Проектирование технологического процесса лесопильного цеха на базе лесопильных рам

Содержание

 

Введение  …………………………………………………………………....3

1. Составление спецификации сырья и пиломатериалов……………….4
2. Анализ возможности выполнения спецификации

 пиломатериалов  из сырья....…………………………………………..6

3. Выбор и обоснование способа раскроя бревен..…………………….7
4. Составление и расчет поставов………………………….…………….8
5. Составление баланса пиловочного сырья…………………………...13
6. Расчет производительности и количества оборудования

 в технологическом  потоке производства пиломатериалов...……...17

7. Расчет производительности и количества станков в

потоке за головным оборудованием..………………………………..26

8. Расчет количества оборудования для переработки кусковых

отходов на технологическую  щепу.………………………………….35

9. Расчет производительности и количества окорочных станков …...37
10. Описание технологического процесса лесопильного цеха ……….40

Библиографический список..……………………………………………..42

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Российская  Федерация является крупнейшей лесной державой мира.

В лесопилении с увеличением объёмов  производства пиломатериалов предполагается осуществить качественные структурные  преобразования в направлении приоритетного  производства специфицированных пиломатериалов.

Необходимо  уделять большое внимание автоматизации  и механизации осуществляемых операций на всех участках технологического процесса производства пиломатериалов.

Из  организационно-технологических мероприятий  существенное влияние на работу отрасли  оказывает специализация лесопильных  предприятий по толщинам и сечениям выпиливаемых пиломатериалов, которая  улучшает на 15…20 % использование техники  при обработке пиломатериалов, на 4,5 % повышает коэффициент заполнения транспортных пакетов, увеличивает  статнагрузку на железнодорожном транспорте, в 2 раза сокращает затраты потребителя  на сортировку пиломатериалов.

Дальнейшее  совершенствование технологии лесопиления  следует осуществлять с учётом специализации  по сырью и пилопродукции, углубления исследований способов раскроя пиловочного  сырья, прогнозирования запасов  сырьевых ресурсов и изучения спроса рынка потребления.

Развитие  комплекса лесопильного производства включает в себя решение организационно-технических  и технологических мероприятий  по проведению приёма, обработки, размещению, хранению, подготовке к подаче пиловочника  в лесопильный цех.

Проведение  окорки пиловочного сырья позволяет  использовать технологическую щепу на целлюлозно-бумажных предприятиях практически полностью. При этом повышается производительность бревнопильного оборудования.

Удовлетворение  потребностей деревообрабатывающего  производства специфицированными пиломатериалами  должно быть обеспечено соответствующей  технологией лесопильного производства, важнейшую часть которого составляет система рациональных поставов и  определённая интенсивность их использования. Однако известно, что даже правильно  составленные постава для раскроя  пиловочника определённого диаметра (или групп диаметров) могут быть совершенно неэффективны при выработке  пиломатериалов по конкретной спецификации. Эффективность таких схем определяется при проведении раскроя пиловочного  сырья.

 

 

 

 

 

1. Составление спецификация сырья и

пиломатериалов.

 

Спецификация  составляется на основе размеров и  объёмов бревен, указанных в таблице 2.1 методического указания.

 

Спецификация пиловочного сырья

Таблица 1

Диаметр бревна, см	Длина бревна, м	Объём сырья в годовой программе, м3	Объём одного бревна, м3	Количество бревен в партии данного  диаметра, шт.
16	5,5	14 000	0,14	100 000
20	5,5	27 000	0,21	128 571
24	5,5	20 000	0,3	66 667
28	5,5	16 000	0,41	39 024
32	5,5	9 000	0,53	16 981
36	5,5	4 000	0,67	5 971
Итого:		90 000		357 215

 

По спецификации сырья определяем средний диаметр  вершинных торцов бревен, см:

 

    

 

где d₁, d₂,…, d_n – диаметры вершинных торцов бревен, см.

  m₁, m₂, …, m_n – количество бревен, соответствующих указанным диаметрам торцов, шт.

 

    

 

Расчёт  поставов сводится к определению  ширины, длины досок и их объёмного  выхода при известных диаметрах  брёвен, их длин и толщин досок в  поставе.

 

 

 

 

 

 

 

 

Спецификацию  пиломатериалов составляем на основе размеров и объёмов досок, указанных  в задании.

