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.

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

    Таблица 3 – Показатели содержания формальдегида в фанере

    2. Расчет производственной  программы.

    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.

    2.2. Календарный выпуск  продукции

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

    Часовой П_ч и сменный выпуск продукции П_см определяется по формулам

     ,                                                                   (1)

                                                  ,                                                             (2)

где  П_год – годовая программа выпуска продукции, м³;

    Ф_год – годовой фонд рабочего времени оборудования, ч;

    Ф_см – расчетная продолжительность смены, ч

П_ч =

П_см = 19,47,7 = 149,38 м³

    Программа производства фанеры представлена в  таблице 5.

    Таблица 5 – Программа производства фанеры.

    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 ∑S_ш, мм, рассчитывается по формуле для шлифованной фанеры

                                                                                          (3)

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

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

∆S_ш – 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). 

∑ S_ш = +0,42 = 26,4 мм 

    Предварительно  рассчитываем  толщину шпона, S_ш 

                                     _,                                                          (4)

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

S_ш = мм

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

    Проверяем расчетную упрессовку фанеры по формуле

                                       У_ф = ,                                                  (5)

    У_ф = . 
 
 
 

    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 а₁ – потери объема древесины на шлифование, %

                                          а₁ = ,                                             (7)

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

 – 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 F_н – площадь листа необрезной фанеры, м²;

F_ф -  площадь листа готовой фанеры, 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. Н_с=Q₅.

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

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

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

∑а_i = 1,8+1+6,88+18+4= 31,68%.

∑q_i = 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:

                                                      Q_ч = Q₅ ∙П_ч,                                                          (19)

                                                      Q_год = Q₅∙П_год,                                                     (20)

    где П_год – годовая программа выпуска фанеры, м³;

П_ч – часовая программа выпуска фанеры, м³.

Q_ч = 1,40 ∙ 19,4=27,16 м³.

Q_год = 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 U_т, %.

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

                                      а₆ = U_т = (9-0,55)∙К_s∙К_t∙К_п,                                     (22)

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

К_s,К_t,К_п – поправочные коэффициенты соответственно на толщину шпона, температуру агента сушки и породу древесины;

                                                   К_s = 1,21 – 0,14S_ш ,                                                 (23)

                                                     К_t = 1,42-0,003t_с ,                                                   (24)

                                                  К_п =                                                         (25)

    где S_ш – толщина шпона, мм;

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

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