подачей шпона.

Параметры	Марка станка фирмы «Рауте» LKV - 68
Средства соединения полос	КН (клеевая нить)
Толщина шпона, мм	1,2…4
Скорость подачи, м/мин	6…30
Общая мощность электронагревателей, кВт	0,25*7
Габаритные размеры станка в плане, мм
длина	7700
ширина	2400

Производительность оборудования Пч
, м3
/ч рассчитывается по формуле

Пч
= 60U∙Lш
∙Sш
∙Км
∙Ки
, (59)

где U – скорость подачи шпона, м/мин;

Lш
, Sш
- длина и толщина шпона, м;

Км
– коэффициент использования машинного времени, (0,90);

Ки
– коэффициент использования рабочего времени оборудования, (0,95).

Пч
= 60∙15∙2,440∙0,0032∙0,90∙0,95 = 6 м3
/ч.

Объём кускового шпона, подлежащего ребросклеиванию, составляет около 20 % всего объёма сухого шпона. После прирубки и ребросклеивания выход форматного шпона составляет 85-95%. Расчётное число ребросклеивающих станков устанавливают с учётом объёма кускового шпона и выхода форматного шпона

(60)

где - заданный объем выпуска сухого шпона, м3
/ч;

- для объема кускового шпона, (0,2);

- коэффициент выхода форматного шпона из кусков, (0,7…0,8).

, принимаем 1 станок.

4.5. Расчет склада шпона.

На складе сухого шпона храниться двух-трех суточный запас шпона. Производиться вторичное сортирование шпона и комплектование сорторазмерных стоп для текущего выпуска заданной спецификации фанерной продукции. Шпон перевозится и храниться на фанерных поддонах. Основными транспортными средствами для приема и дальнейшей подачи в производство служат электрокары и электропогрузчики. Ширина главных проездов между группами стоп В принимается с учетом ширины груза В, наименьшего радиуса поворота Rи
ширины транспортного средства 2с:

- при в В = R+1+a+m;

- при в В = R+m,

где - расстояние от оси передних колес до передних стенок грузовых вил;

а – длина груза;

m – зазор безопасности, (0,25 м).

Ширина вспомогательных проездов равна ширине погрузчика или пакета плюс 0,3…0,4 м.

Площадь склада буферного хранения сухого шпона F, м2

(61)

где - требуемый часовой выпуск сухого шпона, м3
/ч;

- продолжительность хранения шпона на складе, (2*3*8 = 48 ч);

- высота стопы шпона, (0,8…1,5 м);

-
коэффициент использования площади склада, (0,4…0,5 при работе с электропогрузчиками);

-
коэффициент неравномерности подачи шпона на склад, (1,2…1,5).

В составе оборудования буферного склада предусматривается устройство для кантования стоп шпона, предназначенного для оборотного наружного слоя фанерного пакета.

5. Разработка и описание структурной схемы производства фанеры.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ.

1. Учебное пособие. Анисов П.П. Технология клееных материалов и древесных плит. – Красноярск: СибГТУ, 2007. – 135 с.

2. Справочник по производству фанеры / под ред. Н. В. Качалина. – М.: Лесн. пром-сть, 1984.-430с.

3. Кондратьев, В.П. Синтетические клеи для древесных материалов / В.П. Кондратьев, В.И. Кондращенко. – М.: Научный мир, 2004. – 520 с.

4. Васечкин, Ю.В. Справочное пособие по производству фанеры / Ю.А. Васечкин, А.Д. Валягин, В.П. Сергеев. – М.: МГУЛ, 2002. – 502 с.

5. Васечкин, Ю.В. Технология и оборудование для производства фанеры: учеб. Для техникумов / Ю.В. Васечкин. – М.: - Лесн. пром-сть, 1983. - 312 с.

6. Волынский, В.Н. Технология клееных материалов: учебное пособие для вузов / В.Н. Волынский. – Архангельск: Изд-во Арханг.гос.техн ун-та, 2003. – 208 с.