 

Спецификация пиломатериалов

Таблица 2

Размеры досок		Длина доски, м.	Объём одной доски, м3	Объём пиломатериалов в годовой программе, м3	Количество досок в годовой  программе, шт.
толщина	ширина
40	275	5,5	0,0605	1 800	29 752
75	225	5,5	0,0928	6 000	64 646
40	200	5,5	0,044	4 500	102 273
75	175	5,5	0,0722	3 000	41 558
40	175	5,5	0,0385	4 500	116 883
40	150	5,5	0,033	9 000	272 727
25	150	5,5	0,0206	3 100	150 303
40	125	5,5	0,0275	4 500	163 636
25	100	5,5	0,0138	6 000	436 364
22	75	5,5	0,0091	3 100	341 598
19	75	5,5	0,0078	4 500	574 163
22	р. ш.	р. д.	0,0044	3 000	681 818
Итого:				53 000	2 975 722

 

По  спецификации пиломатериалов определяем среднюю ширину досок, мм:

      

 

где b₁, b₂, …,b_n – ширина досок в спецификации пиломатериалов, мм.

Q₁, Q₂, …,Q_n – объём досок, заданной ширины, м3.

Q_пм – общий объём пиломатериалов по спецификации, м3.

      

 

 

 

 

2. Анализ возможности выполнения спецификации пиломатериалов из сырья.

 

1. По объёму пиломатериалов

При усредненном объёмном выходе 62% объём  заданного сырья должен соответствовать  объёму заданных пиломатериалов:

Q_пп ≤ 0,62·Q_c

где  Q_пп – объём пиломатериалов по спецификации, м3.

        Q_c – объём сырья в годовой программе, м3.

53000≤0,62·90000

53000≤55800

Так как условие выполняется, то объём  пиловочных бревен достаточен для выполнения заданного объёма пиломатериалов.

 

2. По размерам заданных сечений  пиломатериалов должно быть справедливо  неравенство:

b_ср ≤ ad_ср

где, а – коэффициент зависящий  от способа раскроя:

для 100%-й брусовки – 0,63 

для 50%-й брусовки – 0,68

для 100%-го развала – 0,73

130,36 ≤ 10·0,63·21,9

130,36 ≤ 137,97

 

По  размерам заданных сечений спецификация выполняется.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Выбор и обоснование способов раскроя бревен.

  

Выработка пиломатериалов требуемых размеров и качества при распиловке связана  с необходимостью выполнять операционной последовательности технологический  процесс формирования ширины, толщины  и длины выпиливаемой пилопродукции.

Совокупность  операций, которые выполняют при  распиловке бревен на пиломатериалы  требуемых размеров и качества, называют раскроем пиловочного сырья.

Распиловку  бревен на пиломатериалы осуществляют различными способами, а выбор их зависит от породы сырья, его размеров и качества, предполагаемого назначения вырабатываемой пилопродукции, конструкции  бревнопильных станков.

В курсовом проекте мною был выбран способ раскроя со 100-% брусовкой  бревен, так как необходимо получить обрезной пиломатериал из бревен диаметром  от 16 до 36 см., также данный способ раскроя  обеспечивает выполнение спецификации пиломатериалов из заданного сырья.

При распиловке с брусовкой бревно распиливают  за два прохода. На первом проходе  из бревна выпиливают двухкантный брус, необрезные пиломатериалы и два  горбыля, а на втором проходе из бруса  – обрезные и необрезные пиломатериалы  и два горбыля. Обрезные доски  из бруса имеют ширину равную его  толщине, что позволяет вырабатывать до 70 % пиломатериалов, спецификационных по ширине. При распиловке бревен в  развал или с брусовкой средние  доски получаются радиальными, а  крайние боковые – тангенциальными. Все остальные доски занимают промежуточное положение.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Составление и расчет поставов.

 

Составление поставов.

 

  Расчёт постава осуществляем графическим методом по графикам Титкова Г.Г. и Аксёнова П.П.

 

Постав 1

Диаметр бревна d = 36 см; длина бревна L = 5,5 м; распиловка с брусовкой, сосна.

Первый  проход

 

Определение предельного обхвата  бревна:

 

     ;

 

где: D – диаметр бревна в комле, см;

d – диаметр бревна в вершине, см;

b_min – минимальная ширина доски, см;

L – длина доски, м;

l – минимальная длина до6ски, м;

D = d + S·L = 36 + 1·5,5 = 41,5 см

По  ГОСТ 24454-80; b_min = 75 мм; l_min = 1 м.

 

    мм

 

В центр постава устанавливаем  брус толщиной 275 мм.

 Расход ширины постава при  выпиловке бруса.

 

Е_бр = Н+У_н+2·р

 

где Н – ширина бруса, мм.

Ун – усушка, мм.

р – ширина пропила, мм.

 

Е_бр = 275+6,5+2·3,6=287,7 мм.

 

 Остаток допускаемой величины  постава, из которого выпиливаются  боковые доски:

 

Е_ост=Е_пред – Е_бр

 

 

Е_ост = 398,6 – 287,7=110,9 мм.

 

Боковые доски устанавливаем в  постав симметрично относительно пластей  бруса. Подбором определяем, что в  остаток постава можно установить две доски толщиной 25 мм и 2 доски  – 22 мм.

 

 Расход ширины постава на  боковые доски:

 

Е_бок = h_i·n_i + У_i·n_i + p·n

 

где h_i – толщина боковых досок, мм;

           У_i – усушка на боковые доски, мм; 

      n_i – количество досок одинаковой толщины, шт;

      n – общее количество боковых досок, шт.

 

Е_бок = 25·2 + 22·2 + 0,8·2 + 0,7·2 + 4 3,6 = 111,4 мм.

 

Полный расход ширины постава первого  прохода:

 

Е₁ = Е_бр + Е_бок = 287,7 + 111,4 = 399,1 мм.

 

 Полученный постав первого  прохода.

 

22 – 25 – 275 – 25 – 22

 

Второй проход

 

Определим ширину пласти бруса по графику-квадранту на пересечении  окружности вершинного диаметра и половины расхода ширины постава на брус.

 

По графику эта величина составляет 214,6 мм. Количество досок толщиной 40 мм., которые можно выпилить из бруса, укрупнено можно из соотношения  – 214,6:40 = 5,365 шт., следовательно, в постав можно установить 5 досок толщиной 40 мм.

 

Расход ширины постава

 

Е₄₀ = 40·5 + 1,2·5 + 6·3,6 = 227,6 мм.

 

Остаток допускаемой величины постава, из которого выпиливаются боковые доски:

Е_ост = 398,6 – 227,6=171 мм.

 

В оставшуюся часть постава можно  установить 4 доски толщиной 25 мм, 2 доски  – 25 мм и 2 доски – 19 мм.

    

   

Расход ширины постава на боковые доски:

 

Е_бок = 25·4 + 22·2 + 0,8·2 + 0,6·2 + 6 3,6 = 168,4мм.

Полный расход ширины постава второго  прохода:

 

Е₂ = Е_бр + Е_бок = 227,6 + 168,4 = 395,4 мм.

 

 Полученный постав первого  прохода.

 

22 – 25 – 25·2 – 40 – 40 –  40 – 40 – 40 – 25·2 – 25 –  22

 

 Аналогичным способом осуществляется  составление поставов для других  диаметров. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчет  поставов.

 

Расчёт поставов проводится по графику-квадранту.

 

  Определение размеров досок лежащих  в пифагорической зоне:

 

      мм;

 

где: D – диаметр бревна в комле, см;

d – диаметр бревна в вершине, см.

 

Расход  ширины постава на одну доску 

 

Сердцевинная  доска или брус (в нечетном поставе)

 

       R_с = h_с + У_с

 

Центральная доска (в нечетном поставе)

 

       R_ц = 0,5·Р + h_ц + у_ц

 

Боковая доска

 

       R_б = Р + h_б + у_б

 

Ширина  доски определяется по графику-квадранту на пересечении расхода ширины полупостава (расстояние от оси до наружной части доски) и окружности вершинного диаметра бревна. Длина таких досок равна длине бревна. Крайние боковые доски получаются укороченными, и сначала задается их ширина из спецификации с припуском на усушку, а затем определяем их длину по графику-квадранту, учитывая что расстояние между соседними окружностями равно длине доски 1м.

Во  втором проходе ширина досок, выпиливаемых из пласти бруса равна толщине  бруса. Длина этих досок равна  длине бревна. Размеры боковых  досок определяем по выше приведенной  методике.

 

Первый  проход:

Ширина  доски

b₁²⁵ = 93 мм,  b₁^ст = 100 мм, L=5,5 м

b₁²² = 96 мм,  b₁^ст = 100 мм, L=1,0 м

 

Второй  проход

b₂⁴⁰ = 287,7 мм,  b₁^ст = 275 мм, L=5,5 м

b₂²⁵ = 106 мм,  b₁^ст = 100 мм, L=5,5 м

b₂²² = 97 мм,  b₁^ст = 100 мм, L=1,0 м

Определение объёма досок

q = n·h·b·l

 

где: n – количество досок, шт;

h – высота доски, м;

b – ширина доски, м;

l – длина доски, м.

 

       q = 2·0,025·0,1·5,5 = 0,0275 м³

       q = 2·0,022·0,1·1 = 0,0044 м³

       q = 5·0,04·0,275·5,5 = 0,3025 м³

       q = 6·0,025·0,1·5,5 = 0,0825 м³

       q = 2·0,022·0,1·1 = 0,0044 м³

 

Для остальных диаметров расчёт поставов приведён в таблице 3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 3

Номинальная толщина доски, мм	количство досок в поставе, шт.	Расход ширины постава на одну доску, мм	Расстояние от оси до наружной пласти, мм	Ширина доски, мм		Стандартная длина доски, м	Объём досок, м3
				Расчет	Станд		Из одного бревна	Общий из партии бревен
Постав № 1   d=36 см.  L=5,5 м. q=0,67 м3  m= 5791 шт.
Первый проход
275	1	287,7	143,9	214,6	–	–	–	–
25	2	29,4	173,3	93	100	5,5	0,0275	159,25
22	2	26,3	199,6	96	100	1	0,0044	25,48
Второй проход
40	1	43	21,5	287,7	275	5,5	0,0605	350,36
40	2	44,8	66,3	287,7	275	5,5	0,121	700,71
40	2	44,8	111,1	287,7	275	5,5	0,121	700,71
25	4	29,4	140,5	106	100	5,5	0,055	318,51
25	2	29,4	169,9	99	100	5,5	0,0275	159,25
22	2	26,3	196,2	97	100	1	0,0044	25,48
						итого:	0,4213
						V=62,9%
Постав № 2   d=32 см.  L=5,5 м. q=0,53 м3  m=16981 шт.
Первый проход
225	1	237,6	118,8	214,4	–	–	–	–
25	2	29,4	148,2	118	100	5,5	0,0275	466,98
22	2	26,3	174,5	101	100	1,25	0,0055	93,40
Второй проход
75	2	80,9	79,1	237,6	225	5,5	0,1856	3152,10
40	2	44,8	123,9	192	175	5,5	0,077	1307,54
22	2	26,3	150,2	86	75	5,5	0,01815	308,21
22	2	26,3	176,5	95	100	1	0,0044	74,72
						итого:	0,31818
						V=60,0%
Постав № 3   d=28 см.  L=5,5 м. q=0,41 м3  m=15344 шт.
Первый проход
225	1	237,6	118,8	181,7	–	–	–	–
22	2	26,3	145,1	99	100	3	0,0132	202,54
Второй проход
75	2	80,9	79,1	237,6	225	5,5	0,1856	2848,23
40	2	44,8	127,5	115	125	5,5	0,055	843,92
22	2	26,3	153,8	101	100	1	0,0044	67,51
						итого:	0,25823
						V=63,0%

 

Продолжение. Таблицы 3

 

1	2	3	4	5	6	7	9	10
Постав № 4   d=28 см.  L=5,5 м. q=0,41 м3  m=23680шт.
Первый проход
200	1	212,1	106,1	182,7	–	–	–	–
25	2	29,4	135,5	92	100	5,5	0,0275	651,20
22	2	26,3	161,8	96	100	1	0,0044	104,19
Второй проход
40	2	43	43	212,1	200	5,5	0,088	2083,84
40	2	44,8	87,8	212,1	200	5,5	0,088	2083,84
25	2	29,4	117,2	152	150	5,5	0,04125	976,80
22	2	26,3	143,5	102	100	3	0,0132	312,58
						итого:	0,26235
						V=64,0%
Постав № 5  d=24 см.  L=5,5 м. q=0,3 м3  m=3776 шт.
Первый проход
200	1	212,1	106,1	112,1	–	–	–	–
22	2	26,3	132,4	101	100	1,25	0,0055	20,77
Второй проход
40	2	43	43	212,1	200	5,5	0,088	332,29
40	2	44,8	87,1	163	150	5,5	0,066	249,22
22	2	26,4	113,5	74,2	75	5,5	0,01815	68,53
						итого:	0,17765
						V=59,2%
Постав № 6   d=24 см.  L=5,5 м. q=0,3 м3  m=20775 шт.
Первый проход
175	1	186,6	93,3	151	–	–	–	–
22	2	26,3	119,6	102	100	3,5	0,0154	319,94
Второй проход
75	2	80,9	79,1	186,6	175	5,5	0,1444	2999,39
25	2	29,4	98,4	102,4	100	5,5	0,0275	571,31
22	2	26,3	124,7	98	100	1	0,0044	91,41
						итого:	0,19168
						V=63,9%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Продолжение. Таблицы 3

1	2	3	4	5	6	7	9	10
Постав № 7   d=24 см.  L=5,5 м. q=0,3 м3  m=38961шт.
Первый проход
175	1	186,6	93,3	151	–	–	–	–
22	2	26,3	119,6	102	100	3,5	0,0154	600,00
Второй проход
40	1	43	21,5	186,6	175	5,5	0,0385	1500,00
40	2	44,8	66,3	186,6	175	5,5	0,077	3000,00
25	2	29,4	95,7	145	150	5,5	0,04125	1607,14
22	2	26,3	122	102	100	3	0,0132	514,29
						итого:	0,18535
						V=61,9%
Постав № 8  d=24 см.  L=5,5 м. q=0,3 м3  m=3155 шт.
Первый проход
150	1	161,1	80,6	177,8	–	–	–	–
25	2	29,4	110	96	100	5,5	0,0275	86,76
22	2	26,3	136,3	98	100	1	0,0044	13,88
Второй проход
40	2	43	43	161,1	150	5,5	0,066	208,23
40	2	44,8	87,8	161,1	150	5,5	0,066	208,23
22	2	26,4	114,2	78,5	75	5,5	0,01815	57,26
						итого:	0,18205
						V=60,7%
Постав № 9  d=20 см.  L=5,5 м. q=0,21 м3  m=126277 шт.
Первый проход
150	1	161,1	80,6	118,4	–	–	–	–
22	2	26,3	106,9	98	100	2	0,0088	1111,24
Второй проход
40	2	43	43	161,1	150	5,5	0,066	8334,28
25	2	29,4	72,4	136	100	5,5	0,0275	3472,62
19	2	23,2	95,6	63	75	5,5	0,01568	1979,39
						итого:	0,11798
						V=56,2%
Постав № 10  d=20 см.  L=5,5 м. q=0,21 м3  m=2294 шт.
Первый проход
150	1	161,1	80,6	118,4	–	–	–	–
22	2	26,3	106,9	98	100	2	0,0088	20,19
Второй проход
25	2	29,4	33	161,1	150	5,5	0,04125	94,63
25	2	29,4	62,4	161,1	150	5,5	0,04125	94,63
22	2	26,4	88,8	92	75	5,5	0,01815	41,64
22	2	26,3	115,1	95	100	1	0,0044	10,09
						итого:	0,11385
						V=54,2%

Продолжение. Таблицы 3

1	2	3	4	5	6	7	9	10
Постав № 11  d=16 см.  L=5,5 м. q=0,14 м3  m=66474 шт.
Первый проход
125	1	135,6	67,8	85	–	–	–	–
22	2	26,3	94,1	97	100	1	0,0044	292,49
Второй проход
40	2	43	43	135,6	125	5,5	0,055	3656,07
22	2	29,4	72,4	80	75	5,5	0,01815	1206,50
22	2	26,3	98,7	96	100	1	0,0044	292,49
						итого:	0,08195
						V=58,5%
Постав № 12  d=16 см.  L=5,5 м. q=0,14 м3  m=33526 шт.
Первый проход
75	1	80,9	40,5	85	–	–	–	–
22	2	29,4	69,9	88	75	5,5	0,01815	608,50
22	2	26,3	96,2	97	100	1	0,0044	147,51
Второй проход
19	2	21,4	21,4	80,9	75	5,5	0,015675	525,52
19	2	23,2	44,6	80,9	75	5,5	0,01568	525,52
19	2	23,2	67,8	80,9	75	5,5	0,01568	525,52
22	2	26,3	94,1	96	100	1	0,0044	147,51
						итого:	0,07398
						V=52,8%